PVC发泡材料与塑料零部件的连接方法与流程

pvc发泡材料与塑料零部件的连接方法
技术领域
1.本发明涉及塑料焊接技术领域，具体涉及一种pvc发泡材料与塑料零部件的连接方法。


背景技术：

2.目前，在将pvc发泡材料与其他高分子材料（如塑料）连接时，通常通过胶水粘接、热熔接或者依靠结构性机械固定手段（如卡槽、螺铆钉等）来实现。然而，通过胶水粘接来实现连接，会产生不可避免的voc环境污染，且生产效率低下；通过热熔接方式来实现连接，加工过程中能量消耗巨大，部分塑料加热后会释放有毒气体，且生产效率低下；采用结构性机械固定手段来实现连接，则存在加工装配效率低下的弊端。
3.超声波焊接工艺可以实现塑料之间的焊接，若能通过超声波焊接将pvc发泡材料与其他塑料零部件连接，则可克服以上几种连接方式的弊端，为此，申请人一直以来着力于这方面的研究。然而，我们在研究和实验中发现，当按照以往的经验进行超声波焊接时，pvc发泡材料很容易被挤压变形而形成接触面的凹陷，且能量转换效率低下，往往是被焊接塑料零部件在pvc发泡材料上压一圈凹痕，或将pvc发泡材料皮层剧烈磨成粉屑，也不能实现将塑料零部件焊接到pvc发泡材料上。究其原因，主要是由于pvc发泡材料皮层薄，芯层发泡倍率较大，产品表面刚性差等特殊属性，以致进行超声波焊接时pvc发泡材料极易受损，因此，若要通过超声波焊接实现pvc发泡材料与其他塑料零部件之间的连接，必须克服这一技术难题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种pvc发泡材料与塑料零部件的连接方法，采用这种连接方法能够顺利实现pvc发泡材料与塑料零部件之间的连接，其生产效率高，有利于降低生产成本，且环保性高。采用的技术方案如下：一种pvc发泡材料与塑料零部件的连接方法，其特征在于包括下述步骤：（1）将塑料零部件与pvc发泡材料上对应的部位紧密接触；pvc发泡材料上与塑料零部件对应的部位保留有皮层，被焊接塑料零部件的熔点低于pvc发泡材料皮层的熔点；（2）采用超声波焊接工艺将塑料零部件焊接在pvc发泡材料上对应的部位上。
5.由于待焊接塑料零部件的熔点低于pvc发泡材料皮层的熔点，进行超声波焊接时，通过超声高频振动迅速熔化低熔点的待焊接塑料零部件（即塑料零部件与pvc发泡材料接触的部位熔化），这时焊接的热量影响仅达到pvc发泡材料的皮层，利用pvc发泡材料皮层包覆发泡层构成的发泡保温结构，以及配合适当的压力下，使得pvc发泡材料皮层局部（即皮层上与塑料零部件接触的部位）的温度迅速上升达到熔点，与熔点低的待焊接塑料零部件已熔化的接触部位顺利熔合。
6.因pvc发泡材料皮层升温迅速，皮层局部熔化时发泡层不会过量受热而产生芯层
发泡结构溃缩，配合适当压力的同时，有效避免pvc发泡材料皮层被过度压缩而产生妨碍高频振动的局部变形，影响超声能量的转化效率，实现可靠无损的连接方式，这样，焊接后pvc发泡材料能够保持完好，同时塑料零部件可牢固结合在pvc发泡材料上。
7.上述塑料零部件选择熔点低于pvc发泡材料皮层熔点，且与pvc发泡材料具有可熔合性特征的塑料零部件。
8.上述pvc发泡材料的密度通常为0.3
‑
0.6g/cm
³
。
9.一种优选方案中，上述pvc发泡材料为pvc结皮发泡板，pvc结皮发泡板的表面具有急速冷却所形成的pvc皮层；塑料零部件的材质为丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物（abs）或低熔点聚氯乙烯（低熔点pvc）。上述塑料零部件也可采用其他满足熔点温度要求并且与pvc发泡材料具有可熔合性的材质。
10.另一种优选方案中，上述pvc发泡材料为pvc共挤发泡板，pvc共挤发泡板的上表面和下表面均具有pvc皮层；塑料零部件的材质为丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物（abs）或低熔点聚氯乙烯（低熔点pvc）。pvc共挤发泡板的pvc皮层更加均匀且强度更高。上述塑料零部件也可采用其他满足熔点温度要求并且与pvc发泡材料具有可熔合性的材质。
11.优选方案中，进行超声波焊接时，焊接压力可调节范围为0.05
‑
0.3mpa，焊接时间可调节范围为0.1
‑
4s（秒），工作频率可调节范围为20
‑
50khz，焊接振幅可调节范围为1
‑
100μm。上述焊接时间为延迟、熔接、保压固化所需时间的总和。进行超声波焊接时，需将焊接压力调节到不会导致pvc发泡板的发泡层和皮层产生阻碍超声振动的变形。根据pvc发泡板的密度及皮层特性、强度等的差异，在0.05
‑
0.3mpa的范围内选择合适的压力。
12.优选方案中，上述塑料零部件需要与pvc发泡材料焊接的部位上设有超声焊接线；步骤（1）中将塑料零部件与pvc发泡材料上对应的部位位置相互对准，超声焊接线与pvc发泡材料的皮层紧密接触。这样，进行超声波焊接时，由于超声焊接线与pvc发泡材料的皮层接触更加紧密，在超声高频振动下超声焊接线更易于迅速熔化，从而更好地实现待焊接塑料零部件与pvc发泡材料之间的焊接。超声焊接线可呈网格状分布，也可在塑料零部件与pvc发泡材料接触的一面上设置多条相互平行的超声焊接线。
13.本发明针对pvc发泡材料对超声波的吸收造成超声波的能量转换效率低下，相同材质状况下发泡结构的宏观熔化温度变低，以及致命的发泡结构吸热溃缩特性，通过选择熔点低于pvc发泡材料的塑料制成的塑料零部件，实现了稳定可控的超声波焊接工艺，将塑料零部件与pvc发泡材料牢固连接。采用本发明的连接方法实现pvc发泡材料与塑料零部件之间的连接，其生产效率高，有利于降低生产成本，且生产过程中可减少或避免voc和有毒气体的产生，环保性高。
附图说明
14.图1是本发明优选实施例中准备焊接时塑料零部件与pvc发泡材料的位置示意图；图2是本发明优选实施例中塑料零部件与pvc发泡材料焊接后的结构示意图；图3是本发明优选实施例中磁性书写板的分解图（未组装状态）；图4是本发明优选实施例中磁性书写板的结构示意图（完成组装后状态）。
具体实施方式
15.实施例1本实施例中，pvc发泡材料与塑料零部件的连接方法包括下述步骤：（1）将塑料零部件1与pvc发泡材料上对应的部位紧密接触（参考图1）；pvc发泡材料上与塑料零部件1对应的部位保留有皮层，被焊接塑料零部件1的熔点低于pvc发泡材料皮层的熔点；本步骤（1）中， pvc发泡材料为pvc共挤发泡板2，pvc共挤发泡板2的上表面具有第一pvc皮层21，pvc共挤发泡板的下表面均具有第二pvc皮层23，第一pvc皮层21与第二pvc皮层23之间为发泡层22；本实施例中，pvc共挤发泡板2的厚度为4mm,密度为0.45g/cm
³
，第一pvc皮层21、第二pvc皮层23的厚度分别约0.08mm；塑料零部件1的材质为丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物（abs）；本步骤（1）中，塑料零部件1需要与pvc发泡材料2焊接的部位上设有超声焊接线11；将塑料零部件1与pvc发泡材料上对应的部位位置相互对准后，超声焊接线11与pvc发泡材料的皮层紧密接触（本实施例中超声焊接线11与pvc共挤发泡板2的第一pvc皮层21紧密接触）；（2）采用超声波焊接工艺将塑料零部件1焊接在pvc发泡材料上对应的部位上（参考图2）。
16.上述步骤（2）中，进行超声波焊接时，超声波焊头3将塑料零部件1压紧在pvc发泡材料上，焊接压力设定为0.1mpa，焊接迟延设定为1s，熔接时间设定为0.15s，保压固化时间设定为0.1s，工作频率为20khz，焊接振幅为60μm。焊接时间总共为1.25s。
17.参考图3和图4，本实施例制作的产品为磁性书写板，该磁性书写板以矩形的pvc共挤发泡板2作为背板，需要在pvc共挤发泡板2的四周边沿安装八个塑料零部件1（包括四条abs护边1
‑
1和四个abs护角1
‑
2），通过上述超声波焊接方法（先将四条abs护边1
‑
1与四个abs护角1
‑
2分别置于pvc共挤发泡板2四个边和四个角对应的位置，再一次性进行超声波焊接，将四条abs护边1
‑
1和四个abs护角1
‑
2焊接在背板四个边和四个角上），即可高效可靠的完成护边和护角组装。
18.焊接后四条abs护边的反向抗拉脱力（焊接方向的反向）达到要求的70n以上，大部分能达到110n以上。四个abs护角的水平（剪切）拉力也达到要求的70n以上，绝大部分能达到200n以上。
19.实施例2本实施例中pvc发泡材料同样为pvc共挤发泡板2（作为磁性书写板的背板），同样在pvc共挤发泡板2的四周边沿安装八个塑料零部件1（包括四条abs护边1
‑
1和四个abs护角1
‑
2），各塑料零部件1与pvc共挤发泡板2的连接方法步骤参考实施例1，其与实施例1的不同在于：本实施例中，pvc共挤发泡板2的厚度为12mm,密度为0.35g/cm
³
，第一pvc皮层21、第二pvc皮层23的厚度分别约0.15mm；进行超声波焊接时，焊接压力设定为0.2mpa，焊接迟延设定为1s，焊接时间设定为0.4s，保压固化时间设定为0.4s，工作频率为20khz，焊接振幅为60μm。焊接时间总共为1.8s。
20.焊接后四条abs护边的反向抗拉脱力（焊接方向的反向）达到要求的70n以上，大部分能达到200n以上。四个abs护角的水平（剪切）拉力也达到要求的70n以上，绝大部分能达
到200n以上。