В статтi йдеться про обладнання, яке розроблено та виготовляється пiдприємством "КОВЧЕГ". Обладнання призначене для виробництва упаковки, мiшкiв та пакетiв з термозварюваних плiвок та багатошарових матерiалiв рiзними видами швiв.

Рассмотрены области использования наиболее экологически чистой и ресурсосберегающей технологии соединения деталей из термопластических материалов - ультразвуковой сварки. Разработаны и обоснованы теоретические модели, определяющие развитие техники и технологии ультразвуковой сварки.

Запропоновано способи автоматичного дозування механічної енергії, які дозволяють значно зменшити виділення токсичних речовин ультразвукового зварювання полімерів і термопластичних композиційних матеріалів. Зазначено, що впровадження розроблених способів і відповідного обладнання підвищує культуру виробництва, продуктивність праці та суттєво зменшує концентрацію токсичних речовин на робочих місцях.

Досліджено структурні особливості формування нанокомпозитів на основі епоксидного олігомеру ЕД-20 за наявності високодисперсного аеросилу з різною природою поверхні. Показано, що нанонаповнювач характеризується дворівневим характером структури. Перший складають поверхнево-фрактальні агрегати (ПФА) часток аеросилу з розмірами близько 30 нм із шорсткуватою поверхнею, другий - масово-фрактальні агрегати великих розмірів, які складаються з агрегатів першого рівня. У разі введення такого наповнювача в епоксидну матрицю спостережений характер його просторової агрегації значною мірою зберігається, але зменшення вмісту наповнювача супроводжується синбатним зменшенням розмірів ПФА першого рівня. Механічні характеристики нанокомпозита визначаються особливостями структурної організації матеріалу і залежать від вмісту аеросилу та природи його поверхні.

За допомогою термодинаміки необоротних процесів для в'язкопружних полімерів із урахуванням структурних перетворень та залежності властивостей матеріалу від температури та частоти навантаження одержано систему рівнянь, яка описує термомеханічний стан деталей у процесі ультразвукового зварювання. У межах зв'язаної теорії термов'язкопружності для неперервного ультразвукового зварювання листів і полімерних плівок розроблено термомеханічну модель вібророзігріву зони шва. Уперше з залученням теорії теплового вибуху для аморфних полімерів теоретично обгрунтовано ефекти низько- та високотемпературного вібророзігріву, одержано нижню оцінку припустимих значень амплітуди коливань у разі зварювання. У межах задачі термов'язкопружності запропоновано модель і вивчено кінетику формування залишкових напружень у разі остигання однорідних і структурно-неоднорідних тіл. На базі числового моделювання розглянуто просторовий розподіл температури та механічні напруження у шаруватих та армованих термопластичних композиційних матеріалах, наведено методи розрахунку основних параметрів режиму їх зварювання. Здійснено аналіз і класифікацію пасивних резонансних елементів акустичних систем, розроблено принципово нові типи хвилеводів. Запропоновано методику розрахунку потужних п'єзоперетворювачів, зроблено розбір електромеханічних характеристик високоамплітудних перетворювачів та оптимізовано їх конструкцію.

Подано основні матеріали з класифікації, характеристики та галузей використання способів зварювання і склеювання пластмас, які застосовуються в сучасному виробництві. Наведено відомості щодо здатності різних пластмас до зварювання і до склеювання залежно від певних виробничих чинників. Розглянуто зміст і особливості технологічних процесів виготовлення характерних з'єднань пластмас і опис типових засобів технологічного спорядження, що використовуються для зварювання і склеювання пластмасових листів, труб, плівок та інших пластмасових напівфабрикатів і виробів залежно від умов виконання складальних робіт, а також від умов експлуатації з'єднань.

Получено численное решение задачи о колебаниях стержневой электромеханической системы, возбуждаемой в режиме автоподстройки резонансной частоты. Система взаимодействует с вязкоупругим диском, разогревающимся вследствие внутренней диссипации энергии. Задача решена методом шагового интегрирования по времени, в процессе которого уточняются температура диска, резонансная частота системы и распределения механических характеристик. Исследованы эффект автоподстройки частоты, а также влияние статического поджатия на эволюцию параметров системы.

Предложены классификация и системный метод выбора конфигурации волноводов-инструментов, имеющих форму тел вращения, для ультразвуковой сварки полимеров и композитов на их основе. Рассмотрены известные и новые базовые конфигурации сонотродов, которые могут быть использованы для получения кольцевого сварного шва большого диаметра.

Предложен метод проектирования многоступенчатых волноводов-инструментов для ультразвуковой сварки полимеров и композитов на термопластичной основе. Рассмотрены известные и новые базовые конфигурации волноводов, которые могут быть использованы для выполнения сварки на разных уровнях по отношению к опоре.

На основе численного метода ортогональной прогонки разработана методика расчета резонансных характеристик стержневых элементов акустических систем для ультразвуковой сварки пластмасс. Методика учитывает произвольно изменяющиеся по длине элемента площадь сечения, плотность и модуль Юнга. Приведены результаты расчетов трансформаторов и волноводов сложной формы, используемых для сварки.

Рассмотрены особенности формирования тепловых и механических полей в зоне соединения при сварке полиэтиленовых труб нагретым инструментом встык. Показано, что величина и пространственное распределение остаточных напряжений зависят не только от основных параметров режима сварки, но и от температуры окружающей среды. Для корректировки времени нагрева предложена методика расчета температурного поля в свариваемых образцах.

Рассмотрена возможность получения неразъемного соединения труб из структурированного полиэтилена с использованием метода косвенного нагрева. Как показали механические испытания, прочность соединения может достигать 90 % и выше прочности основного материала. Отмечена возможность автоматизации выбора режимов нагрева и эффективного использования для создания промышленной технологии соединения труб из структурированного полиэтилена.

Приведены физико-математические модели процессов нагрева облоя и массива детали источником тепла постоянной мощности и результаты исследований нагрева моделей ликвидов и массива деталей из полиэтилена и полипропилена. Теоретически установлены оптимальная плотность теплового источника и время его воздействия на детали при оплавлении облоя различной толщины. Представлены экспериментальные исследования термоимпульсного процесса удаления облоя с полиэтиленовых деталей при использовании источников тепла с различными техническими характеристиками: большой мощностью и кратким воздействием и относительно малой мощностью, но длительным нагревом, которые полностью подтверждают расчетные параметры обработки.

Одержано найвищі значення зусилля відриву за помірного розпилення аерозольних клеїв та їх витримки впродовж 3...6 хв для клею EconoTac2 і 1 хв для клею ContactS. Подано технологічні рекомендації щодо використання аерозольних клеїв. Доведено, що розпилення клею EconoTac2 у малій і помірній кількостях та клею ContactS у помірній кількості призводить до значного росту межі міцності на згин.

Термостойкие полимеры находят все большее применение в аэрокосмической, автомобильной и других отраслях промышленности. Для процесса сварки термопластов важно изучение распределения температуры внутри нахлесточного сварного соединения. В работе выполнено моделирование термических и деформационных процессов при сварке закладным элементом листовых образцов из высокотехнологичного термостойкого полимера ZEDEX ZX-410 на основе полиэфиримида. Критерием для оптимизации параметров процесса служили температура плавления и температура деструкции полимерного материала. Показана хорошая корреляция результатов моделирования и экспериментальных данных, полученных в результате как тепловых исследований процесса формирования сварных соединений, так и механических испытаний уже самих сформированных сварных соединений.

Досліджено структурну організацію, термомеханічні й експлуатаційні характеристики зварних з'єднань ПЕ-80-ПЕ-80 та ПЕ-100-ПЕ-100, одержаних під дією постійного магнітного поля (B ~ 1 Т) та за його відсутності. За допомогою методу ширококутової рентгенографії показано, що дія поперечного постійного магнітного поля на розплав однотипних поліетиленів під час їх зварювання призводить до формування орієнтованої структури зварного з'єднання, вісь текстури якого збігається з напрямком дії цього поля, що поліпшує термомеханічні та експлуатаційні характеристики одержаних зварних з'єднань. Формування зварного з'єднання під дією поздовжнього магнітного поля призводить до погіршення його фізико-механічних характеристик через протидію силового поля, яке виникає під час зварювання і нівелює вплив магнітного поля.

На прикладі двох високотехнологічних термостійких полімерів, а саме напівкристалічного поліетеретеркетону (РЕЕК) та аморфного поліетеріміду (РЕІ) та ПКМ на їх основі розроблено та відпрацьовано базові принципи та технологічні підходи до зварювання високотехнологічних пластмас з використанням теплового, терморезисторного (закладним елементом) та ультразвукового зварювання. Розроблено технологічні рекомендації, які апробовано на ряді високотехнологічних пластмас іншої хімічної будови. За результатами випробувань підтверджено можливість їх застосування при зварюванні виробів з високотехнологічних, насамперед, термостійких пластмас, у т. ч. складних геометричних форм.

Зазначено, що цей словник-довідник є доповненим перекладом "Словаря-справочника по сварке и склеиванию пластмасс" видання 1988 р. Наведено близько 1 500 термінів зі зварювання та склеювання полімерних матеріалів, а також споріднених галузей. Вміщено переклади термінів англійською та російською мовами. Додано широкий ряд термінів, що стосуються сучасних тенденцій та знань в галузі з'єднання матеріалів і формування виробів з них, їх випробовування та використання. Найбільшу увагу приділено термінам і їх тлумаченням зі структурних, механічних і теплових процесів, які відбуваються під час різних способів зварювання полімерних матеріалів, технологіям і обладнанню для зварювання пластмас і склеювання різних матеріалів. Також наведено терміни, які описують явища та процеси, що відбуваються при експлуатації зварних та клейових з'єднань, та ті, які належать до методів дослідження та контролю якості з'єднань.

Поновлювані ресурси можуть замінити нафтові полімери на біополімери за допомогою інноваційних технологій. Зростає актуальність розробки нових продуктів на основі біо- та інших інноваційних технологій, які можуть зменшити широко поширену залежність від викопного палива і водночас сприяти посиленню національної безпеки, охорони навколишнього середовища та економіки. Біорозкладні полімери виготовлені з біо-джерела для поліпшення механічних властивостей шляхом додавання частинок арматури або волокон в полімерних матрицях, оптимізуючи їх для інженерних додатків. Вони відрізняються від інших пластиків можливістю розкладання мікроорганізмами шляхом хімічного або фізичного впливу. Саме ця властивість нових матеріалів дозволяє вирішувати проблему відходів. Сьогодні розробка біополімерів ведеться за двома основними напрямками: - виробництво біорозкладних поліефірів на основі гідроксикарбінових кислот, біорозкладних промислових полімерів; - виробництво пластичних мас на основі відтворюваних природних компонентів. Проектування і вибір матеріалів мають бути реалізовані з урахуванням кінцевого етапу їх циклу життя. Тобто шляхом зазначення способу розпаду, рециклювання або утилізації. Частина біопохідних пластмас можуть підлягати біодеградації, тобто розпаду протягом короткого часу. Застосування біодеградованих матеріалів - це вирішення проблем утилізації відходів швидко й екологічно. Збільшення асортименту пластмасових виробів та винахідження нових композицій для виготовлення пластмас зумовлює нагромадження великої кількості відходів як у формі вжитих виробів, так і у вигляді технологічних відходів чи упаковок. Велика кількість відходів з пластмас, а також їх різноманітність, утруднюють їх повторне використання у вигляді сировини чи матеріалів. Тому виробники пластмас, які створюють або можуть створювати відходи, повинні забезпечувати: запобігання утворення відходів або обмеження їх кількості та негативної дії на середовище в процесі виробництва виробів, під час та після завершення їх використання; відновлення згідно з принципами охорони середовища, якщо не вдалося запобігти утворенню відходів; знешкодження відходів згідно з принципами охорони середовища, утворенню яких не вдалося запобігти або не вдалося їх переробити. Полілактид (ПЛА) - прозорий безбарвний термопластичний полімер. Його основна перевага - можливість переробки всіма способами, застосовуваними для переробки термопластів. З листівв полілактиду можна формувати тарілки, підноси, отримувати плівку, волокно, упаковку для харчових продуктів тощо. Але широке його застосування стримується низькою продуктивністю технологічних ліній і високою вартістю продукту. ПЛА також має значні переваги, такі як: екологічно чистий характер, перспективні термомеханічні властивості, досконала біосумісність і здатність до розпаду. Ці переваги дають можливість широкого застосування, особливо в галузі біомедицини,в упакуванні продуктів харчування та напоїв. Випробування на розтягування показали найбільшу відносну міцність стикових зварних швів зразків з ПЛА на рівні 75 - 80 % від основного матеріалу. Дослідження поверхонь руйнування свідчить, що матеріал досить пружний, в результаті розриву утворює видовжені пластинчасті структури. Загалом, ПЛА можна вважати полімерним матеріалом, що добре зварюється нагрітим інструментом.

Технологія лазерного зварювання трансмісійним методом надає можливість зварювати внапуск полімерні плівки та листи різної товщини. На розробленій експериментальній установці проведено зварювання полівінілхлоридних плівок із використанням твердотільного лазера з діодною накачкою (DPSS) потужністю 10 Вт, який генерує випромінювання зеленого кольору з довжиною хвилі 532 нм. Застосування даного методу надало можливість зварювати між собою прозорі багатошарові медичні плівки Wipak. Експерименти показали, що за допомогою такого лазера є можливим утворення якісного з'єднання медичної плівки Wipak із папером.