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
技術領域：
本發明屬于用作塑料焊接，具體涉及塑料焊接的構件及其制造和應用方法。
塑料制品以其價廉物美，加工方法簡單，而在日常生活、建筑、航空航天等各方面得到越來越廣泛的應用。如何連接材料使之滿足制品使用性能的要求，并且操作簡單，費用低廉一直是關鍵性問題。實踐表明，除了機械緊固和粘接等連接手段外，焊接是一種高質量、高效率的塑料連接技術。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，工業上應用始于八十年代初，由于施工操作簡單，現場設備輕便，焊接速度快(一般＜20秒)，可焊接大而復雜的制品，這種焊接方法很快得到發展和推廣。其基本原理是將高電阻金屬絲預先嵌入塑料的待焊平面或特制的塑料套筒內壁，通電后，電熱絲發熱使周圍的塑料升溫熔化并彼此融合。這種焊接技術已被許多國家用于小口徑送氣管道、下水管的焊接和修復，效果較好。但是電熔焊存在不少缺點1)主要是成本昂貴，電熱絲嵌入塑料內的注塑工藝和模具相當復雜，必然導至待焊件制作費用高昂;2)當塑料熔化并發生少量流動時，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。
本發明的任務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，可簡化待焊件的制作工藝，降低成本，同時避免電熱絲短路等不良現象。
本發明的電熱膜是一種復合型材料，是由塑料基體和導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體填料的互混物。
上述復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.具有良好的導電性能;
3.具有良好的機械性能，因電熱膜留在焊縫中，其機械性能常決定焊接強度;
4.電阻率在室溫到熔融溫度區內不能有過強的正溫度系數效應(即PTC效應)。
由后三條可選定導電填料的種類和含量。導電填料在復合型電熱膜中的重量含量一般在10～60%之間。若含量＜10%，則導電性能太差，電熱膜輸入功率過低，焊接速度過慢;而若含量＞60%，則電熱膜機械性能太低，影響焊接強度，故電熱膜配方需統籌兼顧。在電熱膜兩端分別設置一個電極，以接通電源。
上述復合型電熱膜的制造方法首先將塑料基體與導電填料均勻混合，然后將混合物通過擠出、注塑或壓延成與待焊塑料制品的焊接面相匹配的電熱膜;或將混合料直接擠出或注塑在待焊面上形成電熱膜。在塑料基體與導電填料混合前可以先將導電填料進行硅烷或酞酸酯等偶聯劑處理。
使用復合型電熱膜焊接塑料制品的方法焊接時向電熱膜兩端電極接通電源，電熱膜迅速發熱，使被焊塑料制品達到材料焊接溫度，再加一定壓力P，經加壓通電一定時間后，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，焊接區冷卻后，焊接過程便告完成。
本發明與對比技術比較具有明顯效果本發明不僅兼有電熔焊的各種長處，而且電熱膜的制作遠沒有電熱絲嵌入塑料中那么復雜，因而生產成本低廉;同時在焊接過程中不會出現電熱絲短路等問題，焊接的安全可靠性得以提高;利用本發明焊接的塑料制品的機械強度較高，其拉伸強度一般約為母體塑料的0.8，甚至可達0.9以上，這也是電熱絲焊接所不及。
圖面說明圖1為應用本發明進行對接焊接的示意圖;
圖2為應用本發明進行搭接焊接的示意圖。
參照
發明的實施例例1如圖1所示，待焊件1的對接面處設置本發明的電熱膜2。
焊接條件輸入電熱膜的電壓V＝150V;
對焊接面加壓力P為1.5～3.0kg/cm2(用手輕壓);
通電加壓時間30秒。
焊接性能對接拉伸強度25.0MPa;
母材拉伸強度28.8MPa;
焊接強度因子0.87。
例2如圖2所示被焊塑料件1搭接，在搭接面處設置本發明的電熱膜。
焊接條件
輸入電壓150V;
對搭接面施加壓力P1.5～3.0kg/cm2;
加壓通電時間30秒。
焊接后對搭接面進行剪切破壞試驗，發現并非搭接處斷裂，而是在其中一個試樣條上斷開。
從上述二實施例可知，采用本發成焊接塑料制品具有較高焊接強度，能滿足復雜的工程技術要求。
權利要求
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；或是上述導電填料的互混物，導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)將塑料基體與導電填料均勻混合;(2)將均勻混合物通過擠出、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;或將混合料直接擠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，向電熱膜兩端電極接通電源，電熱膜迅速發熱，使被焊塑料件達到材料焊接溫度，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，焊接區冷卻后，焊接過程完成。
全文摘要
焊接塑料的電熱膜，是塑料基體和導電填料混合物，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。使用上述電熱膜對塑料件焊接，是對電熱膜通電并施加一定壓力，電熱膜發熱達到塑料焊接溫度，使電熱膜與塑料件焊接面充分融合，切斷電源冷卻后，便完成焊接過程。
文檔編號B29C65/34GK1083767SQ9310676
公開日1994年3月16日 申請日期1993年6月3日 優先權日1993年6月3日
發明者益小蘇, 吳國章 申請人:浙江大學