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宝理塑料的激光熔接材料技术


宝理塑料的激光熔接材料技术

1. 引言

约100年前由植物以外的原料人工合成酚醛树脂出现以来,雨后春笋般各种各样的塑料不断问世。最初用于生产杯子,碟子等各种生活用品及日用品的塑料,现在已发展成为制作电视,智能手机等电子产品,以及汽车和飞机部件等方面不可或缺的材料。

宝理塑料销售的工程塑料,除了具有重量轻,电气绝缘性及不生锈的塑料性能以外,由于耐热性及强度高,特别是在要求耐久性的汽车及电气电子领域中被广泛采用。采用的例子之一是用于制造保护基板及传感器,执行器等免受水分,粉尘及损伤的箱体。由塑料制造的箱体会采用粘接,螺丝固定,铆接,熔接和各种工法进行连接。因此本文将从各种各样的连接方法中,介绍树脂的激光熔接技术。



2. 关于树脂的激光熔接

熔接适用于热塑性树脂,是对树脂产品的欲连接部分加热使其熔融后,令其部位贴合并冷却凝固而连接的工法。

熔接工法的种类,虽以超声波熔接,振动熔接及加热板熔接为代表,但最近10年左右激光熔接得到不断普及。

激光熔接是利用塑料的激光通透性,与添加炭黑等吸激光添加剂的材料相配合使其连接的工法。

图1中显示激光熔接的工艺。



图1:激光熔接工艺

在激光熔接中,一般使用波长稍长于800~1200nm左右可见光的二极管激光和YAG激光。在这个波长范围内只要能够确保激光通透性和吸收性就可以实现连接,也可以通过选择色素和激光吸收剂,来连接着色的树脂产品。

在传统的熔接工法中,超声波,振动与辐射热等有可能会对安装于箱体内部的精密部件(基板与传感器等)造成不少损坏,而由于激光熔接仅仅在确定位置熔融欲连接的部分,因此没有声音及振动等的影响。并且可以进行复杂形状的连接,易于自动化,因此有利于普及。

 

表1显示本公司产品的激光熔接性水平。DURACON® POM,TOPAS® COC除了部分等级,均可以激光熔接。DURANEX® PBT,DURAFIDE® PPS,LAPEROS® LCP通过选择产品壁厚等条件能够进行熔接。


表1 本公司经营的树脂的激光熔接性
树脂 POM PBT PPS LCP COC
本公司产品名 DURACON® DURANEX® DURAFIEDE® LAPEROS® TOPAS®
激光熔接性
◯:可以熔接,:有条件的可以

激光熔接的优点

• 由于热,振动及超声波等不会直接作用于产品,因此不会对基板等内部精密部件造成损伤。

• 由于没有磨损粉末等,熔融毛刺少,外观设计性优异。

• 与其他的熔接工法相比,熔接前后的尺寸变化及其偏差较小。

• 没有必要使连接部成为特殊的连接形状。

• 由于能够熔接任意的部分,因此产品设计自由度优异。

• 由于熔接时不会产生声音及振动,因此作业环境优异。

 
激光熔接的注意点

• 使熔接界面的间隙低于0.1mm。

• 不在熔接部及其附近设置浇口。

• 在使产业产品化时,透过材料需要约20%以上的透过率。

• 透过材料的熔接部分厚度固定。

• 异物是熔接不良的原因,因此要进行管理以防异物混入透过材料中。

• 由于过量的激光输出会使树脂炭化,分解,因此要选择合适的熔接条件。



3. 关于DURANEX® PBT的激光熔接

由于PBT为耐热性,成型性,电气性能良好,成本平衡优异的树脂,因此广泛使用于箱体等的用途。

图2显示1mm 厚的PBT的透过频谱。…


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