專利名稱：脈沖密封機等裝置的加熱絲的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱熔化和粘結諸如聚氯乙烯等材料的脈沖密封機、圖書裝訂機和層壓機。
盡管有大電流流過密封機，但由于密封機的長度為大約20～40cm，因此呈現(xiàn)在兩端的電壓只能達到大約15～30V。出于這個原因，需要利用電壓調(diào)節(jié)器例如變壓器和電子電路而調(diào)節(jié)100～220V的商業(yè)電源電壓。
由于利用壓制接觸或點焊等方法對加熱絲操作是需要依賴感覺的手工工作，因此會導致加熱絲長度不規(guī)則、制品有缺陷和精度低，而這會導致連接部分過熱并縮短使用壽命。
此外，利用壓制接觸或點焊等方法形成的電極厚度較大，而厚電極部分不能安裝在加熱器底座上，因此當圖5所示的傳統(tǒng)膨脹吸收裝置15被采用而且發(fā)熱部分伸長時，該部分的兩端將懸浮在空氣中并且過熱，從而經(jīng)常導致覆蓋在過熱部分上的聚氯乙烯等材料出現(xiàn)穿孔。
此外，變壓器非常重，而對于電子電路形式的電壓調(diào)節(jié)器，由于其電壓相對于電源電壓較低，而其電流很高，因此它的控制困難而且容易發(fā)生故障，此外，這兩種部件的價格昂貴。
在圖書裝訂機和層壓機等的情況下，具有高熱容量的金屬桿和滾輪等被一根由鎳鉻金屬絲繞著云母板等卷繞而制成的加熱絲加熱，并且在熱平衡狀態(tài)下使用。因此，即使加工量很小，也需要等待5至10分鐘，直至金屬桿或滾輪被加熱。
作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術，存在JP(U)-A-57-167004(以下稱作引用文獻)。引用文獻中公開了一種鋸齒形加熱絲，它是將一個粘貼在玻璃纖維加強環(huán)氧樹脂基板上的條帶形金屬層從兩側垂直于縱向交替切割出狹縫而形成的，這種形狀非常類似于本發(fā)明中的。然而，該引用文獻的目的是利用彈性防止加熱絲因熱膨脹力而斷裂、通過縮窄加熱絲的寬大寬度而取消對變壓器的需要、并且提高散熱性能，但沒有提到通過減小相應狹縫的間隙而消除密封線上的鋸齒形狀，也從未提及這種目的。
對于間隙尺寸，引用文獻中指出，間隙尺寸是金屬層厚度的三倍左右。由于在該引用文獻的一個實施例中厚度為0.1mm，因此間隙為0.3mm。盡管如此，未經(jīng)回火處理的厚度為0.1mm的鉻鋼薄板不能保持其給定形狀。然而，由于根據(jù)本發(fā)明的加熱絲可以不困難地保持形狀，因此以這樣的方式對它進行了實驗，即在如此獲得的加熱絲上上覆蓋一層厚度為0.1mm的涂有特氟龍的玻璃布帶，然而，間隙清楚地出現(xiàn)在密封線上。如果使用未經(jīng)回火處理的金屬絲，則需要有0.2mm的厚度，因此根據(jù)引用文獻，間隙應為0.6mm，這樣的距離會導致間隙更清楚地顯現(xiàn)在密封線上。
因此，引用文獻中公開的“對應于矩形脈沖波的寬度，密封寬度為5mm，如

圖1所示”，很可能指的是密封線實際上是鋸齒形的，然而，如果密封線上的間隙被消除，可以推測這是由于聚集在包含基板的加熱絲周圍的熱量導致的，因為引用文獻中指出密封時間為4秒，這是普通密封機的密封時間0.5～1秒的4～8倍；另一方面，可以推測這是因為散熱性能差而導致的，這與引用文獻的初始目的相反，無論如何，引用文獻中從未提出應當盡可能地限制間隙。
此外，在引用文獻中，必須通過將金屬板粘著在玻璃纖維加強環(huán)氧樹脂上而保持其形狀，然而，由于需要降低批量生產(chǎn)中在寬闊區(qū)域中對金屬部分曝光和蝕刻的成本，因此引用文獻帶來了很多問題，其中包括下列尚未解決的問題。玻璃纖維加強環(huán)氧樹脂基板是如何切割的？由于密封機在用于PP等材料時的操作溫度要升高到150℃以上，因此如何保持環(huán)氧樹脂的阻熱性能？使用什么類型的具有耐用性的粘結劑？是否會如前所述因緊密接觸基板而導致導致散熱性能降低？是否會因基板吸熱而導致密封時間延長？由于加熱引線部分的兩端也用作壓制表面，引線部分的兩端如何以平坦狀態(tài)引出到外側？
此外，對電極部分施加一種措施，以消除密封線鼓出的缺點。
此外，加熱絲在發(fā)熱部分的整個所需形狀上被成形為具有狹窄和均勻?qū)挾鹊匿忼X形，并且同時采用了小的間隙，這種間隙會因熱量擴散而在形成在密封線或平面上消失。
另外，通過使用加熱絲，可以制造出脈沖式的圖書裝訂機和層壓機，其中可以立即實施加熱操作，以將粘結劑熔化在樹脂內(nèi)，然后中斷電流供應，以冷卻粘結劑。
圖9是鋸齒形加熱絲和由此形成的密封線的俯視圖，圖10至12是加熱絲的發(fā)熱部分的放大俯視圖，圖13是另一種加熱絲的俯視圖，圖14是加熱絲的連接部分的俯視圖。
本發(fā)明的最佳實施例圖1是本發(fā)明的一個實例中的加熱絲1及其密封線2的俯視圖。加熱絲1包括一個寬度為2mm的發(fā)熱部分3和寬度為5mm的電極部分4，這些部分以這樣的方式在同一板件上光蝕形成，即在一張通過將鉻鋼軋制成0.1mm厚度并且調(diào)節(jié)到適宜硬度而形成的薄板上，預先涂敷一層感光材料，在被制作了一個光掩膜圖案后，涂敷的感光材料被曝光和固著，此后，再在所需部分上覆蓋一層薄膜，并且利用酸溶解和去除不需要的部分，從而完成加熱絲。在本發(fā)明的電極部分中，盡管使用了相同電阻的材料，但由于電極部分的寬度增大了兩倍以上，因此可以控制而不在電極部分發(fā)生密封。
當加熱器用于使用時間很少的普通家用時，不會出現(xiàn)問題，然而，當加熱絲連續(xù)使用了一定長度的時間后，發(fā)熱部分的熱量逐漸會散布到電極部分4中，由于加熱絲兩端的電極部分4的寬度擴大，因此會在加熱絲1的密封線2中形成鼓出部分5。如果施加在袋子上的力集中到鼓出部分5上，則密封處容易破裂。有三種措施可以防止上述情況出現(xiàn)。
第一種措施是，將一個吸熱電極板6放置在電極部分4的位置上，以疊加在后者上，如圖2所示，從而使加熱停止在疊加部分處，如密封線7所示。日本專利申請公開文獻No.Heisei 8-346654中公開的吸熱電極板6是一張薄板，它可以采用例如鍍鎳的磷青銅和具有良好導電性能、特別是導熱性能的合金材料。這種措施的缺點是相應地增加了零件數(shù)量，而且由于電流流過發(fā)熱部分3與吸熱電極板6之間，因此加熱絲在它們的接觸部分處消耗得相對更快。
第二種措施是，為了防止密封線在袋子主體側鼓出，可以將發(fā)熱部分3從中心偏置出來，以消除位于袋子主體側的加寬部分8的寬度，并將相反側的寬度加倍，或者如圖3所示，消減在袋子主體側毗鄰兩端的加寬部分8的寬度，如圖所示，使之小于位于相反側的用于加工袋子邊緣側的加寬部分9的寬度。在這種情況下，盡管在密封線上形成了鼓出部分11，但它只出現(xiàn)在袋子邊緣側。當然，前面所述的位于袋子主體側和位于袋子邊緣側只是多種標準中的一種，以表明鼓出部分應當對準負面影響最小的一側。
如果加熱絲1沿著圖3中的虛線12的方向垂直彎折的話，也可以獲得相同的效果。這樣可以防止加熱絲不必要地伸長。當電極部分4如圖4的側視圖所示垂直彎折時，一個枕狀凸塊14安置在固定螺釘13前面，以向加熱絲施加張力，而發(fā)熱部分在加熱過程中產(chǎn)生的伸長可以被電極部分通過自身的彈性而充分吸收。因此，由許多元件構成的傳統(tǒng)復雜伸長吸收裝置15就不必采用了。
發(fā)熱部分3可以被成形為直線之外的許多形狀。一種如圖6所示的橢圓形加熱絲16用于成型聚乙烯購物袋的提手，一種如圖7所示的矩形加熱絲17用于密封袋子形過濾器的外框。此外，需要利用加熱絲17成型由矩形密封線構成的封閉空間，因此，如果在鄰接部分18處的間隙設置為0.2mm以下，則密封線上的間隙可以消失。
在很多加熱絲中存在這種間隙與密封線之間的關系。圖8示出了加熱絲用于加工帶有可充氣貓頭的購物袋時的情形，該貓頭可以利用美國專利No.5,545,117中公開的氣球制造方法成型，其中一根由鎳鉻合金圓絲構成的加熱絲20用于密封并燒掉外側結構，與此類似，一根加熱絲21用于簡單地密封，以將貓頭與購物袋內(nèi)側分隔開，而銅絲沿著點劃線部分22連接在加熱絲21的兩端，以防止發(fā)熱。加熱絲以這樣的方式形成，即在這些圓絲被布置成理性形狀后，它們被涂有氟樹脂的玻璃布和粘結劑俘獲，從而被固定就位。貓臉和提手的顯示是為了便于理解前面的解釋內(nèi)容。
在這種情況下，在兩根加熱絲最接近的部分上，即在耳朵和下頜的根部所在的兩個部分上，需要保持氣密性。因此，加熱絲21通過粘著例如厚度為大約0.1mm的玻璃布帶而在上述部分處緊密接觸，但要彼此電絕緣。由于在上述部分粘著了膠帶，因此密封溫度可能會趨向于降低，然而，由于加熱絲是緊密安置的，因此大部分的這種降低趨勢會被抵消；此外，通過控制供應的電流，上述結構可以在實際應用中充分地起作用，而且現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，沒有漏氣間隙形成在所產(chǎn)生的密封線中。
一種采用了前面所述結構的加熱絲顯示于圖9中，其中電阻材料的寬度被縮小，而且精細的狹縫被切割在發(fā)熱部分23中，以便在垂直于縱向的方向上形成均勻的鋸齒形狀，圖10至12是加熱絲的局部放大圖。當這些加熱絲被使用而且狹縫足夠小時，可以獲得如圖所示的漂亮的單密封線24。此外，鋸齒剛好在兩端的電極部分之前結束并恢復原始寬度，因此不會有引起問題的端部鼓出部分形成在密封線24上，這是第三種措施。
鋸齒形加熱絲的電阻值為大約25Ω，其中大約0.2mm的狹縫以大約0.4mm的間距呈鋸齒形切割在發(fā)熱部分23上，另一方面，能夠形成與前面相同的密封線的具有2mm寬度和200mm長度的傳統(tǒng)加熱絲的電阻為2Ω。因此，從電能方面看，后面這種傳統(tǒng)加熱絲需要使用大約16V和8A的電能，另一方面，能夠形成與傳統(tǒng)加熱絲相同的密封線的前面這種本發(fā)明的加熱絲需要使用50V的高電壓和2A的低電流。
如果商業(yè)電源電壓為100V，則只需對電源進行半波整流就能夠使用，此外，如果將加熱絲的長度加大到1.4倍至280mm，則100V的商業(yè)電源電壓可以直接施加到加熱絲上。此外，如果商業(yè)電源電壓為200V，則當加熱絲的長度加大到兩倍時，商業(yè)電源電壓在經(jīng)過了半波整流后就可以直接施加到加熱絲上；然而，當加熱絲的寬度改變?yōu)?mm，而長度被總體上加大到三倍，則200V的商業(yè)電源電壓可以直接施加到加熱絲上，因此可以完全省略變壓器和電壓調(diào)節(jié)電路。
由于鋸齒形加熱絲在膨脹了一點時是其形狀固定的，因此，因加熱而導致的膨脹和收縮可以被其自身吸收，圖5所示的具有許多零件的傳統(tǒng)復雜膨脹吸收裝置當然就不需要采用了，同樣，圖4所示的簡單裝置也完全不需要了。
即使加熱絲中包含間隙，但密封線中卻沒有間隙，其原因在于，產(chǎn)生的熱量通過覆蓋著的帶氟樹脂涂層的玻璃布帶和將要被密封的聚乙烯薄膜自身傳輸?shù)介g隙中。因此，如果通常為0.1～0.2mm的厚度被進一步加大，或者產(chǎn)生的熱量和發(fā)熱時間增加，則即使加熱絲中的間隙大于0.2mm，密封線中的間隙也會消失。此外，小于0.1mm的間隙當然優(yōu)選采用，但這樣的話利用蝕刻批量生產(chǎn)加熱絲會變得困難。附屬的權利要求書中覆蓋了這些間隙尺寸。在確定的范圍內(nèi)，如圖11所示的帶有斜度的間隙可以接受。
此外，由于產(chǎn)生的熱量與加熱絲寬度成反比，因此可以對加熱絲的寬度進行修改，通過與間隙相組合，可以制造具有各種不同效果的加熱絲。例如，如圖12所示，盡管加熱絲相對于密封性能而言具有相同或基本相同的結構，但它的溫度分布可以以這樣的方式變化，即在發(fā)熱部分的寬度方向中部，溫度被設置得較高，而在周圍部分，溫度被設置得較低，從而防止出現(xiàn)邊緣切斷的可能性。實施上，由于發(fā)熱密度也與間隙的間距呈反比，因此可以獲得通過增大圖11所示加熱絲間隙的斜度而能達到的相同效果。
對于退火材料例如鉻鋼材料和鎳鉻合金，即使寬度為2mm，但如果厚度小于大約0.2mm的話，加熱絲仍很軟，并且會在經(jīng)受處理時變形。然而，目前可以通過經(jīng)濟性的軋制而制作出厚度為0.1mm的薄板，而且如果薄板通過適宜程度的淬火而加強的話，則如前所述具有間距為0.4mm的鋸齒的發(fā)熱部分就能在實際應用中呈現(xiàn)出足夠的強度。然而，如果回火過度，則鋸齒形發(fā)熱部分容易斷裂，因此回火量應當適中。
由于加熱絲的操作溫度低于200℃，該溫度顯著低于600℃以上的回火溫度，因此在加熱過程中不會出現(xiàn)回火現(xiàn)象。此外，可以施加除回火之外的強化處理，例如通過軋制或鍛壓而整形。總而言之，對于加熱絲的厚度而言，只要其強度能夠通過回火等方法而加強，則越薄越好。可以采用圖13所示的縱向鋸齒方向，然而，由于每個鋸齒的長度加大了，因此需要有更高的機械強度。因此，加熱絲的強度取決于其結構設計的適宜程度。此外，在如圖13所示的具有寬闊區(qū)域的加熱絲的情況下，任何利用加熱絲和間隙覆蓋該區(qū)域的方式均允許采用，而權利要求書中定義的鋸齒形覆蓋了所有這些鋸齒形狀。此外，除了只由直線確定的鋸齒形以外，由曲線確定的鋸齒形也包含在內(nèi)。此外，除了本身為直線的發(fā)熱部分以外，任何形狀的加熱絲例如曲線形或具有不同寬度的加熱絲均可以采用。
此外，作為加熱絲的加工方法，可以采用線切割和激光切割。盡管加熱絲不是太昂貴的物品，但如果能夠通過改變加熱絲的加工方法而省略掉變壓器的話，加熱絲可以因省略變壓器而降低制造成本。因此，盡管蝕刻是非常經(jīng)濟的方法，但本發(fā)明并不局限于此。除了與電極部分4形成一體的鋸齒形發(fā)熱部分以外，本發(fā)明包含如圖14中的俯視圖所示的結構，其中鋸齒形部分本身利用一個寬度加大了的連接部分25通過點焊連接在電極部分4上。
此外，本發(fā)明的密封機壓制機構包含由工人實施的壓制操作，其中工人用手抓住一個在一側設有加熱器的T形手動手柄，并且將加熱器壓制在放置于操作臺上的聚乙烯上，以實施密封。此外，由于本發(fā)明的加熱器可以在省略了電壓調(diào)節(jié)器的情況下操作，因此在這種情況下，電源電路可以從電源向加熱器施加簡單形式的電流供應。此外，由于本發(fā)明的脈沖密封機重量輕并且可以直接連接到電源上，因此本脈沖密封機可有效地用于在過去只能采用加熱板式加熱器的場合中。
前面描述的結構也可以用在采用了加熱板式加熱器的圖書裝訂機和層壓機中，而且本發(fā)明的脈沖加熱密封機的操作方式可以施加到上述機器中。也就是說，氟樹脂條帶被覆蓋到被成形為所需形狀的鋸齒形加熱絲上，用于圖書裝訂的紙捆和層壓薄膜被裝有加熱絲的壓制機構加壓，而相對較大的電流在短時間內(nèi)施加到加熱絲上以加熱后者，然后再中斷以冷卻后者，從而使粘結劑例如熱熔性樹脂熔化和粘結。作為示例，由于鋸齒形加熱絲可以被成形為矩形，因此這種加熱絲可以用于層合身份證相片。這種加熱絲可以在任何需要的時間使用，而且加熱絲不必一直加熱，因此可以節(jié)約電能。加熱設備例如權利要求書中定義的脈沖式加熱密封機包含前面提到的圖書裝訂機和層壓機。
工業(yè)應用性根據(jù)本發(fā)明，由于加熱絲是利用光蝕等方法制作的，因此任何形狀的加熱絲均能夠大批量、低成本地精確制造，此外，可以消除導致加熱絲使用壽命縮短的原因，例如因不良點焊造成的過熱。
由于電極部分被成形得與發(fā)熱部分一樣薄，因此可以防止在被加工對象上不受歡迎地形成穿孔，這種穿孔是因發(fā)熱部分的某個部位懸浮在空氣中而導致的過熱所形成的，這種情況很容易出現(xiàn)在傳統(tǒng)伸長吸收裝置的兩端。
此外，由于加熱絲的鋸齒形狀中形成了狹縫，而后者可以使密封線上的間隙消失，因此施加到發(fā)熱部分上的電壓可以接近于電源電壓。因此，電壓調(diào)節(jié)器例如變壓器就不再需要了，而且裝置的結構得到簡化。由于省略了笨重的變壓器，本發(fā)明的裝置的重量變得非常輕，而且成本可以減少。
此外，由于因熱膨脹而可能導致的變形會被加熱絲本身的彈性吸收，而且鋸齒形發(fā)熱部分還能夠加強變形吸收效果，因此通常設在加熱絲兩端的伸長吸收裝置可以簡化或省略。
所以，脈沖加熱密封機本身容易制造，而且其成本可以顯著降低。
此外，通過使用本發(fā)明的加熱絲，可以制造出脈沖加熱密封機式的圖書裝訂機和層壓機，而且本發(fā)明的加熱絲可以立即使用，這將導致電能的節(jié)約。
權利要求
1.一種用于諸如脈沖加熱密封機的加熱裝置的加熱絲，該密封機包括至少一個電源電路、一個連接著電源電路的加熱器和一個裝有加熱器的壓制機構，其中，該加熱器包含一根被覆蓋著涂有氟樹脂的玻璃布帶等物的加熱絲，通過在短時間內(nèi)從電源電路向加熱器供應相對大的電流可以加熱加熱器，然后中斷加熱以便冷卻，從而將容納在壓制機構中的聚乙烯和熱熔性樹脂等熔化和粘結，其特征在于，加熱絲以這樣的方式形成，即一張由高電阻材料例如鉻鋼制成的薄板通過軋制等方法而進一步減薄到極薄，并且通過回火等方法而適宜地強化，薄板被加工例如被光蝕成這樣的形狀，即電極部分這個需要抑制發(fā)熱的部分的寬度被盡可能地加寬到許可程度，發(fā)熱部分被成形為具有狹窄且均勻的寬度的所需形狀，再將上述兩個部分組合在一起以形成一個整體。
2.根據(jù)權利要求1所述的加熱絲，其特征在于，為了防止密封線或平面向夾持在壓制機構中的聚乙烯袋子主體等的一側鼓出，并防止密封線或平面斷裂，加熱絲被以這樣的方式成形，即電極部分上的面向主體側的寬度加大部分被取消，或者在電極部分的兩側設有寬度加大部分的情況下，使面對著主體側的加大部分相對于位于相反袋子邊緣側的另一加大部分而言后退更多。
3.一種用于諸如脈沖加熱密封機的加熱裝置的加熱絲，其特征在于，該脈沖加熱式密封機被以這樣的方式構造，即單根或多根加熱絲的發(fā)熱部分被安置得在由其自身或與其他發(fā)熱部分一起形成的一定程度的小間隙內(nèi)相互接近，以通過熱量擴散而聚集所產(chǎn)生的熱量，從而使形成的密封線或平面中消除間隙。
4.根據(jù)權利要求1所述的加熱絲，其特征在于，加熱絲被成形為帶有小間隙的鋸齒形，這些間隙可以通過熱量擴散而在形成的密封線或平面中消失，而且小間隙散布在發(fā)熱部分的所需形狀中。
5.一種用于成象裝置的加熱絲，其中加熱絲被連接于氮化鋁薄板或類似物上以進行均勻加熱，加熱絲以這樣的方式形成，即一張由高電阻材料例如鉻鋼制成的薄板通過軋制等方法而進一步減薄到極薄，并且通過回火等方法而適宜地強化，薄板被加工而形成一個電極部分或需要抑制發(fā)熱的部分，其具有盡可能加大到許可程度的寬度，以及一個發(fā)熱部分，其被成形為具有狹窄且均勻的寬度的鋸齒形形狀并且?guī)в行￠g隙，這些間隙可以使加熱不均勻性通過熱量擴散在與氮化鋁薄板或類似物相連接一側的對側消失。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于脈沖加熱式密封機、圖書裝訂機、層壓機、圖像產(chǎn)生裝置等的加熱絲。一張由電阻材料例如鋼鉻合金制成的薄板通過軋制等方法而進一步減薄,通過回火而被適宜地強化,并且被光蝕加工,以使發(fā)熱部分的寬度小,而電極的寬度大,從而制作出整體式加熱絲。加熱絲的發(fā)熱部分是間距很小的鋸齒形,從而可以通過熱量擴散而使鋸齒形圖案消失在密封線或平面上,而且鋸齒的寬度是均勻和狹窄的,并且?guī)缀醯扔谒栊螤畹膶挾?。因?發(fā)熱部分與電極之間的連接部分的缺點可以消除,而且由于電阻加熱絲的結構相對精細和長,因此可以與電源供應的電壓匹配使用。
文檔編號B29C65/38GK1355752SQ00808463
公開日2002年6月26日 申請日期2000年1月7日 優(yōu)先權日1999年6月9日
發(fā)明者坂本篤信, 坂本和子 申請人:坂本篤信, 坂本和子