本发明涉及透明塑料焊接工艺，特别是涉及一种透明塑料焊接方法。
背景技术：
塑料质量轻，耐化学腐蚀能力强，耐冲击性好，具有良好的绝缘性和耐磨性，制造成本低，容易加工成不同的形状。塑料应用广泛，如产品包装、日用产品、管材等。
透明塑料由于其较高的透光性，广泛用于照明器材、光学仪器、塑料玻璃、光纤材料、光盘材料、透明封装等领域。对于特殊的领域如光学用隐形眼镜、光纤材料、以及医疗用塑料等，对塑料的洁净度要求极高。传统的透明塑料焊接方式为超声波焊接、摩擦焊接、振动焊接、热板焊接、热气焊接、植入焊接。超声波焊接、摩擦焊接、振动焊接虽然工艺简单、重复性强，但容易产生碎屑、印记等，降低了透明塑料的洁净度与透光性。同样的，热板焊接、热气焊接、植入焊接不仅对操作人员要求高，而且容易破坏塑料的一致性与透明度。因此，亟需一种新型可靠的焊接方式来满足透明塑料的焊接要求。激光焊接作为一种先进的、非接触式焊接技术，使之成为可能。
然而，采取传统的透明塑料激光焊接工艺，焊接过程中需要在透明塑料上涂覆如clearweld等吸收剂，增加了焊接过程的复杂性以及成本。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种透明塑料焊接方法，解决传统透明塑料激光焊接需要吸收剂而影响焊接效率问题。
一种透明塑料焊接方法，该方法包括步骤：
将待焊接的两透明塑料层叠放置；
在处于上层的透明塑料上覆设散热片；
采用波长为1700nm～2000nm的激光依次透过所述散热片及处于上层的透明塑料，并聚焦于两所述透明塑料的接合面，将两所述透明塑料焊接在一起。
在其中一个实施方式中，在所述激光聚焦于两所述透明塑料的接合面进行焊接时，在所述散热片远离所述透明塑料的表面加压。
在其中一个实施方式中，所述透明塑料的材料选自聚酰胺、共聚聚酯和聚碳酸酯中的一种或上述聚合物的单体中的至少两种的共聚物。
在其中一个实施方式中，所述激光的波长为1940nm、功率为30w，并以2mm/s～4mm/s的速度对所述透明塑料进行焊接。
在其中一个实施方式中，所述激光对所述透明塑料进行焊接的过程中，通过夹具将所述散热片和两所述透明塑料压紧固定。
在其中一个实施方式中，所述散热片的材料为石英玻璃。
在其中一个实施方式中，所述石英玻璃的红外透射率在1700nm～2000nm波长下为95％以上。
在其中一个实施方式中，所述散热片在150～200℃的导热系数为1～1.2w/m·k，且对所述激光的吸收损耗不高于5％。
在其中一个实施方式中，两所述透明塑料的红外透射率在1700nm～2000nm波长下为65％～75％。
在其中一个实施方式中，两所述透明塑料的材料相同。
本发明提供的一种透明塑料焊接方法，采用波长为1700nm～2000nm的激光对透明塑料进行焊接，利用透明塑料对波长为1700nm～2000nm的激光具有较低的透光率，使得在对透明塑料进行焊接时，不需要添加吸收剂，从而提高焊接效率；同时，采用散热片对处于上层的透明塑料进行散热，以避免上层的透明塑料温度过高而烧损。
附图说明
图1为一实施方式中透明塑料焊接方法的步骤流程图；
图2为一实施方式中激光对透明塑料进行焊接时的焊接示意图；
图3为一实施方式中激光分别以1mm/s和2mm/s对透明塑料焊接时的焊接效果对比；
图4为一实施方式透明塑料的焊缝截面图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1和图2，一实施方式中的一种透明塑料焊接方法，该方法包括步骤：
步骤s110，将待焊接的两透明塑料21、22层叠放置；
步骤s120，在处于上层的透明塑料22上覆设散热片23；
步骤s130，采用波长为1700nm～2000nm的激光l依次透过散热片23及处于上层的透明塑料22，并聚焦于两透明塑料21、22的接合面c，将两透明塑料21、22焊接在一起。
该实施方式中，采用波长为1700nm～2000nm的激光l对透明塑料21、22进行焊接时，由于透明塑料21、22在该波长范围内的透光率较低。例如，以波长为1940nm的激光l为例，选材于聚酰胺、共聚聚酯和聚碳酸酯的透明塑料21、22在该波长下的透光率分别为70％、42％和72％。低透光率表明透明塑料21、22对该波长范围的激光l具有较高的吸收率，从而利用该波长范围的激光l对透明塑料21、22进行焊接时，无需添加吸收剂，仅需将该波长范围的激光l聚焦在两透明塑料21、22于接合面c，透明塑料21、22将吸收激光能量而熔化，并经冷却后连接在一起。此外，该实施方式中，处于上层的透明塑料22上覆设有散热片23，从而激光l对两透明塑料21、22进行焊接时，散热片23可以起到较好的散热效果，有效避免上层的透明塑料22因温度高出熔点而烧损。
步骤s130中，激光l聚焦于两透明塑料21、22的接合面c进行焊接时，在散热片23远离上层的透明塑料22的表面加压，从而使得散热片23与上层的透明塑料22紧密贴合，吸收上层的透明塑料22的热量，消除了上层的透明塑料22表面熔化烧损的问题。此外，散热片23对上层的透明塑料22的抵压，使得焊接过程中两透明塑料21、22紧密相贴而不会因受热膨胀，最终使得两透明塑料21、22之间的接合面c处焊缝较为光滑平整。
在一些实施方式中，两透明塑料21、22的红外透射率在1700nm～2000nm波长下为65％～75％，以确保透明塑料21、22在该波长范围内对激光能量具有较好的吸收效果，同时，也维持透明塑料21、22较好的透明效果。
透明塑料21、22的材料选自聚酰胺、共聚聚酯和聚碳酸酯中的一种或上述聚合物的单体中的至少两种的共聚物，在确保透明塑料21、22的洁净度的同时，能够有效的使透明塑料21、22对波长为1700nm～2000nm的激光l具有较好的吸收效果，从而在不使用吸收剂的情况下就能够焊接在一起。
两透明塑料21、22的材料相同，从而使得焊接效果较为匀称，不会在透明塑料21、22之间形成色差。
在一些实施方式中，激光l对透明塑料21、22进行焊接的过程中，可以通过夹具将散热片23和两透明塑料21、22压紧固定。一方面，防止透明塑料21、22焊接时因出现移位而导致焊接效果不佳；另一方面，利用夹具的夹紧力有效的使得散热片23以及两透明塑料21、22之间紧密相贴，使得焊缝较为光滑平整，且散热片23与上层的透明塑料22抵接面较均匀，提高散热效果。
需要说明的是，上述实施方式中，利用透明塑料21、22在1700nm～2000nm波长的激光l下具有较低的透射率，使得透明塑料21、22在不使用吸收剂的情况下就能有效吸收激光能量。同时，需要利用散热片23对上层的透明塑料22进行及时的散热，将上层的透明塑料22的温度始终维持在低于其熔点的水平，以避免温度过高而导致烧损。由此可见，在进行散热片23的选材时，要考虑两个方面因素：其一，散热片23需要具备较好的红外透射性能，以尽可能减少激光l穿过时的能量损耗；其二，散热片23需要具有较好的导热性能，以快速的对上层的透明塑料22进行散热，以此避免上层的透明塑料22温度过高。如在本实施方式中，散热片23在150～200℃的导热系数为1～1.2w/m·k，且对激光l的吸收损耗不高于5％。
具体的，散热片23的选材主要包括含sio2的石英类玻璃材料、含geo2的锗酸盐类玻璃材料、含al2o3的铝酸盐类氧化的玻璃材料、硫化物类玻璃材料和硫族化物玻璃材料。这些材料均具有较好的散热性能。考虑到材料对波长为1700nm～2000nm的激光l的穿透性，本实施方式中，散热片23的材料为石英玻璃，石英玻璃的红外透射率在1700nm～2000nm波长下为95％以上，从而利用该石英玻璃对上层的透明材料进行散热时，石英玻璃不会大量的吸收激光能量，从而使得激光透过石英玻璃入射两透明塑料21、22的接合面c时，能量损耗较小，继而激光能量尽可能的被透明塑料21、22吸收，最终将两透明塑料21、22焊接在一起。
结合图3所示，图3示出了激光l分别以1mm/s和2mm/s对透明塑料21、22焊接时的焊接效果对比。
具体的，在激光l聚焦在两透明塑料21、22之间的接合面c后，沿直线轨迹进行焊接，所采用的激光l的波长为1940nm、功率为30w。在焊接速度为1mm/s时，形成焊缝a1。相应的，在焊接速度为2mm/s时，形成焊缝a2。由图3可知，焊缝a1的尾部出现气泡b，这是由于在焊接过程结束时，焊缝尾部处于高温融化状态，高分子材料发生分解，气体无法及时散出去而残存在焊缝中。而焊缝边缘冷却较快，因而，冷却结束时，残存的气体便在焊缝的内部形成气泡b。相比而言，在将焊接速度加快至2mm/s时，形成的焊缝a2中，无气泡产生，可见，在对透明塑料21、22进行焊接时，可以通过加快焊接速度的方式来避免焊缝的尾部出现气泡而引起焊接缺陷。
在一些实施方式中，采用2mm/s～4mm/s的速度对透明塑料21、22进行焊接，从而有效的避免焊接过程中在焊缝的尾部产生气泡，同时也避免了焊接速度过快，透明塑料21、22吸收的激光能量太少而影响焊接品质。
结合图4所示，两透明塑料21、22的接合面c处的焊缝a的横向截面形态呈椭圆形，可见将激光l聚焦到两透明塑料21、22的接合面c处进行焊接时，两透明塑料21、22能够均匀的吸收激光能量而熔化，并在冷却后焊接在一起。此外，由图4可以看出，采用本实施方式的焊接方法对透明塑料进行焊接时，焊接后的焊缝a内部无气泡，碎屑，且上层的透明塑料22和下层的透明塑料21完全熔合在一起，焊接效果较好。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。