CC BY
32
УДК 685.34
Р. Н. Гимадитдинов
ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ ДЕТАЛЕЙ ОБУВИ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Ключевые слова: обувная промышленность, полимеры, ультразвуковая сварка, сонотрод.
В статье рассказано о том, на каком оборудовании может осуществляться ультразвуковая сварка полимерных термопластичных материалов в производстве обуви.
Keywords: footwear industry, polymers, ultrasonic welding, sonotrode.
This article shows how, what equipment can be ultrasonic welding of thermoplastic polymer materials in the production of shoes.
В настоящее время, производители обуви в борьбе за доверие взыскательного потребителя, стремятся предложить широкий ассортимент высококачественной продукции по вполне приемлемым ценам. Однако, существующие обувные технологии не могут гарантировать, что изделие, подвергшееся чрезмерным нагрузкам при носке в дождливую погоду, сможет обеспечить человеку должный комфорт.
Качество обуви зависит от того, какие материалы используются при ее производстве, и того, каким образом детали из этих материалов, соединяются между собой.
Ранее [1], мы уже сравнивали различные способы соединения деталей в производстве обуви, и пришли к выводу, что наиболее перспективным, на наш взгляд, является способ соединения деталей обуви при помощи ультразвуковой сварки. Существенным ограничением такого метода является требование к свариваемым поверхностям, которые должны обладать достаточной термопластичностью, что относится к основной массе полимеров. Однако, существует возможность сварки материалов и из натуральных волокон, доля которых в общей массе не должна превышать 25% [2].
Принцип действия ультразвуковой сварки заключается в нагреве соединяемых поверхностей в результате преобразования механических
ультразвуковых колебаний частотой 15-50 кГц в тепловую энергию. Ток высокой частоты от ультразвукового генератора подается на обмотки вибратора, выполненного из магнитострикционного или пьезокерамического материала. Высокочастотные механические колебания, возникающие в этом материале, по волноводу (сонотроду) передаются непосредственно в зону шва. При этом происходит диффузия концов и сегментов цепных молекул из одной свариваемой поверхности в другую с образованием связи, прочность которой при оптимальных условиях может приближаться к когезионной прочности свариваемого материала.
В производстве обуви сварка ультразвуком позволит получить прочное и герметичное соединение, обеспечивающее комфортное пребывание стопы даже будучи погруженной в воду.
Принято различать прессовой (точечный и контурный) а также шовный (непрерывный) способы ультразвуковой сварки.
Оборудование для прессовой сварки (см. рис. 1) состоит из сварочного пресса, ультразвукового генератора и сварочного инструмента - волновода. Применяя различные конфигурации сонотрода, существует возможность точечной сварки полимерных листов, сварки литьевых корпусных деталей [3], а также соединения деталей с помощью пластмассовых заклепок.
Рис. 1 - Внешний вид станка для прессовой сварки
Рабочая частота точечной и контурной сварки колеблется в диапазоне от 20 до 50 кГц, мощность варьируется от 300 до 5500 Вт, а сваривание деталей происходит за 0,1-10 секунд.
Оборудование для непрерывной сварки (см. рис. 2) сочетает в себе преимущества ультразвуковой сварки с традиционным опытом использования швейных машин. Материал закрепляется между прижимным и импульсным дисками, после чего, под высоким давлением производится сварка. Такой способ сварки широко
применяется в производстве медицинского текстиля [4], в том числе медицинских шапочек, нарукавников и масок, в производстве бахил, пыленепроницаемой одежды и фильтров.
Рис. 2 - Внешний вид станка для шовной сварки
В качестве альтернативы традиционным ниточным [5] и клеевым [6] способам соединения деталей обуви, можно рекомендовать соединение термопластичных полимерных обувных материалов [7] на оборудовании для непрерывной ультразвуковой сварки, что позволит в перспективе выпускать удобные и привлекательные изделия, обладающие повышенной влагозащитой и износоустойчивостью.
Литература
1. Гимадитдинов Р.Н. Ультразвуковая сварка полимерных материалов в производстве обуви // Вестник КГТУ №8. - Казань, 2014. - С. 77-79.
2. Хисамиева Л.Г., Гатина Г.Г., Давлетбаев И.Г., Хисамиев А.И. Исследование прочностных характеристик сварных швов, полученных ультразвуковым свариванием текстильных полимерных материалов // Вестник КГТУ №15. - Казань, 2014. - С. 65-69.
3. Павлинов А.В. Подошвенные материалы на основе синтетических полимеров // Вестник КГТУ №6. -Казань, 2014. - С. 101-103.
4. Хисамиева Л.Г., Гатина Г.Г., Барсукова Р.С., Хисамиев А.И. Применение ультразвукового способа сварки для соединения текстильных полимерных материалов // Вестник КГТУ №15. - Казань, 2014. - С. 71-74.
5. ГОСТ 30226-93. Нитки обувные хлопчатобумажные и синтетические. Технические условия. - М.: Изд-во стандартов, 1993. - 6.
6. Гарипова Г.И., Никитина Л.Л. Анализ функциональных свойств полимерных клеевых соединений в обуви // Вестник КГТУ №6. - Казань, 2011. - С. 130-131.
7. Рахимова Г.И., Насыбуллина А.А., Галялутдинова Р.М., Жуковская Т.В. Современные высокотехнологичные полимерные волокнистые материалы в проектировании и производстве специальной обуви материалов // Вестник КГТУ №18. -Казань, 2014. - С. 79-81.
© Р. Н. Гимадитдинов - к.т.н., доцент каф. МТ КНИТУ, [email protected]. © R. N. Gimaditdinov - PhD, docent of department FT KNRTU, [email protected].
