塑料材料相连，有哪些特殊之处？

2024-02-01 17:11

塑料是一种石油加工中的副产品，由于其质量轻，材料坚固，加工与着色方便，在电子器件、仪器仪表、玩具生产、精密器械、汽车制造、服装服饰、建筑建材、礼品包装、金银首饰等行业得到愈加广泛的应用。

在实际应用中，经常需要出现的场景是将两部分塑料材料结合在一起。这一连接如何实现，我们一步一步来看。

塑料连接怎么连

正由于塑料的易加工特性，不论是对塑料之间进行连接，还是将塑料与其他材料连接，都有着不同的处理方式，主要包括黏合连接、物理连接和焊接。

黏合连接，就是通过塑料粘接剂将塑料直接黏合在一起，零件表面需要经过一些处理，比如打毛、涂胶、黏结、固化等。这一流程相对复杂，要经过比较多的工序和步骤，而且处理效率不高，结合效果也存在一定的不稳定性。

物理连接则是将塑料材料加工成卡环、螺钉等紧固件，作为压合或铆合接头直接连接，这一方式把问题转移到了加工阶段，连接质量要视材料加工效果和材料本身的强度而决定。然而，塑料本身性质多变，类别广泛，如聚氯乙烯或ABS等适合采用这一方式，但诸如聚乙烯等材料质地柔软容易形变，可能无法在加工中胜任紧固需求。

与上述二者不同，塑料焊接往往借助激光束的能量加热，打破塑料界面的间隙，使之软化或熔化实现二次聚合。

换言之，区别于金属激光焊接，也区别于其他的塑料连接方式，塑料激光焊接可以直接将塑料材料融为一体，其连接效果最为卓越，但塑料可根据分子结构的不同分为热塑材料、热固材料和合成橡胶。塑料激光焊接在热塑材料中比较适合运用。特别是当定制塑料包装内部有着特定需求，如不能承受剧烈振动，或需维持气密性、水密性等时，或需要严格无接触作业时，塑料激光焊接就显得尤为合适。

塑料材质怎么选

当波长范围在900nm－1100nm时，塑料对于激光的穿透率非常高，可以达到85％－95％。因此我们可以选中红外或者远红外焊接光源对塑料材料进行激光焊接。众所周知，激光焊接需要材料具备一定的光照吸收度才可实现，如果要连接的是两个透光材料，激光只能简单穿过其间，而无法起到焊接效果。而如果需要连接的是两个透光性很差的材料，激光根本无法穿透，或者直接烧蚀单层材料，也无法达到焊接效果。

所以，最理想的激光焊接材料，是激光焊接作用区上层材料对激光光波的吸收性好；而下层材料对激光光波的透过性好（一般至少需要20％的透过率）。如果前者是黑色材料，而后者是透明材料，那焊接起来就再容易不过了。

但是实际加工中需求多种多样，往往并不如此理想化。如果需要焊接的二者透光度相近该怎么办呢？

其实也是有办法的，一种方法是向其中一种材料中掺杂吸收剂。常用的吸收剂包括有机或无机色粉，其具备一定着色能力但不溶于塑料。根据吸收剂种类的不同，不仅能够令透光率高的材料颜色加深，也可以反过来使材料肉眼看起来是黑色的，但对近红外激光是透过的。

另一种方法是在焊缝位置添加炭黑，但这对材料色泽会产生严重影响，而且对一些要求透光率的塑料产品不适用，许多时候并不实用。近来英国焊接学会研制出了一种只吸收红外波段电磁波的材料，用这一材料可以保证焊缝透明美观。

此外，也可以通过控制激光焦距来实现。可以选择使用极短焦距的激光头将光束聚焦成光斑，控制光斑位置在焊缝处，由于上层工件位置光束直径比较大，能量密度不足以融化材料，从而使塑料熔化仅出现于焊缝位置。当然，这对设备控制要求比较高。

最后，将一个透光的塑料材料和一个不透光的（或者添加了吸收剂的）塑料材料叠放在一起，施加压力确保塑料密切接触，然后用激光照射透过透光材料，不透光材料吸收能量并受到加热。

热传导作用下，接触面逐渐融化，并在压力下融合。在这个过程中高分子分子链通过界面扩散形成链纠缠。接下来关闭激光，塑料逐步由熔融状态冷却，就可以形成牢固的焊缝。如此，一个控制简单，易于维护，结构坚固的塑料连接就完成了。

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