Plastik Kaynak Hakkında

Birçok plastik aksam için sonik kaynak, bağlantı elemanları veya yapıştırıcılardan daha iyi bir birleştirme yöntemidir. Herhangi bir karışıklık veya ek bileşenden kaçınarak güçlü bir bağlantı sağlar. Başarılı sonik kaynağın anahtarı uygun malzeme seçimi ve parça tasarımıdır.

Ultrasonik plastik kaynakta, horn yüzeyindeki titreşim hareketi plastik parçaya aktarılır. Titreşimler parça boyunca hareket eder ve parçalar arasında sürtünme yaratır. Bu işlem sonucunda ısı açığa çıkar ve parçayı eritir. Soğuduğunda ise kaynak işlemi tamamlanmış olur.

Ultrasonik plastik kaynak neredeyse tüm termoplastikler için uygundur. PP, PVC, PE, PET, ABS, kompozitler, dokular, keçe veya filmler gibi polimer uyumluluklarına göre farklı şekil alabilen termoplastik malzemeler kaynaklanabilir. Farklı özellikteki termoplastiklerin farklı değerlerdeki ergime sıcaklığı sebebiyle, aynı genlik değeri ile her tür termoplastiğin kalitesi uygun şekilde kaynak edilebilmesi mümkün olmamaktadır. Ergime sıcaklıkları yüksek olan termoplastiklere yüksek genlikli titreşim, ergime sıcaklıkları düşük termoplastiklere düşük genlikte titreşim uygulamak kısa sürede en sağlıklı kaynağın yapılabilmesi için gereklidir. Yarı kristal plastik iş parçaları arasındaki kaynakları planlarken, bu plastiklerin kaynak davranışının amorf plastiklerden oldukça farklı olduğunu unutmamak önemlidir.

Ultrasonik yapıştırma, kaplamalı karton malzemelerin işlenmesine ilişkin tüm gereksinimleri karşılar. Buradaki özel avantaj, ultrasonik enerjinin çok çeşitli laminat yapılar aracılığıyla doğrudan (iç) sızdırmazlık katmanına aktarılmasıdır. Bileşenler, boyutlarına ve geometrilerine bağlı olarak bir veya daha fazla ultrasonik sonotrotla kaynak yapılabilir.

Avantajları:

• Ultrasonik plastik kaynak hızlıdır, malzemeler saniyeler içinde eritilir ve birleştirilir.
• Kaynaklar güçlüdür, tamamen yalıtılmıştır ve ilave malzeme içermez.
• Ultrasonik kaynak kullanılarak farklı plastik türleri birbirine kaynaklanabilir, çeşitli malzemelere, şekillere ve işlemlere uyacak şekilde uyarlanabilir.
• Ultrasonik plastik kaynağının hata oranı düşüktür ve kullanımı kolaydır. Sürekli yüksek kalitede ürünler üretir.
• Ultrasonik plastik kaynağının üretim maliyetleri düşüktür ve enerji ve malzeme açısından verimlidir. İlave vida, yapıştırıcı vb. gibi yardımcı ürünlere ihtiyaç yoktur.

Hangi plastikler kaynak için uygundur?

Aynı plastikten yapılmış malzemeler ile farklı plastiklerden yapılmış malzemeler çeşitli yöntemler kullanılarak birleştirilebilir. Örneğin kaynak yaygın bir birleştirme işlemidir; özellikle yapıştırma işleminin yeterli veya uzun ömürlü bir bağlantıyı garanti etmediği durumlarda. Plastik kaynak yüzeysel bir bağ değildir; yoğun ve fiziki bir bağdır. Ancak bu yalnızca ısı uygulandığında şekillendirilebilen termoplastik malzemeler için işe yarar.

Termoplastik malzemeler

Sadece aynı termoplastik malzemeler homojen (eşit şekilde) kaynaklanabilir.  PTFE dışında tüm termoplastik malzemeler kaynak yapılabilir. Ancak plastikler arasında malzemeye özgü farklılıklar vardır:

• ABS (akrilonitril bütadien stiren): İyi ve kolaylıkla kaynak yapılabilir. Kaynak sıcaklığı 270 ila 310 °C arasındadır.
• PS (polistiren ): İyi ve kolaylıkla kaynak yapılabilir. Kaynak sıcaklığı 270 ila 310 °C arasındadır.
• PP (polipropilen ): PP çok çabuk yandığı için sıcaklığa ve ısıtma süresine çok dikkat edilmelidir. Kaynak sıcaklığı 230 ila 280 °C arasındadır.
• PE (polietilen) : İyi ve kolaylıkla kaynak yapılabilir ancak geleneksel yapıştırıcılar kullanılarak yapıştırılamaz. Kaynak sıcaklığı 220 ila 280 °C arasındadır.
• PVC (polivinil klorür) : PVC çok çabuk yandığından ve hidroklorik asit oluşturduğundan sıcaklığa ve ısıtma süresine çok dikkat edilmelidir. Kaynak sıcaklığı 250 ila 280 °C arasındadır.
• PMMA (polimetil metakrilat) : Halk dilinde akrilik cam olarak bilinir. İyi ve kolaylıkla kaynak yapılabilir. Kaynak sıcaklığı 120 ila 180 °C arasındadır.
• PC (polikarbonat) : iyi ve kolaylıkla kaynak yapılabilir. Kaynak sıcaklığı 270 ila 310 °C arasındadır.

Amorf ve Kristalin(yarı kristal) Plastik Ne Demektir?

Termoplastikler (plastomerler) kaynaklanabilen tek plastiktir. Termoplastikler amorf ve yarı kristal plastikler olmak üzere ikiye ayrılır. Plastikler moleküler seviyede düzenlemeye bağlı olarak kristalin ve amorf yapıda bulunabilir. 

Amorf yapı daha gevşek, kristalin yapı daha sıkı moleküler yerleşime sahiptir ve darbe dirençleri düşük olup kırılganlıkları daha fazladır. Amorf plastikler genellikle serttir ve ultrasonik titreşimler için uygun bir iletim katsayısına sahiptir. Bu nedenle verilen enerjinin kaynatılan parçadan daha uzak mesafelerden ulaştırılması mümkündür. Yarı kristal plastiklere kıyasla amorf plastiklerin işlenmesi için daha az enerji gerekir.

Amorf plastiklerin net bir erime noktası yoktur, geniş bir sıcaklık aralığında erirler. Kristalin plastik ise düzenli atomik ve moleküler yapıdadır. Sıcaklığı artması ile yavaş yavaş yumuşamazlar. Ultrasonik titreşimler için uygun olmayan bir iletim katsayısına sahiptirler, bu nedenle uzak alan kaynağı mümkün değildir veya belirli koşullar altında mümkündür. Amorf hammaddelere örnek olarak ABS (Akrilonitril bütadien stiren), PMMA (Polimetil metakrilat), PC (Polikarbonat), ASA (Akrilonitril stiren akrilat), PS (Polistiren) kristalin yapıdaki hammaddelere örnek olarak ise PA (Poliamid), POM (Polioksimetilen), PP (Polipropilen), PE (Polietilen) gösterilebilir.

Önemli Hususlar :

• İki termoplastik parçayı birleştirmek için malzemelerin kimyasal olarak uyumlu olması gerekir. Aksi halde her iki malzeme birlikte erise bile moleküler bağ oluşmayacaktır.
• Aynı türdeki termoplastikler (yani aynı kimyasal özelliklere sahip malzemeler) kendilerine kaynaklanabilir. Örneğin bir ABS parçası başka bir ABS parçaya kaynak yapılabilir.
• Benzer olmayan termoplastikler yalnızca erime sıcaklıkları birbirine yakınsa ve benzer moleküler yapıya sahipse uyumlu olabilir. Örneğin bir ABS parçasının kimyasal özellikleri uyumlu olduğu için akrilik bir parçaya kaynak yapılması muhtemeldir.
• Birbirlerine kaynamayan uyumsuz termoplastiklere örnek, polietileni polipropilene kaynaklamaya çalışmak olabilir. Bu yarı kristal malzemelerin her ikisi de benzer bir görünüme ve birçok ortak fiziksel özelliğe sahiptir. Ancak kimyasal olarak uyumlu değillerdir ve bu nedenle birbirlerine kaynaklanmaları mümkün değildir.
• Özetleyecek olursak, benzer amorf polimerlerin birbirlerine kaynaklanma olasılığı çok yüksektir. Yarı kristal malzemenin kimyasal özelliği sebebi ile, her biri yalnızca kendisiyle uyumludur ve yalnızca kendilerine kaynaklanabilir. Sadece kaynak yapılacak malzemelerin uyumlu olması yeterli olmayabilir. Diğer etkenler de parçaların yapışmasını etkileyebilir. Bu faktörler: higroskopiklik (nemçekerlik), kalıp ayırıcı maddeler, yağlayıcılar, plastikleştiriciler, dolgu maddeleri, alev geciktiriciler, geri dönüştürülmüş plastik olması, pigmentler ve reçine kaliteleri gibi.
• Birleşen parçaların bağlantı tasarımı, optimum montaj sonuçlarına ulaşmada kritik öneme sahiptir. Tasarım, plastiğin türü, parçanın şekli ve kaynağın gereksinimleri gibi faktörlere bağlıdır.

Plastiklerin Ultrasonik Kaynağı - Malzeme Uygunluk Kılavuzu

Plastiklerin ultrasonik kaynak işlemi, horndaki titreşimin sabit plastik parçalara 90° açıyla uygulanması ile gerçekleştirilir. Baskıyla birleştiğinde sürtünme ısı üretir ve horn temas noktasındaki parçaları eritir. Soğutulduktan sonra 2 parça arasında katı ve homojen bir kaynak oluşturulur.

Kural olarak, daha sert malzemelerin ve daha yüksek erime noktasına sahip olanların kaynaklanması daha kolaydır. Ergime ısısına gelmesi için daha fazla enerjiye ihtiyaç duyar. Farklı malzemeleri kaynaklamak için benzer moleküler yapıya gereksinim vardır.

Ultrasonik kaynak uygulamalarınızda size yardımcı olması amacıyla, en yaygın  plastik sınıflarının ultrasonik kaynak uygunluğu için tabloyu inceleyebilirsiniz.