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.
Типы соединения полиэтилена
Самый несложный и малозатратный способ для соединения полимерных материалов – это так называемая контактная сварка полиэтилена. Таким образом формируются надежные соединения, которые сохраняются при последующей эксплуатации.
Схема ультразвуковой сварки.
Чтобы выполнить контактную сварку, соединенные края полимеров нагревают «горячим воздухом» или «горячим клином» до плавления. Сжатие и образование шва осуществляют роликовые элементы, специально предназначенные для зажима. Шов, получаемый в итоге, будет одинарным или двойным, он обладает хорошей прочностью.
Метод под названием «горячий воздух» представляет собой нагретый поток воздуха, при помощи которого полимер размягчатся и плавится. Для этой же цели применяется нагревающая деталь из металла – «горячий клин». Контакт элементов и полимера осуществляется и с наружной стороны, и с внутренней, при этом происходит образование хороших прочных швов.
Помимо контактного способа соединения, может применяться еще сварка экструзионная. При выборе такого способа расплавленный полимер подается под давлением, поверхности, соединенные друг с другом, меняют состояние с плотного на тягучее, а сдавливание помогает скрепить их между собой.
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
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.
Склейка плёнки на теплице
Способы склейки плёнки на теплице будут такими же, как и для отдельных листов:
- Основной способ: наложение элементов друг на друга. Затем их зажимают, накрывают бумагой и по месту соединения ведут паяльной лампой или другим источником открытого пламени.
- Менее надёжный способ — склейка. Обрабатываемый материал обезжиривают, фиксируют, склеивают. В таком виде он должен находиться до полного застывания слоя клея.
- Если нужно заделать разрыв на теплице, которой уже пользуются, то используют сшивание нитками. В процессе эксплуатации плёнка загрязняется пылью, деформируется под лучами солнца, поэтому сварной шов будет слабым из-за загрязнений, а клей может растрескиваться при пониженной температуре. Место разрыва заклеивают лейкопластырем и перехватывают его нитками по длине разрыва.
Если есть возможность, то используйте сварку как самый надёжный способ спаивания. При правильной температуре плавления (не ниже 120°С) шов будет максимально надёжным. Если же такой возможности нет, то используйте специальный клей. Учитывайте также, что чем плотнее плёнка, тем реже вероятность её случайного разрыва во время эксплуатации.
Как выполнить сварку в домашних условиях
Схема сварочного аппарата с горячим клином.
Собственноручное сваривание полимеров не обходится без соответствующего оборудования, инструментов, которые в большинстве случаев можно изготовить самостоятельно из устаревших бытовых приборов.
В качестве самого простого подойдет даже обычный электрический утюг, снабженный температурным регулятором. Нелишним будет и паяльник, работающий от электричества.
При помощи утюга соединение краев пленки из ПВХ производят следующим образом. На стол кладут брусок, сделанный из дерева и как следует оструганный. На него устраивают края полимера, предназначенного к свариванию – они должны выдаваться за пределы подкладочного материала приблизительно на 2 см.
Поверх пленки уложите листовой материал, плохо поддающийся плавлению: это может быть фторопласт, бумага, газета. Следите, чтобы бумага не обугливалась во время работы.
Чтобы ускорить соединение краев деталей, после нагревания материала надо немедленно охладить этот участок пленки – подготовьте заранее кусок мокрой ткани, которой после нагрева надо промокнуть спаявшийся полимер.
На терморегуляторе утюга должен быть выставлен нагрев 120-150°С. Температура аппарата, работающего от электричества, является основным технологическим показателем, который служит для правильного соединения полиэтилена.
Если раньше вам не доводилось выполнять сварку полиэтилена описанным образом, лучше сначала немного потренироваться. Листы предназначенной для сваривания пленки внахлест устройте на ровной поверхности, например, на столешнице, закройте сверху газетным листом или любой бумагой. Утюг нагрейте, слегка наклоните и проведите по месту, где должен быть шов. Если соединение получается плохого качества или даже не образовывается, проверьте показатель температуры.
С первого раза мало кому удается получить надежный и красивый шов – наберитесь терпения, и постепенно все получится.
Способы сварки полиэтиленовой пленки
Температура плавления полиэтилена зависит от его толщины. При сварке полиэтилена в домашних условиях необходимо соблюдать технологический режим. Полиэтилен – очень тонкий материал, от 30 до 200 микрон. Как сварить его, чтобы образовалось прочное соединение:
- необходим нагрев оборудования до нужной температуры (от 130 до 160°С);
- выбирается оптимальная скорость сварки, при медленной — полимер повреждается, при большой — не образуется прочный шов.
- монтируются только однородные материалы, они должны совпадать по фактуре, толщине, плотности;
- поверхность в области шва хорошо очищается, посторонние включения нарушают герметичность соединения;
- свариваются только нетронутые участки, необходимо отступать от кромки хотя бы 5 мм, иначе не получится однородной структуры.
Разметочный шаблон помещают под прозрачную пленку или накладывают сверху, тогда бумага предохраняет полимер, ее убирают после окончания работ. На качество шва она не влияет, так как не успевает плотно приклеиться. На поверхности остаются только микроскопические волокна.
Применение насадок для работы с утюгом
Сварка листового полиэтилена может осуществляться с использованием специальных насадок, которые укрепляются на электрическом утюге. Данная вспомогательная деталь изготовлена из листового алюминия. Основание насадки плоское, внизу расположены рельефные элементы – ребра, которые и принимают самое непосредственное участие в процессе.
Схема сварки полиэтиленовой плёнки с помощью электроутюга: 1 – стол (подставка), 2 – рейка, 3, 4 – полотнища плёнки, 5 – подкладка, 6 – утюг.
Применение детали способствует образованию на материале двух надежно спаянных полос, расположенных параллельно.
Насадка очень просто фиксируется на подошве утюга: для этого на ней имеются специальные лепестки, которые надо загибать под основание прибора.
Для работы терморегулятор устройства лучше выставить на отметку, предназначенную для работы с льняными тканями.
Чтобы определить, что насадка нагрелась до нужного состояния, к ней можно приложить мокрую тряпку. Если слышен шипящий звук испаряемой жидкости, пора приступать к работе.
«Ребра» насадки устанавливаются на стык краев пленки поверх уложенной бумаги, затем аппарат медленно двигают по месту, предназначенному для соединения. Получается двойной шов.
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.
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.
Как выбрать запайщик пакетов
Чтобы правильно выбрать запайщик для пакетов нужно учесть несколько моментов:
- материал упаковки. Полиэтилен ПВД или ПНД, полипропилен, БОПП, многослойная плёнка – эти полимеры сможет спаять не каждая машина. Поэтому важно читать инструкцию по применению;
- плотность плёнки. Аппарат рассчитан на определённую толщину пакета. Лучше брать прибор с большими параметрами по плотности, с учётом складок пакета;
- размеры упаковки. На одной машине можно запаивать пакеты разной ширины и длины;
- вид готового шва. Швы могут быть отрезными, плоскими, с тиснениями, еврошвами;
- гравировка. На спаянном шве можно проставить логотип, дату производства, серию, номер партии или другую требуемую информацию;
- наличие термоножа. Если нужно автоматически обрезать лишние части пакета или сделать внешний вид упаковки идеальным – можно искать приборы, оснащенные механическим ножом;
- скорость запайки. Если нужно небольшое количество спаянных пакетов – подойдёт ручной настольный запайщик, а если масштабы производства большие – лучшим вариантом станет конвейерный аппарат.
