EA011448B1 - Способ ультразвуковой сварки и ячеистые (сотовые) системы ограничения, полученные с его использованием - Google Patents

Способ ультразвуковой сварки и ячеистые (сотовые) системы ограничения, полученные с его использованием Download PDF

Info

Publication number
EA011448B1
EA011448B1 EA200800494A EA200800494A EA011448B1 EA 011448 B1 EA011448 B1 EA 011448B1 EA 200800494 A EA200800494 A EA 200800494A EA 200800494 A EA200800494 A EA 200800494A EA 011448 B1 EA011448 B1 EA 011448B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
outer layer
strip
strips
weldability
stack
Prior art date
Application number
EA200800494A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200800494A1 (ru
Inventor
Ицхар Халахми
Одед Эрез
Ади Эрез
Original Assignee
Прс Медитерранеан Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Прс Медитерранеан Лтд. filed Critical Прс Медитерранеан Лтд.
Publication of EA200800494A1 publication Critical patent/EA200800494A1/ru
Publication of EA011448B1 publication Critical patent/EA011448B1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B29C66/438—Joining sheets for making hollow-walled, channelled structures or multi-tubular articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/723—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined being multi-layered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/731—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/735—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the extensive physical properties of the parts to be joined
    • B29C66/7352—Thickness, e.g. very thin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82—Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/826—Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps without using a separate pressure application tool, e.g. the own weight of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9141—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature
    • B29C66/91411—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature of the parts to be joined, e.g. the joining process taking the temperature of the parts to be joined into account
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/919—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9241—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force or the mechanical power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9261—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the displacement of the joining tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools
    • B29C66/9513—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 by measuring or controlling the vibration frequency and/or the vibration amplitude of vibrating joining tools, e.g. of ultrasonic welding tools characterised by specific vibration frequency values or ranges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/20—Securing of slopes or inclines
    • E02D17/202—Securing of slopes or inclines with flexible securing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/481—Non-reactive adhesives, e.g. physically hardening adhesives
    • B29C65/4815—Hot melt adhesives, e.g. thermoplastic adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/486—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by their physical form being non-liquid, e.g. in the form of granules or powders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/022—Mechanical pre-treatments, e.g. reshaping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/024—Thermal pre-treatments
    • B29C66/0244—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/731—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined
    • B29C66/7313—Density
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/731—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined
    • B29C66/7315—Mechanical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/731—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined
    • B29C66/7316—Surface properties
    • B29C66/73161—Roughness or rugosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/733—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the optical properties of the material of the parts to be joined, e.g. fluorescence, phosphorescence
    • B29C66/7332—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the optical properties of the material of the parts to be joined, e.g. fluorescence, phosphorescence at least one of the parts to be joined being coloured
    • B29C66/73321—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the optical properties of the material of the parts to be joined, e.g. fluorescence, phosphorescence at least one of the parts to be joined being coloured both parts to be joined being coloured
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B29C66/73921—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/929—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools characterized by specific pressure, force, mechanical power or displacement values or ranges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04—Polymers of ethylene
    • B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04—Polymers of ethylene
    • B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
    • B29K2023/0608—PE, i.e. polyethylene characterised by its density
    • B29K2023/0625—LLDPE, i.e. linear low density polyethylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04—Polymers of ethylene
    • B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
    • B29K2023/0608—PE, i.e. polyethylene characterised by its density
    • B29K2023/0641—MDPE, i.e. medium density polyethylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/04—Polymers of ethylene
    • B29K2023/06—PE, i.e. polyethylene
    • B29K2023/0608—PE, i.e. polyethylene characterised by its density
    • B29K2023/065—HDPE, i.e. high density polyethylene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2069/00—Use of PC, i.e. polycarbonates or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2101/00—Use of unspecified macromolecular compounds as moulding material
    • B29K2101/12—Thermoplastic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B29K2105/0047—Agents changing thermal characteristics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B29K2105/0047—Agents changing thermal characteristics
    • B29K2105/005—Heat sensitisers or absorbers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/16—Fillers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0039—Amorphous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0089—Impact strength or toughness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1002—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with permanent bending or reshaping or surface deformation of self sustaining lamina
    • Y10T156/1036—Bending of one piece blank and joining edges to form article
    • Y10T156/1038—Hollow cylinder article

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам ультразвуковой сварки, которые не требуют внешнего давления в процессе сварки. Множество многослойных полос может быть сварено таким образом, что зона сварного шва не станет тоньше, чем толщина остальных полос и будет хорошо защищена от УФ излучения. Способ состоит из укладки множества полос; приложении внешнего давления; снятия внешнего давления; установки ультразвукового сварочного аппарата так, чтобы не было внешнего давления на штабель; сварки по крайней мере двух полос и отвода сварочного аппарата.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу сварки многослойных полимерных или пластиковых полос. Данный способ сварки особенно пригоден для геосинтетических изделий и, главным образом, полимерной ячеистой (сотовой) системы ограничения, применяемой для армирования геотехнических материалов.
Полимерные или пластиковые армирующие изделия, в особенности ячеистые (сотовые) системы ограничения (ЯУС) или ячеистые удерживающие системы обычно используются для увеличения показателей грузоподъемности, устойчивости и сопротивлению эрозии геотехнических материалов, таких как земля, камень, песок, щебень, торф, глина, бетон, смешанные заполнители и природные материалы, которые удерживаются ячеистыми удерживающими системами ограничения.
Сведения о предшествующем уровне техники
Ячеистые удерживающие системы состоят из множества полос полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) или полиэтилена средней плотности (ПЭСП) и имеют трехмерное строение по принципу пчелиных сот. Полосы соединены или сварены друг с другом на чередующихся соединительных участках, для того чтобы образовывать такую ячеистую конструкцию. Геотехнические материалы могут быть укреплены (армированы) и стабилизированы изнутри посредством ячеистых удерживающих систем. Такие геотехнические материалы, стабилизированные и армированные посредством ячеистых удерживающих систем, в дальнейшем будут называться геотехническими армированными материалами (ГАМ).
Поверхности ячеистых удерживающих систем могут быть рельефными для увеличения трения с ГАМ и снижения взаимных сдвигов между ячеистыми удерживающими системами (далее -ЯУС) и ГАМ.
Термин «ПЭВП» в дальнейшем относится к полиэтилену, имеющему плотность больше чем 0,940 г/см3. Термин полиэтилен средней плотности (ПЭСП) относится к полиэтилену, имеющему плотность от 0,925 до 0,940 г/см3. Термин линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПЭНП) относится к полиэтилену, имеющему плотность от 0,91 г/см3 до 0,940 г/см3.
Полимерные стенки ЯУС могут быть повреждены во время обслуживания и эксплуатации под воздействием УФ излучения, высоких температур и влаги (УТВ). Повреждения проявляются в ломкости, снижении упругости и жесткости, уменьшении сопротивления удару и проколу, низким сопротивлением разрыву и обесцвечиванием. Повреждения ЯУС под воздействием высоких температур особенно существенны в районах земного шара с жарким климатом. Используемый здесь термин «районы жаркого климата» относится к районам, находящимся на широте до 42° по обе стороны от экватора и, особенно в поясе пустынь. Например, районы жаркого климата находятся в Северной Африке, на юге Испании, Среднем Востоке, в Аризоне, Техасе, Луизиане, Флориде, Центральной Америке, Бразилии, в большей части Индии, юге Китая, Австралии и части Японии. В районах жаркого климата темные поверхности могут нагреваться до температуры +90°С под воздействием прямого солнечного света с периодами до 14 ч каждый день.
С целью защиты пластиковых стенок от повреждения в промышленности уже применяются некоторые методы обработки полиэтилена, используемого в их производстве. Для темноокрашенных изделий, например черных и серых, может быть применена углеродная сажа с целью блокирования УФ излучения и рассеивания свободных радикалов. Однако одним из недостатков использования углеродной сажи является внешний вид изделия. Черные ЯУС менее привлекательны при использовании в тех случаях, когда ЯУС являются частью ландшафта.
Вторым недостатком является то, что черные ЯУС имеют тенденцию поглощать солнечный свет и нагреваться. В результате текучесть может быть значительно ускорена, особенно в местах сварки, и вызвать уменьшение толщины стенок, потенциально способствуя разрушению конструкции.
ЯУС фиксируются или закрепляются к ГАМ с помощью клиньев, арматуры, прутьев или анкеров. Такая фиксация особенно важна, когда ЯУС используется для укрепления склона. Такие места крепления анкерами подвержены концентрации напряжения. Без защиты от воздействия УТВ факторов эти места могут быть повреждены до того, как какие либо значимые дефекты будут обнаружены в остальной части ЯУС.
Концентрация напряжения также образуется при сварке полос при производстве ЯУС. Напряженное состояние может быть вызвано давлением, при проезде грузовиков по ЯУС, до её заполнения ГАМ, или когда ГАМ выгружается в ЯУС для заполнения ячеек. ГАМ может также расширяться при намокании, или когда замерзшая вода находится в ГАМ в холодную погоду. Кроме того, ГАМ имеет коэффициент теплового расширения (КТР) почти в 5-10 раз ниже, чем у ПЭВП, используемого в производстве полос. Так что ПЭВП будет расширяться быстрее, чем ГАМ, что станет причиной напряженного состояния внутри стенок ЯУС и особенно в местах сварки.
Некоторые ЯУС окрашиваются в оттенки, схожие с цветом ГАМ, которым они заполнены. Это светло окрашенные изделия и ЯУС окрашенные на заказ в такие оттенки, как цвет земли, травы и торфа. В производстве ЯУС требуются специальные добавки (помимо углеродной сажи) для сохранения их свойств в течение 20 лет или более. Наиболее эффективно используемые добавки - это поглотители УФ излучения, такие как бензотриазолы и бензофеноны, поглотители радикалов, такие как пространственно
- 1 011448 затрудненные аминовые светостабилизаторы (ПЗАС) и антиоксиданты. Как правило «комплекс» из более чем одной добавки используется в полимере. Добавки вводятся в полимер обычно как маточная смесь или дисперсия, и/или раствор добавок в полимерном или восковом контейнере.
Количество добавок в полимере, используемых в производстве ЯУС, зависит от предъявляемых к ЯУС требований по сроку службы (долговечности). Для обеспечения защиты в течение около 5 лет необходимо меньшее количество добавок, чем, если бы требовалось обеспечить защиту на период 10 и более лет. Из-за того, что с течением времени добавки вымываются из полимера, испаряются или разлагаются под действием гидролиза, фактическое количество добавок, необходимое для защиты на длительный период, почти в 2-10 раз выше, чем количество, требуемое для защиты на короткий промежуток времени. Другими словами, количество добавок, вводимых в полимер, не имеет линейной зависимости от желаемого времени защиты.
Добавки в основном распределяются, или иначе растворяются, достаточно равномерно по всему объему полимерных полос, используемых для изготовления ЯУС. Однако большинство взаимодействий добавок с УТВ повреждающими факторами проявляется в местах ближе к поверхности, т.е. на глубине от 10 до 200 мкм, полимерных полос или пленок.
Патент США № 6953828 раскрывает устройство мембраны, включая геомембрану, устойчивую против УФ излучения. Патент связан с конструкциями из полипропилена и полиэтилена очень низкой плотности, которые эффективны в качестве мембран, но не практичны в качестве применения для ЯУС. Полипропилен слишком хрупкий при температурах ниже 0°С. Полиэтилен очень низкой плотности слишком непрочен для применения в ЯУС, потому что имеет склонность к текучести даже при умеренных нагрузках. Как только ЯУС начинает деформироваться (изменять форму и удлиняться), то нарушается монолитность ЯУС и ГАМ, и эксплуатационные качества конструкции безвозвратно теряются. Кроме того, для полипропилена требуется большое количество добавок для предотвращения вымывания и разрушения под действием гидролиза, что в свою очередь неэкономично.
Патент США № 6872460 описывает устройство пленки из двухслойного полиэстера, где поглотители и нейтрализаторы УФ излучения включены в один или два слоя. Различные сорта полиэстеров в целом могут применяться для георешеток, которые имеют двухмерное строение и используются для армирования грунта, например армирующие сетки. В отличие от них, ЯУС имеют трехмерное строение. Полиэстеры, как правило, не подходят для применения в ЯУС из-за своей хрупкости, невысокому сопротивлению удару и проколу в условиях климатического воздействия, особенно при низких температурах, невысокому (ниже среднего) показателю сопротивления воздействию гидролиза (особенно в контакте с основной средой типа бетона и кальцинированной почвы), а так же их высокой стоимости. Использование полиэстеров неэкономично, еще и потому, что в них необходимо вводить большое количество добавок для предотвращения вымывания и разрушения под действием гидролиза.
Для тонких полимерных полос (толщиной меньше, чем 500 мкм) фактическое количество необходимых добавок, как правило, равно теоретически рассчитанным показателям. Однако в более толстых полосах (толщиной больше чем 750 мкм - это в частности относится к элементам геотехнических армирующих конструкций, таким как ЯУС) общее фактическое количество требуемых добавок в основном значительно больше, чем по теоретическим расчетам. Для обеспечения высоких эксплуатационных показателей ЯУС, имеющих толщину около 1,5 мм и более, где необходимы прочность, жесткость, упругость, сопротивление разрыву и проколу, устойчивость к перепадам температуры, общее количество требующихся добавок в целом в 5-10 раз больше, чем теоретически рассчитанное. Добавки, защищающие от УВТ факторов, очень дороги, что сказывается в цене полимера. Вследствие этого, большинство производителей при наполнении полимеров добавками тщательно соблюдают низкий (т.е. минимальный) баланс теоретически рассчитанного уровня наполнения, не выше уровня наполнения, необходимого для защиты на долгосрочный период от 50 лет и более. Поэтому, в действительности, большинство производителей на сегодняшний день не гарантируют долгосрочную износостойкость толстостенных полимерных полос. В настоящий момент количество используемых в ЯУС ПЗАС и поглотителей УФ излучения составляет величину от 0,1 до 0,25% от веса полимера, в котором они растворены.
Другим аспектом, касающимся срока службы в окружающих условиях, является тип полимера, используемого в ЯУС. Выбор соответствующего требованиям полимера для данного вида использования является альтернативой между экономичностью, т.е. стоимостью сырья, и долговечностью при эксплуатации. В этом смысле, полиэтилен (ПЭ) один из наиболее популярных материалов для использования, при оптимальном балансе цены, прочности, упругости в условиях низких температур таких, как минус 60°С, а также прост в изготовлении на стандартном экструзионном оборудовании. Кроме того, полиэтилен имеет средние показатели по сопротивлению УФ излучению и нагреву. Однако без использования добавок, полиэтилен в значительной степени подвержен разложению в течение одного года, что делает его непригодным для коммерческого использования. Даже при значительной степени применения стабилизаторов, ПЭ все же имеет наиболее низкие показатели в сравнении с большинством полимеров, защищенных от УФ излучения, таких как этилен-акрил-эфир сополимеры и терполимеры.
С другой стороны, полимеры, имеющие более высокие показатели по сопротивлению ультрафиоле
- 2 011448 ту и нагреву, такие как акрил-, метакрил-эфир сополимеры, и особенно этилен-акрил-эфир сополимеры и терполимеры, наиболее приемлемы для коммерческого использования с точки зрения защиты от УТВ факторов. Однако, их сравнительно высокая стоимость и относительно низкие характеристики прочности и постоянства физических свойств, ограничивают их широкое применение в конструкциях ЯУС.
Предпочтительным и эффективным, с точки зрения цены, методом соединения полос ЯУС, является ультразвуковая сварка. Ультразвуковая сварка пригодна для большинства термопластичных материалов, и широко используется в автомобилестроении, в производстве упаковки, электроники и в потребительских отраслях промышленности. Ультразвуковое сварочное оборудование обычно содержит высокочастотный источник энергии (обычно 20-40 кГц). Энергия высокой частоты подается в волновод (также известный как сонотрод), который является стержнем или металлическим профилем, с размерами, подобранными так, чтобы вступать в резонанс с прикладываемой частотой. Волновод подводится к поверхности или вводится внутрь свариваемого материала из пластмасс и распространяет в нем механические колебания.
Обычно требуется соединить пластмассовые части вместе. Материал из пластмасс должен иметь некоторые возможности выравнивания и небольшую, однородную начальную зону контакта или область взаимодействия с требуемым соединением, чтобы сконцентрировать ультразвуковую энергию для быстрого рассеивания локальной энергии. Энергетический блок управления самой распространенной конструкции состоит из небольшого треугольного штабика материала, который подводится к требуемому месту соединения или зоне контакта. Комбинация приложенной силы, поверхностного трения и межмолекулярного трения разогревает пластиковые части, до достижения точки плавления. Зоны контакта расплавляются и соединяются вместе, производя сварку сдвиговой волной. Затем ультразвуковая энергия снимается, оставляя молекулярное соединение или сварной шов между двумя пластмассовыми частями.
Ультразвуковая сварка наиболее эффективна для относительно твердых и некристаллических материалов. Обычно, высокая сварочная частота соотносится с низким уровнем плавления и более низким давлением, наряду и с поверхностным проплавлением. Ультразвуковая сварка очень затруднена для тонких пленок и обычно применяется только для сварки пленок, имеющих толщину больше чем 0,5 мм. Ультразвуковая сварка, кроме того, очень затруднена для относительно мягких полимеров с низкой удельной массой, таких как полиэтилен, который является типичным геосинтетическим материалом, включая ЯУС.
Простые, цельные, однослойные, толстостенные полосы ЯУС, обычно свариваются ультразвуковыми методами в диапазоне частот 15-20 МГц.
Например, в Российских Патентах № 2152479 и 2152480 описан способ сборки, где для образования соединения требуется давление и высокая температура.
В однослойных полосах, главным образом, требуется равномерно проварить полосу по всему её поперечному сечению. Однако, для случая сварки многослойной полосы требования отличаются. В многослойной полосе сварка должна фокусироваться в наружных слоях для обеспечения оптимальной прочности и минимального повреждения защиты от УФ излучения в зоне сварки.
Некоторые источники информации описывают технологию ультразвуковой сварки тонких слоев. В Патенте США № 5411616 представлен способ ультразвуковой сварки тонких пластиковых пленок. Способ применим для технического термопласта, например поликарбоната, но не подходит для более мягких пластмасс, таких как полиэтилен, и большинства обычных материалов для ЯУС.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является создание способа сварки многослойной пластиковой полосы с использованием ультразвуковых методов, где энергия сварки прикладывается, главным образом, к наружному слою (слоям) полосы и не затрагивает защиту наружных слоев от УФ излучения.
Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, выражается в повышении технических характеристик сварных швов, в частности повышения прочности и минимального повреждения защиты от УФ излучения в зоне сварки.
Настоящее изобретение касается способа ультразвуковой сварки без давления для соединения вместе пластмассовых полос. Способ может быть использован для производства геосинтетические продуктов, таких как ячеистая (сотовая) система ограничения.
Способ включает следующие этапы:
укладка множества пластмассовых полос в стопку (штабель); приложение внешнего давления на стек;
нагревание стека до максимальной температуры 120°С (по выбору); снятие давления со стека;
установка ультразвукового сварочного аппарата с волноводом так, чтобы волновод касался поверхности наиболее удаленной полосы из стека, или проникал в наружный слой наиболее удаленной полосы из стека по крайней мере на 5 мкм для формирования зоны сварки;
настройка усилия прижима волновода так, чтобы на стек не передавалось никакого давления;
сварка по крайней мере двух полос стопки (штабеля) вместе путем приложения сверхзвуковой энергии к зоне сварки; и вывод волновода из зоны сварки.
Ультразвуковой сварочный аппарат может иметь сварочную частоту не менее 15 кГц или не менее
- 3 011448 кГц.
В частных вариантах выполнения по крайней мере одна полоса из множества пластмассовых полос является многослойной полосой.
В различных вариантах выполнения, наружный слой многослойной полосы может содержать УФ абсорбент или термостабилизатор; пигмент или краситель, минеральный наполнитель; или вещество для повышения свариваемости.
Минеральный наполнитель может быть выбран из окисей металлов, карбонатов металлов, промышленного шлака, сульфатов металлов, боратов металлов, фосфатов металлов, гидроксилов металлов, кварца и силикатов, металлов и их комбинаций. Наполнитель составляет примерно от 5 до 70 вес.% наружного слоя.
Вещество для повышения свариваемости может быть выбрано из группы, состоящей из аморфных полиальфа-олефинов; веществ на основе стирола; фенольной смолы; фенольно-стирольных сополимеров; на основе канифоли; талового масла, терпена; С5 смол алифатических углеводородов; аморфного полипропилена; С9 ароматических смол; циклоалифатических смол дициклопентадиена; полипропиленового воска металлоцена; и их комбинаций.
В частных вариантах выполнения, наружный слой многослойной полосы является рельефным, текстурированным, шероховатым или покрытым пластмассовыми макрочастицами. Материал пластмассовых макрочастиц может включать примерно от 20 до 99 вес.% полиэтиленовых полимеров; до 60 вес.% наполнителей; а также до 50 вес.% вещества для повышения свариваемости.
Также описана ячеистая (сотовая) система ограничения, состоящая из множества полос, сваренных согласно раскрытым методам. В других исполнениях по крайней мере один полоса из множества пластмассовых полос является многослойной полосой.
Описание фигур
Ниже приведено краткое описание чертежа, который представлен для иллюстрации описанных здесь примеров исполнения, но тем самым их не ограничивает.
На чертеже представлен вид в перспективе единичной секции ЯУС.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Все физические характеристики, которые определены в дальнейшем, измеряются при 20-25°С, если не указано иначе.
Следующее детальное описание представлено таким образом, чтобы позволить человеку с обычной квалификацией в области техники сделать и использовать описанные здесь устройства и выбрать в дальнейшем наилучшие способы исполнения этих устройств. Всевозможные модификации, не смотря на это, будут очевидными для тех, кто имеет обычные навыки в области техники, и должны рассматриваться, как существующие в пределах сферы применения настоящего изобретения.
Более полное представление о раскрытых здесь компонентах, процессах и приборах, может быть получено по ссылкам к сопроводительным рисункам. Эти рисунки являются простыми схематическими изображениями, основанными на удобстве и простоте представления настоящего изобретения, а поэтому не предназначены для обозначения относительных и линейных размеров устройств и их компонентов, и/ или для определения масштаба примеров их исполнения.
Фигура является видом в перспективе единичной секции ЯУС. ЯУС 10 состоит из множества полимерных полос 14. Соседние полосы соединены между собой на чередующихся соединительных участках 16. Соединение может быть выполнено склеиванием, прошивкой или сваркой, но основным способом является сварка. Часть каждой полосы между двумя соединениями 16 формирует стенку 18 отдельной ячейки 20. Каждая ячейка 20 имеет стенки ячейки, образованные двумя различными полимерными полосами. Полосы 14, соединенные вместе, образуют в своем множестве структуру по принципу пчелиных сот. Например, наружная полоса 22 и внутренняя полоса 24 соединены вместе соединениями 16, которые равномерно расположены по длине полосы 22 и 24. Пара внутренних полос 24 соединена вместе в соединительных участках 32. Каждое соединение 32 расположено между двумя соединениями 16. В результате, когда множество полос 14 растягиваются в направлении, перпендикулярном их лицевой части, полосы изгибаются по синусоиде, образуя ЯУС 10. На краю ЯУС, где концы двух полимерных полос 22, 24 соприкасаются, крайний сварной шов 26 (также рассматриваемый как соединение) выполняется на коротком расстоянии от края 28, формируя короткую хвостовую часть 30, которая создает устойчивость двум полимерным полосам 22, 24.
ЯУС 10 может быть укреплена и зафиксирована к земле, по меньшей мере, двумя различными способами. Отверстия 34 могут быть выполнены в полимерных полосах таким образом, чтобы образовывать общую ось. Затем сквозь отверстия 34 может быть протянут армирующий элемент 12. Армирующий элемент 12 усиливает ЯУС 10 и улучшает её устойчивость следующим образом, связывая вместе отдельные анкерные элементы для того, чтобы предотвратить смещение ЯУС 10. Анкер 36 может быть также использован для крепления ЯУС 10 к основанию, к которому она монтируется, например к земле. Анкер 36 монтируется внутрь основания на глубину, достаточную для крепления. Анкер 36 может иметь любую форму известную в технике (т.е. термин «анкер» относится к назначению, а не к форме). Армирующий элемент 12 и анкер 36, как это показано на рисунке, могут быть выполнены из простого прутка углероди
- 4 011448 стой или арматурной стали, отрезанного на необходимую длину. Они также могут быть изготовлены из полимерного материала. Их можно изготовить из того же материала, что и сама ЯУС. При этом может быть также полезно, чтобы армирующий элемент 12 и/или анкер 36 имели большую жесткость, чем ЯУС. Обычно используется достаточное количество армирующих элементов 12 и/или анкеров 36 для укрепления/удержания ЯУС 10. Важно отметить, что армирующие элементы и/или анкера должны всегда быть размещены напротив стенки ячейки, а не напротив сварного шва. Армирующие элементы и/или анкера испытывают высокую концентрацию нагрузок на небольших участках, а так как сварные швы являются относительно слабыми местами ЯУС, размещение армирующих элементов или анкеров напротив в этих местах увеличивает вероятность нарушения сварного шва.
Способ сварки из настоящего изобретения применим для сваривания и соединения пластмассовых полос, в особенности многослойных пластмассовых полос при производстве ЯУС. Многослойная пластмассовая полоса имеет по крайней мере один наружный слой и по крайней мере один внутренний слой. Общая толщина наружного слоя (слоев) составляет примерно от 10 до 50% толщины полосы. В некоторых исполнениях внутренний слой составляет примерно от 0,1 до 5 мм толщины. В других исполнениях наружный слой (слои) составляет примерно от 20 до 600 мкм толщины.
Наружный слой (слои) отличается улучшенным сопротивлением против воздействия УФ излучения, высокой температуры, влажности, и их комбинаций. По сравнению с внутренним слоем (слоями) наружный слой (слои) включает относительно высокую концентрацию светостабилизаторов, УФ абсорбентов, а также пигментов, при необходимости.
Так как многослойная пластмассовая полоса должна сохранять упругость, прочность, сопротивление проколу и разрыву при температурах, по крайней мере, ниже минус 50°С, а возможно даже ниже минус 70°С, в составе полимера наружного слоя (слоев) предпочтительно содержание полиолефинов. Особенно предпочтительны такие полиолефины: полиэтилен средней плотности (ПЭСП) или смеси полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) и линейного полиэтилена низкой плотности (ЛПЭНП). Их полимерный состав может в дальнейшем включать другие полимеры, выбранные из неограниченного числа этилен-альфа олефинов, полипропилена, этиленакриловых эфирных сополимеров и терполимеров, этиленметакриловых эфирных сополимеров и терполимеров, эластомеров на основе стирола, эластомеров на основе этиленпропилена, эластомеров на основе этиленвинилового ацетата, этиленвинилового хлорида и смол технического термопласта. В некоторых исполнениях полимер выбирается из полиолефина, полиэстера, полиамида, стирола, поликарбоната, полиуретана, ацеталя и их комбинаций, включая смеси и сплавы.
Так как большинство полимеров, используемых в геосинтетических изделиях и преимущественно в ЯУС, являются относительно мягкими и имеют относительно низкую плотностью, очень трудно соединить их ультразвуковой сваркой, особенно там, где свариваются тонкие слои. Приложение давления в процессе сварки не помогает; тонкий наружный слой может повредиться, и в результате зона сварного шва будет иметь плохую защиту от УФ излучения, сварной шов будет ослаблен, что потенциально может привести к разрушению в зоне сварного шва во время эксплуатации.
Примечательно то, что когда полимер содержит наполнитель, особенно наполнители с высоким удельным весом, прочность наружного слоя увеличивается и повышается его объемная плотность, поэтому становится возможна ультразвуковая сварка тонкого слоя. Наполнитель может быть выбран из неограниченного числа минеральных наполнителей, окисей металлов, карбонатов металлов, промышленного шлака, сульфатов металлов, боратов металлов, фосфатов металлов, гидроксилов металлов, кварца и силикатов, металлов и их комбинаций. В особых исполнениях наполнитель выбирается из карбоната кальция, диоксида титана, сульфата бария, талька, каолина, глины, цинковой окиси, цинкового сульфида, кварца, силикатов, глинозема, алюминатов, алюмосиликатов, мела, доломита, бентонита, воластонита, промышленного шлака и их комбинаций. В специальных исполнениях наружный слой содержит примерно от 5 до 45 вес.% минерального наполнителя от веса наружного слоя. В дополнительных отдельных исполнениях наружный слой содержит примерно от 10 до 40 вес.% минерального наполнителя.
Наполнитель может иметь средний размер частицы меньше, чем примерно 30 мкм. В дополнительных исполнениях наполнитель имеет средний размер частицы меньше, чем примерно 10 мкм. В других исполнениях наполнитель имеет средний размер частицы меньше, чем примерно 5 мкм.
Наполнитель может также быть поверхностно обработан для улучшенной совместимости с полимером, используемым в полимерном слое. В особом исполнении, поверхностная обработка включает в себя обработку клеящим или связующим веществом, выбранным из следующей группы веществ: жирные кислоты, сложные эфиры, амиды, и их соли, силикона, содержащий полимер или олигомер, и металлоорганические составы, такие как титанаты, силаны и цирконаты.
В некоторых отдельных исполнениях, состав полимера для наружного слоя (слоев) содержит полиэтиленовый полимер и минеральный наполнитель.
Состав полимера для наружного слоя (слоев) может дополнительно содержать вещество для повышения свариваемости. Введение вещества для повышения свариваемости в наружный слой пластмассовой полосы улучшает сцепление между соседними полосами. Повышающее свариваемость вещество
- 5 011448 может быть выбрано из неограниченного числа аморфных поли-альфа-олефинов; веществ для повышения свариваемости на основе стирола; фенольной смолы; сополимеров фенольного стирола; канифоли; талового масла; терпена; С5 смол алифатических углеводородов; аморфного полипропилена; С9 ароматических смол; циклоалифатических смол дициклопентадиена; полипропиленового воска металлоцена; и их комбинаций. В отдельных исполнениях, состав полимера получается смешиванием полимера, минерального наполнителя, и, как дополнение по выбору, вещества для повышения свариваемости. В других специфических исполнениях, состав полимера получается смешиванием полимера, вещества для повышения свариваемости, и, по усмотрению, минерального наполнителя.
Наружный полимерный слой (слои) содержит поглотитель УФ излучения. В специальном исполнении, поглотитель УФ излучения является органическим, а именно, бензотриазолом или бензофеноном, выпускаемым серийно, как например Тшиуш™, производимым фирмой СзЬа. а также СуакогЬ™, производимым фирмой Су1ее. Наружный полимерный слой (слои) может также содержать пространственнозатрудненные аминовые светостабилизаторы (ПЗАС) как отдельно, так и вместе с поглотителем УФ излучения. ПЗАС - это молекулы, которые обеспечивают долговременную защиту от воздействия свободных радикалов и старения под действием света. В частности, ПЗАС не содержат фенольные соединения. Их лимитирующий показатель является величиной, при которой они вымываются или подвергаются воздействию гидролиза. В настоящее время, органические поглотители УФ излучения и ПЗАС совместно составляют примерно от 0,01 до 2,5% к общему весу слоя.
Наружный полимерный слой (слои) может также содержать неорганический поглотитель УФ излучения. В специальном исполнении, поглотитель УФ излучения имеет форму твердых частиц. Твердые частицы характеризуются незначительной растворяемостью в полимере и воде и низкой летучестью, а поэтому не склонны к перемещению наружу или выделению из полимерного слоя (слоев). Частицы могут быть микрочастицами, (например, примерно от 1 до 50 мкм в усредненном диаметре), сверхтонкими частицами (например, приблизительно от 100 до 1000 нм в усредненном диаметре), или наночастицами (например, приблизительно от 5 до 100 нм в усредненном диаметре). В отдельных исполнениях, поглотители УФ излучения состоят из неорганических УФ абсорбирующих твердых наночастиц. В отличие от органических УФ абсорбентов, которые растворены в полимере и имеющие подвижность даже при больших молекулярных массах, неорганические УФ абсорбенты практически неподвижны и поэтому обладают лучшими свойствами защиты против вымывания и/или испарения. Кроме того, УФ абсорбенты из твердых наночастиц прозрачны в видимом спектре и распределены очень равномерно. Следовательно, они обеспечивают защиту без какого-либо влияния на цвет или оттенок полимера. В специальном исполнении, УФ абсорбенты из твердых наночастиц состоят из материалов, подобранных из группы, включающей соли титана, оксиды титана, оксиды цинка, галогениды цинка и соли цинка. В отдельном исполнении, УФ абсорбент из твердых наночастиц является диоксидом титана. Например, следующие УФ абсорбенты из твердых наночастиц серийно выпускаются: ЗАСНТЬЕВЕМ™ НошЬйес ВМ 130Е ΤΝ фирмы 8асЫ1еЬеи, ΖΑΝΟ™ оксид цинка фирмы иш1соге, ΝαηοΖ'™ оксид цинка фирмы Абуапсеб №1по1ес1шо1оду ЫшНеб апб Аб№шо Ζί пс Ох1бе™ фирмы Эеди^а. В настоящее время в состав полимера может включаться следующее количество УФ абсорбирующих частиц от примерно 0,01 до 85 вес.% полимерного слоя. В более характерных исполнениях, неорганические УФ абсорбирующие частицы составляют примерно 0,1 до 50 вес.% от общего веса полимерного слоя. В единичном исполнении, полимерный слой содержит неорганические УФ абсорбенты, ПЗАС и по усмотрению органический УФ абсорбент.
Наружный слой (слои) дополнительно может содержать пигмент или краситель. Может использоваться любой подходящий пигмент или краситель, который при этом не влияет в значительной степени на требуемые свойства полимерной полосы в целом. В отдельном исполнении, пигмент подбирается так, что цвет полимера был близок к цвету ГАМ. Как правило, это другой цвет, отличный от черного или темно-серого, в частности любой цвет, который не является оттенком серого. Окрашенный полимерный слой может быть неоднородного цвета, также предусматриваются имитирующие цвета, например, камуфляжный цвет. В другом исполнении, полимерный слой может быть яркого цвета, например, красного, желтого, зеленого, синего, или их композицией, а также их композицией с белым или черным цветом, как представляется в цветовом пространстве С1ЕЬАВ. Предпочтительной группой цветов и оттенков являются следующие цвета: коричневый (подобный земле), желтый (подобный песку), коричнево-серый (подобный торфу), кремовый (подобный заполнителю), светло-серый (подобный бетону) зеленый (подобный траве), и смешанные цвета, выглядящие, как пятнистый, крапчатый, зернистый, точечный или мраморный. Такие цвета в практическом использовании позволяют применять ЯУС там, где она видна (т.е. выходит наружу или не укрыта заполняющим материалом). Например, ЯУС может быть использована на террасах, где наружный слой видим, но может быть окрашен для слияния с окружающей средой. В другом отдельном исполнении, полимерная полоса содержит пигмент или краситель, но не содержит углеродную сажу. В данном случае углеродная сажа рассматривается, как УФ абсорбент, а не пигмент.
Некоторые полимерные составы обеспечивают улучшенную свариваемость тонкого слоя, особенно когда они используется в наружном слое многослойной геосинтетической полосы. В одном из отдельных исполнений, полимерная смесь при испытании в соответствии с директивой Ό 790 Американского обще
- 6 011448 ства по испытанию материалов (А8ТМ) имеет 1% секущий модуль упругости при изгибе не менее 750 МПа и плотность по крайней мере 0,95 г/см3. Полимерная композиция может также иметь 1% секущий модуль упругости при изгибе не менее 1200 МПа или не менее 1400 МПа. Полимерная композиция может также быть плотностью не менее 1,1 г/см3 или не менее 1,20 г/см3.
В другом исполнении, полимерная смесь при испытании в соответствии с директивой Ό 790 Американского общества по испытанию материалов (А8ТМ) имеет 1% секущий модуль упругости при изгибе не менее 650 МПа и плотность не менее 0,90 г/см3. Полимерная смесь может также иметь 1% секущий модуль упругости при изгибе не менее 850 МПа или по крайней мере 950 МПа. Плотность полимерной композиции может также составлять по крайней мере 0,93 г/см3.
В процессе экструзии тонкого внешнего слоя, эти полимерные композиции повышают свариваемость в диапазоне температур примерно от 25 до 120°С при внешнем давлении до 3 МПа.
В другом исполнении в составе полимера содержится до 95 вес.% по крайней мере одного полиэтилена; до 60 вес.% минерального наполнителя; и до 30 вес.% вещества для повышения свариваемости.
Описанные здесь полимерные составы могут быть изготовлены смешиванием при расплавлении в экструдере по крайней мере одного полимера с по крайней мере одной добавкой. Наполнитель, или другая добавка, может быть добавлен в экструдер для получения полимерной смеси. Смесь затем нагнетается вниз по потоку для формирования полосы.
Многослойные пластмассовые полосы с наружным слоем (слоями), описанных здесь полимерных составов, пригодны для сварки методом, представленным в настоящем изобретении. В частности, раскрыт способ сварки множества многослойных пластиковых полос, сложенных параллельно. Способ заключается в соединении заранее заданных частей полос вместе ультразвуковой сваркой без внешнего давления на полосы, что не влияет на защиту от УФ излучения наружного слоя (слоев) полос. Процесс сварки без внешнего давления в дальнейшем упоминается как УСБД.
В виду того, что полимерный состав обладает повышенной свариваемостью, внешнее давление на полосы не требуется. Внешнее давление - это главная причина утончения поперечного сечения в зоне сварки, в которой образуется соединение или стык между двумя полосами. Более тонкое поперечное сечение способствует ослаблению сварного шва и понижает уровень защиты от УФ излучения в месте соединения. При этом возрастает вероятность разрушения сварного шва в процессе эксплуатации ЯУС. Как было сказано выше, введение минерального наполнителя в состав полимера увеличивает его объемную плотность и обеспечивает постоянство физических свойств, поэтому ультразвуковая сварка может выполняться без дополнительного внешнего давления на полосы.
В примерах исполнения способ ультразвуковой сварки из настоящего изобретения включает следующие этапы:
укладка множества пластмассовых полос в стопку (штабель); приложение внешнего давления на стопку (штабель полос); нагревание стопки (штабеля полос) до максимальной температуры 120°С (по усмотрению);
снятие давления со стопки;
установка ультразвукового сварочного аппарата с волноводом (сонотродом) так, чтобы волновод касался поверхности наиболее удаленной полосы из стопки (штабеля полос) или проникал в наружный слой наиболее удаленной полосы из стопки по крайней мере на 5 мкм для формирования зоны сварки;
настройка усилия прижима волновода (сонотрода) так, чтобы на стопку не передавалось никакого давления;
сварка по крайней мере двух полос стопки вместе путем приложения сверхзвуковой энергии к зоне сварки и вывод волновода (сонотрода) из зоны сварки.
Небольшое внешнее давление на стопку (штабель полос) рекомендуется во время этапа укладки. Давление должно быть в диапазоне примерно от 0,01 до 10 МПа. Давление может также быть в диапазоне примерно от 0,05 до 5 МПа или примерно от 0,05 до 2 МПа.
Стопка может быть составлена при температуре окружающего воздуха. Ее можно также нагреть до температуры примерно от 40 до 70°С или примерно от 70 до максимум 120°С.
После этапов укладки, приложения давления, и, по усмотрению, нагрева, волновод устанавливается, таким образом, чтобы он коснулся внешней поверхности стопки или проник на несколько микрон в наиболее удаленную полосу. Глубина проникновения зависит от толщины стопки и рассчитывается так, чтобы сосредоточить сварочную энергию примерно в центре наружного слоя. В отдельных исполнениях волновод (сонотрод) может проникать до 25 мкм в наружный слой наиболее удаленной полосы.
Ультразвуковая сварка может осуществляться при частоте примерно от 15 до 70 кГц. При проведении сварки не прикладывается никакого внешнего давления, и сварка ведется до расплавления пластика по поперечному сечению стопки.
В отдельных исполнениях ультразвуковой метод включает укладку множества многослойных полос и приложения к ним давления в диапазоне 0,01-5 МПа. Затем давление снимается и стопка сваривается ультразвуковой сваркой без давления при частоте по крайней мере 20 кГц. В особых исполнениях ульт
- 7 011448 развуковая сварка выполняется при частоте не менее 40 кГц и, в частности, при частоте по крайней мере примерно от 20 до 70 кГ ц.
Ультразвуковая сварка также восприимчива к рельефу поверхности тонких слоев. Поскольку длина звуковой волны сокращается по мере увеличения частоты, поверхностная шероховатость может служить в качестве концентратора энергии. Примечательно то, что когда поверхность полос имеет рельеф, текстуру или даже небольшую шероховатость, нет необходимости приложения давления в процессе ультразвуковой сварки. Эффективность процесса сварки при отсутствии давления выше, когда наружная поверхность полосы шероховата или текстурирована. В некоторых исполнениях поверхность наружного слоя (слоев) наиболее удаленной полосы рельефна, текстурирована или шероховата для того, чтобы ультразвуковая сварка была более эффективной по сравнению со сваркой гладкой поверхности.
Шероховатость поверхности может быть выполнена охлаждающим вальцами на выходе из экструдера или вспомогательным инструментом, расположенным в конце линии изготовления многослойных полос. Шероховатую поверхность можно также создать управляемым присоединением или закреплением порошка полимерного состава с низкой степенью плавления на поверхность внешнего слоя (слоев). В одном из специфических исполнений настоящего изобретения рифления ромбовидной формы наносятся теснением на многослойные пластмассовые полосы инструментом, расположенным рядом с охлаждающими вальцами. Рельефные полосы обеспечивают превосходное качество сварки ультразвуковым волноводом при частоте примерно от 15 до 40 кГц и примерно от 40 до 70 кГц, без приложения внешнего давления.
В одном отдельном исполнении настоящего изобретения многослойные пластмассовые полосы покрываются порошком, включающим примерно от 20 до 99 вес.% полиэтиленового полимера; до 60 вес.% наполнителей и до 50 вес.% вещества для повышения свариваемости. Средний размер частицы порошка составляет примерно от 5 до 500 мкм. Такие полосы обеспечивают превосходное качество сварки ультразвуковым волноводом при частоте не менее 15 кГц до по крайней мере 40 кГц без приложения внешнего давления.
Способ ультразвуковой сварки из настоящего изобретения может использоваться при изготовлении ЯУС, состоящей из множества многослойных полос. Многослойная полоса может иметь три слоя и изготовляться соэкструзией. Основной слой включает до 100% ПЭСП или ПЭВП; до 50% ЛПЭНП; и до 30% минерального наполнителя. Два наружных слоя включают до 100% ПЭСП или ПЭВП; примерно от 0,05 до 3 вес.% добавок, выбранных из неограниченного числа УФ абсорбентов, пространственнозатрудненных аминовых светостабилизаторов (ПЗАС), пигментов и красителей; и до 60% минерального наполнителя; а также до 30% вещества для повышения свариваемости. Многослойные полосы имеют толщину в пределах примерно от 0,7 до 2 мм, где наружные слои толщиной примерно от 100 до 500 мкм. Полосы свариваются вместе ультразвуковым сварочным волноводом, который проникает в наружный слой на глубину примерно от 20 до 50 мкм, во время сварки не прикладывается механическое давление, а частота сварки составляет примерно от 20 до 70 кГц.
Далее будут приведены следующие рабочие примеры, не ограничивающие настоящее изобретение, имеется в виду, что эти примеры предназначены только для пояснения изобретения, и не лимитируются материалами, условиями, параметрами процесса, и т.п. здесь изложенными. Все пропорции являются весовыми, если не оговорено иначе.
Примеры
Была получена ЯУС, состоящая из множества многослойных полос. Многослойная полоса в этом исполнении является трехслойной полосой, изготовленной соэкструзией. Основной слой включает полиэтилен средней плотности (ПЭСП) марки Маг1ех™ К306, изготовленный фирмой Сйеугоп-РЫШрк, и два соэкструзированных наружных слоя. Каждый наружный слой включает 67,9% Маг1ех™ К306, изготовленный фирмой Сйеугои-РЫШрк; 0,8% ИУ-3808 светостабилизатора, изготовленного фирмой СУТЕС; 1% пигмента диоксида титана ΚΚΟΝΟ8 2220, изготовленного фирмо Кгоиок; 0,3% коричневого пигмента Сгошорй!а1 Кеб А3В, изготовленного фирмой С1ВА; 22% карбоната кальция в качестве минерального наполнителя, имеющего средний размер частицы менее 10 мкм, а также 8% смолы Ехеогех™ 5000 для повышения свариваемости, изготовленной фирмой Еххоп МоЫ1. Полученные полосы имеют толщину в пределах примерно от 1,2 до 1,5 мм, где наружные слои толщиной примерно от 300 до 500 мкм. Полосы укладываются в стопку сжимаются при 85°С под давлением 3 мПа в течение 1 мин. После снятия давления и высокой температуры, полосы свариваются ультразвуковым сварочным волноводом при 20 кГц, при этом волновод проникает в наружный слой примерно на 20-50 мкм.
Одновременно с тем как здесь были описаны частные случаи исполнения изобретения, для тех, кто его применяет или тех, кто имеет опыт в области техники, могут стать понятными его альтернативные варианты, модификации, изменения, усовершенствования, и вещественные эквиваленты, которые являются или могут быть в настоящий момент непредвиденными. Согласно приведенным ниже пунктам патентной формулы изобретения в том порядке, как они поданы, и по мере того, как они могут быть уточнены, охватываются все его альтернативные варианты, модификации, изменения, усовершенствования, и вещественные эквиваленты.

Claims (31)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ ультразвуковой сварки пластмассовых полос, включающий укладку пластиковых полос в стопку;
    позиционирование ультразвукового сварочного аппарата с волноводом в положении касания волновода к поверхности наиболее удаленной полосы из стопки или в положении проникновения волновода в наружный слой наиболее удаленной полосы из стопки на глубину не более чем 5 мкм;
    прижатие волновода к материалу пластиковой полосы с отсутствием передачи на стопку давления;
    сварку по крайней мере двух полос стопки вместе путем приложения ультразвуковой энергии к зоне сварки;
    вывод волновода (сонотрода) из зоны сварки.
  2. 2. Способ по п.1, где после укладки полос в стопку осуществляют приложение внешнего давления; нагревание до температуры не выше 120°С; снятие внешнего давления.
  3. 3. Способ по п.1 или 2, где ультразвуковой сварочный аппарат имеет частоту сварки не менее 15 кГц.
  4. 4. Способ по п.1 или 2, где ультразвуковой сварочный аппарат имеет частоту сварки не менее 40 кГц.
  5. 5. Способ по п.1 или 2, где по крайней мере одна полоса из множества пластмассовых полос является многослойной полосой.
  6. 6. Способ по п.5, где по меньшей мере один наружный слой многослойной полосы включает УФабсорбент или термостабилизатор.
  7. 7. Способ по п.6, где наружный слой многослойной полосы дополнительно включает вещество для повышения свариваемости.
  8. 8. Способ по п.7, где наружный слой многослойной полосы рельефен, или текстурирован, или шероховат, и/или покрыт особым пластиковым материалом.
  9. 9. Способ по п.5, где наружный слой многослойной полосы рельефен, или текстурирован, или шероховат, и/или покрыт особым пластиковым материалом.
  10. 10. Способ по п.5, где по меньшей мере один наружный слой многослойной полосы включает пигмент или краситель.
  11. 11. Способ по п.10, где наружный слой многослойной полосы дополнительно включает вещество для повышения свариваемости.
  12. 12. Способ по п.11, где наружный слой многослойной полосы рельефен, или текстурирован, или шероховат, и/или покрыт особым пластиковым материалом.
  13. 13. Способ по п.5, где по меньшей мере один наружный слой многослойной полосы включает минеральный наполнитель.
  14. 14. Способ по п.13, где наружный слой многослойной полосы дополнительно включает вещество для повышения свариваемости.
  15. 15. Способ по п.14, где наружный слой многослойной полосы рельефен, или текстурирован, или шероховат, и/или покрыт особым пластиковым материалом.
  16. 16. Способ по п.13, где минеральный наполнитель выбран из окисей металлов, карбонатов металлов, промышленного шлака, сульфатов металлов, боратов металлов, фосфатов металлов, гидроокисей металлов, кварца и силикатов, металлов и их комбинаций.
  17. 17. Способ по п.16, где наружный слой многослойной полосы дополнительно включает вещество для повышения свариваемости.
  18. 18. Способ по п.17, где наружный слой многослойной полосы рельефен, или текстурирован, или шероховат, и/или покрыт особым пластиковым материалом.
  19. 19. Способ по п.13, где наполнитель составляет примерно от 5 до 70 вес.% внешнего слоя.
  20. 20. Способ по п.19, где наружный слой многослойной полосы дополнительно включает вещество для повышения свариваемости.
  21. 21. Способ по п.20, где наружный слой многослойной полосы рельефен, или текстурирован, или шероховат, и/или покрыт особым пластиковым материалом.
  22. 22. Способ по п.16, где наполнитель составляет примерно от 5 до 70 вес.% внешнего слоя.
  23. 23. Способ по п.22, где наружный слой многослойной полосы рельефен, или текстурирован, или шероховат, и/или покрыт особым пластиковым материалом.
  24. 24. Способ по п.5, где наружный слой многослойной полосы включает вещество для повышения свариваемости, которое выбрано из группы, состоящей из аморфных поли-альфа-олефинов; вещества для повышения свариваемости на основе стирола; вещества для повышения свариваемости из фенольной смолы; сополимеров фенольного стирола; вещества для повышения свариваемости на основе канифоли; вещества для повышения свариваемости на основе талового масла; вещества для повышения свариваемости на основе терпена; С5 алифатических смол углеводорода; аморфного полипропилена; С9 ароматических смол; циклоалифатических смол дициклопентадиена; воска металлооцена полипропилена и их комбинаций.
    - 9 011448
  25. 25. Способ по п.5, где пластиковый материал включает примерно от 20 до 99 вес.% полиэтиленового полимера; до 60 вес.% наполнителя и до 50 вес.% вещества для повышения свариваемости.
  26. 26. Ячеистая удерживающая система, состоящая из множества полос, сваренных согласно способу по п.1.
  27. 27. Ячеистая удерживающая система, состоящая из множества полос, сваренных согласно способу по п.26, где по крайней мере одна полоса из множества пластмассовых полос является многослойной полосой.
  28. 28. Ячеистая удерживающая система, состоящая из множества полос, сваренных согласно способу по п.2.
  29. 29. Ячеистая удерживающая система, состоящая из множества полос, сваренных согласно способу по п.3.
  30. 30. Ячеистая удерживающая система, состоящая из множества полос, сваренных согласно способу по п.4.
  31. 31. Ячеистая удерживающая система, состоящая из множества полос, сваренных согласно способу по п.5.
EA200800494A 2007-03-01 2008-02-29 Способ ультразвуковой сварки и ячеистые (сотовые) системы ограничения, полученные с его использованием EA011448B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/680,996 US7462254B2 (en) 2007-03-01 2007-03-01 Welding process and geosynthetic products thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200800494A1 EA200800494A1 (ru) 2008-12-30
EA011448B1 true EA011448B1 (ru) 2009-02-27

Family

ID=39732277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200800494A EA011448B1 (ru) 2007-03-01 2008-02-29 Способ ультразвуковой сварки и ячеистые (сотовые) системы ограничения, полученные с его использованием

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7462254B2 (ru)
EA (1) EA011448B1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647552C1 (ru) * 2017-04-03 2018-03-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Способ изготовления георешетки неограниченной длины и ширины из отдельных секций
RU2654108C1 (ru) * 2017-03-20 2018-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Способ изготовления ячеистой георешетки неограниченной длины и устройство для его осуществления

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2955796B1 (fr) * 2010-02-01 2012-05-25 Hamon Thermal Europ France Dispositif de soudage par ultrasons, notamment pour le soudage d'un empilement de feuilles alveolees
MX2010007277A (es) * 2010-03-05 2011-09-15 Prs Mediterranean Ltd Articulo resistente al arrastre.
DE102010021126B4 (de) * 2010-05-21 2023-09-07 Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen einer gasdichten Ultraschall-Lötverbindung
DE102011086366A1 (de) * 2011-11-15 2013-05-16 Evonik Degussa Gmbh Verbundfolie und daraus hergestellte Verpackungen
GEP20227349B (en) 2015-10-09 2022-02-10 Tensar Corp Llc Geogrid made from coextruded multilayered polymer
KR20230157935A (ko) * 2021-03-11 2023-11-17 프로펙스 오퍼레이팅 컴퍼니 엘엘씨 폴리프로필렌을 포함하는 고비중 지오신세틱

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU713692A1 (ru) * 1977-08-15 1980-02-05 Омский политехнический институт Способ ультразвуковой сварки полимерных материалов
US4696708A (en) * 1985-11-13 1987-09-29 Amp Incorporated Ultrasonic welding
JPH04191036A (ja) * 1990-11-27 1992-07-09 Yoshikawa Kasei Kk ハニカム構造を持つ成形品の製造法
RU56901U1 (ru) * 2006-04-18 2006-09-27 ООО "Научно-производственное объединение "Трансполимер" Полимерный геотехнический модуль

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60917B2 (ja) 1980-03-24 1985-01-10 ムサシ化成工業株式会社 発泡合成樹脂積層版の成形方法
US4965097A (en) 1989-01-11 1990-10-23 Reynolds Consumer Products, Inc. Texturized cell material for confinement of concrete and earth materials
US5110381A (en) * 1990-06-21 1992-05-05 Heckard David P Ultrasonic welding with controlled seal compression
US5855706A (en) * 1992-04-21 1999-01-05 Branson Ultrasonics Corporation Simultaneous amplitude and force profiling during ultrasonic welding of thermoplastic workpieces
US5411616A (en) * 1993-12-20 1995-05-02 Motorola, Inc. Method for ultrasonically welding thin-walled components
RU2152480C1 (ru) 1999-06-15 2000-07-10 Закрытое акционерное общество "ПРЕСТО-РУСЬ" Устройство для укрепления откосов и дорожного основания
RU2152479C1 (ru) 1999-06-15 2000-07-10 Закрытое акционерное общество "ПРЕСТО-РУСЬ" Устройство для укрепления откосов и дорожного основания
DE10002169A1 (de) * 2000-01-20 2001-07-26 Mitsubishi Polyester Film Gmbh Matte, UV-stabile, thermoformbare, koextrudierte Polyesterfolie, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
US6953828B2 (en) * 2001-10-15 2005-10-11 Exxonmobil Chemical Patents, Inc. Polymeric membrane compositions

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU713692A1 (ru) * 1977-08-15 1980-02-05 Омский политехнический институт Способ ультразвуковой сварки полимерных материалов
US4696708A (en) * 1985-11-13 1987-09-29 Amp Incorporated Ultrasonic welding
JPH04191036A (ja) * 1990-11-27 1992-07-09 Yoshikawa Kasei Kk ハニカム構造を持つ成形品の製造法
RU56901U1 (ru) * 2006-04-18 2006-09-27 ООО "Научно-производственное объединение "Трансполимер" Полимерный геотехнический модуль

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Zaytsev K.I. i dr. Svarka plastmass, Mashinostroenie, Moskva, 1978, str 152-153, 157-158 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2654108C1 (ru) * 2017-03-20 2018-05-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Способ изготовления ячеистой георешетки неограниченной длины и устройство для его осуществления
RU2647552C1 (ru) * 2017-04-03 2018-03-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" Способ изготовления георешетки неограниченной длины и ширины из отдельных секций

Also Published As

Publication number Publication date
EA200800494A1 (ru) 2008-12-30
US7462254B2 (en) 2008-12-09
US20080210359A1 (en) 2008-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA011448B1 (ru) Способ ультразвуковой сварки и ячеистые (сотовые) системы ограничения, полученные с его использованием
JP5397790B2 (ja) 荷重支持用途のためのジオセル
US8025457B2 (en) Geocell for load support applications
KR101446458B1 (ko) 인조잔디용 탄성 충진재 조성물
US8173242B2 (en) UV resistant multilayered cellular confinement system
EA014781B1 (ru) Геотехническое изделие и способ его изготовления
CA2641788C (en) Uv resistant multilayered cellular confinement system
US20100055443A1 (en) Welding process and geosynthetic products thereof
WO2008105879A1 (en) Welding process and geosynthetic products thereof
KR101083263B1 (ko) 리브의 접착력을 강화시킨 지오그리드 제조방법
JP2011025179A (ja) 保護マット
SA07280126B1 (ar) أدوات لتغيير خصائص التربة
SA07280127B1 (ar) عمليه لحام ومنتجات اصطناعيه ارضيه منها
BG2798U1 (bg) Устройство за захващане на тън­ костенен обработван детайл
PL205736B1 (pl) Sposób wytwarzania siatek komórkowych do stabilizacji gruntów
SA07280125B1 (ar) نظام حجز خلوى متعدد الطبقات يقاوم الاشعة فوق البنفسجيه
CZ30547U1 (cs) Geosyntetický buňkový materiál a chodník
ES1187560U (es) Geocelda formada por unas bandas poliméricas

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Corrections in published eurasian patents
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU