專利名稱：利用兩種感應體的感應加熱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過在待加熱的物質中混入特殊組合的感應體而快速加熱諸如聚合物的物質的方法。更具體地說，本發(fā)明提供了加熱物或感應體，它們在交變磁場中，以比現(xiàn)有技術已知的加熱物快得多的速度加熱。更具體地說，本發(fā)明提供了以高于300℃/秒(575°F/秒)的平均加熱速度加熱的加熱物。
背景技術：
人們希望存在更有效的加熱物或感應體來加熱塑性基質并焊接至基質上。為了實現(xiàn)生產(chǎn)效率最大化(例如降低生產(chǎn)時間和費用)同時保證產(chǎn)品質量，希望具有高的加熱速度，并且有時候要求具有高的加熱速度。對于液體和食品的塑料密封焊接來說，高加熱速度是特別需要的，因為在這里180℃的焊接溫度必須在250-300毫秒內(nèi)達到。因此，人們希望出現(xiàn)快速加熱和熔融塑性物質的方法，使之能夠在生產(chǎn)設備中用于密封和焊接塑性組分的生產(chǎn)線上。
本發(fā)明感應加熱的方法包括1990年11月13日授給Leatherman等人的美國專利4,969,968。該專利公開了使用不導電的亞微米級氧化鐵(Fe2O3)顆粒和微米級導電鐵磁性鐵(例如鐵)顆粒，前者由于磁滯損耗而生熱，后者主要是由于渦流損耗而生熱。Leatherman要求使用集成的亞微米級不導電顆粒(例如Fe2O3)和微米級導電顆粒(例如鐵)，其中每一種從重量上看都是粘合劑的重要組成部分。Leatherman的方法包括使用1.2KHz至7MHz，優(yōu)選1.8至4.8MHz，一般在3.5至4MHz的RF。Leatherman的混合顆粒的重量百分比比惰性樹脂載體(如聚丙烯)要大的多。第二類顆粒約為第一類顆粒重量的兩倍。在Leatherman給出的優(yōu)選實施方式中，第二類顆?；旧蠟檎澈蟿拥?0重量％，所述第一類顆?；旧蠟檎澈蟿拥?5重量％。第二類顆粒大于200目(～75μm)，第一類顆粒小于1.0μm。另外，Leatherman給出了采用非常高的線圈電流，即600安培。Leatherman給出了最大加熱速度為425°F/秒。
因此，希望具有這樣一種加熱物，它能夠比目前已知的方法更快地加熱熱塑性物質。另外，希望具有這樣一種快速加熱的方法，它比目前已知的方法更經(jīng)濟，并且能夠利用標準市售設備達到快的加熱速度。
發(fā)明簡介本發(fā)明提供了加熱物，它們在交變磁場中，以比現(xiàn)有技術已知的加熱物快得多的速度加熱。更具體地說，本發(fā)明意想不到地提供了以高于300℃/秒(575°F/秒)的平均加熱速度加熱的加熱物。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的顆粒加熱物在加熱效率方面的缺點，這包括將由獨特的顆粒物質混合物組成的加熱物混入樹脂基質中，所述加熱物在施加交變磁場時提供異常高的加熱速度。
本發(fā)明涉及用于對物質(如熱塑性物質)進行加熱的含有兩種感應體的加熱物。所述兩種感應體包括(a)至少一種不導電的亞鐵磁性感應體，和(b)至少一種導電感應體。優(yōu)選的不導電感應體包括微米級亞鐵磁性顆粒(例如磁性氧化物)?？捎糜诒景l(fā)明的不導電顆粒的實例包括氧化鐵、六方晶系鐵氧體、或軟磁性鐵氧體顆粒。六方晶系鐵氧體的實例包括具有下述組成的化合物SrF、Mea-2W、Mea-2Y和Mea-2Z，其中2W是BaO:2MeaO:8Fe2O3，2Y是2(BaO:MeaO:3Fe2O3)，2Z是3BaO:2MeaO:12Fe2O3，其中Mea是二價陽離子。軟磁性鐵氧體顆粒的實例的組成為1MebO:1Fe2O3，其中MebO是過渡金屬氧化物，Mea包括Mg、Co、Mn或Zn，Meb包括Ni、Co、Mn或Zn。
用于本發(fā)明的導電感應體包括鐵磁性顆?；虮旧韺щ姷木酆衔?ICP)顆粒。用于本發(fā)明的導電鐵磁性顆粒包括鐵磁性單質顆?；蜩F磁性合金。鐵磁性導電顆粒的實例包括鎳、鐵和鈷以及它們的組合或者它們的合金。優(yōu)選所述顆粒是鐵磁性的。ICP的實例包括，但不限于聚苯胺(PAni)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)、聚亞乙基二氧噻吩和聚(對亞苯基亞乙烯基)。不管是導電顆粒和/或不導電顆粒都可以是不規(guī)則形狀、球形或片形。本領域普通技術人員能夠很容易地選擇所需形狀。優(yōu)選實施方式中，亞鐵磁性顆粒的大小約為1.0μm至約50μm，鐵磁性顆粒的大小約為5μm至約100μm，更優(yōu)選約為10μm至約50μm。
不導電顆粒約占加熱物的10體積％(20重量％)至30體積％(58重量％)。導電顆粒約占加熱物的5體積％至15體積％。
本發(fā)明還涉及焊劑，其包括(a)基質和(b)用于加熱基質的加熱物，其中所述加熱物包括兩種感應體。兩種感應體包括(1)至少一種不導電的亞鐵磁性感應體，和(2)至少一種導電的鐵磁性感應體。所述基質可以選自任何熱塑性物質或它們的組合。有用的基質實例包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、聚縮醛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、尼龍6、尼龍66、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)，或它們的組合。兩種感應體如上所述。
本發(fā)明還涉及包括(a)基質和(b)用于加熱基質的加熱物的制品，其中所述加熱物包括兩種顆粒。這兩種顆粒包括(1)至少一種不導電的亞鐵磁性感應體，和(2)至少一種導電的鐵磁性感應體。優(yōu)選的不導電感應體包括微米級亞鐵磁性顆粒，所述導電感應體包括鐵磁性顆粒或ICP顆粒。這些感應體上面已經(jīng)給出并進一步描述如下。所述基質可以選自任何聚合物或陶瓷材料或它們的組合。聚合物的實例包括，例如可塑性物質、彈性體、粘合劑、涂料和天然聚合物(例如橡膠)。有用的基質物質的一些實例包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、聚縮醛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、尼龍6、尼龍66、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)，或它們的組合。按照所需用途的需要，顆?？梢灾糜诨|表面，或者嵌入基質內(nèi)部。本領域普通技術人員能夠容易地斷定，顆粒應當置于那里。
本發(fā)明還涉及一種加熱物質的方法，所述方法包括(a)提供至少一種不導電的感應體，(b)提供至少一種導電的感應體，其中所述不導電感應體在物質中具有特定的居里溫度(Tc)，(c)對物質施加交變磁場，其中(a)中的感應體由于磁滯損耗而生熱，而(b)中的感應體由于渦流損耗而生熱。
本發(fā)明還涉及快速加熱熱塑性物質的方法，該方法包括(a)在第一熱塑性物質中提供用來加熱物質的加熱物，其中所述加熱物包括(1)至少一種不導電的亞鐵磁性感應體，和(2)至少一種導電的鐵磁性感應體，其中所述第一熱塑性物質中的不導電的亞鐵磁性感應體具有特定的居里溫度(Tc)；(b)對所述第一熱塑性物質施加交變磁場來加熱感應體；和(c)當感應體達到所需溫度時停止施加交變磁場。
本發(fā)明方法中，施加磁場包括施加約為2MHz至約30MHz的交變磁場，優(yōu)選實施例中，施加的交變磁場為約10-約15MHz。
在優(yōu)選方式中，所述方法還包括在施加交變磁場之前，提供與第一熱塑性物質接觸的第二熱塑性物質的步驟。在另一個實施方式中，該方法還包括最初在未固化或部分固化的熱固性物質上放置第一熱塑性物質，并在固化熱固性物質的同時粘結熱塑性物質和熱固性物質。所述方法還可以包括最初在所述熱固性物質上并置所述第一熱塑性物質，在固化熱固性物質的同時將熱塑性物質粘結至熱固性物質上，并將粘合的組合體與第二物質并置。優(yōu)選的是，所述第二物質是帶有第二熱塑性物質的第二熱固性物質，其中所述粘合包括在固化熱固性物質的同時，流動并粘合第一和第二熱塑性物質。在另一方法中，第二物質就是第二熱塑性物質。第二物質可以與第一熱塑性物質的化學組成相同或不同。第二熱塑性物質內(nèi)部可以嵌入感應體。在這些實施方式中，感應體可以被嵌入第一、第二熱塑性物質的相鄰表面。所述感應體也可以嵌入第一或第二熱塑性物質的表面內(nèi)。
優(yōu)選方法中，不導電感應體的Tc高于熱塑性物質的熔融溫度，所施加的磁場要使感應體熔融熱塑性物質。在另外的實施方式中，感應體的Tc低于熱塑性物質的熔融溫度。
本發(fā)明某些方法和制品中，可以變化亞鐵磁性顆粒中鋅的含量以此來控制顆粒的居里溫度。
在優(yōu)選方式中，所述方法還包括在施加交變磁場之前，提供與第一熱塑性物質接觸的第二熱塑性物質的步驟。在其它實施方式中，所述方法還包括最初在未固化或部分固化的熱固性物質上放置第一熱塑性物質，并在固化熱固性物質的同時粘結所述熱塑性物質和熱固性物質。所述方法還可以包括最初在熱固性物質上并置第一熱塑性物質，在固化熱固性物質的同時將熱塑性物質粘結至熱固性物質上，并將粘合的組合體與第二物質并置。優(yōu)選的是，所述第二物質是帶有第二熱塑性物質的第二熱固性物質，其中所述粘合包括在固化熱固性物質的同時，流動并粘合第一和第二熱塑性物質。在其它方法中，所述第二物質是第二熱塑性物質。所述第二物質的化學組成可以與第一熱塑性物質的化學組成相同或不同。第二熱塑性物質內(nèi)部可以嵌入感應體。在這些實施方式中，所述感應體可以被嵌入第一和第二熱塑性物質的相鄰表面。所述感應體可以嵌入第一或第二熱塑性物質的表面內(nèi)。
在優(yōu)選方法中，所述感應體的Tc高于熱塑性物質的熔融溫度，所施加的磁場要使感應體熔融所述第一熱塑性物質。
本發(fā)明還涉及密封裝置，其包括具有一定形狀的基質和邊緣的第一元件；具有用于粘結第一元件邊緣的環(huán)狀部分的第二元件；置于第一元件邊緣內(nèi)或第二元件環(huán)狀部分的至少一種不導電的感應體和至少一種導電感應體，這些感應體被用于在施加交變磁場時將邊緣或環(huán)狀部分加熱至預定溫度，以將所述第一元件和第二元件粘結在一起。在某些實施方式中，在所述邊緣和環(huán)狀部分都置有感應體。
用于密封裝置中的基質優(yōu)選包括至少一種熱塑性物質，它可以選自任何熱塑性物質或它們的組合。有用的基質的實例包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、聚縮醛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、尼龍6、尼龍66、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)，或它們的組合。視所需用途的需要，所述感應體顆粒可以置于基質的表面，或者置于基質內(nèi)部。本領域技術人員能夠容易地斷定，顆粒應該放在哪里。
附圖簡介

圖1是片狀或帶狀加熱物的頂視圖，該加熱物包括無規(guī)分散在熱塑性基質中的不導電的微米級亞鐵磁性(例如鐵氧體)顆粒和導電的微米級鐵磁性顆粒的混合物。
圖2是高密度聚乙烯(HDPE)中含有的20體積％(36重量％)鍶鐵氧體和13體積％(41重量％)鎳片的加熱曲線(實線)。當發(fā)電機開關打開(t＝0)，然后當t＝250毫秒關閉時為虛線。加熱速度1120°F/秒。
圖3是高密度聚乙烯(HDPE)中含有的20體積％(36重量％)MnZn鐵氧體和13體積％(40重量％)鐵的加熱曲線(實線)。當發(fā)電機開關打開(t＝0)，然后當t＝250毫秒關閉時為虛線。加熱速度740°F/秒。
圖4是高密度聚乙烯(HDPE)中含有20體積％(44.9重量％)MnZn鐵氧體和5體積％(20.8重量％)Ni-Al片的加熱曲線(實線)。當發(fā)電機開關打開(t＝0)，然后當t＝250毫秒關閉時為虛線。加熱速度740°F/秒。
圖5是高密度聚乙烯(HDPE)中含有20體積％(46.1重量％)鍶鐵氧體和5體積％(20.6重量％)鎳片的加熱曲線(實線)。當發(fā)電機開關打開(t＝0)，然后當t＝250毫秒關閉時為虛線。加熱速度760°F/秒。
發(fā)明詳述本發(fā)明提供了含有組合感應體的加熱物，在交變磁場中，所述加熱物令人驚奇地以比現(xiàn)有技術已知的那些加熱物更快的速度加熱。本發(fā)明的加熱物平均加熱速度高于300℃/秒(575°F/秒)。
本發(fā)明組合了至少兩種感應體，并采用了高頻交變磁場來產(chǎn)生熱，這些熱量被用于粘合或焊接塑性物質。例如，本發(fā)明的焊劑包括嵌入塑料(如熱塑性基質)中的多種感應體。
不管是鐵磁性物質中的鐵磁性還是不導電鐵磁性物質中的亞鐵磁性在居里溫度時都消失，這是由于熱振蕩克服了由于交換相互作用所產(chǎn)生的取向，造成原子顆粒的無規(guī)排列。當不導電的亞鐵磁性物質被置于電磁場中時，物質中的磁滯損耗引起溫度上升，最終達到其居里溫度。達到居里溫度時，物質的晶格發(fā)生尺寸上的變化，引起磁場偶極的可逆損耗。一旦失去了磁場偶極，亞鐵磁性消失，因而加熱停止。盡管不想受任何理論的約束，但是據(jù)信本發(fā)明方法和組合物中所看到的快速加熱現(xiàn)象是由于組合了不導電感應體和第二導電感應體。所述第二感應體的加入有助于將磁場集中在不導電感應體上，使溫度能夠連續(xù)快速升高。
所述方法中的重要參數(shù)如下1)亞鐵磁性磁滯回線的大小和形狀亞鐵磁性磁滯回線的大小和形狀受所選擇的感應體的控制。例如，硬磁性鐵氧體比軟磁性鐵氧體具有更大的磁滯回線。磁滯回線越大，每一循環(huán)能夠產(chǎn)生的熱量越多。為了利用較大磁滯回線，所施加的交變磁場的強度必須足夠大，使每一循環(huán)中回線都能夠完全穿過(例如，為了使感應體達到磁場飽和)。
2)感應體載荷感應體的用量受最終用途的限制并以它進行優(yōu)化。對于熱塑性焊接物，感應體相的體積分數(shù)和焊接物的厚度直接影響熱塑性聚合物內(nèi)部所達到的溫度和加熱速度。
3)交變加熱機理本發(fā)明利用了交變加熱機理的作用來提供輔助加熱。
4)顆粒大小顆粒大小受最終用途的限制并以此進行優(yōu)化。顆粒大小影響傳遞給熱塑性焊接物的熱量。
5)顆粒形狀顆粒形狀受最終用途的限制并以此進行優(yōu)化。某些形狀對感應磁場表現(xiàn)出獨特的感應，由此可根據(jù)用途優(yōu)化加熱。
通過巧妙地運用上述參數(shù)，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，能夠顯著提高加熱速度。
本文中所用術語“感應體”是指，與磁場相互作用產(chǎn)生感應(例如渦流損耗和/或磁滯損耗)的物質。本發(fā)明的方法和裝置均基于使用能夠用于加熱聚合物基質的兩種“感應體”。下面進一步描述所述感應體。
如圖1所示，不導電感應體(例如微米級亞鐵磁性顆粒2)和導電感應體(例如微米級鐵磁性顆粒或ICP顆粒3)被分散在熱塑性主基質1中。所述感應體可以分散在要加熱的整個制品中，例如如果制品是用于將兩片熱塑性物質粘合在一起的帶。或者，可以在要焊接或粘合至另一制品或部分制品的部分制品(例如邊緣或環(huán)狀部分)中嵌入感應體。本領域技術人員能夠容易地斷定，為了實現(xiàn)加熱速度和密封或焊接制品的速度的最大化，感應體應該放在哪里。
熔融過程中，優(yōu)選熱塑性粘合部位的加熱是通過置于粘合界面的感應體物質(例如顆粒2和3)的感應加熱來實現(xiàn)的。該技術能夠適應其中快速生產(chǎn)要求快速加熱組合結構的生產(chǎn)線的需要。它還適用于例如快速維修組合結構的領域，并且在初期制造中比目前已知的維修方法更加經(jīng)濟有效。
感應體本發(fā)明涉及含有兩種感應體的加熱熱塑性物質的加熱物。所述感應體包括(a)至少一種不導電的感應體和(b)至少一種導電感應體。本發(fā)明的方法和組合物利用了下述事實，即當磁性物質或導電物質被施加交變磁場時，它們會通過磁場感應釋放熱量。本發(fā)明特別利用了下述組合感應體中產(chǎn)生的熱量。當載流體或線圈靠近本發(fā)明感應體放置時，線圈中電流產(chǎn)生的磁場誘導了感應體中的電流。在本發(fā)明的導電磁性感應體中，由于渦流損耗和磁滯損耗產(chǎn)生熱量。其中渦流損耗是主要的。在不導電磁性物質中，由于磁滯損耗產(chǎn)生熱量。在后者中，可用于加熱的能量大小與通量-場強滯后曲線(B vs H)中的面積以及交變磁場的頻率成正比。只要溫度保持在材料的居里溫度(Tc)以下，該機理就存在。居里點時，原來的磁性的物質變?yōu)榉氰F磁性。因此，在Tc點，磁性物質的加熱停止。因此如上所述，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，按照上述方法將這些導電和不導電的感應體組合起來得到了高的加熱速度，例如高于300℃/秒。
本發(fā)明方法能夠使用戶通過基于所需用途適當選擇感應體的組合來實現(xiàn)高速加熱。例如，本領域技術人員能夠通過控制感應體的比例來控制加熱速度。
所述兩種感應體包括不導電的感應體和導電的感應體。所述不導電的感應體優(yōu)選是微米級亞鐵磁性顆粒。用于本發(fā)明的不導電顆粒的實例包括，但不限于氧化鐵、六方晶系鐵氧體、或軟磁性鐵氧體。六方晶系鐵氧體的實例包括具有下述組成的化合物SrF、Mea-2W、Mea-2Y和Mea-2Z，其中2W是BaO:2MeaO:8Fe2O3，2Y是2(BaO:MeaO:3Fe2O3)，2Z是3BaO:2MeaO:12Fe2O3，其中Mea是二價陽離子。軟磁性鐵氧體顆粒的實例的組成為1MebO:1Fe2O3，其中MebO是過渡金屬氧化物。Mea包括Mg、Co、Mn或Zn，Meb包括Ni、Co、Mn或Zn。在優(yōu)選實施方式中，不導電顆粒(如亞鐵磁性顆粒)的大小約為1.0μm至約50μm。不導電顆粒約占組合物的10體積％(20重量％)至約30體積％(58重量％)。
可用的六方晶系鐵氧體的實例包括但不限于表1中給出的這些。
表1

參見L.L.Hench and J.K.West“Principles of Electronic Ceramics”(John Wiley & Sons，1990)，第321-325頁。鐵磁性六方晶系鐵氧體也稱作六方晶系亞鐵磁性氧化物。優(yōu)選的亞鐵磁性六方晶系鐵氧體的實例包括SrF、Co-2Y和Mg-2Y。感應體優(yōu)選的居里溫度的范圍是要有效地粘結以及處理好多種熱塑性和熱固性組合物。
可用于本發(fā)明的導電感應體包括鐵磁性顆粒和ICP顆粒。所述導電鐵磁性顆?？梢允氰F磁性單質顆粒或鐵磁性合金。導電顆粒的實例包括鎳、鐵、和鈷以及它們的組合和它們的合金。優(yōu)選的鐵磁性顆粒的大小約為5μm至約100μm，更優(yōu)選約為10μm至約50μm。
所述ICP是傳導電流同時保留了常規(guī)聚合物的其它典型性能的有機聚合物。ICP不同于被稱作“導電聚合物”的不導電聚合物與導體(如金屬或碳粉末)的物理混合物。除了亞鐵磁性顆粒中的磁滯損耗產(chǎn)生熱量之外，導電聚合物內(nèi)的渦流損耗也有助于輔助加熱，從而提高加熱物的加熱速度。由于ICP在高于約200℃的溫度下容易失去其導電性，因此采用ICP的加熱物優(yōu)選用于其中最大焊接溫度低于200℃的應用中。ICP的實例包括但不限于聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚亞乙基二氧噻吩和聚(對亞苯基亞乙烯基)。
所述導電顆粒的大小優(yōu)選約為5μm至約100μm，更優(yōu)選約為10μm至約50μm，并且占組合物的約5體積％至約15體積％。
在本發(fā)明有些實施方式中，亞鐵磁性顆粒的居里溫度隨著顆粒(例如Zn/Mg-2Y和Zn/Co-2Y)中鋅含量的變化而變化。例如，通過用Zn++部分代替鍶鐵氧體(SrF)、Mg-2Y和Co-2Y中的二價離子降低Tc。用Zn++代替晶格中“a”位上的Mg++和Co++后，降低了a-b間相互作用的強度，降低了Tc。優(yōu)選的是，向硬磁性六方晶系鐵氧體中加入足夠的鋅來明顯降低其Tc，同時仍然保留其六方晶系結構和硬磁性。本領域技術人員能夠容易地斷定鋅的加入量和加入方法。
向六方晶系鐵氧體中加入Zn降低了其居里溫度。如同樣未審(co-pending)的申請09/847055中所示，當用5％、10％和15％的Zn攙雜Co-2Y時，鋅的加入都降低了Co-2Y的居里溫度。向Co-2Y中加入15％的Zn時，Tc從340℃降低至約300℃。Zn攙雜物質的X射線衍射圖案表明，即使加入15％的Zn，仍然保留了Co-2Y的六方晶系結構。加入15％的Zn時，Tc從340℃降低至約300℃。這表明，鋅的加入沒有顯著影響磁滯行為。
向Mg-2Y中加入Zn也降低了其居里溫度。當用鋅原子代替一半鎂原子來合成Mg-2Y時(分子式Mg1Zn1Ba2Fe12O22)，Zn/Mg-2Y鐵氧體的居里溫度為175℃。向Mg-2Y中加入鋅使其居里溫度從260℃降至175℃。
其它不導電顆粒包括結構式為1MeO:1Fe2O3的軟磁性鐵氧體顆粒，其中MeO是過渡金屬氧化物。Me的實例包括Ni、Co、Mn和Zn。優(yōu)選顆粒包括但不限于(Mn，ZnO)Fe2O3和(Ni，ZnO)Fe2O3，它們也分別被稱作MnZn鐵氧體和NiZn鐵氧體。盡管“軟”鐵氧體比“硬”鐵氧體的磁滯回線窄，但是在利用了整個磁滯回線面積的合適的處理條件(例如動力大小和頻率)下“軟”鐵氧體依然能夠有效加熱。
兩種感應體配方的實例包括但不限于鍶鐵氧體/鎳片、Mn-Zn鐵氧體/97Ni-3Al片、Mn-Zn鐵氧體/鐵。這些實例列在下表2中。
表2用于HDPE基質中兩種感應體配方鍶鐵氧體(HM181)和鎳體積含量(重量含量)

*測試的
Mn-Zn鐵氧體(FP215)和鎳體積含量(重量含量)

*測試的Mn-Zn鐵氧體(FP215)和鐵體積含量(重量含量)

*測試的不管是不導電感應體(即亞鐵磁性顆粒)還是某些導電感應體(例如鐵磁性金屬顆粒)都具有Tc。因此，在某些實施方式中，人們可以根據(jù)選擇的基質，利用亞鐵磁性顆粒和/或鐵磁性顆粒的Tc來得到所需溫度和加熱速度。
基質對于本發(fā)明的某些實施方式來說，基質優(yōu)選包括本領域已知的任何熱塑性物質。聚合物的實例包括，例如塑料、彈性體、粘合劑、涂料和天然聚合物(例如橡膠)。塑料可以包括熱塑性或熱固性物質。熱塑性物質(TPs)的實例包括但不限于乙烯類聚合物(乙烯基類、聚烯烴類、碳氟聚合物、苯乙烯類聚合物、丙烯酸類聚合物)、聚酰胺、聚酯、纖維素類、縮醛類、聚碳酸酯、聚酰亞胺和聚醚。具體實例包括但不限于聚乙烯(例如高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE))、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、聚縮醛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龍6、尼龍66、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚醚酰亞胺(PEI)(例如GE Ultem1000)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)，或它們的組合。熱塑性物質的實例包括但不限于，酚醛塑料、不飽和聚酯、聚氨酯、硅氧烷、脲、三聚氰胺、環(huán)氧樹脂。
感應體/聚合物體系的實例包括但不限于，HDPE中的鍶鐵氧體/鎳片、HDPE中的Mn-Zn鐵氧體/97Ni-3Al片、HDPE中的Mn-Zn鐵氧體/鐵、HDPE中的Mn-Zn鐵氧體/鎳片、HDPE中的Fe3O4/鎳片、HDPE中的Fe3O4/鐵、HDPE中的Fe2O3/鎳片、HDPE中的Fe3O4/鐵。另外，所述聚合物可以與亞鐵磁性顆粒(如Zn/SrF、Zn/Co-2Y、Zn/Mg-2Y)和六方晶系鐵氧體的混合物以及本文中所描述的其它組合混合，并進一步與鐵磁性顆?；旌?，這些可由本領域普通技術人員來確定。
本發(fā)明的一個方面涉及用于加熱基質(如熱塑性物質)的加熱物，其包括(a)至少大量不導電顆粒和(b)至少一種導電顆粒。根據(jù)所需用途，所述顆?？梢晕挥诨|表面，或者嵌入基質內(nèi)部。例如，如果要將特定制品的兩個表面粘合或焊接在一起，那么有利地是，僅僅將感應體顆粒嵌在要粘合的制品的一個表面上。
另外，如本文所述，感應體可以分散在基質中形成焊劑或粘結劑，并涂覆至要焊接、密封或粘合的熱塑性制品的一個或兩個表面上。根據(jù)需要，焊劑可以是任何所需形狀，例如帶狀、噴劑、液體、片狀、管狀或膏體。當施加磁場使顆粒熱起來時，載體或基質可以被熔融或蒸發(fā)掉。另外，如果根據(jù)本發(fā)明將整個制品加熱，那么需要將感應體分散在整個制品基質中。本領域普通技術人員能夠容易地斷定，為了最佳地控制加熱感應體溫度的效率和效力，應該將感應體放在哪里。
含有本文所述感應體的熱塑性物質，可以通過本領域已知方法例如擠出成型、模壓成型、注射成型或膜澆注而加工成制品。所述制品可以利用本領域公知的多種不同方法制成。這些方法包括但不限于(a)通過溶液澆注制成膜或片狀制品，(b)通過擠出復合將制品直接制成膜、片材或帶狀，(c)將制品的組分擠出形成顆粒，隨后將顆粒模壓成型為適合所需應用的片狀或其它形狀，(d)用諸如BrabenderMixer(C.W.Babender，South Hackensack，NJ)或Haake RheomixMixer(Haake USA，Paramus，NJ)的混合器混合感應體和基質，并將混合物模壓成型為適合所需應用的片材或其它形狀。
在其它實施方式中，所述基質包括陶瓷材料。可用的陶瓷的實例包括單一氧化物(例如氧化鋁、氧化鉻、氧化鋯、氧化鈦、氧化鎂、氧化硅)、混合氧化物(例如高嶺石)、碳化物(例如碳化釩、碳化鉭、碳化鎢、碳化鈦、碳化硅、碳化鉻、碳化硼)、硫化物(例如二硫化鉬、二硫化鎢)和氮化物(例如氮化硼、氮化硅)。
可以以任何順序將感應體加入到基質中。例如，首先將不導電感應體加入到熱塑性混合物中，然后加入導電感應體?；蛘咭韵喾错樞蚣尤敫袘w。在先將感應體混合然后加入到熱塑性基質中的情況下，事實上這樣優(yōu)于分別加入顆粒，這是由于它省略了混合顆粒的步驟。
感應線圈設計和磁場形式本發(fā)明的組合物和方法能夠使用標準線圈和市售感應發(fā)電機，例如得自美國熱電(Ameritherm)的固態(tài)設備。本發(fā)明能夠使用比現(xiàn)有技術更低的線圈電流和更高的頻率。本發(fā)明中所用的線圈電流范圍約為50安培至約150安培。某些現(xiàn)有發(fā)明利用非常高的線圈電流，例如600安培來達到現(xiàn)有技術中所看到的加熱速度。本發(fā)明方法出人意料地在更低的線圈電流下得到的快速加熱。
根據(jù)所用感應體和應用，基于本文的技術，本領域普通技術人員能夠容易地斷定，本發(fā)明方法和裝置中用于感應加熱的磁場的頻率和強度。可用的頻率范圍優(yōu)選約為2MHz至約30MHz，更優(yōu)選的功率范圍約為1KW至約7.5KW。當所需溫度更高時(例如在粘結、焊接或密封應用中)，頻率和動力應當在該數(shù)值范圍的較高一端，例如約為10MHz至約15MHz。本領域普通技術人員能夠根據(jù)所選擇的感應體和熱塑性物質以及所需應用(即加熱或粘合/焊接/密封)而選擇合適的功率和頻率。
根據(jù)所用的感應體，由感應線圈產(chǎn)生的磁場影響感應體的加熱模式，磁場是線圈幾何形狀的函數(shù)。線圈設計的實例包括螺線管、扁平線圈、圓錐形線圈和亥姆霍茲線圈。盡管這些線圈是工廠常用的那些，但是本發(fā)明某些實施方式要求特殊的線圈。例如，在某一實施方式中，由于螺線管線圈的幾何形狀產(chǎn)生非常強的磁場，因此螺線管線圈是優(yōu)選的。在另一個實施方式中，使用了扁平線圈。據(jù)發(fā)現(xiàn)，扁平線圈產(chǎn)生了不均勻磁場，其中心最強。本領域普通技術人員能夠基于本領域以及本文中所給出的的技術簡單地選擇線圈類型。
磁場強度隨著線圈圈數(shù)的增加、線圈電流的增加和線圈-工件(work piece)分隔的減少而增加。本領域普通技術人員能夠容易地操控這些參數(shù)，選擇組合這些參數(shù)來達到所需的磁場強度。
螺線管線圈在所有可能的幾何形狀中得到的磁場強度是最大的。扁平線圈在一側加熱應用中最常用。改變線圈的參數(shù)(例如圈與圈的間距或圈數(shù))可以改變磁場數(shù)值，但是磁場模式一般不變。如果線圈一工件分隔降低，磁場強度將增加。如果工件與線圈非常近，人們可以看到每一圈線圈產(chǎn)生的加熱效果。
應用本發(fā)明具有多種潛在應用，特別是需要非常快的加熱速度時。這種應用的一個實例是高速生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線中需要在非常短的時間內(nèi)將熱塑性物質密封、焊接或粘合。例如，使本發(fā)明的加熱物在300毫秒內(nèi)達到180℃。這種快速加熱能夠非?？斓丶訜?例如密封、粘合或焊接)熱塑性制品。本發(fā)明方法和組合物的潛在用途是不可窮舉的，涉及軍事和工業(yè)應用。
軍事應用的實例包括制造和維修飛機結構，以及制造和維修船結構。另外，本發(fā)明并不限于熔融粘合熱固性組合物，而且可以用于固化和維修熱塑性組合物或高溫固化熱固性粘合劑，由此降低維修時間，增加工效。
工業(yè)領域同樣可以在制造和維修復合結構方面分享本發(fā)明的有益效果。例如，該技術可以用于用復合增強體維修老化的金屬結構，或者用于為日用品樹脂(例如聚乙烯)開發(fā)的新粘合技術中。
本發(fā)明的組合物和方法可用于其中需要熔融基質材料的任何應用中，例如焊接、密封和/或粘合熱塑性物質。在這些應用中，不導電顆粒的Tc高于熱塑性物質的熔融溫度。根據(jù)本文中所述技術可以容易地挑選出感應體顆粒。
本發(fā)明的組合物和方法可以用于包裝業(yè)，特別是用于密封系統(tǒng)。感應體所覆蓋的寬溫度范圍使之能夠用于好多種工業(yè)應用中，例如食品包裝業(yè)、汽車裝配線等。例如，可以將感應加熱用于食品業(yè)來密封蓋子，而不需要使用許多包裝中通用的鋁制易拉罐(peel-away)。用直接聚合物密封代替鋁箔的優(yōu)點包括費用低、提高了再循環(huán)性和能夠控制復雜密封形狀的粘合條件(包括溫度)，所述復雜密封形狀例如飲料包裝盒的邊緣的薄環(huán)，或者食品托盤的蓋子。這種技術還可以用于密封用于食品(包括預制食品、快餐或配料)的袋子或其它類似容器。
作為密封方法的一個實施例，裝有食品的杯子可以通過感應加熱兩種感應體進行密封，所述感應體均勻分布，或集中在整個杯子邊緣上或集中在蓋子的環(huán)狀部分，或者二者兼而有之。在將杯子邊緣和蓋子壓在一起的同時，對環(huán)狀密封區(qū)域的兩種顆粒進行感應加熱(例如通過對喇叭狀物(hom)進行感應加熱)，將杯子和蓋子的熱塑性物質熔融并固化在一起。該方法可以用于任何密封應用，例如密封裝納任何東西的盒子或容器。所述裝納物包括預制食品、糧食、配料、液體以及不可食用的產(chǎn)品和液體。例如，密封技術可以用于密封盒子和諸如水過濾器、油過濾器的不同類型過濾器以及醫(yī)藥設備。本領域普通技術人員能夠容易地將本發(fā)明方法施用于要求密封或粘合熱塑性物質的任何應用中?？焖偌訜崮軌蛟诜浅６痰臅r間內(nèi)制造大量這種產(chǎn)品，因此縮短了生成時間，降低了費用，提高了生產(chǎn)率。
在本發(fā)明的密封或焊接方法中，對要焊接或粘合在一起的兩個部件施加壓力是有用的。如果需要這種壓力，本領域普通技術人員能夠根據(jù)用途和所用聚合物容易地斷定所需的壓力。
另一個優(yōu)選實例是制造航天器、汽車和船舶結構組件特別是制造含有兩個相互焊接的聚合物組件的結構。例如，本發(fā)明方法可以用于汽車制造生產(chǎn)線，用于密封或焊接聚合物部件，例如尾燈等。
本文所述感應體和使用所述感應體的方法可以用于任何一個或兩個部件中，并通過感應加熱將它們焊接或密封在一起。另一個用途是維修含有兩個相互焊接的聚合物組件的結構。
在另一個實施方式中，感應粘合的方法被用于焊接用于例如軍事領域的由熱塑性物質制成的結構的裂縫。一個實例是用于將聚氨酯皮層接合在一起。在一個實施方式中，填料顆粒(即本發(fā)明的感應體顆粒)被分散在熱塑性基質中，該基質在磁場下發(fā)熱。這些顆粒被設計為，在熱性能上與能夠與它們復合的各種熱塑性樹脂的軟化點相匹配。
本發(fā)明還通過下面的實施例進行了說明。提供這些實施例是為了幫助理解本發(fā)明，決不能理解為對本發(fā)明的限制。
實施例實施例1將高密度聚乙烯(HDPE)顆粒加入到Haake Rheomix Mixer中，混合至顆粒熔融，在此過程中，向Rheomix混合器內(nèi)的高密度聚乙烯中緩慢加入鍶鐵氧體顆粒(HM181)(顆粒大小1.4μm，供應商Steward Ferrite，Chattanooga，TN)和細小鎳片(直徑10-20μm，厚度0.5μm，供應商Novamet，Wycoff，NJ)，直到兩種感應體的量達到鍶鐵氧體為總混合物的36重量％，鎳片為總混合物的41重量％，并且進行了充分混合。然后將混合物轉移出Rheomix混合器，并模壓加工成厚為10-20密耳的片材。從該片材上切下大約1×1英寸的小片，并將所述小片安放在玻璃載片上。然后將這些樣品置于5圈、2英寸長、橢圓形(2×1/2英寸)螺線管線圈內(nèi)，并施加11.8MHz交變磁場。用Nova Star 1M固態(tài)1.0KW感應發(fā)電機(Ameritherm，Inc，；Scottville，NY)作為動力源。線圈電流約為80安培。利用感應時間為10ms、溫度范圍為200-600°F(93-315℃)的Ircon 06F05 IR高溫計(Ircon，Inc.，Niles，IL)測量記錄溫度。由于高溫計的光斑大小稍微有點沖擊線圈，因此真正的溫度和加熱速度要比測試值更高。當開啟電源時，用切換開關記錄時間為0。高溫計在200°F時開始測量。開始加熱之前樣品的初始環(huán)境溫度為70°F。
從表3可以看出，所得到的加熱速度為1050-1120°F/秒。圖2表示了高密度聚乙烯中含有的20％鍶鐵氧體和13％鎳片的加熱曲線。在低的多的線圈電流(80vs 600安培)下，本發(fā)明所達到的加熱速度約為Leatherman(美國專利4,969,968)所報導的2.5倍。
實施例2按照與實施例1相同的方法制備以HDPE作為基質并含有下述組分(a)、(b)或(c)的加熱物。
(a)46.0重量％(20體積％)鍶鐵氧體(1.4μm)和20.6重量％(5.0體積％)Novamet鎳片(直徑65-95μm，厚度0.5μm)；(b)44.9重量％(20體積％)Mn-Zn(PowderTech FP215；顆粒大小14μm)和20.8重量％(5.0體積％)Novamet片狀97Ni-3Al合金粉末(直徑10-20μm，厚度0.5μm)(c)36.0重量％(20體積％)Mn-Zn(PowderTech FP215；顆粒大小14μm)和40.0重量％(13體積％)鐵[～325目(＜44μm)]。
類似地，對與實施例1中類似大小的樣品進行加熱實驗。實施例2中測試樣品所達到的加熱速度表示在表3中，實際的加熱曲線表示在圖3-5中。本發(fā)明所達到的加熱速度(680-760°F)比現(xiàn)有技術(例如，專利4,969,968(142-425°F/秒))報導的高。本發(fā)明方法所用的線圈電流明顯低于專利4,969,968中的線圈電流。
表3加熱測試的結果測試條件[頻率11.8MHz，功率1.0KW，線圈5圈-橢圓形螺線管線圈(2×1/2英寸)，長度2英寸，線圈電流80安培，基質高密度聚乙烯(HDPE)]

實施例3通過實施例1所述方法，將以HDPE作基質并含有10體積％-30體積％的微米級不導電的亞鐵磁性顆粒和13體積％的微米級導電ICP顆粒的加熱物制成適合所需用途的膜、片材或其它形狀。所述加熱物可以通過溶液澆注、擠出復合、擠出復合后再壓注成型、或者采用本領域已知的多種其它方法制成。不導電顆粒和導電顆粒都可以是不規(guī)則形狀或球形。這些不導電感應體還可以是纖維狀或片狀。
上面特別參考優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了詳細描述。然而，應當知道，根據(jù)本發(fā)明的公開內(nèi)容，本領域技術人員可以在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)作出改變和改進。
引用的所有參考文獻都被引用在本文中作參考。
權利要求
1.一種用于加熱熱塑性物質的加熱物，其包括(a)不導電感應體和(b)導電感應體。
2.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述不導電感應體包括微米級亞鐵磁性顆粒。
3.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述導電感應體包括鐵磁性顆粒。
4.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述不導電感應體的大小約為1.0μm至約50μm。
5.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述導電感應體的大小約為5μm至約100μm。
6.根據(jù)權利要求5的加熱物，其中所述導電感應體的大小約為10μm至約50μm。
7.根據(jù)權利要求2-6的加熱物，其中所述不導電感應體包括氧化鐵顆粒、六方晶系鐵氧體顆?；蜍洿判澡F氧體顆粒。
8.根據(jù)權利要求7的加熱物，其中所述六方晶系鐵氧體顆粒具有下述組成SrF、Mea-2W、Mea-2Y和Mea-2Z，其中2W是BaO:2MeaO:8Fe2O3，2Y是2(BaO:MeaO:3Fe2O3)，2Z是3BaO:2MeaO:12Fe2O3，其中Mea是二價陽離子；所述軟磁性鐵氧體顆粒具有下述組成1MebO:1Fe2O3，其中MebO是過渡金屬氧化物。
9.根據(jù)權利要求8的加熱物，其中Mea包括Mg、Co、Mn或Zn，Meb包括Ni、Co、Mn或Zn。
10.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述導電感應體包括鐵磁性單質顆?；蜩F磁性合金。
11.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述不導電感應體的含量約為10體積％(20重量％)至約30體積％(58重量％)。
12.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述導電感應體包括鎳、鐵、和鈷以及它們的組合和它們的合金。
13.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述導電感應體包括本身導電的聚合物(ICP)。
14.根據(jù)權利要求1的加熱物，其中所述導電感應體的含量約為5體積％至約15體積％。
15.根據(jù)權利要求13的加熱物，其中所述本身導電的聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚亞乙基二氧噻吩、和聚(對亞苯基亞乙烯基)。
16.一種焊劑，其包括(a)基質和(b)用于加熱基質的加熱物，其中所述加熱物包括(1)至少一種不導電的感應體和(2)至少一種導電感應體。
17.根據(jù)權利要求16的焊劑，其中所述不導電感應體包括微米級亞鐵磁性顆粒。
18.根據(jù)權利要求16的焊劑，其中所述導電感應體包括鐵磁性顆粒或ICP顆粒。
19.根據(jù)權利要求16的焊劑，其中所述亞鐵磁性顆粒的大小約為1.0μm至約50μm。
20.根據(jù)權利要求18的焊劑，其中所述導電感應體的大小約為5μm至約100μm。
21.根據(jù)權利要求20的焊劑，其中所述導電感應體的大小約為10μm至約50μm。
22.根據(jù)權利要求16-21的焊劑，其中所述不導電感應體包括氧化鐵、六方晶系鐵氧體或軟磁性鐵氧體顆粒。
23.根據(jù)權利要求22的焊劑，其中所述六方晶系鐵氧體顆粒具有下述組成SrF、Mea-2W、Mea-2Y和Mea-2Z，其中2W是BaO:2MeaO:8Fe2O3，2Y是2(BaO:MeaO:3Fe2O3)，2Z是3BaO:2MeaO:12Fe2O3，其中Mea是二價陽離子；所述軟磁性鐵氧體顆粒具有下述組成1MebO:1Fe2O3，其中MebO是過渡金屬氧化物。
24.根據(jù)權利要求23的焊劑，其中Mea包括Mg、Co、Mn或Zn，Meb包括Ni、Co、Mn或Zn。
25.根據(jù)權利要求16的焊劑，其中所述導電感應體包括鐵磁性單質顆?；蜩F磁性合金。
26.根據(jù)權利要求25的焊劑，其中所述導電感應體包括鎳、鐵和鈷以及它們的組合和它們的合金。
27.根據(jù)權利要求16的焊劑，其中所述不導電感應體的含量約為10體積％(20重量％)至約30體積％(58重量％)。
28.根據(jù)權利要求16的焊劑，其中所述導電感應體的含量約為5體積％至約15體積％
29.根據(jù)權利要求16的焊劑，其中所述導電感應體包括本身導電的聚合物(ICP)。
30.根據(jù)權利要求29的焊劑，其中所述本身導電的聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚亞乙基二氧噻吩、和聚(對-亞苯基亞乙烯基)。
31.根據(jù)權利要求16的焊劑，其中所述基質包括至少一種熱塑性物質。
32.一種制品，其包括(a)基質和(b)用于加熱基質的加熱物，其中所述加熱物包括(1)至少一種不導電的感應體和(2)至少一種導電感應體。
33.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述不導電感應體包括微米級亞鐵磁性顆粒。
34.根據(jù)權利要求32-33的制品，其中所述導電感應體包括鐵氧體顆粒。
35.根據(jù)權利要求32-34的制品，其中所述導電感應體包括本身導電的聚合物(ICP)顆粒。
36.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述不導電感應體的大小約為1.0μm至約50μm。
37.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述導電感應體的大小約為5μm至約100μm。
38.根據(jù)權利要求37的制品，其中所述導電感應體的大小約為10μm至約50μm。
39.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述不導電感應體包括氧化鐵、六方晶系鐵氧體或軟磁性鐵氧體顆粒。
40.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述導電感應體包括鐵磁性單質顆粒或鐵磁性合金。
41.根據(jù)權利要求40的制品，其中所述導電感應體包括鎳、鐵和鈷以及它們的組合和它們的合金。
42.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述不導電感應體的含量約為10體積％(20重量％)至約30體積％(58重量％)。
43.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述導電感應體的含量約為5體積％至約15體積％
44.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述基質包括至少一種聚合物或至少一種陶瓷材料。
45.根據(jù)權利要求32的制品，其中所述導電感應體包括本身導電的聚合物(ICP)顆粒。
46.根據(jù)權利要求32-45的制品，其中所述感應體位于基質表面。
47.根據(jù)權利要求32-45的制品，其中感應體被嵌入基質內(nèi)。
48.一種快速加熱熱塑性物質的方法，其包括(a)提供第一熱塑性物質，(b)提供至少一種不導電的感應體，其中該不導電感應體在第一熱塑性物質中具有特定的居里溫度(Tc)，(c)提供至少一種導電感應體，(d)對所述第一熱塑性物質施加交變磁場來加熱感應體，(e)當感應體達到所需溫度時，停止施加交變磁場。
49.根據(jù)權利要求48的方法，其中(b)中感應體的Tc低于熱塑性物質的熔融溫度。
50.根據(jù)權利要求48的方法，其中(b)中感應體的Tc高于熱塑性物質的熔融溫度，且所施加的磁場要使感應體熔融第一熱塑性物質。
51.根據(jù)權利要求48的方法，其還包括在施加交變磁場之前，提供與第一熱塑性物質接觸的第二熱塑性物質的步驟。
52.根據(jù)權利要求48-51的方法，其還包括開始時將第一熱塑性物質置于未固化或部分固化的熱固性物質上，和在固化熱固性物質的同時粘結熱塑性物質和熱固性物質。
53.根據(jù)權利要求48-52的方法，其還包括在開始時將所述第一熱塑性物質并置于所述熱固性物質上，和在固化熱固性物質的同時將熱塑性物質粘結至熱固性物質，并將粘結的組合體與第二物質并置。
54.根據(jù)權利要求53的方法，其中所述第二物質是帶有第二熱塑性物質的第二熱固性物質，其中所述粘結包括在固化熱固性物質的同時，流動并粘結所述第一和第二熱塑性物質。
55.根據(jù)權利要求51的方法，其中所述第二物質是第二熱塑性物質。
56.根據(jù)權利要求51的方法，其中所述第二物質與第一熱塑性物質具有不同的化學組成。
57.根據(jù)權利要求51的方法，其中所述第二熱塑性物質中嵌有感應體。
58.根據(jù)權利要求51的方法，其中所述感應體被嵌入所述第一和第二熱塑性物質的相鄰表面。
59.根據(jù)權利要求51的方法，其中所述感應體被嵌入第一或第二熱塑性物質的表面內(nèi)。
60.根據(jù)權利要求48的方法，其中施加磁場包括施加頻率為約2MHz至約30MHz的交變磁場。
61.根據(jù)權利要求60的方法，其中施加磁場包括施加頻率為約10MHz至約15MHz的交變磁場。
62.根據(jù)權利要求48的方法，其中所述不導電感應體包括氧化鐵、六方晶系鐵氧體或軟磁性鐵氧體顆粒。
63.根據(jù)權利要求48的方法，其中所述導電感應體包括鐵磁性單質顆粒、鐵磁性合金顆粒或ICP顆粒。
64.一種快速加熱聚合物的方法，其包括(a)提供至少一種聚合物，(b)加熱所述聚合物，(c)在所述聚合物中分散至少一種不導電的感應體，該感應體具有特定的居里溫度(Tc)，(d)分散至少一種導電感應體，(e)將所述聚合物成型，(f)對所述聚合物施加交變磁場，(g)加熱感應體并加熱聚合物，和(h)當感應體達到所需溫度時停止施加交變磁場。
65.根據(jù)權利要求64的方法，其中施加磁場包括施加頻率為約2MHz至約30MHz的交變磁場。
66.根據(jù)權利要求64的方法，其中施加磁場包括施加頻率為約10MHz至約15MHz的交變磁場。
67.根據(jù)權利要求64的方法，其中所述不導電感應體包括氧化鐵、六方晶系鐵氧體或軟磁性鐵氧體顆粒。
68.根據(jù)權利要求64的方法，其中所述導電感應體包括鐵磁性單質顆?；蜩F磁性合金顆粒。
69.根據(jù)權利要求68的方法，其還包括改變鐵磁性顆粒中鋅的含量以此控制顆粒的居里溫度。
70.根據(jù)權利要求64的方法，其中所述基質包括至少一種熱塑性物質。
71.根據(jù)權利要求64的方法，其中所述導電感應體包括ICP顆粒。
72.一種加熱物質的方法，其包括(a)在所述物質中提供至少一種不導電的感應體，該感應體具有特定的居里溫度(Tc)，(b)在所述物質中提供至少一種導電感應體，(c)對所述物質施加交變磁場，其中(a)中的感應體由于磁滯損耗而生熱，(b)中的感應體由于渦流損耗而生熱。
73.根據(jù)權利要求72的方法，其中施加磁場包括施加頻率為約2MHz至約30MHz的交變磁場。
74.根據(jù)權利要求73的方法，其中施加磁場包括施加頻率為約10MHz至約15MHz的交變磁場。
75.根據(jù)權利要求72的方法，其中所述不導電感應體包括氧化鐵、六方晶系鐵氧體或軟磁性鐵氧體顆粒。
76.根據(jù)權利要求72的方法，其中所述導電感應體包括鐵磁性單質顆粒或鐵磁性合金顆粒。
77.根據(jù)權利要求76的方法，其中所述導電感應體包括鎳、鐵、鈷、鋁和它們的組合以及它們的合金。
78.根據(jù)權利要求72的方法，其中所述基質包括至少一種聚合物或至少一種陶瓷材料。
79.根據(jù)權利要求72的方法，其中所述導電感應體包括ICP顆粒。
80.一種密封裝置，其包括含有具有一定形狀的基質并具有邊緣的第一元件；具有用于粘結第一元件邊緣的環(huán)狀部分的第二元件；置于第一元件邊緣內(nèi)或第二元件環(huán)狀部分的至少一種不導電的感應體和至少一種導電感應體，所述感應體被用于在施加交變磁場時將邊緣或環(huán)狀部分加熱至預定溫度，以將所述第一元件和第二元件粘結在一起。
81.根據(jù)權利要求80的裝置，其中所述邊緣和環(huán)狀部分都放置有感應體。
82.根據(jù)權利要求80的裝置，其中所述基質包括熱塑性物質。
83.根據(jù)權利要求80的裝置，其中所述不導電感應體包括微米級亞鐵磁性顆粒。
84.根據(jù)權利要求80的裝置，其中所述導電感應體包括鐵磁性顆?；騃CP顆粒。
85.根據(jù)權利要求83的裝置，其中所述不導電感應體的大小約為1.0μm至約50μm。
86.根據(jù)權利要求80的裝置，其中所述導電感應體的大小約為5μm至約100μm。
87.根據(jù)權利要求86的裝置，其中所述導電感應體的大小約為10μm至約50μm。
88.根據(jù)權利要求80的裝置，其中所述不導電感應體包括氧化鐵、六方晶系鐵氧體或軟磁性鐵氧體顆粒。
89.根據(jù)權利要求80的裝置，其中所述導電感應體包括鐵磁性單質顆?；蜩F磁性合金。
90.根據(jù)權利要求80的裝置，其中所述基質包括至少一種熱塑性物質。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于加熱物質的加熱物，其包括(a)至少一種不導電的感應體和(b)至少一種導電的感應體。優(yōu)選所述不導電感應體包括微米級的亞鐵磁性(ferrimagnetic)顆粒，所述導電感應體顆粒包括鐵磁性(ferromagnetic)顆?；蛘弑旧韺щ姷木酆衔镱w粒。
文檔編號H05B6/02GK1564744SQ02813572
公開日2005年1月12日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權日2001年7月3日
發(fā)明者菲利普·斯塔克 申請人:阿什蘭公司