[发明专利]热辐射器、红外线焊接设备和加热塑料元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热辐射器，特别是红外线辐射器、用以焊接至少两个塑料元件的红外线焊接设备以及用以加热或焊接至少一个塑料元件的方法。

背景技术

最近几年，利用红外线辐射的塑料焊接技术已经广为使用。在这种技术中，欲被焊接的塑料件利用红外线辐射加热后在焊缝区域接合在一起。这种技术相比摩擦焊接方法(例如，振动或旋转焊接)的其中一个优点在于避免了干摩擦阶段产生的粉尘和纤维颗粒。这些颗粒污染从而影响了欲形成的焊接接头。而且，他们也污染了工作环境。

除了塑料的红外线焊接，这种红外辐射器也用于在振动焊接工艺中对塑料件的预加热或预塑化。红外线焊接的工艺流程与塑料的热工具焊接的工艺流程类似。不同于热工具焊接，形成塑料接头的两个待焊接件的焊接区都利用热辐射能量进行非接触式加热。这样，塑料件的溶化材料的粘性导致的在加热元件上的材料残留即得以避免。由于在绝大多数情况下待接合的塑料件的接合面制造得并不平，其存在一定公差，因此塑料件的特定区域至热辐射器的距离是不规则的。这会导致焊接区(即待加热的塑料件的部分)的不均匀加热。

在塑料件上形成预期厚度的熔化层之后，接合阶段将接替红外线辐射器加热阶段。辐射器元件从塑料件的接合面或其附近移走。塑料件的接合阶段从接合区域的相互接触开始。在这些接合区域相互压紧状态下，塑料件之间冷却后就在塑料件之间发生硬化和连接。一旦产生这种连接，红外线焊接即完成。

在红外线焊接工艺中，根据其应用，会使用不同类型的辐射器。这些辐射器类型例如包括波长为1.6微米的短波辐射器，例如卤素辐射器。另外，可使用波长为1.6微米至3.5微米之间的中波辐射器，例如金属膜(metal foil)辐射器。长波辐射器提供另一种选择，其涵盖大于3.5微米的波长范围，例如石英辐射器。就此而言，应当指出的是，热辐射器并不是在一个精确的波长发出热辐射，而是在一个波长范围内发出热辐射。而且，不同塑料的吸收特性可能很不相同，因此其结合区的加热也可能会很不相同。红外线焊接的一个主要优点即是热源与塑料之间非接触，从而避免了塑料材料沉积对热源的污染。另一个优点是在其它塑料处理工艺中使用红外线辐射器(或者通常来说，热辐射器)作为预热源。例如，在振动焊接工艺中，利用红外线辐射对塑料的焊接接头区域进行预热以提高振动焊接的速度。利用红外线辐射器进行复杂(例如，三维和长的)焊缝结构的加热或焊接时，经常需要使用多个辐射器。另外，限制辐射器的长度在技术上是有优势的。热辐射器越短，在损坏时更换他们所付出的技术努力就越小。最重要的是，大量小的辐射器元件有利于塑料元件的均匀加热。理想的是，每个这些辐射器元件独立于其余辐射器元件单独适配待加热的塑料元件的对应部分。对于大型塑料元件，需要使用例如二十或更多个热辐射器。

当使用金属膜辐射器时，其缺点是，金属膜辐射器的金属膜可自由触及，因此作为带电元件受到一些安全性规范的约束。为了满足这些要求，需要采用复杂的安全性措施以使得工人无法接触到金属膜。有利的是，金属膜辐射器能够轻易地适应塑料元件的表面轮廓。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种热辐射器、红外线焊接设备以及加热或焊接塑料元件的方法，其相较于现有的构造和方法，适应性强且经济上可行。

上述目的是利用根据独立权利要求1的热辐射器、根据独立权利要求9的用以红外线焊接至少两个塑料元件的装置以及根据独立权利要求14的用以加热或焊接至少一个塑料元件的方法来实现的。附属权利要求以及结合附图所做的说明提供了本发明的有利的实施例和进一步改进。

根据本发明的热辐射器，特别是一种红外线辐射器，包括下列特征：至少一个辐射源，电能输入可利用该至少一个辐射源转换为热辐射，以及控制装置，所述控制装置包括至少一变频器，所述至少一变频器具有第一、第二和第三输出，使得所述第一和第三输出之间可提供第一交流电流，所述第二和第三输出之间可提供第二交流电流，所述至少一个辐射源可利用所述至少一变频器进行操作。

一方面，热辐射器用于加热准备用于例如振动焊接的塑料元件。另一个应用领域是塑料元件的红外线焊接。在此，热辐射器用于塑料元件的非接触式加热，之后这些塑料元件接合在一起。