Відділ зварювання пластмас

Зокрема:

• для проведення розтрубного, терморезисторного зварювання та зварювання нагрітим інструментом встик пластмасових труб діаметром 63 – 800 мм;
• для ультразвукового, високочастотного, променевого та комбінованого зварювання виробів та конструкцій з полімерних листів, плівок та синтетичних тканин.

2. У відділі працює випробувальна лабораторія полімерів, яка акредитована Національним Агенством по акредитації України в

Системі сертифікації УкрСЕПРО (атестат акредитації № UA6.001.T.271). У лабораторії є сучасне устаткування для проведення оптичних та електронномікроскопічних досліджень морфології полімерів та зварних з’єднань, визначення їх механічних характеристик. Згідно з областю акредитації лабораторія виконує наступні випробування та дослідження:

• визначення показника текучості розплаву, як вихідної сировини, так і матеріалу готового виробу;
• визначення густини полімерних матеріалів та ТКМ;
• визначення масової частки летучих речовин та вміст вологи в полімерних матеріалах;
• тип розподілу сажі для наповнених нею марок полімерів;
• визначення границі текучості та границі міцності полімерних матеріалів;
• визначення відносного подовження при розриві;
• визначення зміни довжини зразків при прогріві;
• гідравлічні випробування труб з полімерних матеріалів при різних температурах та тиску, а також циклічні гідравлічні випробування;
• визначення стійкості труб з полімерних матеріалів до газових складових, до повільного й швидкого поширення тріщин та до пережиму.

3. У відділі створено сучасну лабораторію полімерного матеріалознавства, яка обладнана найновітнішим науковим обладнанням, зокрема:

• рентгенівський дифрактометр для рентгеноструктурного аналізу матеріалів XRD-7000 (Shimadzu, Японія);
• прилад LiteSizer 500 для визначення розміру та форми наночастинок (Anton Paar, Швейцарія);
• випробувальна машина для визначення механічних властивостей матеріалів AGS-10kNX (Shimadzu, Японія).
• модернізований трансмісійний (суміщений зі скануючим) електронний мікроскоп JEOL CX 100 (Jeol, Японія).

Основні наукові результати і досягнення

1. Вперше досліджено особливості фазових перетворень, що відбуваються у полімерному матеріалі при зварюванні, виявлено особливу структуру в зварних з’єднаннях пластмас зі специфічними властивостями, яка відрізняється від структури та, відповідно, властивостей основного матеріалу; створено наукову теорію щодо конформаційного механізму зварювання полімерів та природи їх зварних з’єднань; на основі положень нової теорії розроблено, створено і впроваджено технології та серію промислового обладнання для зварювання полімерних труб, листів та надтонких плівок для підвищення ефективності виробництва на підприємствах вітчизняної промисловості, зокрема її будівельної, сільськогосподарської, медичної, хімічної, авіа- та ракетобудівної галузей.
2. Вперше встановлено характер впливу різноманітних фізичних полів, зокрема теплового та постійного магнітного поля, при зварюванні полімерів на структуру та властивості їх зварних з’єднань.
3. Досліджено закономірності впливу параметрів 3D друку та зварювання, умов навколишнього середовища, мікро- і нанорозмірних дисперсних наповнювачів, характеру їх розподілу (упорядкованого або неупорядкованого) в полімерній матриці, в тому числі на основі біополімерів, на формування виробів та зварних з’єднань, їх структуру та властивості, розроблені технології та матеріали для виготовлення виробів з попередньо заданими функціональними властивостями.
4. Розроблено наукові принципи хімічного зварювання реактопластів, зокрема епоксидних смол.
5. Створені наукові основи з’єднання термопластичних полімерів низкоплавкими металами за дифузійним механізмом.
6. Розроблено алгоритми та комп’ютерні програми для моделювання термомеханічних процесів, які реалізуються при 3D друці та в зоні зварювання кристалічних та аморфних полімерів, що дозволяє суттєво скоротити об’єм експериментальних робіт при розробці нових технологій та при розв’язанні питань прогнозування надійності і довговічності виробів та зварних з’єднань.

Приклади реалізації наукових досягнень при створенні наукомісткої продукції

1. Науково-дослідні й технологічні розробки, виконані у відділі, знайшли застосування в різних галузях промисловості, зокрема для зварювання пластмасових труб зовнішнім діаметром 20…1200 мм при будівництві трубопроводів різного призначення і, у першу чергу, розподільних газопроводів. Для виконання цих робіт розроблено й впроваджено сім типорозмірів установок для зварювання труб нагрітим інструментом встик та в розтруб.
2. Розроблено інноваційну технологію та обладнання для зварювання встик нагрітим інструментом полімерних труб діаметром до 250 мм без технологічного етапу механічної підготовки торців труб та формування внутрішнього грату при зварюванні. Детальніше…
3. Розроблено технологію та обладнання для безшовного зварювання багатошарових полімерних композиційних труб. Детальніше…
4. Розроблено технологію зварювання виробів з високотехнологічних пластмас зі складної геометрією поверхні з’єднання. Детальніше…
5. Розроблено конструкції та технології виготовлення іммобілізаційних пневматичних шин медичного призначення для транспортування поранених. Детальніше…
6. Розроблено технологію та обладнання для зварювання надтонких плетених полімерних плівок для виготовлення фільтрів тонкої очистки.
7. Розроблено механізовану установку для зварювання нагрітим інструментом встик поліетиленових та поліпропіленових труб діаметром 160 – 400 мм в польових умовах. Основна її відмінність від загальновідомих установок – застосування пневмоприводу для торцювання труб та створення відповідного зусилля на всіх етапах робочого циклу. В установці передбачена можливість її використання в режимі ручного приводу, що може бути корисним при виникненні нештатних ситуацій в складних виробничих умовах.
8. Розроблено принципово нову технологію зварювання нагрітим інструментом встик труб із не пластифікованого полівінілхлориду (НПВХ) діаметром до 160 мм. Використання технології дозволяє замінити клейові та механічні з’єднання труб, що забезпечує високу якість та стабільність результатів зварювання, відсутність продуктів терморозпаду в швах за рахунок реалізації нового циклу зварювання.
9. Розроблено технологію зварювання нагрітим інструментом встик труб діаметром до 315 мм із нових типів фторполімерів, зокрема із етиленхлортрифторетилену, які використовуються при будівництві кислотопроводів.

Вітчизняні проєкти:

Наукові проєкти:

1. Створення наукових базисів, технологій та обладнання для швидкісного зварювання полімерних матеріалів
2. Розробка фундаментальних основ адитивних технологій формування виробів з високотехнологічних полімерних композитів та їх з’єднання
3. Розробка наукових базисів направленого керування формуванням структури та експлуатаційних властивостей зварних з’єднань полімерних матеріалів дією зовнішніх та внутрішніх факторів.
4. Розвиток фундаментальних основ та розробка перспективних технологій одношарового та багатошарового наплавлення полімерних та композиційних матеріалів
5. Розробка науково-технологічних принципів зварювання пластмас у аномальних умовах навколишнього середовища
6. Розробка нанокомпозитних полімерних біоматеріалів з ефективною противірусною та антимікробною дією і технології 3D друку виробів з них
7. Розробка технологічних процесів хімічного зварювання пластмас для конструкцій довготривалого використання
8. Розробка біополімерних пакувальних плівок і технології ультразвукового зварювання
9. Дослідження можливості виготовлення складових деталей детекторних систем зварюванням

Науково-технічні проєкти:

1. НДіКР по виготовленню та зварюванню деталей з армованих термопластів
2. Дослідження впливу дії чистого водню та сумішшю водню з природним газом на матеріал поліетиленових труб

та інші.

Міжнародні проєкти:

1. Міжнародна польсько-українська науково-дослідна лабораторія ADPOLCOM “Advanced polymers and composites” (PAN-NANU)
2. Instrumentation Developments for Experiments at Accelerator facilities and accelerating Techniques (CNRS LIA IDEATE)
3. Study of risks of polymeric composites formation for welding and 3D printing (CAS-NANU)
4. Welding of biopolymers and investigation of biodegradation of their welded joints (PAN-NANU)
5. Processing and joining of new functionilized biopolymer materials (PAN-NANU)

та інші.

1. Юрженко М.В., Шестопал А.М., Гохфельд В.Л. та інші, під ред. академіка Патона Б.Є. “Словник-довідник зі зварювання та склеювання пластмас”, Київ : Наукова думка, 2018, 368 с. ISBN 978-966-00-1669-9.
2. Демченко В.Л., Юрженко М.В. “Вплив магнітного поля на структуру та властивості полімерних матеріалів”, Університетська книга : Суми, Україна, 2017, 85 с. ISBN 978-966-680-846-5.
3. Юрженко М.В., Кораб М.Г. “Зварювання високотехнологічних пластмас”, Університетська книга : Суми, Україна, 2016, 316 с. ISBN 978-966-680-809-0.
4. Мамуня Є.П., Юрженко М.В., Лебедєв Є.В., Левченко В.В., Черваков О.В., Матковська О.К.,  Свердліковська О.С. “Електроактивні полімерні матеріали”, Альфа-Реклама : Київ, Україна, 2013, 412 с. ISBN 978-966-2477-94-8.
5. Mamunya Ye., Iurzhenko М. (Eds.) “Advances in progressive thermoplastic and thermosetting polymers, perspectives and applications”, TechnoPress : Iasi, Romania (EU), 2012, 443 p. ISBN 978-973-702-902-7.

Статті (вибрані):

1. Sikorska W., Zięba M., Musioł M., Kowalczuk M., Janeczek H., Chaber P.,  Masiuchok O., Demchenko V., Talanyuk V., Iurzhenko M., Puskas J.E., Adamus G. “Forensic Engineering of Advanced Polymeric  Materials – Part VII: Degradation of Biopolymer  Welded Joints”, Polymers 2020, 12, p. 1167. https://doi.org/10.3390/polym12051167
2. Demchenko V.L., Kobylinskyi S.M., Riabov S.V., Shtompel V.I., Iurzhenko M.V., Rybalchenko N.P. “Novel approach to the formation of silver containing nanocomposites by thermochemical reduction of  Ag+ ions in interpolyelectrolyte‑metal complexes”, Applied Nanoscience, Springer, published online: 02 April 2020. https://doi.org/10.1007/s13204-020-01368-0.
3. Demchenko V.L., Shtompel V.I., Riabov S.V., Goncharenko L.A., Kobylinsky S.M., Iurzhenko M.V. “Preparation and characterization of Cu/Cu2O containing nanocomposites based on interpolyelectrolyte complexes of pectin–polyethyleneimine”, Applied Nanoscience, Springer, published online: 21 April 2020. https://doi.org/10.1007/s13204-020-01395-x.
4. Demchenko V., Iurzhenko M., Shadrin A., Galchun A. “Relaxation behavior of polyethylene welded joints”, Nanoscale Research Letters, 2017, 12, P. 280–285. https://doi.org/10.1186/s11671-017-2059-z.
5. Galchun A., Korab N., Kondratenko V., Demchenko V., Shadrin A., Anistratenko V., Iurzhenko M. “Nanostructurization and thermal properties of polyethylenes’ welds”, Nanoscale Research Letters, 2015, 10, p. 138- 144. https://doi.org/10.1186/s11671-015-0832-4.
6. Korab M.G., Iurzhenko M.V., Vashchuk A.V., Menzheres M.G. “Mechanized welding of laminated PVC fabrics with heated air”, Journal “Automatic welding”, 2020, #10, p.43-48.
7. Korab M.G., Iurzhenko M.V., Vashchuk A.V., Menzheres M.G. Welding of polymer films by low power lasers”, Journal “The Paton Welding Journal”, #9, p. 40-43.
8. Masyuchok O.P., Yurzhenko M.V., Kolisnyk R.V., Korab M.G. “Additive technologies of polymer materials (Review)”, TPWJ, 2020, #5, 49-55 p. https://doi.org/10.37434/as2020.05.08.
9. Iurzhenko M.V., Korab M.V., Kolisnyk R.V., Masiuchok O.P., Andreev A.S., Petropolsky V.S. “Welding of thermoplastic polymer composites in the aircraft industry (Review)”, TPWJ, 2020, #4, 30-35 p. https://doi.org/10.37434/tpwj2020.04.05.
10. Kolesnik R.V., Yurzhenko M.V., Korab N.G., Shadrin A.A., Litvinenko Yu.V. “Modeling thermomechanical processes in welding high-tech plastics with embedded element”, TPWJ, 2017, #10, 24-30 p. https://doi.org/10.15407/tpwj2017.10.04.

Патенти (вибрані):

1. Патент на винахід № 124127 Біодеградабельний металонаповнений полімерний нанокомпозит з антибактеріальними властивостями //, Україна, МПК (2021.01) C08K 3/08 (2006.01) B82Y 30/00, 21.07.2021, Бюл. № 29. Автори: Демченко В.Л., Юрженко М.В., Кобилінський С.М., Гончаренко Л.А., Масючок О.П.
2. Патент на винахід № 124126 Бактерицидний сріблонаповнений полімерний нанокомпозит, Україна, МПК (2021.01) C08K 3/08 (2006.01) B82Y 30/00, 21.07.2021, Бюл. № 29. Автори: Демченко В.Л., Юрженко М.В., Кобилінський С.М., Гончаренко Л.А.
3. Патент Україн на винахід UA №117033 (11.06.2018) “Спосіб зварювання встик полімерних труб без застосування механічного торцювання та без утворення внутрішнього грату, та пристрій для його реалізації”. Автори: М.В.Юрженко, М.Г. Кораб,  А.М. Гальчун, В.Ю.Кондратенко, А.О.Шадрін.

Державні стандарти України (вибрані):

1. ДСТУ EN 13067:2016 (EN 13067:2012, IDT) Персонал, який виконує зварювання пластмас. Кваліфікаційні випробування зварників. Зварні термопластичні конструкції.
2. ДСТУ EN ISO 6259-1:2019 (EN ISO 6259-1:2015, IDT; ISO 6259-1:2015, IDT) Труби з термопластів. Визначення властивостей під час розтягування. Частина 1. Загальний метод випробування.
3. ДСТУ ISO 12176-1:2019 (ISO 12176-1:2017, IDT) Пластмасові труби та з’єднувальні деталі. Устатковання для зварювання поліетиленових систем. Частина 1. Зварювання встик.
4. ДСТУ ISO 12176-2:2019 (ISO 12176-2:2008, IDT) Труби та з’єднувальні деталі пластмасові. Устатковання для зварювання поліетиленових систем. Частина 2. Терморезисторне зварювання.

З 1998 року відділ бере участь у реалізації державної програми газифікації населених пунктів України, приймаючи активну участь у виконанні заходів, передбачених постановою Кабінету Міністрів України від 10 липня 1997 р. № 726 «Про виробництво й використання поліетиленових труб у будівництві та реконструкції газових мереж у сільській місцевості», зокрема в:

• розробці нормативної документації на виробництво поліетиленових труб і з’єднувальних деталей для газопроводів;
• розробці нормативної документації на проектування, будівництво й експлуатацію розподільних газопроводів із застосуванням поліетиленових труб;
• реалізації виробничо-технічних заходів щодо організації в Україні серійного виробництва поліетиленових труб і з’єднувальних деталей для газопроводів;
• розробці технології й нормативної документації на зварювання поліетиленових труб при будівництві й ремонті газопроводів способами зварювання нагрітим інструментом встик, нагрітим інструментом в розтруб та терморезисторним зварюванням;
• створенні учбово-атестаційних центрів для підготовки та атестації фахівців-зварників, проведення технічної діагностики та атестації зварювального устаткування для будівництва й ремонту поліетиленових газопроводів/

В національному просторі відділ співпрацює з ДП «КБ «Антонов»» (м. Київ), ДП «КБ «Південне» ім  М.К. Янгеля» (м. Дніпро), ТОВ «КСМ Груп» (м. Київ), ТОВ «Євротрубпласт» (м. Київ), ТОВ «Ельпласт» (м. Львів), ТОВ «Нафтогазбудавтоматика), газові компанії різних рівнів та інші.

Співробітництво з ВНЗ:

 На основі двосторонніх договорів відділ активно співпрацює з Національним технічним університетом України «КПІ імені Ігоря Сікорського» (м. Київ), Українським державним хіміко-технологічним університетом (м. Дніпро), Херсонською державною морською академією (м. Херсон) та Національним педагогічним університетом імені М.П. Драгоманова (м. Київ) у напрямках науково-технічної та науково-педагогічної діяльності, а також підвищення якості підготовки інженерних, наукових та педагогічних кадрів.

Співробітники відділу є експертами Українського атестаційного комітету зварювальників та проводять навчання та атестацію зварників полімерних трубопроводів за кваліфікаціями:

• Зварник полімерних труб.
• Інспектор зварювального виробництва.

Міжнародне співробітництво:

У 2018 році створено міжнародну полько-українську науково-дослідну лабораторію ADPOLCOM, до складу якої входять наукові інститути Польщі та України.

Відділ є Національним Інформаційним Центром Глобальної мережі з екологічно безпечних пластиків в Україні.

На основі двосторонніх договорів відділ активно співвпраює з:

• International Institute of Welding
• Institute de Soudure (Yutz, France)
• Centre of Polymer and Carbon Materials of the Polish Academy of Scienses (Zabrze, Poland).
• Insitute of Macromolecular Chemistry of the Czech Academy f Scienses (Prague, Czech Republic).
• Universite de Lorraine (Nancy, France)
• University Lyon 1 (Lyon, France)
• IMP@LYON1 UMR 5223 CNRS та INSA (Lyon, France)
• Lodz University of Technology (Lodz, Poland).
• Institute of Polymers of the Bulgarian Academy of Sciences Sophia, Bulgaria).
• Polymer Institute of the Slovakian Academy of Sciences (Bratislava, Slovakia)
• “Petru Poni” Institute of Macromolecular Chemistry of the Romanian Academy (Iasi, Romania)
• National Institute of Chemistry of Slovenia (Ljubljana, Slovenia)

Детальніше…

Співробітники відділу – лауреати:

Державна премія України в галузі науки і техніки: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2019), д.ф.-м.н., проф. Мамуня Є.П. (2019), к.ф.-м.н., с.д. Демченко В.Л. (2019).

Премія Президента України для молодих вчених: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2013), к.ф.-м.н., с.д. Демченко В.Л. (2016).

Премія Верховної ради України для найталановитіщих молодих вчених: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2018), к.ф.-м.н., с.д. Демченко В.Л. (2018).

Премія Кабінету Міністрів України для молодих вчених: к.ф.-м.н., с.д. Демченко В.Л.

Премія НАН України для молодих вчених: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2012, 2018), к.ф.-м.н., с.д. Демченко В.Л. (2018).

Премія Київського міського голови для молодих вчених: к.ф.-м.н., с.д. Демченко В.Л.

Премія Академії будівництва України імені академіка М.С. Буднікова: Шестопал А.М..

Бронзова медаль «За достижения в развитии народного хозяйства СССР»: Шестопал А.М. (1983г.).

Відзнака та медаль “За трудові досягнення” НАН України: Гохфельд В.Л. (2020).

Відзнака НАН України для молодих вчених “Талант, натхнення, праця”: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2016).

Стипендіати Президента України: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2011, 2014), к.х.н. Ващук А.В. (2020), Колісник Р.В. (2018), Ковальчук М.О. (2020).

Стипендіати НАН України: Масючок О.П. (2018).

Почесні грамоти та подяки:

• Почесна грамота Національної академії наук України за досягнення у вирішенні найважливіших наукових та науково-технічних проблем, і т.д.: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2018).
• Почесна грамота Військової частини А0666 Міністерства оборони України: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2018).
• Подяка Міністерства освіти та науки України: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2018).
• Подяка академіка Б.Е.Патона за досягнення в науково-організційній роботі: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2015, 2017), Масючок О.П. (2015, 2017).

Почесний автотранспортних України: к.т.н., с.н.с. Шадрін А.О.

Переможці конкурсів:

1. Переможець конкурсу молодіжних промислових проектів YPIC 2018, асоційованої International Institute of Welding (Yutz, France): д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2018).
2. Переможець конкурсу на краще книжкове видання Національної академії наук України у номінаціх «Довідкові видання: Фізико-математичний напрямок»: д.т.н., с.д. Юрженко М.В. (2018), к.т.н., с.н.с. Кораб М.Г. (2018), к.т.н., с.н.с. Васильєв Ю.С. (2018), Гохфельд В.Л. (2018).

За внесок у розвиток виробництва в Україні поліетиленових труб та їх застосуванні при проектуванні, будівництві та експлуатації розподільчих газопроводів Академія будівництва України 22 березня 2011 року обрала Шестопала А.М. дійсним членом Академії будівництва України по відділенню «Монтажні та спеціальні види робіт в будівництві» (диплом та посвідчення дійсного члена №1508/п). Шестопал А.М. з липня 2006 року по вересень 2007 року входив до складу Громадської ради при Держспоживстандарті України.

• 5 канал – унікальні винаходи є, а фінансування немає: як живе та розвивається наука в Україні 

• ICTV – Бренд українських мостів. Як ім’я Патона продовжується у витворах батька й сина
• Прес-служба НФДУ – SuperNOVA 

• Прес-служба НАН України – Зірки на небосхилі української науки 
• Прес-служба НАН України – В Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України відкрили сучасну лабораторію полімерного матеріалознавства 

• Прес-служба НАН України – Учені Академії знайшли спосіб убезпечити полімерні вироби від вірусів і бактерій 
• Прес-служба НАН України – Вчених Національної академії наук України відзначено державними нагородами з нагоди Дня Незалежності України 
• Прес-служба НАН України – Зварювання пластмас: сьогодення та майбутнє 
• Прес-служба НАН України – Засідання Президії НАН України 23 червня 2021 року 
• Прес-служба НАН України – Присуджено Державні премії України в галузі науки і техніки 2019 року 
• Прес-служба НАН України – Гордість нації – українці, які зробили прорив в науці

         А також…

• Прес-служба НФДУ – Наукова SuperNova 
• Прес-служба НФДУ – Керівництво України високо оцінило здобутки вітчизняних науковців 
• Прес-служба НФДУ – 3D технології проти грипу, стафілококу, аденовірусу 
• Газета «Голос України» – Про присудження Премії Верховної Ради України найталановитішим…
• Газета «Сегодня» – Гордість нації – українці, які зробили прорив в науці 
• Газета «Сегодня» – Спецпроект “Учеба за границей”: штурмуем вузы Франции 
• Газета «Наш Дніпровський» – Вітаємо науковців Дніпровського району з присудженням Державної премії України в галузі науки і техніки 2019 року

          А також… 

• Товариство зварників України – 72-а Щорічна асамблея Міжнародного Інституту Зварювання