改变塑料工业的50大创新:No.8超声波焊接(Ultrasonic Welding)

来源:译者-Kimmy,微信订阅号:聚合物加工成型,授权高分子网(gaofenzi.org)发布

编者注:Plastics Technology 2005年第10期的杂志上刊登了该篇文章,但对于Branson公司发明超声波焊接技术的细节,后来发现了更为详实的资料:Branson公司的Robert Soloff 和Seymour Linsley应当是该技术最重要的贡献者,他们于1965年12月21日获得了该技术的专利授权。

Soloff (Branson的应用实验室经理)当时正致力于研究超声波薄膜密封—塑料薄膜通过超声波探头进而缝合袋子或管材。Soloff回忆到,他当初不经意地将超声波探头与办公桌上的思高胶带分割座(Scotch Tape dispenser)接触后,发现分割座的两半竟然被焊接在一起了。此时,他意识到声波可以穿越硬质塑料到达连接区域而将其焊接,因而无需将探头沿连接区域的周边移动,即可将两个压在一起的部件连接在一起,超声波的能量可以一次性施加到整个连接区域。Soloff之后就开始了研制第一台超声波压机并被授予了超声波焊接方法的专利。Soloff于1969年离开了Branson公司并在康涅狄格州的Newtwon成立了Sonics & Materials公司,专注于超声设备的生产。

20世纪60年代早期,塑料连接的技术极其有限。仅有的几种也非常简单:胶水粘接、螺纹连接、溶剂粘接及热板焊接。这种情况一直持续到1963年,直至Branson Ultrasonics公司的测试工程师Bob Stevenson在康涅狄格州Danbury实验室的意外发现方告结束。

Stevenson在为一个项目测试一个超声波细胞粉碎机的时候,不小心焊接了一个聚苯乙烯投币箱。但公司的管理层预见到了其在塑料领域的潜在机会,并着手将一台手工钻床改造成为最早的超声波焊接机用于硬质塑料。第一台Branson Series 100焊机于1964年问世, 包括一个超声波组件(转换器,增压器和探头)和一个200瓦电源。

超声波焊接技术将塑料装配提升到一个新的高度。对于相当多的工业领域,该技术可以帮助它们优化设计和提高产率。超声波焊接的工艺重复性、质量和速度都无可匹敌,使得塑料装配的可靠性和效率提高,与此同时也开辟了一个新的市场领域。

超声波焊接最早的应用出现于玩具行业, Mattel公司和Knickerbocker公司是最早的先驱。在上世纪60年代末,汽车行业也开始应用该技术,比如在印地安那的GM Guide Lamp 分部(现在的Delphi) 就在汽车尾灯和转向灯上使用了超声波焊接技术。在20世纪70年代早期,该技术开始在医疗行业应用。

现在,超声波焊接已成为硬质热塑性塑料装配的首选方法。除了Branson公司外,其它的北美设备供应商还有Herrmann Ultrasonics, Dukane Ultrasonics和Sonics & Materials。

(来源:Plastics Technology)

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聚合物加工成型

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