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     超音波的『導熔與預熱』原理-.gif (5123 個位元組)

我們了解一般塑膠產品的肉厚約在2~3m/m,如果產品的上蓋與下蓋要結合,通常有『鎖螺絲』、『瞬間膠』、『化學溶劑』、『超音波』、『熱熔』等方式,然而目前科技的提昇與環保的重要性,耗費人工與成本的鎖螺絲、有環保與健康顧慮的瞬間膠、化學熔劑,幾乎已被超音波或熱熔所取代,因為這二種的熔接模式,尤其超音波可以約在0.2∼0.8秒內完成熔接的效率與無毒性對人體的保障,目前也唯有超音波與熱熔才有能力符合目前科技化的產業結構,雖是如此,但要在肉厚2∼3m/m,甚至更厚的塑膠產品,實施超音波熔接是有其問題存在,因為超音波是以快速振動摩擦產生熱能,使瞬間高於塑膠材質熔點讓其熔融,並利用1~6kg的空氣壓力與0.3∼0.6秒的硬化時間完成熔接,但我們將會發現超音波能量加諸於塑膠產品表面時間愈長、壓力愈大,並不一定能達到熔接效果,只會造成產品表面燙傷、溢料,甚至破壞產品內部結構。因為超音波能量雖然可在極短時間分佈整面,但塑膠2m/m以上的肉厚,要使塑膠完全熔合,絕不是0.2∼0.8秒的超音波能量及1∼6kg的壓力所能達到。

超音波所發出的能量可以極快速的傳導振動,在0.2~0.8秒內分佈於300m/m整面的塑膠產品上,但要達到上蓋與下蓋的塑材熔溶至熔合狀況,熱源若無法導引到可破壞塑料分子結構,要熔合是很困難甚至於不可能的,因為面與面的摩擦,雖然可以藉由急速摩擦振動產生熱能,卻無法達到破壞端面材料分子結構進行熔合,就算加諸愈百kg的壓力,也無法讓塑膠材質產生熔溶的狀態,這也是我們在進行超音波熔接作業時,常發現為何已經增加熔接壓力與超音波功率(段數),卻仍無法達到熔接效果,反而因過大的壓力,使產品產生變形或外觀受傷。

主因就是在〞超音波導熔線的設計〝與〞加工條件的設定〝上。沒有開設導熔線,來以點破壞面的材質分子結構,而無法熔接不用言即可而知,然超音波導熔線如果不是呈Δ型,以尖點來導熔,亦得不到有效率的熔接,因為熔接時間與熔接壓力將會隨著超音波導熔線的尖度成反比,亦即導熔線愈尖,熔接時間與壓力就可愈低,產品外觀愈不會受傷與變形。而在超音波熔接加工作業中,亦有因求生產速度,而忽略了欲達產品前的1~2m/m時,需要緩衝其下降速度,來使導熔線得到預熱及柔順吸收超音波能量的效果,以致壓扁導熔線,這和不開設導熔線又有何差別?所以我們所論述這超音波的『導熔與預熱』原理技巧,將是決定您的塑膠產品,在實施超音波熔接時,成效的主要關鍵!

 
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