[发明专利]激光焊接塑料的方法及塑料制品

说明书

本发明公开了激光焊接塑料的方法以及塑料制品。上述的激光焊接塑料的方法，包括如下步骤：将至少两片塑料对接或者叠加在一起，在所述塑料的顶面压设导热盖板；在所述导热盖板的上方设置波长为1940nm的中红外掺铥光纤激光器以及振镜；开启所述光纤激光器，所述光纤激光器发出激光束，使所述激光束传输到所述振镜上，所述激光束经所述振镜后按照预设的扫描路径沿着所述导热盖板移动，所述塑料吸收穿过所述导热盖板的激光束的能量以完成焊接；塑料制品由上述的激光焊接塑料的方法制成。本发明所述激光焊接塑料的方法，可高效焊接，减少添加剂污染，降低焊接成本，焊接后产品性能稳定，可防止塑料表层烧伤。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及激光焊接塑料的方法及塑料制品。

背景技术

激光塑料焊接是一种新型的塑料加工方法，激光塑料焊接具有清洁高效的特点，使用日渐广泛。

生物耳标是施加于生物耳部的动物标识，用于辨别生物的身份，常用于牲畜的识别跟踪，帮助控制动物疫病，提高养殖场的管理水平。生物耳标常用TPU塑料外壳，内置芯片。而透明TPU材料质软，无法使用超声波等焊接方式，多采用胶粘的方式。915nm-980nm波长的激光不能被透明TPU材料吸收，多用于上层透光下层吸光的产品焊接，为了实现焊接需要添加吸收剂，增加了塑料焊接的成本，同时需增加吸收剂喷涂工序，给焊接带来不稳定因素，另一方面喷涂的吸收剂成分被生物摄入也可能给生物带来不利影响。

某些塑料需要进行对接焊接，塑料对接焊接过程中，透明塑料由于对红外波长915nm-980nm吸收率较低，在对接处无法高效地吸收激光能量，致使焊接效率低，还有可能需要重复焊接。另外，焊接时激光直接作用于塑料的表层，表层吸收的激光能量最大，常常会引起塑料的表层烧伤。

发明内容

基于此，本发明有必要提供一种可高效焊接，减少添加剂污染，降低焊接成本，焊接后性能稳定，并可防止塑料表层烧伤的激光焊接塑料的方法。

本发明还提供一种塑料制品。

为了实现本发明的目的，本发明采用以下技术方案：

一种激光焊接塑料的方法，包括如下步骤：

将至少两片塑料对接或者叠加在一起，在所述塑料的顶面压设导热盖板；

在所述导热盖板的上方设置波长为1940nm的中红外掺铥光纤激光器以及振镜；

开启所述光纤激光器，所述光纤激光器发出激光束，使所述激光束传输到所述振镜上，所述激光束经所述振镜后按照预设的扫描路径沿着所述导热盖板移动，所述塑料吸收穿过所述导热盖板的激光束的能量以完成焊接。

上述的激光焊接塑料的方法，采用1940nm中红外掺铥光纤激光器，激光能量可以有效地被透明TPU材料等多种透明材料吸收，有效地熔化塑料的焊接部位，激光器配合振镜设置扫描路径，激光能量可以更均匀地被塑料吸收，实现高效焊接，同时使用高导热率的蓝宝石进行导热和散热，有效解决塑料表面烧伤问题；由于塑料对激光的吸收率较高，不需要添加吸收剂，减少了焊接的工序，降低了焊接成本，减少了添加剂污染，且焊接后性能稳定。

其中一些实施例中，所述导热盖板施加的压力为80N-120N。

其中一些实施例中，所述导热盖板为Al₂O₃蓝宝石盖板，导热率为40W/(m·K)-50W/(m·K)。

其中一些实施例中，所述掺铥光纤激光器的光纤直径为400um，所述掺铥光纤激光器的功率为20W-100W。

其中一些实施例中，至少两片所述塑料叠加焊接时，所述导热盖板压设在上层的所述塑料的顶面，所述激光束经所述振镜后的扫描路径为曲线路径。

其中一些实施例中，所述激光束的扫描速度为180mm/s-220mm/s。