摘要：通過實(shí)驗(yàn)研究了低溫下PET帶焊接的拉伸力學(xué)性能。通過分析低溫對棉花PET打包帶焊接特性的影 響，為制定PET棉花打包國家標(biāo)準(zhǔn)提供參考。
關(guān)鍵詞：棉花打包；焊接強(qiáng)度；PET性能
中圖分類號：TB487; TB484.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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
我國正在推廣新型的PET帶作為棉花捆扎帶,近 年已經(jīng)逐步淘汰了用鋼絲捆扎的方式&—2。PET是 一種飽和聚酯型的熱塑性工程塑料H ,它具有抗拉性 好、焊熔接性能優(yōu)秀、拉緊保持力好等優(yōu)點(diǎn)®。新疆 是我國最重要的產(chǎn)棉基地，PET帶打包已經(jīng)得到了 廣泛的使用，但是在冬季運(yùn)輸和儲存過程中存在脫焊 (簡稱炸包）現(xiàn)象，筆者對PET打包帶的低溫焊接性 能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
1 PET帶的焊接原理
一般棉花打包廣泛采用氣動摩擦焊接PET帶,其 工作原理是將待焊接的PET打包帶的兩端在壓力作 用下快速摩擦,使得材料附近溫度升高，伴隨著材料 產(chǎn)生塑性流變,通過界面的分子擴(kuò)散和熔融而實(shí)現(xiàn)焊 接的焊接方法。
PET帶所用的焊接工具是氣動摩擦焊機(jī),見圖1。 摩擦焊接機(jī)工作原理是通過壓縮空氣的高速氣流使 氣動電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)（10 000 r/min),氣動電機(jī)的偏心
圖1氣動摩擦焊機(jī) Fig. 1 Pneumatic friction welding machine
軸帶動振動器往復(fù)快速運(yùn)動。振動時,夾持住的 兩片PET帶劇烈地發(fā)生相互摩擦,這樣,PET帶的交 疊部分被發(fā)熱熔融焊接，一般2~3 s焊。
2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
立式冰柜（容聲BD/BC - 100A)：冷凍室總（有 效）容積為100 L,耗電量為0.53 kWh/d,氣候類型為 ST/SN/N,冷凍能力為9.5 kg/d；微機(jī)控制電子萬能 試驗(yàn)機(jī)（CMT5105,0.5級準(zhǔn)確度等級）：最大試驗(yàn)力 為100 kN,功率為2 kW,電源電壓為380 V；SERVO-PULSER電液伺服疲勞機(jī)（EHF-EG250KN-t0L)；智能 PID溫度控制儀（XMT614)：觸點(diǎn)容量為AC250V / 3A,工作電源為 AC/DC85-260V (50 Hz/60 Hz),觸點(diǎn) 壽命為1 x105次,測量精度為0.2%FS;非接觸式紅 外測溫儀（TM330)；測量溫度范圍為-50 ~ 330 °C (-58 ~626 T)；測量精度為±2.5 C ;響應(yīng)時間為 500 ms;95%響應(yīng);溫度傳感器;熱電偶（型號：WRNT-02)：規(guī)格為3000 mm,分度號K,測量范圍為0 ~800 C ；空氣壓縮機(jī)（型號:V-0.60/12.5)：轉(zhuǎn)速為860 r/ min,公稱容積流量為0. 6 m3/min,匹配功率為4. 0 kW,額定排氣壓力為1.25 MPa；氣動焊接機(jī)（型號： YF-A)：工作氣壓為 0.65 ~0.75 MPa。
實(shí)驗(yàn)需要模擬新疆地區(qū)的冬季環(huán)境溫度，所以需 要對冷柜溫控系統(tǒng)進(jìn)行改造，使之能達(dá)到一定的低 溫。
將冰柜的溫控器換上智能PID溫度控制儀（儀器 見圖3,改造后的溫控原理見圖4)。智能PID溫度控
圖3智能PID溫度控制儀 Fig. 3 PID intelligent temperature control instrument
制儀連接熱電偶的正負(fù)端，熱電偶測溫端放進(jìn)冰柜 內(nèi)，將冰柜內(nèi)的實(shí)時溫度反饋給智能PID溫度控制 儀,智能PID溫度控制儀有多種控制方式，這里采用 方式0(繼電器報(bào)警輸出）來控制，防止壓縮機(jī)頻繁啟 動。這樣可以使普通冰柜通過智能PID溫度控制儀 來達(dá)到很低的設(shè)定溫度。
圖4改造后的溫控原理 Fig. 4 Temperature control principle diagram of the improved instrument
3實(shí)驗(yàn)方法與分析 3.1方法
1)按照實(shí)驗(yàn)的需要對標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值進(jìn)行定義，低 溫檔為：0, - 10, -20, -30 C ；溫度變化范圍的選 擇,為了保證溫度變化的大小率,盡量選擇在小范圍內(nèi)變 化，即（0±1) C,(-10 ±1) C,( -20±1) C,(-30±1)
C,設(shè)定時要保證溫度調(diào)控?cái)?shù)值A(chǔ)H2>AL2。
2)用保溫材料將焊接好的PET試驗(yàn)帶和測溫探 頭一起包裹好，用尼龍?jiān)鷰гo放進(jìn)調(diào)好溫度的冰 箱,保持PET帶在規(guī)定的溫度下保持24 h以上。
3)拉伸實(shí)驗(yàn)時,將保溫材料包裹好的ET帶安裝 到特定的快速夾頭上，然后夾具安裝到拉伸試驗(yàn)機(jī) 上。
4)設(shè)定試驗(yàn)機(jī)的參數(shù),將拉伸速度統(tǒng)一設(shè)置為10 mm/min,啟動拉伸試驗(yàn)機(jī),直至試樣帶被拉斷,讀取最 大的拉斷力，同時,記錄下熱電偶動態(tài)跟蹤的溫度。
拉伸試驗(yàn)設(shè)備見圖5,通過上面的步驟做了 PET
圖5 PET帶的保溫拉伸實(shí)驗(yàn) Fig. 5 PET tensile test with thermal insulation
2/-R^
-30 -20 -10 0 10 20 30
溫度/尤
圖6拉伸實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) Fig. 6 Tensile experimental data chart
3.2分析
從圖6可知，溫度對PET焊接強(qiáng)度有一定的影 響，隨著溫度的不斷降低，PET帶整體包括焊接部位 所能承受的最大拉力反而會逐漸增大。因而,低溫不 會減弱焊接完好的PET帶拉伸強(qiáng)度,反而會有一定的
增強(qiáng)。
需要說明的，實(shí)驗(yàn)的焊接與拉伸實(shí)驗(yàn)不是在同一 溫度下進(jìn)行的，與實(shí)際使用環(huán)境可能有一些區(qū)別。同 時做了預(yù)備實(shí)驗(yàn),一批帶同時在室外-0 °C和室內(nèi)20 °C焊接后進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)沒有差別，所以當(dāng) 時初步認(rèn)為一定范圍變化的環(huán)境溫度對PET焊接后 的拉伸強(qiáng)度影響不大。
4結(jié)論
在冬季的新疆產(chǎn)棉區(qū)采用PET帶焊接的PET帶 不會存在強(qiáng)度問題，新疆地區(qū)的低溫不應(yīng)該是棉包炸 包的主要原因,這也說明為什么歐洲和北美寒冷地區(qū) 普遍采用PET帶棉花打包。另外,認(rèn)為摩擦焊接影響 因素比較多，如氣壓波動會對摩擦焊接頻率發(fā)生影 響;焊接時間的長短的影響；以及PET帶在擠出生產(chǎn) 過程中也會產(chǎn)生成分不均勻性,這些因素都會對焊接 質(zhì)量產(chǎn)生影響,這些需要在今后的工作中做進(jìn)一步的 研究。
