影响塑胶超声波焊接的因素

新冠疫情的原因使口罩行业备受关注，超声波设备口罩生产中起到很重要左右，尤其是超声波焊接机焊接速度快、能耗低、焊缝一致性好的优点非常适合口罩加工。口罩焊接面积较小对超声波功率要求不高，口罩耳带材料90%涤纶+10%氨纶，口罩生产所使用的超声波发生器功率约为2KW，频率约为20KHz。

超声波焊接设备由超声波发生器，换能器，变幅杆，压力系统，焊头，零件工装夹具等组成。

影响塑胶超声波焊接的因素

1.物理性能和机械性能

物理性能和机械性能决定了塑胶的超声波焊接可行性和焊接质量。

2.原料成分

原料的成分对焊接的影响分析塑胶原料主要成分由树脂、填充料(碳酸钙，玻璃，氢氧化铝等，玻璃纤维，云母等)和添加剂(阻燃剂，增塑剂，润滑剂，抗冲击剂，发泡剂，光扩散剂，着色剂)等组成。

塑胶原料生产厂家为了满足不同的产品性能，需要针对某些特殊要求进行改性处理。改性塑胶提升了塑胶原料的特定性能，而对超声波焊接工艺也存在很大的影响。

填充料在塑胶组成成分中占据比例较大。通常填充料都是无机化学物，不会改变塑胶分子的排布结构。

填充材料刚性大有利于超声波振动能量的传递，在焊接面产生更大的摩擦和热量；相反刚性不足的填充料会抑制振动能量的传递，超声波工艺需要更大的功率和振幅才能达到良好焊接效果。

填充料比例过大时，焊缝的熔融树脂就相对减少，焊接强度及密封可靠性就就降低。

聚丙烯和聚丙烯+15%碳酸钙于相同的超声波工艺条件下焊接，进行拉伸强度测试，聚丙烯加入碳酸钙填料明显提升了焊接强度。

添加剂在塑胶原料组成成分中占据比例较少，但添加剂对塑胶原料的改性性能起到非常重要在作用。

增塑剂、润滑剂、抗冲击剂和发泡剂主要是增加口罩成型时的柔软性能和成型性，致使材料硬度和刚性降低，大大抑制塑料分子摩擦发热并吸收了超声波振动能量的传递。因而在这些柔性的添加剂作用下，往往造成焊接困难。当产品有阻燃特性要求时，塑胶原料通过添加阻燃剂来降低材料燃烧性能，阻燃剂在高温作用下会发生强烈的吸热反应，吸收超声波振动的部分热量；同时，阻燃剂在高温下形成玻璃状或稳定的泡沫覆盖层和碳化物，这部分覆盖层阻碍了熔融树脂的熔接；而且阻燃剂在高温作用下，会不断的分解出不可燃气体，致使焊缝中存在微量残余气体，影响产品的超声焊接质量。

大多数着色剂并不抑制超声波能量传递，但着色剂一般都是无机化学物，具有不可焊接性，着色剂混合于树脂中，具有耐候性，着色稳定，遇高温不易分解等特性，着色剂含量过高时，零件焊缝熔接树脂就会不足。

纯原料超声波焊接强度明显优于添加着色剂塑料。

3.水分

塑胶材料中存在一定含量的水分。口罩在注塑前一般进行高温干燥处理，以便更好的去除水分进行注塑成型，得到质量高稳定性好的零件。但是塑胶内部的水分不可能全部去除，在超声波焊接时，水分遇高温汽化，在焊缝处会留下残余水汽形成气孔，还可能对某些塑胶发生水解反应降解塑胶，大大降低焊接强度并降低焊接质量。因此，需要超声波焊接的零件，在注塑时需要尽量的做去除水分的处理。

4.脱模剂

脱模剂常用于喷涂在模具模腔内，以利于注塑零件脱出模具。不可避免的脱模剂会转移到注塑的口罩上。脱模剂耐热性能良好，耐温达 300℃不发生碳化降解，性能稳定不与树脂发生反应；具有润滑性，转移到焊缝面上会减少摩擦，抑制了振动摩擦发热量；脱模剂在零件表面形成均匀薄膜阻碍树脂的熔接。为了获得良好的焊接性能，在超声焊接前，必须清洗去除零件焊接面处的脱模剂。