В качестве примера последнего типа пленок можно привести ацетат целлюлозы.Одним из простейших методов закрытия пластмассовых сумок является использование эластичной ленты, скобы или зажимов-так на практике закрывают полиэтиленовые пакеты для хлеба. Скобы используют, когда сумка снабжена бумажным листом с печатью и когда не нужна полная влагоизоляция. Мешки можно сшивать, но такое соединение неплотно и может разрушаться под нагрузкой. Ламинированные пленки (см. гл. 18) в этом отношении лучше, так как линии наименьшей стойкости в каждом из слоев расположены под углом друг к другу. ТЕПЛОВАЯ СВАРКА Тепловая сварка является наиболее распространенным методом соединения двух пленок, сварки мешков, сумок и пакетов. После создания дублированного целлофана с плавким и водонепроницаемым покрытием были разработаны методы тепловой сварки этих пленок. Сварочный аппарат обычно состоит из двух металлических губок, часто профилированных, обеспечивающих получение шва высокой прочности. При первом появлении поли-этиленовых пленок были испробованы те же самые методы, но неудачно, поскольку полиэтилен прилипал к горячему металлу. Для лабораторных и небольших промышленных партий было найдено возможным использовать ролики и металлические губки, прокладывая слой простого (недублированного) целлофана между металлом и полиэтиленом, но это, конечно, не очень удобный метод. Более удовлетворительное решение было получено при покрытии металлических губок сварочного аппарата силиконовой резиной или ПТФЭ. Имеется еще одно различие между пленками из полиэтилена и целлофана с покрытием, которое вносит дополнительные трудности в процесс сварки. Целлофан имеет нерасплавляемую ос¬нову и в процессе сварки происходит расплавление только плавкого покрытия. Полиэтиленовая пленка полностью расплавляется и существует опасность потери прочности из-за утонения пленки в месте сварки. Вдобавок пленка остается расплавленной и после раскрытия губок, и существует опас- , ность обрыва шва. Одним из первых способов решения этой проблемы было из¬готовление мешков из сложенного полиэтиленового рукава. Конец рукава захватывают двумя холодными металлическими зажимами так, чтобы рукав выступал примерно на 1 см. Газовую горелку подносят к выступающей части рукава, она быстро плавится и образует прочный шов. Металлические зажимы в этом процессе нужны для отвода тепла от остальной части пленки. Метод очень медленный и опасный вследствие применения открытого огня. Другим способом решения упомянутых проблем является использование «импульсной» сварки. В импульсном сварочном аппарате зажимы делают облегченной конструкции и прикрепляют к ним провод или ленту из материала с высоким омическим сопротивлением, покрытые ПТФЭ, по которым про¬пускают электрический ток. Из-за малой теплопроводности электроды быстро нагреваются и быстро остывают при отключении электрического тока. Имеются также модели с водяным охлаждением. Недостатком таких моделей является то, что в условиях повышенной влажности может происходить конденсация паров на электроде, что может вызвать контакт между нижней губкой и электродом или привести к осаждению воды на пленке. Последовательность проведения импульсной сварки сле¬дующая. Мешок помещают между губками и нагревают их в течение определенного времени (обычно ток включают одновременно с прижатием электрода); ток выключается по сигналу реле времени, но мешок остается между губками до охлаждения. Затем губки открывают и вынимают мешок. Цикл охлаждения обычно тоже устанавливают на реле, красная лампочка горит в течение всего времени охлаждения и нагревания. Так как мешок находится между зажимами в течение всего времени и его вынимают только после охлаждения, то нет опасности разрушения шва при съеме. Существует ограничение по ширине шва, так как чем шире шов, тем больше времени требуется на охлаждение, и процесс становится экономически невыгодным. Однако даже узкие швы при импульсной сварке достаточно прочны и вполне пригодны во многих случаях. Импульсная сварка осуществляется гораздо медленнее тепловой, поскольку время охлаждения — часть общего цикла сварки. Можно вводить различные методы охлаждения в тандем со сварочными зажимами, проводя нагре¬вание и охлаждение без выдержки пленки при охлаждении. Существуют специализированные сварочные аппараты с вращающейся губкой. При сварке ламинированных материалов предпочтительнее использование постоянно нагретых электродов, так как лами-наты не страдают недостатками плавких монопленок. Для получения прочных соединений, следовательно, можно использовать высокоскоростной метод тепловой сварки и рифленые зажимы. В целом надежность соединения при тепловой сварке зависит от температуры на поверхности, времени контакта, давления между зажимами и от природы пленки. В частности, при ис¬пользовании пленок ПЭНП в упаковочно-расфасовочных автоматах важными факторами являются скорость охлаждения и прочность расплава полимера. В первое время у этого оборудования лимитирующей была стадия заполнения, но с увеличением скорости заполнения лимитирующей стала скорость сварки. Максимальная скорость сварки зависит от скорости кри¬сталлизации, которая, в свою очередь, зависит от плотности. Материалы с высокой плотностью кристаллизуются при большей температуре и быстрее. Они, конечно, требуют и более высокой температуры сварки, но на практике температура сварочных электродов выше, чем минимально требуемая для хорошей сварки, и нет необходимости дополнительно повышать ее при свар-ке материалов с высокой плотностью. Разработаны сварочные аппараты, подающие горячий воздух на поверхность пленки. Они особенно полезны для сварки мешков для удобрений и других продуктов, загрязняющих порошком свариваемые поверхности. Все пылевые частички схватываются расплавленным полиэтиленом и не оказывают влияния на прочность сварного шва. Другим методом тепловой сварки, используемым для многих термопластичных пленок, является сварка горячей проволокой. Тепло передают от нагреваемой током проволоки, которая служит одновременно для сварки и разделения пленки таким образом, что сварной шов находится в конце одной упаковки и в начале другой. Этот метод используют при производстве сумок и мешков и при оборачивании термоусаживающейся пленкой. Сварной шов, полученный таким образом, - узкий и без выступающего края. Такой шов может быть достаточно прочным по отношению к давлению содержащегося в пакете материала, но плохо выдерживает удары. В России был разработан метод использования И К излучения для сварки ПВХ и полиэтилена низкой плотности. Нагревание осуществляли с помощью стержней из карбида кремния-глины с металлическими концами для хорошего электрического контакта или проволочной нагревательной спирали из нихрома в стек¬лянной трубке. Эффективность этого метода зависит от тем¬пературы, достигаемой в месте контакта двух пленок, а она, в свою очередь, зависит от количества излучения, поглощенного материалом, отраженной части излучения и части излучения, прошедшего сквозь пленку. Для большинства пластмасс максимальное поглощение наблюдается при длине волны 3 мкм и это соответствует температуре поверхности 700 °С. При сварке тонких пленок скорость повышения температуры и окончательная температура зависят от температуры материала, на котором осуществляют сварку тонких пленок. Излучение проходит через пленку и нагревает подложку, которая, в свою очередь, на¬гревает полимерную пленку, таким образом улучшая сварку. Наилучшие результаты получают с прессованной ламповой сажей или черной бумагой. Низкие скорости делают этот процесс неэкономичным для промышленных целей, но он полезен для трудно свариваемых пленок, например из ПТФЭ. Сварка ориентированных пленок Сварка ориентированных пленок имеет особые трудности. При нагреве пленка стремится вернуться к своему первоначальному неориентированному состоянию в зоне нагрева, что приводит к сморщиванию шва. Высокоориентированные пленки к тому же легко кристаллизуются, и, если скорость охлаждения низкая, образуются большие сферолиты, давая хрупкий сварной шов. При быстром охлаждении образуются мелкие сферолиты, и сварной шов имеет высокую прочность. Надежное закрепление околошовной зоны и охлаждение областей, соседних с горячими электродами, несколько сглаживают трудности сварки ориентирований пленок, но, к сожалению, не устраняют их полностью. Другим методом, специально разработанным для сварки ориентированных пленок, является многоточечная сварка. Как это видно из названия, сварочные электроды состоят из большого числа очень маленьких точек и, следовательно, эффект нагревания экстремально локализован. Таким образом, уменьшается стремление к усадке по всей нагреваемой поверхности. Недостатком этого метода является неполный шов, из-за чего воздух и водяные пары могут диффундировать через него. Более удовлетворительным методом является покрытие ориентированной пленки полимером, имеющим более низкую температуру размягчения, и проведение сварки по этому материалу. При этом ориентированная пленка не нагревается до температуры ее дезориентации, поэтому усадки удается избежать. Этот метод имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что в процессе прогревания ориентированная пленка служит опорой свариваемой пленке, если, конечно, температура сварки последней ниже температуры размягчения ориентированной подложки.
|
