ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплофизические свойства термопластов из "Сварка пластмасс " Для осуществления диффузионной сварки термопластичный материал в зоне соединения с помощью теплоносителя переводят в вязко-текучее состояние, в котором молекулы приобретают достаточную подвижность для взаимного проникновения в контактирующие поверхности. С повыщением температуры скорость диффузии возрастает, повышая скорость сварки и однородность сварного шва. [c.32] Однако применение высоких температур во время сварки термопластов не всегда возможно из-за ряда обстоятельств. При нагревании изделий выше температуры плавления (в случае кристаллического полимера) или температуры текучести (в случае аморфного полимера) начинается его деформация, приводящая к искажению первоначальной формы. В то же время достаточно высокая скорость диффузии молекул достигается только в случае нагрева выше этих температур. Поэтому нагрев во время сварки производят обязательно в зоне сварного шва. Концентрирование тепла в одной части изделия облегчается тем, что полимеры обладают низкой теплопроводностью. Кратковременный нагрев одного участка изделия до температуры, намного превышающей температуру текучести материала, не выводит всего изделия из стадии твердого стекловидного или кристаллического состояния. [c.32] Согласно данным табл. 2 коэффициент теплопроводности термопластичных материалов при 25° С находится в пределах (5,8—31,4) вт1м-град [(1,4—7,5)10 кал сек-см град]. [c.32] Низкий коэффициент теплопроводности, малая скорость диффузии макромолекул полимеров, даже находящихся в стадии повышенной текучести, длительные процессы плавления, а затем кристаллизации, проходящей только при повышенной температуре, заставляют выдерживать свариваемые поверхности в нагретом состоянии от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от толщины. За этот период прогрева в материале возможно протекание различных химических процессов, ухудшающих свойства материала (термическая деструкция). В размягченный материал легко проникает кислород воздуха, который может принять участие в химических процессах деструкции (термоокислительная деструкция). [c.34] В тех случаях, когда низкомолекулярные продукты термической деструкции ускоряют дальнейший процесс разрушения, уменьшить это явление удается с помощью стабилизаторов. Выбор стабилизаторов определяется составом продуктов деструкции. [c.34] Для замедления процесса деструкции в поливинилхлорид вводят стабилизатор — соли свинца, кальция или бария и слабых кислот, которые реагируют с выделяющимся хлористым водородом. Это предупреждает каталитическое влияние последнего на дальнейший процесс деструкции при этом материал можно выдерживать при температуре 170—180° С без резкого ухудшения его свойств. Однако при столь низкой температуре скорость диффузии молекул поливинилхлорида очень мала, поэтому сварку его приходится осуществлять с помощью присадочного материала, изготовленного из того же полимера, но с пластификатором, который облегчает перемещение молекул полимера из присадочного материала в контактируемые поверхности свариваемого изделия. Присутствие пластификатора в материале сварного шва снижает его механическую прочность. Поэтому прочность сварного соединения винипласта, даже при наиболее удачном его исполнении, ниже прочности свариваемого материала. [c.35] Политетрафторэтилен (фторопласт-4) приобретает незначительную текучесть выше температуры плавления его кристаллической фазы, т. е. выше 330—360° С. При столь высокой температуре начинается и термическая деструкция полимера, сопровождающаяся выделением фтора. Предотвратить это явление пока не удается, поэтому сварка изделий из фторопласта-4 производится в редких случаях (за исключением тонких пленок) и часто с применением присадочного материала. Последний представляет собой суспензию политетрафторэтилена (фторопла-ста-4Д) во фторированных маслах. [c.35] Полиэтилен, полипропилен и полиамиды сравнительно легко вступают в реакцию с кислородом. При этом повышается хрупкость и снижается прочность материала. В готовых изделиях, особенно толстостенных, окислительная деструкция практически незаметна, так как скорость проникновения кислорода в кристаллическую структуру полимера ничтожно мала. Во время сварки контактирующие поверхности полимера необходимо расплавить. Скорость диффузии кислорода в расплавленный полимер резко возрастает, а повышенная температура способствует увеличению скорости реакции кислорода с полимером. Применение противоокислителя дает возможность замедлить термоокислительную деструкцию во время сварки. [c.35] Следует избегать применения воздуха в качестве теплоносителя. Попытки уменьшить термоокислительную деструкцию перечисленных полимеров быстрым охлаждением сварного шва приводит к тому, что степень кристалличности полимера в зоне, подвергнутой расплаву, снижается, а следовательно, снижается и прочность материала. [c.36] Полистирол и полиметилметакрилат (органическое стекло) относятся к кислородо- и термоустойчивым аморфным полимерам. Диффузия молекул в них с заметной скоростью происходит уже при температуре 140—150° С. С повышением температуры интенсивнее перемещаются молекулы в полимере и увеличивается скорость сварки. Однако нагревать полистирол и полиметилметакрилат выше 200° С во время сварки не рекомендуется при более высокой температуре в этих материалах начинается термическая деструкция, т. е. разрушение материала до низкомолекулярных газообразных веществ. Несмотря на то что полистирол и полиметилметакрилат — аморфные полимеры, не следует применять интенсивное охлаждение сварного шва. Оба полимера имеют высокий коэффициент объемного термического расширения и низкий модуль упругости. Концентрация тепла в узкой зоне изделия и затем резкое охлаждение приводит к накапливанию внутренних напряжений в близлежащих слоях, что может проявиться в виде сетки мелких трещин вдоль сварного шва. [c.36] Не рекомендуется применительно к полистиролу использовать в качестве теплоносителя воздух, так как струя нагретого кислорода, попадая на расплавленный полистирол, вызывает его пожелтение. [c.36] Вернуться к основной статье