本发明涉及熔敷装置。 在1969年12月5日日刊工业新闻社发行的《塑料加工技术便览》第765-781页中详细记述了关于熔敷的事项。其中记载的除了作为现在能够熔敷的树脂而被广泛使用的聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯之外,还记载着对于相当于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的上位概念的聚酯,利用脉冲热合及超声波热合便能进行熔敷,而聚对苯二甲酸乙二醇酯被认为在无公害化要求下,可以作为聚氯乙烯的代用品。此记载的根据是利用其第765页图3.22所显示的方法。由实验室实验的结果,确实如该记载所述,对于壁厚0.1mm以下、渗热快的薄壁材料,即使是聚对苯二甲酸乙二醇酯,也能进行一定程度的熔敷,但壁厚在0.1mm以上,尤其是0.2mm以上的聚对苯二甲酸乙二醇酯,其熔敷部分就完全风化即产生老化,熔敷部分炭化,所以实际上不可能进行熔敷,因此对壁厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯的粘接虽然也在尝试着使用热融粘接剂,但效率极差,成本又高。
可是由于公害问题,聚对苯二甲酸乙二醇酯作为聚氯乙烯的代替品,尽管在价格上比聚氯乙烯昂贵的多,如今也不得不使用,所以提供能够对聚对苯二甲酸乙二醇酯进行熔敷的机械已成为今天和将来地紧急课题。
本发明的目的在于,提供一种即使是对于那些以往熔敷部分会发生风化、劣化而无法形成稳定的熔敷面的类似厚壁的聚对苯二甲酸乙二醇酯那样的合成树脂,也能进行熔敷而不会因风化而丧失其商品价值的熔敷装置。
本发明者对于虽然薄壁膜片在一定程度上可以进行熔敷,而一旦壁变厚便不能进行熔敷的原因,进行了深刻研究,其结果是,聚对苯二甲酸乙二醇酯的可熔敷温度范围极小,且由于在该温度附近会急速老化,故虽然在薄壁时,能在尚未发生老化前便能急速加热、熔融、急速冷却至中央部位,但在厚壁时同薄壁比较,加热(渗热)所需时间总是长得多。
以往的脉冲发热板的加热时间仅在0.5秒以内,持续进行更长时间的加热会发生过热断线,是不可能的,要以如此程度的短时间使厚壁物加热熔融,也只有进一步提高加热板的温度这一方法,但已判明,高温加热又会引起树脂的老化(炭化)。
因此本发明者考虑,如果能采用另一种脉冲方式,即如果能把以往的脉冲性电流通过时间约0.5秒,换成2-10秒左右的稳定通电,则是否就能以比树脂老化温度低的温度,使厚壁树脂膜熔融至中央部位,进行不产生风化的熔敷。
本发明者经过各种试验与失败后认为,也可以采用由交流电源经调压后,再经过电镀装置那样的整流电路、平滑电路后来加热发热体的方法,只是此方法结构复杂,又需要增加其它装置,所以不能满足本发明的目的中的设置条件范围及经济性要求。
因此经过进一步研究后发现,如果在电压调节器的后面加上一只变压器,令人惊奇的是,每只脉冲的发热体的温度曲线基本相同,且在2-10秒内能保持恒温以至达到了本发明的成功。
即本发明的第一方案是,一种加热加压放在承受台上的熔敷用合成树脂以进行熔敷用的熔敷装置,其特征为包括:(a)把熔敷用合成树脂几乎在瞬间内加热至规定温度用的加热装置,(b)对正在加热至规定温度的熔敷用合成树脂仅加压规定时间的装置,(c)具有阻隔热传递至承受台用的绝热部件的承受台,(d)使得熔敷后熔敷用合成树脂急速冷却的装置,且上述加热装置利用的是发热体,且向该发热体提供的脉冲性大电流是交流电源经过电压调节器及变压器的中介而成的。
本发明的第二方案是,一种加热、加压放置于承受台上的熔敷用合成树脂、使之达到熔敷目的用的熔敷装置,其特征为包括:(1)(a)把熔敷用合成树脂几乎在瞬时内加热至规定温度的加热装置、(b)对正在加热至规定温度的熔敷用合成树脂仅在规定时间内进行加压的装置、(c)由具有阻隔热传递至承受台用的绝热部件的承受台构成的加热组件,(2)承受台移动装置,(3)具有使由承受台移动装置移动来的承受台上的熔敷用合成树脂急速冷却用的装置的急冷组件,且上述加热装置利用的是发热体,且向该发热体提供的是,交流电源经过电压调节器及变压器的中介而成的脉冲性大电流。
本发明利用了交流电源经过电压调节器及变压器后获得的比以往更长时间的脉冲性大电流,才使类似聚对苯二甲酸乙二醇酯那样易分解且易结晶的树脂能够进行不发生风化的熔敷。令人吃惊的是:虽然经变压器中介的作用不一定很明确,但仅仅经过它的中介,便能使脉冲发热体的温度在2-4秒这样比原先更长的时间内正确地控制为规定的温度,这里所使用的变压器是普通变压器,且一般所讨厌的滞后损耗越大的变压器则越好,此种变压器的滞后损耗是现在普通市场销售的变压器的1.3倍以上,最佳是1.5倍以上。
通常电路闭合时,在闭合的瞬间会流过比所需电能更大的电能。这对要正确地将发热体控制为一定温度来说并不好,因此,这一类出现象最好由变压器的滞后损耗来吸收。
另外,为了极正确地控制电压、电流,最好能将电压调节器的输出电压调节到200V左右,并通过变压器控制成以30V为中心的电压。
这种方法比通过电压调节器突然降至30V前后,电压的控制远为精确,其结果是发热体的温度控制能控制在±2°这一波动要求内。
本发明装置的机械性动作最好都是气压式的,上述承受台移动装置最好是旋转式的。但不限于此。
作为急速冷却装置,虽也可以是设置于发热体后方的水冷式急冷装置,但最好是空冷方式,特别是喷气式的空冷方式,尤其是喷射10℃或5℃及冷却成更低温度的空气的喷气空冷方式。
在上述承受台上,作为阻隔热传导的材料,最好是导热率为0.5W/m·K以下的材料。例如,特氟隆树脂、硅树脂、聚氨基甲酸乙酯橡胶、酚醛树脂、以及它们与纸的层压体等。在发热体及熔敷用树脂片之间,为防止两者间的粘合,最好插入像特氟隆片和硅片那样的脱模片后进行熔敷。
通过上述加热装置,输出误差消失,能稳定地提供能源,因此,通过传感器和计时器的协调,能够极其精确地将加热部位的温度控制成一定温度,不会发生过热也不会使熔敷部分风化和老化。这样要在2-10秒的熔敷期间,使发热体正确地保持一定温度只有通过本发明的加热装置才能达到。
上述电压调节器即所谓滑动式变压器是为了把电热线设定在规定的温度上所不可缺少的。
在本发明中,使用了正确测定必要部位温度的温度传感器和正确显示处理时间的计时器,同时通过传感器和计时器的指示,使电磁阀进行开、关动作,并通过此进行空压机的开关,由此控制的空压机的动作时间只要一般油压机的1/3即可,由于时间的偏差极小,所以,可以使熔敷部分的合成树脂处于分解老化危险中的时间变为极小。
熔敷时的温度在厚壁时最好进行特别严密的管理,被熔敷的树脂若是聚对苯二甲酸乙二醇酯时,应设定在融解再凝结温度的±5℃,最佳是设定在±2℃的温度范围内,除此以外的树脂如果在上述温度范围进行熔敷,也能取得出色的熔敷结果。
本发明以聚对苯二甲酸乙二醇酯为中心进行了说明,但作为被熔敷的树脂来说,以前能熔敷的均能适用。
图1是本发明中一个实施例的对发热体通电加热用的电路图。
图2是实施例的熔敷装置的正面剖视图。
图3是实施例熔敷装置的侧面剖视图。
实施例1
作为加热发热体用的装置,使用图1所示的电路,MC是开关电路的电磁阀。
图2及图3是本发明中的实施例使用的熔敷装置。图2是正面剖视图。图3是侧面剖视图,发热体1连接于前述电路,使用此电路,通过流过脉冲性大电流而加热,为使电路上流过电流,已设定为当向0.3mm厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯的片5与片6加压时,电磁阀(图中标注为M.C)发生动作,这样,在加压的同时大电流脉冲性地流过,使发热体瞬时加热至180℃(即设定为比此树脂的熔化再凝结温度185℃低5℃的温度),另外,解除加压的同时电路切断,同时,通过由喷气空冷式的冷却器2把冷却到5℃的空气喷向熔敷部位,使树脂片尽量迅速地冷却。
熔敷后,为迅速冷却熔敷片,有必要在承受台3上设置使加热时的热尽可能不传至承受台的绝热片4。
在此实施例中使用了特氟隆,但也可使用硅来代替特氟隆。
实施例中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(A-PET密纳隆公司商品名)熔点为258℃,熔化再凝结温度(DSC法)185℃,厚度0.4mm、对3mm宽、长280mm进行了熔敷。
熔敷是使用了上述电路向发热体提供脉冲大电流,发热体的温度保持在185℃,在4kg/560mm2的加压下,加热加压2.5秒时间,熔敷了PET。由于承受台表面铺有特氟隆膜片进行断热,所以加热加压时承受台的温度保持为20℃,2.5秒后提升压力机,同时从冷却器2喷射2.5秒钟的5℃的冷却空气,使熔敷部位冷却。
熔敷部位经检查,毫不发生风化,与其他部位同样透明,熔敷部位经20kg的拉力试验毫无变化,另熔敷部位还经过10kg的冲击,也一点未发生异常。
通过本发明,至今未能达到的厚壁聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜、即膜片的熔敷能够成为现实了。