СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ЛИСТОВЫХ ЗАГОТОВОК ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ГИБКИХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1998 года по МПК B29B11/10 B29C47/82 B29C43/24 

Изобретение относится к области строительства, а более конкретно - к технологии изготовления гибких строительных конструкций, испытывающих в процессе эксплуатации очень высокие нагрузки, например, при закреплении грунта шоссейных дорог, аэродромов и берегов рек.

Наиболее близким к предлагаемому является известный способ изготовления листовых заготовок из полимерных материалов (Козулин Н.А. и др. Оборудование для производства и переработки пластических масс. М.: Химия, 1967, с.273-278), заключающийся в том, что сначала исходную массу полиэтилена (ГОСТ 16338-82) экструдируют, выпуская из экструдера полосу. Затем полосу каландруют, для чего ее подают в трехвалковый каландр, в котором полосу обжимают (раскатывают) до нужного размера по толщине. После этого полосу обрезают до требуемых размеров по ширине и длине.

Механические характеристики материала - полиэтилена марки 273-79 (ГОСТ 16338-82):
предел текучести при растяжении не менее 220 кг/см²;
прочность при разрыве не менее 210 кг/см²;
относительное удлинение при разрыве не менее 550%.

Такой способ позволяет получить заготовки с заданными размерами из термопластичных материалов. В то же время, как показала практика, при изготовлении ответственных, например, строительных, изделий из полиэтилена (с повышенными требованиями к прочности соединений) с помощью ультразвуковой сварки выяснилось, что при обычных режимах изготовления заготовок для такой сварки нет гарантии высокого качества сварки (имеет место плохая свариваемость) и имеет место большой разброс времени сварки, что существенно затрудняет процесс автоматизированного изготовления ответственных изделий.

Задача изобретения - обеспечение возможности автоматизированного изготовления ультразвуковой сваркой высокопрочных гибких изделий из полиэтилена.

Вышеуказанная задача решается в первую очередь путем получения технического результата, заключающегося в обеспечении надежной и качественной сварки заготовок - полиэтиленовых полос за счет обеспечения оптимальных механических характеристик материала заготовок, обусловленных особыми технологическими режимами изготовления заготовок.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе, заключающемся в том, что сначала исходную массу полиэтилена экструдируют, выпуская из экструдера полосу (при этом размер щели на щелевой головке должен быть равен толщине заготовки, а толщина полосы на выходе из щели должна быть на 20 - 30% больше толщины изготавливаемой заготовки), затем полосу каландруют до заданного размера по толщине, после чего полосу обрезают до требуемых размеров по ширине и длине,
экструдирование проводят при следующих режимах:
температура нагрева материального цилиндра экструдера:
1 зона - 155 - 165^oC;
2 зона - 170 - 180^oC;
3 зона - 210 - 220^oC;
4 зона - 190 - 200^oC;
5 зона - 200 - 210^oC;
температура щелевой головки: 220 - 230^oC;
каландрование проводят при следующих режимах:
температура на поверхности валков каландра:
нижний валок - 30 - 45^oC;
средний валок - 35 - 50^oC;
верхний валок - 30 - 45^oC.

Особые режимы проведения основных операций позволяют обеспечить получение следующих механических характеристик материала заготовок:
предел текучести при растяжении - 210 - 230 кг/см²;
прочность при разрыве - 270 - 340 кг/см²;
относительное удлинение при разрыве - не менее 300%;
прочность при 100%-ном удлинении - 200 - 210 кг/см².

Опытным путем было установлено, что указанные механические характеристики материала заготовок в свою очередь обеспечивают гарантированно высокое качество и оптимальное значение времени ультразвуковой сварки ответственных изделий из полиэтилена (ГОСТ 16338-82).

Предлагаемый способ можно реализовать с помощью любой известной установки (Волков С.С. и Черняк Б.Я. Сварка пластических масс. М.: Химия, 1987, с. 23), например, с экструдером модели ЧП-90.

Возможность осуществления изобретения подтверждается проведенными заявителем экспериментальными работами.

Использование предлагаемого изобретения позволяет:
1. Обеспечить автоматизированное изготовление ультразвуковой сваркой высокопрочных гибких изделий из полиэтилена за счет обеспечения надежной и качественной сварки заготовок-полиэтиленовых полос из материала с оптимальными механическими характеристиками.

2. Обеспечить высокую надежность работы изделий из полиэтилена за счет обеспечения высокой прочности сварного шва при сварке заготовок из полиэтилена.

3. Обеспечить высокое качество изготовления с помощью ультразвуковой сварки ответственных изделий из полиэтилена, например, гибких строительных конструкций с повышенными требованиями к качеству изготовления и к надежности при эксплуатации, испытывающих в процессе эксплуатации очень высокие нагрузки, например, при закреплении грунта шоссейных дорог, аэродромов и берегов рек.

4. Обеспечить сокращение времени изготовления изделий за счет существенного сокращения потребного времени сварки заготовок.

5. Обеспечить высокую производительность труда за счет автоматизации процесса изготовления готовых изделий благодаря уменьшению разброса требуемого времени сварки.

Изобретение относится к области строительства, а более конкретно - к технологии изготовления гибких строительных конструкций, испытывающих в процессе эксплуатации очень высокие нагрузки, например, при закреплении грунта шоссейных дорог, аэродромов и берегов рек. Изобретение обеспечивает оптимальные механические характеристики материала заготовок, используемых для изготовления высокопрочных гибких изделий из полиэтилена ультразвуковой сваркой. Для этого в способе изготовления полиэтиленовых листовых заготовок сначала исходную массу полиэтилена экструдируют, выпуская из экструдера полосу. Затем полосу каландруют до нужного размера по толщине. После этого полосу обрезают до требуемых размеров по ширине и длине. При этом экструдирование проводят при следующих режимах: температура нагрева материального цилиндра экструдера: 1 зона - 155 - 165^oС; 2 зона - 170 - 180^oС; 3 зона -210 - 220^oС; 4 зона - 190 - 200^oС; 5 зона - 200 - 210^oC; температура щелевой головки: 220 - 230^oC. Каландрование проводят при следующих режимах: температура на поверхности валков каландра: нижний валок - 30 - 45^oС; средний валок - 35 - 50^oС; верхний валок - 30 - 45^oС.

Способ изготовления полиэтиленовых листовых заготовок для ультразвуковой сварки гибкий высокопрочных изделий, заключающийся в том, что сначала исходную массу полиэтилена экструдируют, выпуская из экструдера полосу, затем полосу каландруют до нужного размера по толщине, после чего полосу обрезают до требуемых размеров по ширине и длине, отличающийся тем, что экструдирование проводят при следующих режимах:
температура нагрева материального цилиндра экструдера:
Зона - Температура, ^oC
1 - 155 - 165
2 - 170 - 180
3 - 210 - 220
4 - 190 - 200
5 - 200 - 210
температура щелевой головки 220 - 230^oС,
после чего каландрование проводят при следующих режимах:
температура на поверхности валков каландра:
Валок - Температура, ^oС
нижний - 30 - 45
средний - 35 - 50
верхний - 30 - 45о