CN1564744A - 利用两种感应体的感应加热 - Google Patents

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CN1564744A CNA028135725A CN02813572A CN1564744A CN 1564744 A CN1564744 A CN 1564744A CN A028135725 A CNA028135725 A CN A028135725A CN 02813572 A CN02813572 A CN 02813572A CN 1564744 A CN1564744 A CN 1564744A
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    • H05B2206/023—Induction heating using the curie point of the material in which heating current is being generated to control the heating temperature

Abstract

本发明涉及用于加热物质的加热物，其包括(a)至少一种不导电的感应体和(b)至少一种导电的感应体。优选所述不导电感应体包括微米级的亚铁磁性(ferrimagnetic)颗粒，所述导电感应体颗粒包括铁磁性(ferromagnetic)颗粒或者本身导电的聚合物颗粒。

Description

利用两种感应体的感应加热
                    技术领域
本发明涉及通过在待加热的物质中混入特殊组合的感应体而快速加热诸如聚合物的物质的方法。更具体地说，本发明提供了加热物或感应体，它们在交变磁场中，以比现有技术已知的加热物快得多的速度加热。更具体地说，本发明提供了以高于300℃/秒(575°F/秒)的平均加热速度加热的加热物。
                    背景技术
人们希望存在更有效的加热物或感应体来加热塑性基质并焊接至基质上。为了实现生产效率最大化(例如降低生产时间和费用)同时保证产品质量，希望具有高的加热速度，并且有时候要求具有高的加热速度。对于液体和食品的塑料密封焊接来说，高加热速度是特别需要的，因为在这里180℃的焊接温度必须在250-300毫秒内达到。因此，人们希望出现快速加热和熔融塑性物质的方法，使之能够在生产设备中用于密封和焊接塑性组分的生产线上。
本发明感应加热的方法包括1990年11月13日授给Leatherman等人的美国专利4,969,968。该专利公开了使用不导电的亚微米级氧化铁(Fe2O3)颗粒和微米级导电铁磁性铁(例如铁)颗粒，前者由于磁滞损耗而生热，后者主要是由于涡流损耗而生热。Leatherman要求使用集成的亚微米级不导电颗粒(例如Fe2O3)和微米级导电颗粒(例如铁)，其中每一种从重量上看都是粘合剂的重要组成部分。Leatherman的方法包括使用1.2KHz至7MHz，优选1.8至4.8MHz，一般在3.5至4MHz的RF。Leatherman的混合颗粒的重量百分比比惰性树脂载体(如聚丙烯)要大的多。第二类颗粒约为第一类颗粒重量的两倍。在Leatherman给出的优选实施方式中，第二类颗粒基本上为粘合剂层的40重量％，所述第一类颗粒基本上为粘合剂层的25重量％。第二类颗粒大于200目(～75μm)，第一类颗粒小于1.0μm。另外，Leatherman给出了采用非常高的线圈电流，即600安培。Leatherman给出了最大加热速度为425°F/秒。
因此，希望具有这样一种加热物，它能够比目前已知的方法更快地加热热塑性物质。另外，希望具有这样一种快速加热的方法，它比目前已知的方法更经济，并且能够利用标准市售设备达到快的加热速度。
                        发明简介
本发明提供了加热物，它们在交变磁场中，以比现有技术已知的加热物快得多的速度加热。更具体地说，本发明意想不到地提供了以高于300℃/秒(575°F/秒)的平均加热速度加热的加热物。
本发明克服了现有技术的颗粒加热物在加热效率方面的缺点，这包括将由独特的颗粒物质混合物组成的加热物混入树脂基质中，所述加热物在施加交变磁场时提供异常高的加热速度。
本发明涉及用于对物质(如热塑性物质)进行加热的含有两种感应体的加热物。所述两种感应体包括(a)至少一种不导电的亚铁磁性感应体，和(b)至少一种导电感应体。优选的不导电感应体包括微米级亚铁磁性颗粒(例如磁性氧化物)。可用于本发明的不导电颗粒的实例包括氧化铁、六方晶系铁氧体、或软磁性铁氧体颗粒。六方晶系铁氧体的实例包括具有下述组成的化合物：SrF、Mea-2W、Mea-2Y和Mea-2Z，其中2W是BaO:2MeaO:8Fe2O3，2Y是2(BaO:MeaO:3Fe2O3)，2Z是3BaO:2MeaO:12Fe2O3，其中Mea是二价阳离子。软磁性铁氧体颗粒的实例的组成为1MebO:1Fe2O3，其中MebO是过渡金属氧化物，Mea包括Mg、Co、Mn或Zn，Meb包括Ni、Co、Mn或Zn。
用于本发明的导电感应体包括铁磁性颗粒或本身导电的聚合物(ICP)颗粒。用于本发明的导电铁磁性颗粒包括铁磁性单质颗粒或铁磁性合金。铁磁性导电颗粒的实例包括镍、铁和钴以及它们的组合或者它们的合金。优选所述颗粒是铁磁性的。ICP的实例包括，但不限于聚苯胺(PAni)、聚吡咯(PPy)、聚噻吩(PTh)、聚亚乙基二氧噻吩和聚(对亚苯基亚乙烯基)。不管是导电颗粒和/或不导电颗粒都可以是不规则形状、球形或片形。本领域普通技术人员能够很容易地选择所需形状。优选实施方式中，亚铁磁性颗粒的大小约为1.0μm至约50μm，铁磁性颗粒的大小约为5μm至约100μm，更优选约为10μm至约50μm。
不导电颗粒约占加热物的10体积％(20重量％)至30体积％(58重量％)。导电颗粒约占加热物的5体积％至15体积％。
本发明还涉及焊剂，其包括(a)基质和(b)用于加热基质的加热物，其中所述加热物包括两种感应体。两种感应体包括(1)至少一种不导电的亚铁磁性感应体，和(2)至少一种导电的铁磁性感应体。所述基质可以选自任何热塑性物质或它们的组合。有用的基质实例包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、聚缩醛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、尼龙6、尼龙66、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)，或它们的组合。两种感应体如上所述。
本发明还涉及包括(a)基质和(b)用于加热基质的加热物的制品，其中所述加热物包括两种颗粒。这两种颗粒包括(1)至少一种不导电的亚铁磁性感应体，和(2)至少一种导电的铁磁性感应体。优选的不导电感应体包括微米级亚铁磁性颗粒，所述导电感应体包括铁磁性颗粒或ICP颗粒。这些感应体上面已经给出并进一步描述如下。所述基质可以选自任何聚合物或陶瓷材料或它们的组合。聚合物的实例包括，例如可塑性物质、弹性体、粘合剂、涂料和天然聚合物(例如橡胶)。有用的基质物质的一些实例包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、聚缩醛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、尼龙6、尼龙66、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)，或它们的组合。按照所需用途的需要，颗粒可以置于基质表面，或者嵌入基质内部。本领域普通技术人员能够容易地断定，颗粒应当置于那里。
本发明还涉及一种加热物质的方法，所述方法包括(a)提供至少一种不导电的感应体，(b)提供至少一种导电的感应体，其中所述不导电感应体在物质中具有特定的居里温度(Tc)，(c)对物质施加交变磁场，其中(a)中的感应体由于磁滞损耗而生热，而(b)中的感应体由于涡流损耗而生热。
本发明还涉及快速加热热塑性物质的方法，该方法包括(a)在第一热塑性物质中提供用来加热物质的加热物，其中所述加热物包括(1)至少一种不导电的亚铁磁性感应体，和(2)至少一种导电的铁磁性感应体，其中所述第一热塑性物质中的不导电的亚铁磁性感应体具有特定的居里温度(Tc)；(b)对所述第一热塑性物质施加交变磁场来加热感应体；和(c)当感应体达到所需温度时停止施加交变磁场。
本发明方法中，施加磁场包括施加约为2MHz至约30MHz的交变磁场，优选实施例中，施加的交变磁场为约10-约15MHz。
在优选方式中，所述方法还包括在施加交变磁场之前，提供与第一热塑性物质接触的第二热塑性物质的步骤。在另一个实施方式中，该方法还包括最初在未固化或部分固化的热固性物质上放置第一热塑性物质，并在固化热固性物质的同时粘结热塑性物质和热固性物质。所述方法还可以包括最初在所述热固性物质上并置所述第一热塑性物质，在固化热固性物质的同时将热塑性物质粘结至热固性物质上，并将粘合的组合体与第二物质并置。优选的是，所述第二物质是带有第二热塑性物质的第二热固性物质，其中所述粘合包括在固化热固性物质的同时，流动并粘合第一和第二热塑性物质。在另一方法中，第二物质就是第二热塑性物质。第二物质可以与第一热塑性物质的化学组成相同或不同。第二热塑性物质内部可以嵌入感应体。在这些实施方式中，感应体可以被嵌入第一、第二热塑性物质的相邻表面。所述感应体也可以嵌入第一或第二热塑性物质的表面内。
优选方法中，不导电感应体的Tc高于热塑性物质的熔融温度，所施加的磁场要使感应体熔融热塑性物质。在另外的实施方式中，感应体的Tc低于热塑性物质的熔融温度。
本发明某些方法和制品中，可以变化亚铁磁性颗粒中锌的含量以此来控制颗粒的居里温度。
在优选方式中，所述方法还包括在施加交变磁场之前，提供与第一热塑性物质接触的第二热塑性物质的步骤。在其它实施方式中，所述方法还包括最初在未固化或部分固化的热固性物质上放置第一热塑性物质，并在固化热固性物质的同时粘结所述热塑性物质和热固性物质。所述方法还可以包括最初在热固性物质上并置第一热塑性物质，在固化热固性物质的同时将热塑性物质粘结至热固性物质上，并将粘合的组合体与第二物质并置。优选的是，所述第二物质是带有第二热塑性物质的第二热固性物质，其中所述粘合包括在固化热固性物质的同时，流动并粘合第一和第二热塑性物质。在其它方法中，所述第二物质是第二热塑性物质。所述第二物质的化学组成可以与第一热塑性物质的化学组成相同或不同。第二热塑性物质内部可以嵌入感应体。在这些实施方式中，所述感应体可以被嵌入第一和第二热塑性物质的相邻表面。所述感应体可以嵌入第一或第二热塑性物质的表面内。
在优选方法中，所述感应体的Tc高于热塑性物质的熔融温度，所施加的磁场要使感应体熔融所述第一热塑性物质。
本发明还涉及密封装置，其包括具有一定形状的基质和边缘的第一元件；具有用于粘结第一元件边缘的环状部分的第二元件；置于第一元件边缘内或第二元件环状部分的至少一种不导电的感应体和至少一种导电感应体，这些感应体被用于在施加交变磁场时将边缘或环状部分加热至预定温度，以将所述第一元件和第二元件粘结在一起。在某些实施方式中，在所述边缘和环状部分都置有感应体。
用于密封装置中的基质优选包括至少一种热塑性物质，它可以选自任何热塑性物质或它们的组合。有用的基质的实例包括，但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、聚缩醛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(PA)、尼龙6、尼龙66、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)，或它们的组合。视所需用途的需要，所述感应体颗粒可以置于基质的表面，或者置于基质内部。本领域技术人员能够容易地断定，颗粒应该放在哪里。
                        附图简介
图1是片状或带状加热物的顶视图，该加热物包括无规分散在热塑性基质中的不导电的微米级亚铁磁性(例如铁氧体)颗粒和导电的微米级铁磁性颗粒的混合物。
图2是高密度聚乙烯(HDPE)中含有的20体积％(36重量％)锶铁氧体和13体积％(41重量％)镍片的加热曲线(实线)。当发电机开关打开(t＝0)，然后当t＝250毫秒关闭时为虚线。加热速度：1120°F/秒。
图3是高密度聚乙烯(HDPE)中含有的20体积％(36重量％)MnZn铁氧体和13体积％(40重量％)铁的加热曲线(实线)。当发电机开关打开(t＝0)，然后当t＝250毫秒关闭时为虚线。加热速度：740°F/秒。
图4是高密度聚乙烯(HDPE)中含有20体积％(44.9重量％)MnZn铁氧体和5体积％(20.8重量％)Ni-Al片的加热曲线(实线)。当发电机开关打开(t＝0)，然后当t＝250毫秒关闭时为虚线。加热速度：740°F/秒。
图5是高密度聚乙烯(HDPE)中含有20体积％(46.1重量％)锶铁氧体和5体积％(20.6重量％)镍片的加热曲线(实线)。当发电机开关打开(t＝0)，然后当t＝250毫秒关闭时为虚线。加热速度：760°F/秒。
                     发明详述
本发明提供了含有组合感应体的加热物，在交变磁场中，所述加热物令人惊奇地以比现有技术已知的那些加热物更快的速度加热。本发明的加热物平均加热速度高于300℃/秒(575°F/秒)。
本发明组合了至少两种感应体，并采用了高频交变磁场来产生热，这些热量被用于粘合或焊接塑性物质。例如，本发明的焊剂包括嵌入塑料(如热塑性基质)中的多种感应体。
不管是铁磁性物质中的铁磁性还是不导电铁磁性物质中的亚铁磁性在居里温度时都消失，这是由于热振荡克服了由于交换相互作用所产生的取向，造成原子颗粒的无规排列。当不导电的亚铁磁性物质被置于电磁场中时，物质中的磁滞损耗引起温度上升，最终达到其居里温度。达到居里温度时，物质的晶格发生尺寸上的变化，引起磁场偶极的可逆损耗。一旦失去了磁场偶极，亚铁磁性消失，因而加热停止。尽管不想受任何理论的约束，但是据信本发明方法和组合物中所看到的快速加热现象是由于组合了不导电感应体和第二导电感应体。所述第二感应体的加入有助于将磁场集中在不导电感应体上，使温度能够连续快速升高。
所述方法中的重要参数如下：
1) 亚铁磁性磁滞回线的大小和形状：亚铁磁性磁滞回线的大小和形状受所选择的感应体的控制。例如，硬磁性铁氧体比软磁性铁氧体具有更大的磁滞回线。磁滞回线越大，每一循环能够产生的热量越多。为了利用较大磁滞回线，所施加的交变磁场的强度必须足够大，使每一循环中回线都能够完全穿过(例如，为了使感应体达到磁场饱和)。
2) 感应体载荷：感应体的用量受最终用途的限制并以它进行优化。对于热塑性焊接物，感应体相的体积分数和焊接物的厚度直接影响热塑性聚合物内部所达到的温度和加热速度。
3) 交变加热机理：本发明利用了交变加热机理的作用来提供辅助加热。
4) 颗粒大小：颗粒大小受最终用途的限制并以此进行优化。颗粒大小影响传递给热塑性焊接物的热量。
5) 颗粒形状：颗粒形状受最终用途的限制并以此进行优化。某些形状对感应磁场表现出独特的感应，由此可根据用途优化加热。
通过巧妙地运用上述参数，本发明人发现，能够显著提高加热速度。
本文中所用术语“感应体”是指，与磁场相互作用产生感应(例如涡流损耗和/或磁滞损耗)的物质。本发明的方法和装置均基于使用能够用于加热聚合物基质的两种“感应体”。下面进一步描述所述感应体。
如图1所示，不导电感应体(例如微米级亚铁磁性颗粒2)和导电感应体(例如微米级铁磁性颗粒或ICP颗粒3)被分散在热塑性主基质1中。所述感应体可以分散在要加热的整个制品中，例如如果制品是用于将两片热塑性物质粘合在一起的带。或者，可以在要焊接或粘合至另一制品或部分制品的部分制品(例如边缘或环状部分)中嵌入感应体。本领域技术人员能够容易地断定，为了实现加热速度和密封或焊接制品的速度的最大化，感应体应该放在哪里。
熔融过程中，优选热塑性粘合部位的加热是通过置于粘合界面的感应体物质(例如颗粒2和3)的感应加热来实现的。该技术能够适应其中快速生产要求快速加热组合结构的生产线的需要。它还适用于例如快速维修组合结构的领域，并且在初期制造中比目前已知的维修方法更加经济有效。
感应体
本发明涉及含有两种感应体的加热热塑性物质的加热物。所述感应体包括(a)至少一种不导电的感应体和(b)至少一种导电感应体。本发明的方法和组合物利用了下述事实，即当磁性物质或导电物质被施加交变磁场时，它们会通过磁场感应释放热量。本发明特别利用了下述组合感应体中产生的热量。当载流体或线圈靠近本发明感应体放置时，线圈中电流产生的磁场诱导了感应体中的电流。在本发明的导电磁性感应体中，由于涡流损耗和磁滞损耗产生热量。其中涡流损耗是主要的。在不导电磁性物质中，由于磁滞损耗产生热量。在后者中，可用于加热的能量大小与通量-场强滞后曲线(B vs H)中的面积以及交变磁场的频率成正比。只要温度保持在材料的居里温度(Tc)以下，该机理就存在。居里点时，原来的磁性的物质变为非铁磁性。因此，在Tc点，磁性物质的加热停止。因此如上所述，令人惊奇地发现，按照上述方法将这些导电和不导电的感应体组合起来得到了高的加热速度，例如高于300℃/秒。
本发明方法能够使用户通过基于所需用途适当选择感应体的组合来实现高速加热。例如，本领域技术人员能够通过控制感应体的比例来控制加热速度。
所述两种感应体包括不导电的感应体和导电的感应体。所述不导电的感应体优选是微米级亚铁磁性颗粒。用于本发明的不导电颗粒的实例包括，但不限于氧化铁、六方晶系铁氧体、或软磁性铁氧体。六方晶系铁氧体的实例包括具有下述组成的化合物：SrF、Mea-2W、Mea-2Y和Mea-2Z，其中2W是BaO:2MeaO:8Fe2O3，2Y是2(BaO:MeaO:3Fe2O3)，2Z是3BaO:2MeaO:12Fe2O3，其中Mea是二价阳离子。软磁性铁氧体颗粒的实例的组成为1MebO:1Fe2O3，其中MebO是过渡金属氧化物。Mea包括Mg、Co、Mn或Zn，Meb包括Ni、Co、Mn或Zn。在优选实施方式中，不导电颗粒(如亚铁磁性颗粒)的大小约为1.0μm至约50μm。不导电颗粒约占组合物的10体积％(20重量％)至约30体积％(58重量％)。
可用的六方晶系铁氧体的实例包括但不限于表1中给出的这些。
                           表1
    Me-2W     Me-2Y     Me-2Z
  Co2Ba1Fe16O26   Co2Ba2Fe12O22   Co2Ba3Fe24O41
  Co1Zn1Ba1Fe16O26   Co1Zn1Ba2Fe12O22   Co1Zn1Ba3Fe24O41
  Mg2Ba1Fe16O26   Mg2Ba2Fe12O22   Mg2Ba3Fe24O41
  Mg1Zn1Ba1Fe16O26   Mg1Zn1Ba2Fe12O22   Mg1Zn1Ba3Fe24O41
  Mn2Ba1Fe16O26   Mn2Ba2Fe12O22   Mn2Ba3Fe24O41
  Mn1Zn1Ba1Fe16O26   Mn1Zn1Ba2Fe12O22   Mn1Zn1Ba3Fe24O41
参见L.L.Hench and J.K.West：“Principles of Electronic Ceramics”(John Wiley & Sons，1990)，第321-325页。铁磁性六方晶系铁氧体也称作六方晶系亚铁磁性氧化物。优选的亚铁磁性六方晶系铁氧体的实例包括SrF、Co-2Y和Mg-2Y。感应体优选的居里温度的范围是要有效地粘结以及处理好多种热塑性和热固性组合物。
可用于本发明的导电感应体包括铁磁性颗粒和ICP颗粒。所述导电铁磁性颗粒可以是铁磁性单质颗粒或铁磁性合金。导电颗粒的实例包括镍、铁、和钴以及它们的组合和它们的合金。优选的铁磁性颗粒的大小约为5μm至约100μm，更优选约为10μm至约50μm。
所述ICP是传导电流同时保留了常规聚合物的其它典型性能的有机聚合物。ICP不同于被称作“导电聚合物”的不导电聚合物与导体(如金属或碳粉末)的物理混合物。除了亚铁磁性颗粒中的磁滞损耗产生热量之外，导电聚合物内的涡流损耗也有助于辅助加热，从而提高加热物的加热速度。由于ICP在高于约200℃的温度下容易失去其导电性，因此采用ICP的加热物优选用于其中最大焊接温度低于200℃的应用中。ICP的实例包括但不限于聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚亚乙基二氧噻吩和聚(对亚苯基亚乙烯基)。
所述导电颗粒的大小优选约为5μm至约100μm，更优选约为10μm至约50μm，并且占组合物的约5体积％至约15体积％。
在本发明有些实施方式中，亚铁磁性颗粒的居里温度随着颗粒(例如Zn/Mg-2Y和Zn/Co-2Y)中锌含量的变化而变化。例如，通过用Zn++部分代替锶铁氧体(SrF)、Mg-2Y和Co-2Y中的二价离子降低Tc。用Zn++代替晶格中“a”位上的Mg++和Co++后，降低了a-b间相互作用的强度，降低了Tc。优选的是，向硬磁性六方晶系铁氧体中加入足够的锌来明显降低其Tc，同时仍然保留其六方晶系结构和硬磁性。本领域技术人员能够容易地断定锌的加入量和加入方法。
向六方晶系铁氧体中加入Zn降低了其居里温度。如同样未审(co-pending)的申请09/847055中所示，当用5％、10％和15％的Zn搀杂Co-2Y时，锌的加入都降低了Co-2Y的居里温度。向Co-2Y中加入15％的Zn时，Tc从340℃降低至约300℃。Zn搀杂物质的X射线衍射图案表明，即使加入15％的Zn，仍然保留了Co-2Y的六方晶系结构。加入15％的Zn时，Tc从340℃降低至约300℃。这表明，锌的加入没有显著影响磁滞行为。
向Mg-2Y中加入Zn也降低了其居里温度。当用锌原子代替一半镁原子来合成Mg-2Y时(分子式：Mg1Zn1Ba2Fe12O22)，Zn/Mg-2Y铁氧体的居里温度为175℃。向Mg-2Y中加入锌使其居里温度从260℃降至175℃。
其它不导电颗粒包括结构式为1MeO:1Fe2O3的软磁性铁氧体颗粒，其中MeO是过渡金属氧化物。Me的实例包括Ni、Co、Mn和Zn。优选颗粒包括但不限于(Mn，ZnO)Fe2O3和(Ni，ZnO)Fe2O3，它们也分别被称作MnZn铁氧体和NiZn铁氧体。尽管“软”铁氧体比“硬”铁氧体的磁滞回线窄，但是在利用了整个磁滞回线面积的合适的处理条件(例如动力大小和频率)下“软”铁氧体依然能够有效加热。
两种感应体配方的实例包括但不限于锶铁氧体/镍片、Mn-Zn铁氧体/97Ni-3Al片、Mn-Zn铁氧体/铁。这些实例列在下表2中。
          表2：用于HDPE基质中两种感应体配方
              锶铁氧体(HM181)和镍
              体积含量(重量含量)
    HM181     镍     HDPE
    10(28.3)     5(25.4)     85(46.3)
    10(20.8)     13(48.4)     77(30.8)
    15(38.1)     5(22.8)     80(39.1)
    15(28.8)     13(44.6)     72(26.6)
    20(46.1)*     5(20.6)*     75(33.3)*
    20(35.6)*     13(41.5)*     67(22.9)
    30(58.3)     5(17.4)     65(24.3)
    30(46.7)     13(36.2)     57(17.1)
*测试的
           Mn-Zn铁氧体(FP215)和镍
             体积含量(重量含量)
    FP215     镍     HDPE
    10(27.2)     5(25.8)     85(47.0)
    10(19.9)     13(49.0)     77(31.1)
    10(18.6)     15(53.0)     75(28.4)
    15(36.8)     5(23.2)     80(40.0)
    15(27.6)     13(45.4)     72(27.0)
    20(44.7)*     5(21.2)*     75(34.1)*
    20(34.3)     13(42.3)     67(23.4)
    30(56.9)     5(18.0)     65(25.1)
    30(45.3)     13(37.2)     57(17.5)
*测试的
             Mn-Zn铁氧体(FP215)和铁
              体积含量(重量含量)
    FP215     铁     HDPE
    10(28.0)     5(23.5)     85(48.5)
    10(21.1)     13(45.9)     77(33.0)
    15(37.8)     5(21.1)     80(41.1)
    15(29.2)     13(42.3)     72(28.5)
    20(45.8)     5(19.2)     75(35.0)
    20(36.1)*     13(39.3)*     67(24.6)*
    30(58.1)     5(16.2)     65(25.7)
    30(47.3)     13(34.4)     57(18.3)
*测试的
不管是不导电感应体(即亚铁磁性颗粒)还是某些导电感应体(例如铁磁性金属颗粒)都具有Tc。因此，在某些实施方式中，人们可以根据选择的基质，利用亚铁磁性颗粒和/或铁磁性颗粒的Tc来得到所需温度和加热速度。
基质
对于本发明的某些实施方式来说，基质优选包括本领域已知的任何热塑性物质。聚合物的实例包括，例如塑料、弹性体、粘合剂、涂料和天然聚合物(例如橡胶)。塑料可以包括热塑性或热固性物质。热塑性物质(TPs)的实例包括但不限于乙烯类聚合物(乙烯基类、聚烯烃类、碳氟聚合物、苯乙烯类聚合物、丙烯酸类聚合物)、聚酰胺、聚酯、纤维素类、缩醛类、聚碳酸酯、聚酰亚胺和聚醚。具体实例包括但不限于聚乙烯(例如高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE))、聚丙烯、聚苯乙烯、PVC、聚缩醛、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、尼龙6、尼龙66、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)(例如GE Ultem1000)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚苯硫醚(PPS)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚四氟乙烯(PTFE)，或它们的组合。热塑性物质的实例包括但不限于，酚醛塑料、不饱和聚酯、聚氨酯、硅氧烷、脲、三聚氰胺、环氧树脂。
感应体/聚合物体系的实例包括但不限于，HDPE中的锶铁氧体/镍片、HDPE中的Mn-Zn铁氧体/97Ni-3Al片、HDPE中的Mn-Zn铁氧体/铁、HDPE中的Mn-Zn铁氧体/镍片、HDPE中的Fe3O4/镍片、HDPE中的Fe3O4/铁、HDPE中的Fe2O3/镍片、HDPE中的Fe3O4/铁。另外，所述聚合物可以与亚铁磁性颗粒(如Zn/SrF、Zn/Co-2Y、Zn/Mg-2Y)和六方晶系铁氧体的混合物以及本文中所描述的其它组合混合，并进一步与铁磁性颗粒混合，这些可由本领域普通技术人员来确定。
本发明的一个方面涉及用于加热基质(如热塑性物质)的加热物，其包括(a)至少大量不导电颗粒和(b)至少一种导电颗粒。根据所需用途，所述颗粒可以位于基质表面，或者嵌入基质内部。例如，如果要将特定制品的两个表面粘合或焊接在一起，那么有利地是，仅仅将感应体颗粒嵌在要粘合的制品的一个表面上。
另外，如本文所述，感应体可以分散在基质中形成焊剂或粘结剂，并涂覆至要焊接、密封或粘合的热塑性制品的一个或两个表面上。根据需要，焊剂可以是任何所需形状，例如带状、喷剂、液体、片状、管状或膏体。当施加磁场使颗粒热起来时，载体或基质可以被熔融或蒸发掉。另外，如果根据本发明将整个制品加热，那么需要将感应体分散在整个制品基质中。本领域普通技术人员能够容易地断定，为了最佳地控制加热感应体温度的效率和效力，应该将感应体放在哪里。
含有本文所述感应体的热塑性物质，可以通过本领域已知方法例如挤出成型、模压成型、注射成型或膜浇注而加工成制品。所述制品可以利用本领域公知的多种不同方法制成。这些方法包括但不限于：(a)通过溶液浇注制成膜或片状制品，(b)通过挤出复合将制品直接制成膜、片材或带状，(c)将制品的组分挤出形成颗粒，随后将颗粒模压成型为适合所需应用的片状或其它形状，(d)用诸如BrabenderMixer(C.W.Babender，South Hackensack，NJ)或Haake RheomixMixer(Haake USA，Paramus，NJ)的混合器混合感应体和基质，并将混合物模压成型为适合所需应用的片材或其它形状。
在其它实施方式中，所述基质包括陶瓷材料。可用的陶瓷的实例包括单一氧化物(例如氧化铝、氧化铬、氧化锆、氧化钛、氧化镁、氧化硅)、混合氧化物(例如高岭石)、碳化物(例如碳化钒、碳化钽、碳化钨、碳化钛、碳化硅、碳化铬、碳化硼)、硫化物(例如二硫化钼、二硫化钨)和氮化物(例如氮化硼、氮化硅)。
可以以任何顺序将感应体加入到基质中。例如，首先将不导电感应体加入到热塑性混合物中，然后加入导电感应体。或者以相反顺序加入感应体。在先将感应体混合然后加入到热塑性基质中的情况下，事实上这样优于分别加入颗粒，这是由于它省略了混合颗粒的步骤。
感应线圈设计和磁场形式
本发明的组合物和方法能够使用标准线圈和市售感应发电机，例如得自美国热电(Ameritherm)的固态设备。本发明能够使用比现有技术更低的线圈电流和更高的频率。本发明中所用的线圈电流范围约为50安培至约150安培。某些现有发明利用非常高的线圈电流，例如600安培来达到现有技术中所看到的加热速度。本发明方法出人意料地在更低的线圈电流下得到的快速加热。
根据所用感应体和应用，基于本文的技术，本领域普通技术人员能够容易地断定，本发明方法和装置中用于感应加热的磁场的频率和强度。可用的频率范围优选约为2MHz至约30MHz，更优选的功率范围约为1KW至约7.5KW。当所需温度更高时(例如在粘结、焊接或密封应用中)，频率和动力应当在该数值范围的较高一端，例如约为10MHz至约15MHz。本领域普通技术人员能够根据所选择的感应体和热塑性物质以及所需应用(即加热或粘合/焊接/密封)而选择合适的功率和频率。
根据所用的感应体，由感应线圈产生的磁场影响感应体的加热模式，磁场是线圈几何形状的函数。线圈设计的实例包括螺线管、扁平线圈、圆锥形线圈和亥姆霍兹线圈。尽管这些线圈是工厂常用的那些，但是本发明某些实施方式要求特殊的线圈。例如，在某一实施方式中，由于螺线管线圈的几何形状产生非常强的磁场，因此螺线管线圈是优选的。在另一个实施方式中，使用了扁平线圈。据发现，扁平线圈产生了不均匀磁场，其中心最强。本领域普通技术人员能够基于本领域以及本文中所给出的的技术简单地选择线圈类型。
磁场强度随着线圈圈数的增加、线圈电流的增加和线圈-工件(work piece)分隔的减少而增加。本领域普通技术人员能够容易地操控这些参数，选择组合这些参数来达到所需的磁场强度。
螺线管线圈在所有可能的几何形状中得到的磁场强度是最大的。扁平线圈在一侧加热应用中最常用。改变线圈的参数(例如圈与圈的间距或圈数)可以改变磁场数值，但是磁场模式一般不变。如果线圈一工件分隔降低，磁场强度将增加。如果工件与线圈非常近，人们可以看到每一圈线圈产生的加热效果。
应用
本发明具有多种潜在应用，特别是需要非常快的加热速度时。这种应用的一个实例是高速生产线，该生产线中需要在非常短的时间内将热塑性物质密封、焊接或粘合。例如，使本发明的加热物在300毫秒内达到180℃。这种快速加热能够非常快地加热(例如密封、粘合或焊接)热塑性制品。本发明方法和组合物的潜在用途是不可穷举的，涉及军事和工业应用。
军事应用的实例包括制造和维修飞机结构，以及制造和维修船结构。另外，本发明并不限于熔融粘合热固性组合物，而且可以用于固化和维修热塑性组合物或高温固化热固性粘合剂，由此降低维修时间，增加工效。
工业领域同样可以在制造和维修复合结构方面分享本发明的有益效果。例如，该技术可以用于用复合增强体维修老化的金属结构，或者用于为日用品树脂(例如聚乙烯)开发的新粘合技术中。
本发明的组合物和方法可用于其中需要熔融基质材料的任何应用中，例如焊接、密封和/或粘合热塑性物质。在这些应用中，不导电颗粒的Tc高于热塑性物质的熔融温度。根据本文中所述技术可以容易地挑选出感应体颗粒。
本发明的组合物和方法可以用于包装业，特别是用于密封系统。感应体所覆盖的宽温度范围使之能够用于好多种工业应用中，例如食品包装业、汽车装配线等。例如，可以将感应加热用于食品业来密封盖子，而不需要使用许多包装中通用的铝制易拉罐(peel-away)。用直接聚合物密封代替铝箔的优点包括费用低、提高了再循环性和能够控制复杂密封形状的粘合条件(包括温度)，所述复杂密封形状例如饮料包装盒的边缘的薄环，或者食品托盘的盖子。这种技术还可以用于密封用于食品(包括预制食品、快餐或配料)的袋子或其它类似容器。
作为密封方法的一个实施例，装有食品的杯子可以通过感应加热两种感应体进行密封，所述感应体均匀分布，或集中在整个杯子边缘上或集中在盖子的环状部分，或者二者兼而有之。在将杯子边缘和盖子压在一起的同时，对环状密封区域的两种颗粒进行感应加热(例如通过对喇叭状物(hom)进行感应加热)，将杯子和盖子的热塑性物质熔融并固化在一起。该方法可以用于任何密封应用，例如密封装纳任何东西的盒子或容器。所述装纳物包括预制食品、粮食、配料、液体以及不可食用的产品和液体。例如，密封技术可以用于密封盒子和诸如水过滤器、油过滤器的不同类型过滤器以及医药设备。本领域普通技术人员能够容易地将本发明方法施用于要求密封或粘合热塑性物质的任何应用中。快速加热能够在非常短的时间内制造大量这种产品，因此缩短了生成时间，降低了费用，提高了生产率。
在本发明的密封或焊接方法中，对要焊接或粘合在一起的两个部件施加压力是有用的。如果需要这种压力，本领域普通技术人员能够根据用途和所用聚合物容易地断定所需的压力。
另一个优选实例是制造航天器、汽车和船舶结构组件：特别是制造含有两个相互焊接的聚合物组件的结构。例如，本发明方法可以用于汽车制造生产线，用于密封或焊接聚合物部件，例如尾灯等。
本文所述感应体和使用所述感应体的方法可以用于任何一个或两个部件中，并通过感应加热将它们焊接或密封在一起。另一个用途是维修含有两个相互焊接的聚合物组件的结构。
在另一个实施方式中，感应粘合的方法被用于焊接用于例如军事领域的由热塑性物质制成的结构的裂缝。一个实例是用于将聚氨酯皮层接合在一起。在一个实施方式中，填料颗粒(即本发明的感应体颗粒)被分散在热塑性基质中，该基质在磁场下发热。这些颗粒被设计为，在热性能上与能够与它们复合的各种热塑性树脂的软化点相匹配。
本发明还通过下面的实施例进行了说明。提供这些实施例是为了帮助理解本发明，决不能理解为对本发明的限制。
                       实施例
                        实施例1：
将高密度聚乙烯(HDPE)颗粒加入到Haake Rheomix Mixer中，混合至颗粒熔融，在此过程中，向Rheomix混合器内的高密度聚乙烯中缓慢加入锶铁氧体颗粒(HM181)(颗粒大小：1.4μm，供应商：Steward Ferrite，Chattanooga，TN)和细小镍片(直径：10-20μm，厚度：0.5μm，供应商：Novamet，Wycoff，NJ)，直到两种感应体的量达到：锶铁氧体为总混合物的36重量％，镍片为总混合物的41重量％，并且进行了充分混合。然后将混合物转移出Rheomix混合器，并模压加工成厚为10-20密耳的片材。从该片材上切下大约1×1英寸的小片，并将所述小片安放在玻璃载片上。然后将这些样品置于5圈、2英寸长、椭圆形(2×1/2英寸)螺线管线圈内，并施加11.8MHz交变磁场。用Nova Star 1M固态1.0KW感应发电机(Ameritherm，Inc，；Scottville，NY)作为动力源。线圈电流约为80安培。利用感应时间为10ms、温度范围为200-600°F(93-315℃)的Ircon 06F05 IR高温计(Ircon，Inc.，Niles，IL)测量记录温度。由于高温计的光斑大小稍微有点冲击线圈，因此真正的温度和加热速度要比测试值更高。当开启电源时，用切换开关记录时间为0。高温计在200°F时开始测量。开始加热之前样品的初始环境温度为70°F。
从表3可以看出，所得到的加热速度为1050-1120°F/秒。图2表示了高密度聚乙烯中含有的20％锶铁氧体和13％镍片的加热曲线。在低的多的线圈电流(80vs 600安培)下，本发明所达到的加热速度约为Leatherman(美国专利4,969,968)所报导的2.5倍。
                     实施例2
按照与实施例1相同的方法制备以HDPE作为基质并含有下述组分(a)、(b)或(c)的加热物。
(a)46.0重量％(20体积％)锶铁氧体(1.4μm)和20.6重量％(5.0体积％)Novamet镍片(直径：65-95μm，厚度：0.5μm)；
(b)44.9重量％(20体积％)Mn-Zn(PowderTech FP215；颗粒大小14μm)和20.8重量％(5.0体积％)Novamet片状97Ni-3Al合金粉末(直径：10-20μm，厚度：0.5μm)
(c)36.0重量％(20体积％)Mn-Zn(PowderTech FP215；颗粒大小14μm)和40.0重量％(13体积％)铁[～325目(＜44μm)]。
类似地，对与实施例1中类似大小的样品进行加热实验。实施例2中测试样品所达到的加热速度表示在表3中，实际的加热曲线表示在图3-5中。本发明所达到的加热速度(680-760°F)比现有技术(例如，专利4,969,968(142-425°F/秒))报导的高。本发明方法所用的线圈电流明显低于专利4,969,968中的线圈电流。
                    表3：加热测试的结果
    测试条件：[频率：11.8MHz，功率：1.0KW，线圈：5圈-椭圆
形螺线管线圈(2×1/2英寸)，长度：2英寸，线圈电流：80安培，
基质：高密度聚乙烯(HDPE)]
    加热物 加热速度(°F/秒)
 36重量％(20体积％)锶铁氧体-1.4μm41重量％(13体积％)镍片-直径：10-20μm，厚度：0.5μm     1050-1120
 46重量％(20体积％)锶铁氧体-(1.4μm)20.6重量％(5.0体积％)Wflake Nickel-直径：65-95μm，厚度：0.5μm     690-760
 44.9重量％(20体积％)Mn-Zn铁氧体-1.4μm20.8重量％(5.0体积％)片状97Ni-3Al-直径：10-20μm，厚度：0.5μm     680-740
 36.0重量％(20体积％)Mn-Zn铁氧体-14μm40.0重量％(13体积％)铁＜44μm(～325目)     680-740
                      实施例3
通过实施例1所述方法，将以HDPE作基质并含有10体积％-30体积％的微米级不导电的亚铁磁性颗粒和13体积％的微米级导电ICP颗粒的加热物制成适合所需用途的膜、片材或其它形状。所述加热物可以通过溶液浇注、挤出复合、挤出复合后再压注成型、或者采用本领域已知的多种其它方法制成。不导电颗粒和导电颗粒都可以是不规则形状或球形。这些不导电感应体还可以是纤维状或片状。
上面特别参考优选实施方式对本发明进行了详细描述。然而，应当知道，根据本发明的公开内容，本领域技术人员可以在本发明精神和范围内作出改变和改进。
引用的所有参考文献都被引用在本文中作参考。

Claims (90)

1、一种用于加热热塑性物质的加热物，其包括(a)不导电感应体和(b)导电感应体。
2、根据权利要求1的加热物，其中所述不导电感应体包括微米级亚铁磁性颗粒。
3、根据权利要求1的加热物，其中所述导电感应体包括铁磁性颗粒。
4、根据权利要求1的加热物，其中所述不导电感应体的大小约为1.0μm至约50μm。
5、根据权利要求1的加热物，其中所述导电感应体的大小约为5μm至约100μm。
6、根据权利要求5的加热物，其中所述导电感应体的大小约为10μm至约50μm。
7、根据权利要求2-6的加热物，其中所述不导电感应体包括氧化铁颗粒、六方晶系铁氧体颗粒或软磁性铁氧体颗粒。
8、根据权利要求7的加热物，其中所述六方晶系铁氧体颗粒具有下述组成：SrF、Mea-2W、Mea-2Y和Mea-2Z，其中2W是BaO:2MeaO:8Fe2O3，2Y是2(BaO:MeaO:3Fe2O3)，2Z是3BaO:2MeaO:12Fe2O3，其中Mea是二价阳离子；所述软磁性铁氧体颗粒具有下述组成1MebO:1Fe2O3，其中MebO是过渡金属氧化物。
9、根据权利要求8的加热物，其中Mea包括Mg、Co、Mn或Zn，Meb包括Ni、Co、Mn或Zn。
10、根据权利要求1的加热物，其中所述导电感应体包括铁磁性单质颗粒或铁磁性合金。
11、根据权利要求1的加热物，其中所述不导电感应体的含量约为10体积％(20重量％)至约30体积％(58重量％)。
12、根据权利要求1的加热物，其中所述导电感应体包括镍、铁、和钴以及它们的组合和它们的合金。
13、根据权利要求1的加热物，其中所述导电感应体包括本身导电的聚合物(ICP)。
14、根据权利要求1的加热物，其中所述导电感应体的含量约为5体积％至约15体积％。
15、根据权利要求13的加热物，其中所述本身导电的聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚亚乙基二氧噻吩、和聚(对亚苯基亚乙烯基)。
16、一种焊剂，其包括(a)基质和(b)用于加热基质的加热物，其中所述加热物包括(1)至少一种不导电的感应体和(2)至少一种导电感应体。
17、根据权利要求16的焊剂，其中所述不导电感应体包括微米级亚铁磁性颗粒。
18、根据权利要求16的焊剂，其中所述导电感应体包括铁磁性颗粒或ICP颗粒。
19、根据权利要求16的焊剂，其中所述亚铁磁性颗粒的大小约为1.0μm至约50μm。
20、根据权利要求18的焊剂，其中所述导电感应体的大小约为5μm至约100μm。
21、根据权利要求20的焊剂，其中所述导电感应体的大小约为10μm至约50μm。
22、根据权利要求16-21的焊剂，其中所述不导电感应体包括氧化铁、六方晶系铁氧体或软磁性铁氧体颗粒。
23、根据权利要求22的焊剂，其中所述六方晶系铁氧体颗粒具有下述组成：SrF、Mea-2W、Mea-2Y和Mea-2Z，其中2W是BaO:2MeaO:8Fe2O3，2Y是2(BaO:MeaO:3Fe2O3)，2Z是3BaO:2MeaO:12Fe2O3，其中Mea是二价阳离子；所述软磁性铁氧体颗粒具有下述组成1MebO:1Fe2O3，其中MebO是过渡金属氧化物。
24、根据权利要求23的焊剂，其中Mea包括Mg、Co、Mn或Zn，Meb包括Ni、Co、Mn或Zn。
25、根据权利要求16的焊剂，其中所述导电感应体包括铁磁性单质颗粒或铁磁性合金。
26、根据权利要求25的焊剂，其中所述导电感应体包括镍、铁和钴以及它们的组合和它们的合金。
27、根据权利要求16的焊剂，其中所述不导电感应体的含量约为10体积％(20重量％)至约30体积％(58重量％)。
28、根据权利要求16的焊剂，其中所述导电感应体的含量约为5体积％至约15体积％
29、根据权利要求16的焊剂，其中所述导电感应体包括本身导电的聚合物(ICP)。
30、根据权利要求29的焊剂，其中所述本身导电的聚合物包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚亚乙基二氧噻吩、和聚(对-亚苯基亚乙烯基)。
31、根据权利要求16的焊剂，其中所述基质包括至少一种热塑性物质。
32、一种制品，其包括(a)基质和(b)用于加热基质的加热物，其中所述加热物包括(1)至少一种不导电的感应体和(2)至少一种导电感应体。
33、根据权利要求32的制品，其中所述不导电感应体包括微米级亚铁磁性颗粒。
34、根据权利要求32-33的制品，其中所述导电感应体包括铁氧体颗粒。
35、根据权利要求32-34的制品，其中所述导电感应体包括本身导电的聚合物(ICP)颗粒。
36、根据权利要求32的制品，其中所述不导电感应体的大小约为1.0μm至约50μm。
37、根据权利要求32的制品，其中所述导电感应体的大小约为5μm至约100μm。
38、根据权利要求37的制品，其中所述导电感应体的大小约为10μm至约50μm。
39、根据权利要求32的制品，其中所述不导电感应体包括氧化铁、六方晶系铁氧体或软磁性铁氧体颗粒。
40、根据权利要求32的制品，其中所述导电感应体包括铁磁性单质颗粒或铁磁性合金。
41、根据权利要求40的制品，其中所述导电感应体包括镍、铁和钴以及它们的组合和它们的合金。
42、根据权利要求32的制品，其中所述不导电感应体的含量约为10体积％(20重量％)至约30体积％(58重量％)。
43、根据权利要求32的制品，其中所述导电感应体的含量约为5体积％至约15体积％
44、根据权利要求32的制品，其中所述基质包括至少一种聚合物或至少一种陶瓷材料。
45、根据权利要求32的制品，其中所述导电感应体包括本身导电的聚合物(ICP)颗粒。
46、根据权利要求32-45的制品，其中所述感应体位于基质表面。
47、根据权利要求32-45的制品，其中感应体被嵌入基质内。
48、一种快速加热热塑性物质的方法，其包括：
(a)提供第一热塑性物质，
(b)提供至少一种不导电的感应体，其中该不导电感应体在
第一热塑性物质中具有特定的居里温度(Tc)，
(c)提供至少一种导电感应体，
(d)对所述第一热塑性物质施加交变磁场来加热感应体，
(e)当感应体达到所需温度时，停止施加交变磁场。
49、根据权利要求48的方法，其中(b)中感应体的Tc低于热塑性物质的熔融温度。
50、根据权利要求48的方法，其中(b)中感应体的Tc高于热塑性物质的熔融温度，且所施加的磁场要使感应体熔融第一热塑性物质。
51、根据权利要求48的方法，其还包括在施加交变磁场之前，提供与第一热塑性物质接触的第二热塑性物质的步骤。
52、根据权利要求48-51的方法，其还包括开始时将第一热塑性物质置于未固化或部分固化的热固性物质上，和在固化热固性物质的同时粘结热塑性物质和热固性物质。
53、根据权利要求48-52的方法，其还包括在开始时将所述第一热塑性物质并置于所述热固性物质上，和在固化热固性物质的同时将热塑性物质粘结至热固性物质，并将粘结的组合体与第二物质并置。
54、根据权利要求53的方法，其中所述第二物质是带有第二热塑性物质的第二热固性物质，其中所述粘结包括在固化热固性物质的同时，流动并粘结所述第一和第二热塑性物质。
55、根据权利要求51的方法，其中所述第二物质是第二热塑性物质。
56、根据权利要求51的方法，其中所述第二物质与第一热塑性物质具有不同的化学组成。
57、根据权利要求51的方法，其中所述第二热塑性物质中嵌有感应体。
58、根据权利要求51的方法，其中所述感应体被嵌入所述第一和第二热塑性物质的相邻表面。
59、根据权利要求51的方法，其中所述感应体被嵌入第一或第二热塑性物质的表面内。
60、根据权利要求48的方法，其中施加磁场包括施加频率为约2MHz至约30MHz的交变磁场。
61、根据权利要求60的方法，其中施加磁场包括施加频率为约10MHz至约15MHz的交变磁场。
62、根据权利要求48的方法，其中所述不导电感应体包括氧化铁、六方晶系铁氧体或软磁性铁氧体颗粒。
63、根据权利要求48的方法，其中所述导电感应体包括铁磁性单质颗粒、铁磁性合金颗粒或ICP颗粒。
64、一种快速加热聚合物的方法，其包括
(a)提供至少一种聚合物，
(b)加热所述聚合物，
(c)在所述聚合物中分散至少一种不导电的感应体，该感应体具有特定的居里温度(Tc)，
(d)分散至少一种导电感应体，
(e)将所述聚合物成型，
(f)对所述聚合物施加交变磁场，
(g)加热感应体并加热聚合物，和
(h)当感应体达到所需温度时停止施加交变磁场。
65、根据权利要求64的方法，其中施加磁场包括施加频率为约2MHz至约30MHz的交变磁场。
66、根据权利要求64的方法，其中施加磁场包括施加频率为约10MHz至约15MHz的交变磁场。
67、根据权利要求64的方法，其中所述不导电感应体包括氧化铁、六方晶系铁氧体或软磁性铁氧体颗粒。
68、根据权利要求64的方法，其中所述导电感应体包括铁磁性单质颗粒或铁磁性合金颗粒。
69、根据权利要求68的方法，其还包括改变铁磁性颗粒中锌的含量以此控制颗粒的居里温度。
70、根据权利要求64的方法，其中所述基质包括至少一种热塑性物质。
71、根据权利要求64的方法，其中所述导电感应体包括ICP颗粒。
72、一种加热物质的方法，其包括
(a)在所述物质中提供至少一种不导电的感应体，该感应体具有特定的居里温度(Tc)，
(b)在所述物质中提供至少一种导电感应体，
(c)对所述物质施加交变磁场，其中(a)中的感应体由于磁滞损耗而生热，(b)中的感应体由于涡流损耗而生热。
73、根据权利要求72的方法，其中施加磁场包括施加频率为约2MHz至约30MHz的交变磁场。
74、根据权利要求73的方法，其中施加磁场包括施加频率为约10MHz至约15MHz的交变磁场。
75、根据权利要求72的方法，其中所述不导电感应体包括氧化铁、六方晶系铁氧体或软磁性铁氧体颗粒。
76、根据权利要求72的方法，其中所述导电感应体包括铁磁性单质颗粒或铁磁性合金颗粒。
77、根据权利要求76的方法，其中所述导电感应体包括镍、铁、钴、铝和它们的组合以及它们的合金。
78、根据权利要求72的方法，其中所述基质包括至少一种聚合物或至少一种陶瓷材料。
79、根据权利要求72的方法，其中所述导电感应体包括ICP颗粒。
80、一种密封装置，其包括
含有具有一定形状的基质并具有边缘的第一元件；
具有用于粘结第一元件边缘的环状部分的第二元件；
置于第一元件边缘内或第二元件环状部分的至少一种不导电的感应体和至少一种导电感应体，所述感应体被用于在施加交变磁场时将边缘或环状部分加热至预定温度，以将所述第一元件和第二元件粘结在一起。
81、根据权利要求80的装置，其中所述边缘和环状部分都放置有感应体。
82、根据权利要求80的装置，其中所述基质包括热塑性物质。
83、根据权利要求80的装置，其中所述不导电感应体包括微米级亚铁磁性颗粒。
84、根据权利要求80的装置，其中所述导电感应体包括铁磁性颗粒或ICP颗粒。
85、根据权利要求83的装置，其中所述不导电感应体的大小约为1.0μm至约50μm。
86、根据权利要求80的装置，其中所述导电感应体的大小约为5μm至约100μm。
87、根据权利要求86的装置，其中所述导电感应体的大小约为10μm至约50μm。
88、根据权利要求80的装置，其中所述不导电感应体包括氧化铁、六方晶系铁氧体或软磁性铁氧体颗粒。
89、根据权利要求80的装置，其中所述导电感应体包括铁磁性单质颗粒或铁磁性合金。
90、根据权利要求80的装置，其中所述基质包括至少一种热塑性物质。
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