[发明专利]塑料管与其它塑料部件的激光熔接连接

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备塑料管与另一塑料部件的连接的激光熔接方法，其中塑料管的一端搭接安装于另一塑料部件的管状端部，塑料管端部和塑料部件端部在连接区域分别具有内部尺寸或外部尺寸，并且连接区域中内端的最大外部尺寸大于该区域中外端的最小内部尺寸，由此在两端部之间形成接触压力，这加强了激光熔接过程中相互的热接触。

背景技术

塑料管和其它塑料部件之间的连接例如在汽车工业中是已知的。尤其是燃料管线，它们必须以密封和安全的方式与用来传输燃料的塑料管的安装件和/或接合件相连接。由于燃料中乙醇成份增加，在燃料管线中经常发生膨胀，燃料管线由此变得更软，因此使用例如从DE 38 43 995 C2获知的导管橄榄环(olives)或使用松果外形的传统连接点不再能承受增长的压力和密封要求。在最坏的情形下，管线和接头(例如以快速接合部件形式出现)之间的连接变松，因此它们相对于彼此产生扭曲，或者管道甚至从接头上脱落。同样，对燃油冷却管线也必须作出与燃油管线相同的考虑，由于其中传统接头(松果外形)也经常因为温度和压力的增加而失效。

如今正越来越多地制造采用旋转摩擦熔接(参见EP 0 635 670 B1)或胶合(参见DE 103 36 494 A1)的这类连接。然而，已知由于该方法所产生的磨蚀下来的微粒聚集在通过旋转摩擦熔接的管线内部并会污染管线。通过胶合的管线中也会产生干涉微粒、甚至阻塞。

塑料管使用激光熔接方法与另一塑料部件的连接可从EP 1 403 030 A1获知。另一塑料部件的塑料管端部的外层通过例如添加碳黑、硅化钙或氧化铁被做成对激光不透明的，即吸收激光。塑料管的一端搭接结合于另一塑料部件的管状端部。在其上设有由对激光透明(即激光透射)的塑料制成的适配件，以使它覆盖塑料管的一部分和另一塑料部件的管状端部的一部分，并与这两个覆盖部分形成良好的热接触。使用激光辐射对每个覆盖部分加热并因此使用在该区域熔融的适配件(adapter)通过至少一个周缘熔接缝将它们相连接。另一塑料部件可以是管、快速接头、支管、阀或管盖。

激光塑料熔接一般从瑞士工业杂志“Technischen Rundschau”(瑞士职业媒体AG，Wabern，瑞士)、2004年公布的、第23期的、Seiffert和Renner等人的题为“Laser-Kunststoffschweissen in allen Farben[Laser Plastic Welding inAll Colors]”的文章中获知。其中特别提到要被熔接组件的着色的自由度在这之前一直受到限制，并且激光辐射的吸收在多数情形下是由例如色素和/或颜料的嵌入添加剂确定，而不是由聚合母体来确定的。由于这些吸光材料一般在可见光范围内同样具有明显的本征颜色(在碳黑的情形下例如为深黑色)，因此直到现在都必须在技术设计和颜色要求之间作出折衷。用于透明塑料的理想激光吸收添加剂在近红外(NIR)范围内的普通激光波长处表现出强吸收性，在可见光范围没有吸收性(即没有本征颜色、然而肉眼可见的颜色可能不形成干涉)，并且没有光学散射。它不影响聚合母体的机械性质、无毒，并且即使在高注塑温度下也能被加工处理。这就是激光熔接的添加剂受到很大程度关注的原因。另一方面，如果颜料是已知的(参见来自“Technischen Rundschau”的引证文献)，这反过来允许激光束通过，但在可见光范围内使颜色凸显，即激光透明颜色形成。如果塑料部件的本征颜色是最后应用所要求的，则可将这类激光透明颜料用于上端结合对应物(upper join partner)中的激光透射熔接。

德国公布的申请DE 103 04 071公开了至少两根管子的组合体的制造，这两根管子中的一根被推入另一根以沿径向配合并进行点式激光熔接。然而，由于通过点式熔接无法实现密封连接，因此这种类型的连接不能保证在所连接的管子中液体或流体的通过。

德国公布的申请DE 10 2005 010 193公开一种用来连接由塑料制成的管的节约成本的方法和装置，其中使用非相干光源(即，不是激光)。