摘要：通过实验研究了低温下PET带焊接的拉伸力学性能。通过分析低温对棉花PET打包带焊接特性的影 响，为制定PET棉花打包国家标准提供参考。

 

关键词：棉花打包；焊接强度；PET性能

 

中图分类号：TB487; TB484.3 文献标识码：A文章编号：1001-3563(2013) 09-0047-03

 

Research of PET Cotton Packing Belts Low Temperature Welding Characteristics

 

SHEN Heng-long, GE Le-tong, XU Xiao-dong (Changzhou University, Changzhou 213016, China)

 

Abstract I Tensile properties of PET welding were studied with experiment under low temperature. The effect of low temperature on cotton packing belts welding characteristics was analyzed. The purpose was to provide reference for developing national standards of PET cotton packaging.

 

Key words: cotton packaging; welding strength; PET performance

我国正在推广新型的PET带作为棉花捆扎带,近 年已经逐步淘汰了用钢丝捆扎的方式&—2。PET是 一种饱和聚酯型的热塑性工程塑料H ,它具有抗拉性 好、焊熔接性能优秀、拉紧保持力好等优点®。新疆 是我国最重要的产棉基地，PET带打包已经得到了 广泛的使用，但是在冬季运输和储存过程中存在脱焊 (简称炸包）现象，笔者对PET打包带的低温焊接性 能进行了实验研究。

 

1 PET带的焊接原理

 

一般棉花打包广泛采用气动摩擦焊接PET带,其 工作原理是将待焊接的PET打包带的两端在压力作 用下快速摩擦,使得材料附近温度升高，伴随着材料 产生塑性流变,通过界面的分子扩散和熔融而实现焊 接的焊接方法。

 

PET带所用的焊接工具是气动摩擦焊机,见图1。 摩擦焊接机工作原理是通过压缩空气的高速气流使 气动电机高速运转（10 000 r/min),气动电机的偏心

图1气动摩擦焊机 Fig. 1 Pneumatic friction welding machine

轴带动振动器往复快速运动。振动时,夹持住的 两片PET带剧烈地发生相互摩擦,这样,PET带的交 叠部分被发热熔融焊接，一般2~3 s焊。

2实验设备

 

立式冰柜（容声BD/BC - 100A)：冷冻室总（有 效）容积为100 L,耗电量为0.53 kWh/d,气候类型为 ST/SN/N,冷冻能力为9.5 kg/d；微机控制电子万能 试验机（CMT5105,0.5级准确度等级）：最大试验力 为100 kN,功率为2 kW,电源电压为380 V；SERVO-PULSER电液伺服疲劳机（EHF-EG250KN-t0L)；智能 PID温度控制仪（XMT614)：触点容量为AC250V / 3A,工作电源为 AC/DC85-260V (50 Hz/60 Hz),触点 寿命为1 x105次,测量精度为0.2%FS;非接触式红 外测温仪（TM330)；测量温度范围为-50 ~ 330 °C (-58 ~626 T)；测量精度为±2.5 C ;响应时间为 500 ms;95%响应;温度传感器;热电偶（型号：WRNT-02)：规格为3000 mm,分度号K,测量范围为0 ~800 C ；空气压缩机（型号:V-0.60/12.5)：转速为860 r/ min,公称容积流量为0. 6 m3/min,匹配功率为4. 0 kW,额定排气压力为1.25 MPa；气动焊接机（型号： YF-A)：工作气压为 0.65 ~0.75 MPa。

 

实验需要模拟新疆地区的冬季环境温度，所以需 要对冷柜温控系统进行改造，使之能达到一定的低 温。

将冰柜的温控器换上智能PID温度控制仪（仪器 见图3,改造后的温控原理见图4)。智能PID温度控

图3智能PID温度控制仪 Fig. 3 PID intelligent temperature control instrument

制仪连接热电偶的正负端，热电偶测温端放进冰柜 内，将冰柜内的实时温度反馈给智能PID温度控制 仪,智能PID温度控制仪有多种控制方式，这里采用 方式0(继电器报警输出）来控制，防止压缩机频繁启 动。这样可以使普通冰柜通过智能PID温度控制仪 来达到很低的设定温度。

图4改造后的温控原理 Fig. 4 Temperature control principle diagram of the improved instrument

3实验方法与分析 3.1方法

 

1)按照实验的需要对标准设定值进行定义，低 温档为：0, - 10, -20, -30 C ；温度变化范围的选 择,为了保证温度变化的大小率,尽量选择在小范围内变 化，即（0±1) C,(-10 ±1) C,( -20±1) C,(-30±1)

 

C,设定时要保证温度调控数值AH2>AL2。

 

2)用保温材料将焊接好的PET试验带和测温探 头一起包裹好，用尼龙扎带扎紧放进调好温度的冰 箱,保持PET带在规定的温度下保持24 h以上。

 

3)拉伸实验时,将保温材料包裹好的ET带安装 到特定的快速夹头上，然后夹具安装到拉伸试验机 上。

 

4)设定试验机的参数,将拉伸速度统一设置为10 mm/min,启动拉伸试验机,直至试样带被拉断,读取最 大的拉断力，同时,记录下热电偶动态跟踪的温度。

拉伸试验设备见图5,通过上面的步骤做了 PET

图5 PET带的保温拉伸实验 Fig. 5 PET tensile test with thermal insulation

2/-R^

-30 -20 -10 0 10 20 30

 

温度/尤

 

图6拉伸实验数据 Fig. 6 Tensile experimental data chart

 

3.2分析

 

从图6可知，温度对PET焊接强度有一定的影 响，随着温度的不断降低，PET带整体包括焊接部位 所能承受的最大拉力反而会逐渐增大。因而,低温不 会减弱焊接完好的PET带拉伸强度,反而会有一定的

 

增强。

 

需要说明的，实验的焊接与拉伸实验不是在同一 温度下进行的，与实际使用环境可能有一些区别。同 时做了预备实验,一批带同时在室外-0 °C和室内20 °C焊接后进行拉伸实验，发现数据没有差别，所以当 时初步认为一定范围变化的环境温度对PET焊接后 的拉伸强度影响不大。

 

4结论

 

在冬季的新疆产棉区采用PET带焊接的PET带 不会存在强度问题，新疆地区的低温不应该是棉包炸 包的主要原因,这也说明为什么欧洲和北美寒冷地区 普遍采用PET带棉花打包。另外,认为摩擦焊接影响 因素比较多，如气压波动会对摩擦焊接频率发生影 响;焊接时间的长短的影响；以及PET带在挤出生产 过程中也会产生成分不均匀性,这些因素都会对焊接 质量产生影响,这些需要在今后的工作中做进一步的 研究。