專利名稱：用于塑料焊接的電熱膜及其制造和用它焊接塑料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用作塑料焊接，具體涉及塑料焊接的構(gòu)件及其制造和應(yīng)用方法。
塑料制品以其價(jià)廉物美，加工方法簡(jiǎn)單，而在日常生活、建筑、航空航天等各方面得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。如何連接材料使之滿足制品使用性能的要求，并且操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉一直是關(guān)鍵性問(wèn)題。實(shí)踐表明，除了機(jī)械緊固和粘接等連接手段外，焊接是一種高質(zhì)量、高效率的塑料連接技術(shù)。目前，塑料的焊接方法很多，一般可劃分為熱焊接、摩擦焊接和電磁焊接三大類。其中屬電磁焊接的電熱絲焊接又稱電熔焊，工業(yè)上應(yīng)用始于八十年代初，由于施工操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備輕便，焊接速度快(一般＜20秒)，可焊接大而復(fù)雜的制品，這種焊接方法很快得到發(fā)展和推廣。其基本原理是將高電阻金屬絲預(yù)先嵌入塑料的待焊平面或特制的塑料套筒內(nèi)壁，通電后，電熱絲發(fā)熱使周圍的塑料升溫熔化并彼此融合。這種焊接技術(shù)已被許多國(guó)家用于小口徑送氣管道、下水管的焊接和修復(fù)，效果較好。但是電熔焊存在不少缺點(diǎn)1)主要是成本昂貴，電熱絲嵌入塑料內(nèi)的注塑工藝和模具相當(dāng)復(fù)雜，必然導(dǎo)至待焊件制作費(fèi)用高昂;2)當(dāng)塑料熔化并發(fā)生少量流動(dòng)時(shí)，緊密排列的電熱絲彼此搭接引起短路也常常使焊接失敗;3)焊接完成后，電熱絲殘留在焊縫，一方面影響性能，另一方面造成不必要的合金材料浪費(fèi)。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于塑料焊接的電熱膜及其制作和焊接使用方法，用其焊接待焊塑料制品，可簡(jiǎn)化待焊件的制作工藝，降低成本，同時(shí)避免電熱絲短路等不良現(xiàn)象。
本發(fā)明的電熱膜是一種復(fù)合型材料，是由塑料基體和導(dǎo)電填料兩種成分組成的混合物。塑料基體取與待焊塑料制品相同的塑料或是與待焊件具有良好焊接性能的另一種塑料，導(dǎo)電填料取粒徑小于0.3μm的碳黑、或金屬及其合金粉末;或取長(zhǎng)徑比大于21～30的碳纖維或石墨纖維或金屬及其合金纖維或是上述導(dǎo)體填料的互混物。
上述復(fù)合型電熱膜具有下列性能1.與待焊件有良好的焊接效果，由此選定基體種類;
2.具有良好的導(dǎo)電性能;
3.具有良好的機(jī)械性能，因電熱膜留在焊縫中，其機(jī)械性能常決定焊接強(qiáng)度;
4.電阻率在室溫到熔融溫度區(qū)內(nèi)不能有過(guò)強(qiáng)的正溫度系數(shù)效應(yīng)(即PTC效應(yīng))。
由后三條可選定導(dǎo)電填料的種類和含量。導(dǎo)電填料在復(fù)合型電熱膜中的重量含量一般在10～60%之間。若含量＜10%，則導(dǎo)電性能太差，電熱膜輸入功率過(guò)低，焊接速度過(guò)慢;而若含量＞60%，則電熱膜機(jī)械性能太低，影響焊接強(qiáng)度，故電熱膜配方需統(tǒng)籌兼顧。在電熱膜兩端分別設(shè)置一個(gè)電極，以接通電源。
上述復(fù)合型電熱膜的制造方法首先將塑料基體與導(dǎo)電填料均勻混合，然后將混合物通過(guò)擠出、注塑或壓延成與待焊塑料制品的焊接面相匹配的電熱膜;或?qū)⒒旌狭现苯訑D出或注塑在待焊面上形成電熱膜。在塑料基體與導(dǎo)電填料混合前可以先將導(dǎo)電填料進(jìn)行硅烷或酞酸酯等偶聯(lián)劑處理。
使用復(fù)合型電熱膜焊接塑料制品的方法焊接時(shí)向電熱膜兩端電極接通電源，電熱膜迅速發(fā)熱，使被焊塑料制品達(dá)到材料焊接溫度，再加一定壓力P，經(jīng)加壓通電一定時(shí)間后，電熱膜兩面與被焊塑料制品的焊接面充分融合，然后切斷電源，焊接區(qū)冷卻后，焊接過(guò)程便告完成。
本發(fā)明與對(duì)比技術(shù)比較具有明顯效果本發(fā)明不僅兼有電熔焊的各種長(zhǎng)處，而且電熱膜的制作遠(yuǎn)沒有電熱絲嵌入塑料中那么復(fù)雜，因而生產(chǎn)成本低廉;同時(shí)在焊接過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)電熱絲短路等問(wèn)題，焊接的安全可靠性得以提高;利用本發(fā)明焊接的塑料制品的機(jī)械強(qiáng)度較高，其拉伸強(qiáng)度一般約為母體塑料的0.8，甚至可達(dá)0.9以上，這也是電熱絲焊接所不及。
圖面說(shuō)明圖1為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行對(duì)接焊接的示意圖;
圖2為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行搭接焊接的示意圖。
參照


發(fā)明的實(shí)施例例1如圖1所示，待焊件1的對(duì)接面處設(shè)置本發(fā)明的電熱膜2。
焊接條件輸入電熱膜的電壓V＝150V;
對(duì)焊接面加壓力P為1.5～3.0kg/cm2(用手輕壓);
通電加壓時(shí)間30秒。
焊接性能對(duì)接拉伸強(qiáng)度25.0MPa;
母材拉伸強(qiáng)度28.8MPa;
焊接強(qiáng)度因子0.87。
例2如圖2所示被焊塑料件1搭接，在搭接面處設(shè)置本發(fā)明的電熱膜。
焊接條件
輸入電壓150V;
對(duì)搭接面施加壓力P1.5～3.0kg/cm2;
加壓通電時(shí)間30秒。
焊接后對(duì)搭接面進(jìn)行剪切破壞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)并非搭接處斷裂，而是在其中一個(gè)試樣條上斷開。
從上述二實(shí)施例可知，采用本發(fā)成焊接塑料制品具有較高焊接強(qiáng)度，能滿足復(fù)雜的工程技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1.一種用于塑料焊接的電熱膜，其特征是由塑料基體和導(dǎo)電填料兩種成分組成的混合物，塑料基體取與待焊塑料制品相同的塑料或是與待焊件具有良好焊接性能的另一種塑料，導(dǎo)電填料取粒徑小于0.3μm的碳黑，或金屬及其合金粉末；或取長(zhǎng)徑比大于20～30的碳纖維或石墨纖維或金屬及其合金纖維；或是上述導(dǎo)電填料的互混物，導(dǎo)電填料在總的混合物中的重量含量為10～60%，在電熱膜兩端分別設(shè)置電極。
2.一種用于塑料焊接的電熱膜的制造方法(1)將塑料基體與導(dǎo)電填料均勻混合;(2)將均勻混合物通過(guò)擠出、注塑或壓延形成與待焊塑料制品的焊接面相匹配的電熱膜;或?qū)⒒旌狭现苯訑D出或注塑在待焊面上形成電熱膜。
3.一種用電熱膜焊接塑料的方法在焊接塑料制品時(shí)，向電熱膜兩端電極接通電源，電熱膜迅速發(fā)熱，使被焊塑料件達(dá)到材料焊接溫度，在加一定壓力下，使電熱膜兩面分別與塑料制品焊接面充分融合，然后切斷電源，焊接區(qū)冷卻后，焊接過(guò)程完成。
全文摘要
焊接塑料的電熱膜，是塑料基體和導(dǎo)電填料混合物，填料取炭黑或金屬粉末；或取碳纖維或金屬纖維；或是上述填料互混物。制造電熱膜，先將基體與填料混合，然后擠出、注塑或壓延成與焊接面匹配的電熱膜；或直接擠出、注塑在待焊面上形成電熱膜。使用上述電熱膜對(duì)塑料件焊接，是對(duì)電熱膜通電并施加一定壓力，電熱膜發(fā)熱達(dá)到塑料焊接溫度，使電熱膜與塑料件焊接面充分融合，切斷電源冷卻后，便完成焊接過(guò)程。
文檔編號(hào)B29C65/34GK1083767SQ9310676
公開日1994年3月16日 申請(qǐng)日期1993年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月3日
發(fā)明者益小蘇, 吳國(guó)章 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)