Сварка полиэтилена может выполняться и в обычных, и в производственных условиях. Ее выполнение наиболее популярно при создании покрытия для теплиц, где куски материала соединяют при помощи контактного нагрева. Также пайка может понадобиться для книжных обложек, пакетов для упаковки, других нужд.
Схема сваривания пленки.
Сварка полиэтиленовой пленки совершается путем приведения полимерного материала в тягучее состояние. Для этого его края нагревают до такой температуры, при которой начинается плавление, затем их надо соединить и крепко сжать. Чтобы сделать это правильно, можно воспользоваться специально для этой цели придуманным устройством для сваривания полиэтилена. Работа таких устройств может осуществляться в нескольких режимах, которые устанавливают в зависимости от толщины и характеристик полимера и от его типа.
Профессиональные устройства сваривания
Для проведения широкомасштабных работ (например, для создания покрытий парников большой площади или при коммерческой деятельности) рекомендуется использовать профессиональные устройства сваривания полиэтилена. Достоинства этих приборов в том, что они позволяют проводить гибкую настройку параметров давления, температуры, скорости движения по шву. Если ведется работа с одинаковой партией полиэтилена, то один раз задав необходимые значения, можно вести процесс сварки с большой скоростью.
Устройства для сваривания часто имеют задающие и натяжные ролики, позволяющие протягивать соединяемые полотна пленки с одинаковой скоростью, что благотворно влияет на итоговое качество шва.
Промышленные приборы выпускаются различного типа. Они могут иметь контактный нагрев или нагрев, осуществляемый горячим воздухом.
Действия с большими площадями материала экономически выгодны при выборе соединения методом сварки, так как нет потребности в клеящих веществах или скотче. Производительность и точность работ значительно возрастает. Невысокая температура плавления и податливость материала позволяет проводить соединение методом сваривания в домашних условиях. Получаемая прочность стыка в основном зависит от температуры и чистоты соединяемых поверхностей.
Как осуществляется соединение полимеров «горячим клином»
В производственных условиях можно осуществить сваривание кусков полимера при помощи специального аппарата. Он применяется для работы с такими видами материалов, как ПНД, ПВХ, полипропилен и прочие, подобные им.
Схема насадки для утюга.
У данного аппарата следующий принцип работы: от двигателя запускаются колеса через редуктор, по штативу между устроенными листами материала вкладывают “горячий клин”. В терморегуляторе устройства приводится в рабочее состояние система, автоматически поддерживающая нужную температуру. Это помогает обеспечить большую точность работы и уменьшает вероятность значительных колебаний температур. Регулирование скорости работы осуществляется автоматически, в электрической цепи обеспечивается при этом относительно стабильное напряжение.
Такое оборудование соответствует нормам безопасности и обеспечивает большее удобство работе. Сваривание осуществляется с определенной скоростью, которую можно отрегулировать вручную. Требуемое давление передается через прижимные ролики при помощи специального рычага.
Устройство позволяет получать двойной шов на плотном материале, прочность которого приблизительно 85%. Процесс осуществляется автоматически, вручную потребуется отрегулировать только температуру и скорость рабочего элемента.
Аппарат «горячего воздуха» можно охарактеризовать как разновидность промышленного фена. Его преимущество – легковесность. Устройство подходит для использования в течение длительного времени. Механизм очень мощный, поэтому и воздействие достаточно эффективное. Его применение возможно для таких видов материала, как пленка ПНД, ПВХ, ПВД.
Параметры сварки изделий из полиэтилена и полипропилена
Индекс текучести расплава материалов (MFR)
Сварка полиэтилена высокой плотности (PE-HD, ПЭНД)
Изделия из полиэтилена высокой плотности группы плавления с индексом 005 (MFR 190/5:0,4-0,7 г/10 мин.), группы 010 (MFR 190/5:0,7-1,3 г/10 мин.) или группы 003 (MFR 190/5:0,3г/10 мин.) и 005 (MFR 190/5:0,4-0,7 г/10 мин.) пригодны для сварки друг с другом. Это подтверждается нормами DVS 2207 часть 1 (DVS — Немецкий союз сварщиков) и подтверждается в документах DVGW (Немецкий союз по газу и воде).
Сварка полипропиленов: полипропилен-гомополимер (РР тип 1, РР-Н) и полипропилен-блоксополимер (PP тип 2, РР-С, PP-R)
Свариваемость полипропиленов указана в пределах группы индекса плавления 006 (MFR 190/5:0,4-0,8 г/10мин.). Это подтверждается нормами DVS 2207 часть 11.
Температура процесса сварки полипропилена и полиэтилена
Сварка горячим газом
| Воздух, л/мин. | Температура в сопле форсунки ˚ С | Скорость газа см/мин | ||||
| Диаметр форсунки, мм | Диаметр скоростной форсунки | |||||
| 3 | 4 | 3 | 4 | |||
| Сварка полиэтилена | 60-7060-7060-70 | 300-340300-340270-300# | 10-1510-15- | ок.10ок.10- | 50-6050-6025-30 | 40-5040-5020-25 |
| Сварка полипропилена | 60-7060-7060-70 | 280-320280-320280-320 | ок.10ок.10ок.10 | 50-6050-6050-60 | 40-5040-5040-50 |
Сварка ручным экструдером
| Температура экструдата, замеренная на выходе из форсунки, º C | Температура воздуха, замеренная в форсунке подачи теплого воздуха, ºC | Количество воздуха, литров/мин. | |
| PE твердыйPP | 200-230200-240 | 210-240210-250 | 350-400350-400 |
Влияние влажности
Свариваемые изделия (листы, плиты) и сварочный пруток из полиэтилена и полипропилена могут при определенных условиях поглощать влагу. В результате исследований, произведенных рядом производителей, было выявлено, что из полиэтилена и полипропилена сварочные прутки из полиэтилена и полипропилена абсорбируют влагу в зависимости от материала и окружающей среды. При экструзионной сварке наличие влаги может проявиться в форме раковин в шве или грубой поверхности шва. Этот феномен усиливается с увеличением толщины шва.
С целью предотвращения подобных нежелательных последствий были разработаны следующие рекомендации:
- Установка влаго- и масло-сеператоров в системе подачи воздуха,
- Недопущение существенной разницы температур свариваемых деталей (конденсатная влага),
- Хранение сварочного прутка, по возможности, в сухом месте,
- Сушка сварочного прутка при температуре 80°C в течение не менее 12 час,
- Сварка широких швов (>18мм) за несколько проходов.
В зависимости от типа нагревания полипропилена и полиэтилена различают следующие виды сварки:
- Сварка термопластов горячим воздухом (феном)
- Сварка термопластов экструдером
- Сварка термопластов с помощью нагревательного элемента
- Сварка термопластов высокой частотой
- Сварка термопластов лазером
Изготовление герметичной влагозащищённой упаковки
Иногда, при упаковке изделий, требуется минимизировать влажность воздуха внутри отсека. Для этого достаточно добавить внутрь отсека мешочек силикагеля. Перед самой упаковкой, силикагель нужно в течение 3-4 часов просушить в духовом шкафу при температуре 150-180°C. Герметичность такой упаковки можно проверить, если сжать погружённый в воду отсек и наблюдать за появлением пузырьков воздуха.
Сварка с прутком
Например, при укладке линолеума из ПВХ требуется сваривание с использованием присадочного прутка. Линолеум предварительно готовят. Он должен быть плотно уложен на пол.
Все стыки должны подгоняться без образования щелей или зазоров. Качественный шов без использования специального оборудования очень трудно. Обычный фен сделать это не способен из-за значительной толщины линолеума.
Требуется специальное приспособление и оборудование. Перед свариванием прутком кромки необходимо подготовить, расплавленный пруток обеспечит их надежное соединение. Образовавшиеся наплывы удаляют специальным ножом.
Сварка при помощи паяльника
Для скрепления пленки в бытовых условиях подходит и обычный электрический паяльник. На его жало лучше всего надеть наконечник с ученическим или плакатным пером, выполненный из металла. Если полимер прожигается насквозь, наконечник слегка сдвигают с жала прибора – так уменьшается площадь теплоотдачи.
Пайка получается более надежной, если укрепить на паяльник специальные ролики. У наконечника до упора стачивается жало, в центре торца вырезается паз, для чего используют ножовку. Вам понадобится медный диск с диаметром 1 см (те, кто всерьез озаботится сооружением такого прибора, могут выточить его самостоятельно).
Просверлите отверстие диаметром примерно 5 мм для крепления оси, диск вставьте в сделанную прорезь и закрепите. Он должен свободно вращаться. Чтобы сварочный шов получился ровным, ведите его по линейке. Аппарат надо вести до той точки, где шов кончается, не отрывая, с нажимом. Чаще такой подход применяют для запайки пакетов. Чтобы получить красивый шов, немного потренируйтесь на ненужных кусках.
Сварка полиэтилена с помощью нагревательного элемента (Butt Welding)
Сварка полиэтилена с помощью нагревательного элемента (называемая также сваркой встык) применяется для сварки плит, блоков и других профилей полуфабрикатов. Чрезвычайно широко данный вид сварки применятся для сварки трубопроводов из термопластов. В отличие от предыдущих двух способов сварки данный метод не требует использования присадочного материала.
Для сварки с помощью нагревательного элемента применяются т.н. машины для сварки встык, принцип действия которых (разогрев с помощью нагревательного элемента различной формы) одинаков, и отличающиеся между собой лишь типом привода (ручной, механический, пневматический и т.д.), передающего сдвижное усилие на свариваемые элементы. Кроме того, машины для сварки встык могут отличаться комплектацией специальным оборудованием и всевозможными опциями- например для сварки листов под углом, для сворачивания свариваемых листов.
Некоторые виды стыковых сварочных машин помимо ПЭНД позволяют сваривать также ВМПЭ и СВМПЭ.
При сварке полиэтилена встык необходимое тепло подводится непосредственно от подогревающего элемента в зону сварки соединяемых поверхностей. При этом достигается более благоприятное распределение тепла, так что ни одна из зон материала не нагружена теплом больше, чем другая. Кроме этого стыкующиеся поверхности подогревающего элемента должны быть чистыми и полностью прилегать. Такой вид сварного шва показывает небольшое внутреннее напряжение и его можно нагружать практически также, как и исходный материал.
Этапы работ
Сварка пленки включает в себя следующие этапы:
- подготовка поверхности свариваемых элементов
- нагрев областей пайки;
- сварка элементов;
- охлаждение сварного шва (сваренные элементы находятся под давлением);
- высвобождение сваренных элементов от давления;
- обработка сварного шва.
Применение паяльника для сваривания пленки
Соединение листов полиэтилена с помощью обычного паяльника (40-60 Вт) позволяет получить прочный шов, при этом потребуется незначительная доработка инструмента. Использование паяльника без специальных насадок не даст качественного результата. Стык будет неравномерным, возможно образование мест растекания материала.
Схема сваривания пленки.
Для получения хорошего результата и сварки значительных по длине стыков потребуется использование дополнительных приспособлений. Существует несколько вариантов доработки паяльника.
Берется обычный паяльник, затем у него удаляется окончание жала. При помощи ножовки создается пропил. После этого в пропил вставляется пластина из меди или алюминия, которая закрепляется заклепкой. Поверхность пластины обрабатывается, ее края скругляют надфилем. Сваривание ведется путем небольшого прижима паяльника под углом 45° и равномерного движения им.
Температура и прижим выбирается опытным путем. Во время создания стыка рекомендуется подложить под нижний слой пленки ровную деревянную или текстолитовую подложку, а паяльник центровать по ровному бруску. В некоторых случаях между пластиной и пленкой помешают тонкую бумагу. Это актуально, если ведется сварка тонкой пленки. После создания шва бумагу аккуратно отделяют.
Примерный образец насадки показан на рис.1 (1 – пластина; 2 – паяльник и его стержень).
Схема ультразвуковой сварки.
Возможна установка диска в отдельную трубочку-наконечник, а она, в свою очередь, надевается на жало паяльника. Сварка кусков пленки ведется путем прокатывания разогретого паяльника на требуемое расстояние. Величина прижима регулируется в зависимости от проваривания шва. Данный метод позволяет проводить значительный объем работ.
Поиск материалов
Полиэтиленовую плёнку разной толщины можно приобрести в хозяйственных и строительных магазинах. Её стоимость прямо пропорциональна толщине. Например, в моих пенатах, погонный метр плёнки толщиной 100 микрон, или 0,1мм, стоит 0,5$, а плёнка типа «рукав», состоящей из двух плёнок по 30 микрон каждая, — всего 0,3$.
Небольшой отрезок фторопластовой ленты можно приобрести на местном рынке у продавцов ТЭН-ов и нихромовой проволоки, в рядах, где торгуют инструментами и прочими скобяными товарами.
Для удобства использования, узкую полоску фторопластовой ленты лучше закрепить на деревянной линейке двумя мелкими винтиками с потайными шляпками.
Если фторопластовую плёнку раздобыть не удастся, то её можно заменить подложкой от самоклеящихся обоев или самоклеящегося скотча. Если же длина шва невелика, то подойдёт и подложка от самоклеящихся этикеток, формат обычно которых не превышает А4.
Пайка пленки своими руками
Трубопроводы из полиэтилена монтируются двумя способами: при помощи фитингов и фланцев или нескольких видов сварки.
Соединение требует специальных фитингов (муфт и раструбов) и без них. Для труб с толщиной стенки меньше 4,5 (диаметры 50-110 мм) применяют сварку с помощью фитингов, для более крупных труб с более толстой стенкой допустима сварка встык и экструдерная.
Диффузионный
Диффузионный способ заключается в разогреве торцов до вязкотекучего состояния. Подготовленные торцы заготовок стыкуются и слегка сжимаются. Подвижные молекулы полимера под воздействием давления продвигаются в соединяемые части, перемешиваются, при охлаждении застывают в новом положении, образуют новые химические связи и обеспечивают надежное сцепление патрубков между собой.
Раструбный метод
Не самый типичный способ. Имеется два варианта выполнения: с помощью раструбных труб и муфт. Сам метод напоминает сварку трубопроводов из полипропилена: раструб или муфты и заготовки разогревается с помощью паяльника со специальной насадкой.
Затем заготовка вставляется в раструб другой трубы или муфту, фиксируется, прижимается и выдерживается. Время сварки – 20 секунд. Если используются муфты, то вторая труба впаивается в муфту аналогично. Стоимость муфт невелика, изделия с раструбом в магазинах встречаются нечасто.
Соединение получается надежным и прочным, можно сварить небольшие диаметры.
Сварка встык
Перед проведением работ отрезают полиэтиленовую трубу строго перпендикулярно и тщательно зачищают торцы. Затем закрепляют трубу в аппарате для сварки и тщательно центруют.
Охлаждают стык, затем убирают станок. Работа имеет свои тонкости, для нее необходимы два человека.
Сварка экструдером
Экструзионная – сварка при помощи небольшого аппарата, из которого под давлением выдавливается расплавленный полиэтилен. Сырье в виде стержней или гранул загружается в экструдер.
Экструзия применяется на напорных коммуникациях с толщиной стенки более 6 мм, но им можно залатать и безнапорные канализационные трубопроводы с более тонкой стенкой. Место соединения разогревается потоком горячего воздуха.
Желательно на торцах снимать фаску.
Защитная плёнка для пульта ДУ от кухонного телевизора
Оденем в плёнку пульт от кухонного телевизора, чтобы защитить его от загрязнений.
Измерим длину периметра пульта в самом широком месте с помощью бумажной ленты.
Сложим ленту пополам и используем её для разметки шаблона.
Для подобной упаковки хорошо бы использовать специальную термоусадочную плёнку. Но, у меня такой плёнки не было, поэтому я подобрал кулёк от какой-то фабричной упаковки с небольшими термоусадочными свойствами.
Завариваем карман с минимальным припуском. Хотя, если иметь в распоряжении настоящую термоусадочную плёнку, то такая точность не потребуется.
Усаживаем выступающие концы пакета с помощью фена, чтобы сделать упаковку более изящной и обтекаемой.
Инструменты и приборы
Спайка утюгом
Это достаточно простой способ соединения частей полотен, ведь бытовые утюги есть почти в каждом доме.
Чтобы соединить полиэтилен таким способом, нужно установить на стол деревянный брусок. На этой своеобразной подставке располагаются края соединяемых полотен.
Они должны выступать от кромок бруска миллиметров на двадцать. Сверху полиэтилен накрывается листом тугоплавкого материала (целлофана, фторопластовой пленки).
Ускорить формирование шва можно последующим охлаждением. Для этого после воздействия высоких температур стык обрабатывается мокрой тряпкой.
При проведении по месту соединения утюг наклоняется на пять градусов. Продвигать его нужно медленно, вдоль стыка. Одного раза для формирования прочного шва недостаточно, процедуру нужно повторить около четырех-пяти раз.
Также для работы с утюгом применяются специальные паяльные насадки, которые закрепляются поверх прибора. Они имеют плоскую форму ребристой основы.
Спайка паяльником
Для сварки двух полотнищ пленки применяется домашний паяльник мощностью в 40-60Вт. Однако для выполнения такой работы этот аппарат требует некоторого улучшения.
Для работы с полиэтиленовым материалом с паяльника снимается окончание жала. После этого создается пропил, в который вставляется пластина из алюминия либо меди. Пластина закрепляется заклепкой, обрабатывается и округляется надфилем.
Воздействие на стык полотен производится под углом в сорок пять градусов. Паяльник прижимается к поверхности, после чего медленно продвигается вдоль стыка. Движение должно быть равномерным, без рывков и остановок.
Колесико представляет собой диск диаметром восьми-десяти миллиметров. Материалом диска может служить алюминий или медь.
Его можно изготовить самому. Металлическое колесико помещается в пропил, в котором закрепляется осью. Метод соединения колесиком основан на его разогреве с дальнейшим прокатыванием вдоль стыка.
Техника безопасности
- Необходимо подготовить рабочее место, убрав с него всё лишнее.
- Расположите на нём рабочий инструмент в удобном порядке.
- Тщательно проверьте электропроводку и заземление, чтобы исключить повреждение изоляции.
- Убедитесь в работоспособности оборудования, произведя проверочный запуск установок.
- Перед началом работ проверьте оборудование на предмет повреждений и дефектов, которые могли бы создать аварийную обстановку и негативно повлиять на качество.
- Если у вас портативная сварочная установка необходимо обеспечить максимальную свободу её перемещения тем самым обеспечив быстрое выполнение работ тем самым исключив все факторы риска для оператора установки.
Специальное оборудование
При выборе оборудования необходима предусмотрительность
Важно учитывать сложности проведения работ. Чтобы справиться с большими объемами пленок применяют промышленное оборудование
Для соединения полиэтилена используют специальные приборы. Стоимость их разная. Стоит отметить бюджетную модель ПП-40.
Она позволяет получить ровный и прочный шов на любом контуре: прямом или сложном. ПП-40 по форме напоминает паяльник, но имеет другой наконечник.
Еще применяют специальные насадки для электроутюгов. Их изготавливают из листового металла, например: алюминия. Основание насадок делают плоским и ребристым. Такая поверхность прочно фиксирует соединение пленки во время сварки.
Ребрами фиксируют края пленки. После перемещают рейку вдоль свариваемого участка. Так получается двойной шов.
Крупные работы требуют применения более серьезных инструментов. Чтобы создать соединение пленки большой площади, понадобятся специальная аппаратура для сварки.
Подобная аппаратура оснащена настройками уровня давления, температуры, скорости перемещения разогретого элемента по поверхности полиэтилена. В бытовых вариантах формирования пленочных швов таких функций нет.
Помимо регуляторов настроек, аппараты для спайки оснащены роликовыми механизмами. Это задающие и натяжные элементы, стабилизирующие скорость продвижения свариваемых пленочных полотен.
Это улучшает качество пропайки полиэтилена, повышает прочность соединения.
Существуют аппараты, применяющие разные способы нагрева: воздушные и контактные. Воздушный нагрев производится воздействием на материал горячим воздухом. При контактном задействован контактирующий с материалом нагревающий элемент.
Изготовление ячеистой упаковки
Шаблон для сварки изготавливаем из обычной писчей бумаги, обозначив толстой линией расположение швов. Чтобы не запутаться, запирающие швы можно обозначить пунктирной линией.
Для иллюстрации разных приёмов сварки, я специально выбрал упаковку, разделённую на несколько отсеков.
Закрепим бумажный шаблон на ровной, твёрдой поверхности. Поверх шаблона положим два слоя полиэтиленовой плёнки, вырезанных с небольшим запасом. Хотя, если упаковок требуется много, то лучше использовать длинную ленту.
Формирование отсеков, лучше начинать со сварки перегородок. Шаблон же желательно рассчитать так, чтобы наполнение отсеков можно было осуществить перед сваркой и обрезкой краёв, запирающих отсеки. То есть, должно быть не более двух рядов отсеков. Это позволит сократить число подходов для сварки и заполнения ячеек.
Скорость движения оправки вдоль линейки прямо пропорциональна температуре рабочей поверхности оправки и обратно пропорциональна толщине свариваемой плёнки. Значение этой скорости получаем экспериментальным путём.
Внутренние перегородки отсеков сформированы, теперь сменим оправку и заварим внешние, незапирающие швы с одновременной обрезкой края.
Заполним отсеки, согласно спецификации.
Завершим упаковку деталей сваркой запирающих швов.
Вот что у нас получилось.
Использование утюга в качестве сварочного нагревателя
Следующий популярный способ – это расплавление пленки и создание стыка с использованием утюга. Преимущество этого метода состоит в том, что таким образом можно сваривать значительные участки пленки, создавая при этом нужную ширину шва. Так как любой утюг имеет термореле и возможность регулировать температуру, то подобрать требуемый терморежим для полиэтилена различной толщины не составит труда.
Процесс сваривания лучше вести на гладкой деревянной поверхности. Куски (листы) пленки накладываются внахлест, ширина которого выбирается индивидуально, затем верхний слой покрывается бумагой или фторопластовым листом, после чего прижимают и проводят утюг вдоль линии сварки. Сила прижима, скорость и температура подбираются опытным путем.
Насадку изготавливают из латуни, меди или алюминия.
Пролог
Для сварки плёночных материалов, существуют специальные фабричные приспособления, но их цена обычно превышает 100$, а универсальность оставляет желать лучшего.
Мы же с вами сейчас освоим сразу два технологических приёма, которые позволят решить самый широкий круг задач, связанных с упаковкой изделий при мелкосерийном производстве или мелкой розничной торговле. Затраты же наши, при этом, будут в основном определяться стоимостью самой свариваемой плёнки.
