Свариваемость пластмасc
Свариваемость пластмасс характеризует пригодность материала к образованию неразъемного соединения при рациональном технологическом процессе.
В зависимости от свойств полимерных материалов механизм образования неразъемного соединения может быть двух видов:
- Диффузионно-реологический;
- Химический.
1. Диффузионно-реологический процесс взаимодействия свариваемых поверхностей наиболее эффективно реализуется в стадии вязкотекучего состояния материала, когда макромолекулы приобретают максимальную подвижность и имеют наименьшую плотность упаковки. В ряде случаев (в аморфных и частично кристаллических полимерных материалах) добиться разрыхленности структуры можно воздействием на полимер растворителей. Степень и скорость диффузии зависят от молекулярной массы полимеров и полярности звеньев макромолекул. С их уменьшением скорость диффузии возрастает.
Молекулярно-массовое распределение, разветвленность молекулярных цепей, полярность молекулярных звеньев могут характеризоваться энергией активизации вязкого течения и в количественном отношении оценивать свариваемость полимеров. В той же мере оценка свариваемости может быть произведена по интервалу температур, в котором полимер может сохранять вязкотекучее состояние, и по характеристике вязкости расплава (табл. 1).
Таблица 1: Критерии оценки свариваемости термопластов
| Свариваемость | Молярная внутренняя энергия, кДж/моль | Интервал температур вязкотекучего состояния,⁰С | Динамическая вязкость расплава, Па·с | Характерные термопласты |
| Хорошо свариваемые | 150 | 50 | 102-105 | ПЭ, ПП, Ф4М, Ф-42, Ф-30, Ф-2, Ф-40 |
| Ограниченно свариваемые | 150-250 | 50 | 105-1011 | ПВХ, ПК, ПЭТФ |
| Несвариваемые | 250-334 | — | 1011-1012 | АЦ, ПВА, Ф-4 |
На прочность сварного шва влияет состояние поверхностей свариваемых материалов, в частности их:
- загрязненность,
- степень окисления, особенно в условиях повышенной влажности,
- концентрация наполнителя.
Очистка от загрязнений и обезжиривание являются необходимыми условиями качественной сварки.
Реологический механизм сварки способствует разрыву связей и удалению из зоны шва указанных ингредиентов.
Способность многих термопластичных материалов к упорядоченному расположению макромолекул (кристаллизации) обеспечивает при определенных температурных условиях восстановление структуры сварных швов, близкой к основному материалу.
Ускорение процесса охлаждения сварных швов, допускаемое для аморфных полимеров, у кристаллических вызывает разрыхление структуры шва. Сварные швы кристаллизирующихся полимеров должны остывать естественным путем. Рекристаллизованная структура материала сварного шва улучшает межмолекулярное взаимодействие по линии сварки, увеличивает плотность упаковки макромолекул сварного шва и улучшает его механические характеристики.
Таким образом, на факторы, определяющие оптимальное протекание диффузионно-реологического процесса сварки, можно воздействовать технологическими приемами, экономическая целесообразность которых определяет их практическое применение.
2.Химическая сварка основана на образовании химических связей между полимерными материалами. В отличие от склеивания при химической сварке не образуется самостоятельной непрерывной фазы.
Материалы, которые не поддаются диффузионной сварке (реактопласты, вулкацизаты, редкосетчатые полимеры с лестничной структурой), можно соединить путем химического взаимодействия функциональных групп или с помощью присадочного материала, близкого по активности к каждому из свариваемых полимеров, при этом нагрев и сварочное давление создают необходимые условия для протекания процесса, а присадочные материалы способствуют активации реакционноспособных групп.
Качество химической сварки определяется длиной, концентрацией, подвижностью активных групп контактирующих материалов. Технологическими приемами можно добиться улучшения свариваемости трудиосвариваемых полимеров. Так, предварительная обработка поверхности материала химическим агентом способствует увеличению пластичности поверхностных слоев, а с помощью предварительной механической обработки соединяемых поверхностей удаляется менее реакционноспособный слой материала.
Зайцев К.И., Мацюк Л.Н. Сварка пластмасс.- М.: Машиностроение,1978.-222с.
Комаров Г.В. Способы соединения деталей из пластических масс.- М.: Химия,1979.-288с.
Шестопал А.Н., Шишкин В.А., Новиков В.А Способы соединения элементов конструкций из листовых полимерных материалов.- К.: О-во «Знание» УССР,1982.-31с.
Автор: Шестопал А.Н., Васильев Ю.С., Минеев Э.А. и др
Источник: Справочник по сварке и склеиванию пластмасс
Дата в источнике: 1986 год