CN101115610B - 包括蒽吡啶酮类酸性染料碱土金属盐的激光穿透性构件的激光焊接体 - Google Patents

包括蒽吡啶酮类酸性染料碱土金属盐的激光穿透性构件的激光焊接体 Download PDF

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Abstract

激光焊接体其具有包括下述化学式(1)所示蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐及树脂的激光穿透性着色树脂组合物制备而成的激光穿透性构件及与其对接的激光吸收性构件,对该激光穿透性构件照射激光则该激光将穿透该激光穿透性构件且被吸收于该激光吸收性构件,通过该激光两构件将于该对接部位进行激光焊接。[式中的-R7亦可为下述化学式(2)所示基团,
Figure 200680004100.5_AB_1
且-R1~-R10中至少一个为-SO3M1/2(M为碱土金属)]。

Description

包括蒽吡啶酮类酸性染料碱土金属盐的激光穿透性构件的激光焊接体
技术领域
本发明涉及一种由激光穿透性构件与激光吸收性构件制备而成的激光焊接体及该激光焊接体的激光焊接方法,至于该激光穿透性构件是由含有蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的激光穿透性着色树脂组合物制备而成的。
背景技术
将热塑性合成树脂制材料所制构件之间彼此加以接合采用激光焊接方法为众所周知。
此种激光焊接例如可进行如下。如图1所示,于一方构件上使用具有激光穿透性的构件,于另一方构件上使用具有激光吸收性的构件,再使两者对接。从激光穿透性构件之一侧对激光吸收性构件照射激光,则激光穿透性构件所穿透的激光将被吸收于激光吸收性构件,进而引起发热。经由此发热,激光吸收性构件将以激光吸收部分为中心发生融熔,进而使激光穿透性构件发生融熔并使两者相互融合。当其冷却后,激光穿透性构件与激光吸收性构件将以足够的焊接强度被紧固接合。
有关激光焊接的特长可列举如下,无须将激光发光源接触于欲焊接构件即可进行焊接;因其为局部加热所以对周边部的热影响非常微小;无机械振动之虞;可进行针对微细部分或具有立体复杂结构构件间的焊接;其再现性高;可维持高气密性;其焊接强度即强;其焊接部分的界线很难以目视分辨;且其不会发生粉尘等。
依据此种激光焊接,不仅可以简单操作确实进行焊接以外,与以结合用零件(螺栓,螺钉,卡夹等)进行接合的以往的树脂构件接合方法,以粘合剂进行粘合,振动焊接,或超声波焊接等的方法相比,可得到同等以上的焊接强度。而且,因为振动及热影响较少,所以能实现省力化,改良生产率,并降低生产成本等。因此,例如在汽车产业或电气,电子产业等方面,
激光焊接除了适用于应避开振动或热影响的功能构件或电子构件等的接合以外,还能对应复杂形状树脂构件的接合。
有关激光焊接技术,例如于日本特开平11-170371号公报中记载有一种激光焊接方法,其具有激光照射工序能使激光的焦点吻合吸收激光的热可塑性合成树脂所制非透明构件与能穿透激光的热可塑性合成树脂所制无色透明构件的接合部分。但是,在这种情况下,从无色透明构件之侧来看,焊接部分与非焊接部分的颜色及均匀性不同,其美观较差。
此外,在日本特开2002-228830号公报及日本特开2002-228831号公报中分别记载有将蒽吡啶酮类加酸显色作为着色剂用于激光穿透性着色热塑性树脂组成物。此着色剂在长期保存过程中会发生升华。因此以该激光穿透性着色热塑性树脂组成物制备而成的构件会因发生色调退色而使焊接部分的美观变差。
激光穿透性着色热塑性树脂组成物将被要求在激光焊接前阶段的热处理工序里不产生着色剂升华,也不引起色调退色,并具有高激光穿透性。并且,为了制备即使将其曝露于高温或高湿的严酷环境下,也不升华也不退色的激光焊接体,对激光穿透性着色热塑性树脂组成物里所含着色剂来讲具有高耐热性及高紧固性是很重要的。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而被施行的,其是以提供激光穿透性着色树脂组成物为目的,该激光穿透性着色树脂组成物包含蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐,且其在着色热塑性树脂制的激光穿透性构件的制备工序以及进行激光焊接之前的前阶段热处理工序里,实质上不发生着色剂升华,且不引起其构件的色调退色,且其长期保存稳定性良好,可进行激光焊接且具有高穿透性。此外,还以提供同时具有耐热性及紧固性的激光焊接体为目的,该激光焊接体是由具有高激光穿透性的激光穿透性构件与激光吸收性构件经激光焊接制备而成的,且该具有高激光穿透性的激光穿透性构件是由前述激光穿透性着色树脂组成物制备而成的。再者,也以提供不使激光穿透性构件表面烧焦即能使其紧牢接合的激光焊接方法为目的。
为了达成上述目的,本发明的激光焊接体是由含有蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的激光穿透性构件制备而成的。
本发明的激光焊接体其特征为,其具有至少包括蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐及树脂的激光穿透性着色树脂组成物制备而成的激光穿透性构件及与其对接的激光吸收性构件,对该激光穿透性构件照射激光则该激光将穿透该激光穿透性构件且被吸收于该激光吸收性构件,通过该激光两构件将于该对接部位进行激光焊接。上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐最好为如下述化学式(1)所示,
[化学式(1)中的-R1为氢原子,未取代的或取代的烷基,未取代的或取代的烷基羰基,未取代的或环上取代的芳基羰基,未取代的或取代的烷氧羰基;-R2为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,烷氧基,氨基,羟基或卤素基;-R3,-R4,-R5及-R6可为同一基团,亦可为不同基团其为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素基,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,羧基,烷氧羰基,环己氨基及-SO3M1/2(M为碱土金属);-R7为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素基,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,-SO3M1/2(M为碱土金属),烷氧羰基,环己氨基或下述化学式(2)所示基团
Figure G2006800041005D00032
(化学式(2)中的-X-为-O-,-S-或-NH-;-R8-R9及-R10可为同一基团亦可为不同基团其为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素基,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,羧基,烷氧羰基,环己氨基或-SO3M1/2(M为碱土金属),且-R1~-R10中至少一个为-SO3M1/2。)]。
此外,本发明的激光焊接方法为,将含有上述化学式(1)所示之蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的激光穿透性着色树脂组成物制备而成的激光穿透性构件与激光吸收性构件对接后,从该激光穿透性构件之一侧边扫描边照射激光,由于该激光会穿透该激光穿透性构件且被吸收于该激光吸收性构件,所以两构件将于其对接部位进行焊接。
此种激光焊接方法其边扫描边照射上述激光所提供的能量x(J/mm)最好能符合下述数式
5.0≥x=(p×T)÷(100×q)≥0.4
(数式中的p(W)为该激光输出功率,q(mm/秒)为该激光扫描速度,T为对上述激光穿透性构件激光波长的穿透率)。如此这般,则能对实用上的足够强度及焊接体表面及外观的美观做适宜调整。
本发明的激光穿透性着色树脂组成物至少包括上述化学式(1)所示蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐及热塑性树脂,且对此激光穿透性着色树脂组成物波长940nm激光的穿透率至少为15%以上。
此外,包括蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的激光穿透性着色树脂组成物所使用的树脂最好为聚苯硫醚树脂。由此聚苯硫醚树脂与上述化学式(1)所示蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐所组成的激光穿透性着色树脂组成物,在聚苯硫醚树脂所有的高熔点附近,进行激光穿透性构件的成型工序,或进行激光焊接前阶段的热处理工序,或进行激光焊接工序时,发现其具有高耐热性及高紧固性。因此,此组成物,不仅是在缓和条件下,即使曝露于高温高湿严酷环境下亦可用于制备激光焊接体。
由包括蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的激光穿透性着色树脂组成物制备而成的激光穿透性构件所成的本发明的激光焊接体,因为此激光穿透性着色树脂组合物的激光穿透性及激光焊接性及稳定性皆良好,所以可制备取得于广泛条件下的激光焊接。还可进行凹凸不齐复杂构件彼此之间的激光焊接。而且,激光焊接体在外观美观,高拉伸强度的焊接性能等方面上具有优越性。
本发明的激光穿透性着色树脂组成物对从半导体激光800nm附近到YAG激光1200nm附近的波长光亦即所谓的激光其穿透性极高,且其耐热性及耐光性等的紧固性皆强,且耐迁移性与耐药品性优良,且显呈鲜明色调。因此,对激光焊接方法来讲其为适宜的树脂组成物。
依据本发明的激光焊接方法,将包括蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的激光穿透性着色树脂组成物制备而成的激光穿透性构件对接于激光吸收性构件的状况下,边扫描边照射激光并使激光能穿透前述激光穿透性构件且被吸收于前述激光吸收性构件,如此这般,则所照射的激光会到达激光吸收性构件并且被吸收而引起发热,进而使两构件进行热融熔,其结果在前述对接部紧固焊接。
附图说明
图1显示适用于本发明由激光穿透性着色树脂组成物制备而成的激光穿透性构件与激光吸收性构件的激光焊接工序过程中的实施图。
图2显示为了实施适用于本发明的激光焊接方法有关其激光穿透性构件与激光吸收性构件的另一结构图。
图3显示为了实施适用于本发明的激光焊接方法有关其激光穿透性构件与激光吸收性构件的另一结构图。
具体实施方式
以下,详细加以说明本发明的实施例,但是本发明的范围不限于这些实施例。
本发明的激光焊接体至少是由激光穿透性构件与包括激光吸收剂的激光吸收性构件经焊接制备而成的。或者,本发明的激光焊接体亦可在多个激光穿透性构件之间,介入含有激光吸收剂的膜层或是含有激光吸收剂的涂布层作为激光吸收性构件,再使其经焊接制备而成的。至于前述激光穿透性构件可由树脂组成物加以成型而取得,至于该树脂组成物至少混合树脂与蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐,并且依照所望可混合各种添加剂。在另一方面,有关前述激光吸收性构件的结构,在与激光穿透性构件相对接之面,至少具有能吸收激光的基层。作为激光吸收性构件的具体例,可举例如将含有激光吸收剂的激光吸收性着色树脂组成物加以成型制备成厚板状,制成一个单层构件。此外,亦可举例如在多个激光穿透性构件之间,介入含有激光吸收剂的膜层或是含有激光吸收剂的涂布层作为激光吸收性构件,使其结合成一体的多层构件。
并且,本发明的激光焊接体包括经一次激光焊接所得之物,及经多次激光焊接所得之物。作为多次激光焊接所得之物的例子可举例如,将多个重叠一起的激光穿透性构件与在它们之间所介入的激光吸收性构件进行焊接制备而成。此时,当激光吸收性构件较薄时,从两端最外层的激光穿透性构件同时以一次的焊接即可紧固焊接。但是,当激光吸收性构件较厚时,则必须从两端最外层的激光穿透性构件同时或逐次,按照需要反复地进行多次焊接。
以下,边参照图边说明激光焊接体的具体制备工序。
如图1所示方法进行制备时,其制备工序是由下述(A)至(E)所构成。
(A)由至少含有蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的激光穿透性着色树脂组成物制备成激光穿透性构件1。
(B)让激光穿透性构件1与上述激光吸收性构件2相对接。
(C)其次,边照射激光3边适宜调节,使激光3能穿透上述激光穿透性构件1并吸收于上述激光吸收性构件2。
(D)所照射的激光3会到达激光吸收性构件2并因激光吸收剂的作用被吸收且引起发热,进而使两构件1、2进行热融熔。
(E)上述激光穿透性构件1与激光吸收性构件2的对接部将于焊接部位6被焊接起来。
在此,有关由激光穿透性构件与激光吸收性构件经焊接所成的激光焊接体,其焊接部位必须具有能实用的足够强度。所以,按照日本工业标准JIS K7113-1995的拉伸试验方法进行测定,其焊接拉伸强度最好为15Mpa以上,若为20至60Mpa则为更佳。
此外,若如图2或图3所示方法进行制备时,其制备工序是由下述(F)至(J)所构成。
(F)由至少含有蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的激光穿透性着色树脂组成物制备成多个激光穿透性构件1及7
(G)在上述多个激光穿透性构件1及7之间,介入作为激光吸收性构件的激光吸收剂含有层8(或是9)。
作为激光吸收性构件的形态,例如可如图2所示,将含有激光吸收剂的树脂膜层8与成型激光穿透性构件7,可于进行激光焊接之前,事先制备成型为激光吸收性构件2,亦可与激光焊接同时进行成型,此外,亦可如图3所示,在成型激光穿透性构件7上,涂抹含有激光吸收剂的色剂(インク)及/或涂料的涂布层9使其成型为激光吸收性构件2。
(H)其次,从几个方向边照射激光3边适宜调节,使激光3能穿透上述激光穿透性构件并吸收于上述激光吸收性构件。
(I)从几个方向所照射的激光3会到达激光吸收性构件2并因激光吸收剂的作用被吸收且引起发热,进而使两构件1,2进行热融熔。
(J)激光穿透性构件1与激光吸收性构件2的对接部将被焊接起来。
在(F)至(J)的焊接体制备工序里,当含有激光吸收剂的树脂膜层8以及涂抹含有激光吸收剂的色剂及/或涂料的涂布层9是个薄层时,从单一方向进行一次的激光照射即可使激光穿透性构件1及激光吸收层及成型激光穿透性构件7同时发生热融熔进而进行焊接。如果从激光穿透性构件1之一侧照射激光,在选择材料时则无须考虑到成型激光穿透性构件7的激光穿透性。
在此,与上述同样,按照日本工业标准JIS K7113-1995的拉伸试验方法,测定激光穿透性构件与激光吸收性构件经焊接所成的激光焊接体的拉伸强度,其焊接拉伸强度最好为15Mpa以上,若为20至60Mpa则为更佳。
如图2或图3所示进行激光焊接时,可由上下任一方照射激光3,亦可同时或逐次或反复地进行照射。作为此激光吸收性构件所含的激光吸收剂可列举出,碳黑,醇溶苯胺黑,苯胺黑,酞菁,萘酞菁,卟啉,花菁系化合物,二萘嵌苯,夸特锐烯(Quaterrylene),金属络合物,偶氮染料,蒽醌系染料,方酸衍化物,immonium染料等。其中又以廉价且高稳定性的碳黑及/或醇溶苯胺黑为佳。
用于本发明的激光穿透性着色树脂组成物所含蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐为上述化学式(1)所示之物。
本的蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐是以蒽吡啶酮类酸性染料的结构上所有的磺基与碱土金属经离子结合所成的,由此可取得用于本发明的蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的效果。
上述蒽吡啶酮类染料如化学式(1)所示,为方便起见在该化学结构里,将磺基与碱土金属的结合状态(1价的阴离子与2价的阳离子的组合)以-SO3M1/2(M为碱土金属)来记载。因此,M1/2分的阳离子可与染料中或是其他染料中的磺基等之类的酸基或其他阴离子相结合。
在化学式(1)中,-R1为氢原子;未取代的或被如烷氧基,卤素基取代的烷基(举例如甲基,乙基,丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,正戊基,异戊基,己基,庚基,辛基等最好碳原子数为1~12的烷基);未取代的或被如甲基,乙基,丙基,丁基,戊基,己基等碳原子数为1~6的烷基,甲氧基,乙氧基,丙氧基,丁氧基等碳原子数为1~6的烷氧基,羟基或者氟,氯,溴,碘等的卤素取代的烷基羰基(举例如甲基羰基,丙基羰基,丁基羰基,戊基羰基等);未取代的或环上被如甲基,乙基,丙基,丁基,戊基,己基等碳原子数为1~8的烷基,甲氧基,乙氧基,丙氧基等碳原子数为1~6的烷氧基,羟基或者氯,溴,碘,氟等的卤素取代的芳基羰基(举例如苯甲酰,乙氧基苯甲酰,丁基苯甲酰,辛基苯甲酰等);未取代的或取代的烷氧羰基(举例如甲氧羰基,乙氧羰基,丙氧羰基等)。
-R2为氢原子;烷基(举例如甲基,乙基,丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,正戊基,异戊基,己基,庚基,辛基等碳原子数为1~12的烷基);未取代的或环上取代的芳基(举例如苯基,萘基,低级烷基取代的苯,低级烷基取代的萘,卤化苯,卤化萘等碳原子数为1~3的低级烷基或者氟,氯,溴,碘等的卤素进行核取代的芳基);烷氧基(举例如甲氧基,乙氧基,丙氧基,丁氧基,戊氧基,己氧基等碳原子数为1~18的烷氧基);氨基;羟基;或者卤素基(举例如氟,氯,溴,碘等)。
-R3,-R4,-R5及-R6可为同一基团,亦可为不同基团,其为氢原子;烷基(举例如甲基,乙基,丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,正戊基,异戊基,己基,庚基,辛基等碳原子数为1~12的烷基);卤素基(举例如氟,氯,溴,碘等),烷氧基(举例如甲氧基,乙氧基,丙氧基,丁氧基,戊氧基,己氧基等碳原子数为1~18的烷氧基);或-SO3M1/2(M为碱土金属,举例如Be,Mg,Ca,Sr,Ba等)。
-R7为氢原子;烷基(举例如甲基,乙基,丙基,异丙基,正丁基,叔丁基,正戊基,异戊基,己基,庚基,辛基等碳原子数为1~12的烷基);未取代的或环上取代的芳基(举例如苯基,萘基,低级烷基取代的苯,低级烷基取代的萘,卤化苯,卤化萘等碳原子数为1~3的低级烷基或者氟,氯,溴,碘等的卤素进行核取代的芳基);链烯基(举例如乙烯基,烯丙基,丙烯基,丁烯基等碳原子数为2~18的链烯基);烷氧基(举例如甲氧基,乙氧基,丙氧基,丁氧基,戊氧基,己氧基等碳原子数为1~18的烷氧基);氨基;羟基;或者卤素基(举例如氟,氯,溴,碘等);酰基(举例如甲酰基,乙酰基,丙酰基,丁酰基,戊酰基,新戊酰基,苯甲酰基,甲苯酰基等);酰氧基(举例如乙酰氧基,丙酰氧基,丁氧酰基,苯甲酰氧基,甲苯酰氧基等);酰氨基(举例如甲酰氨基,乙酰氨基,丙酰氨基,丁酰氨基,戊酰氨基,新戊酰氨基等);酰基-N-烷氨基(举例如乙酰基-N-甲氨基,乙酰基-N-乙氨基,丙酰基-N-甲氨基,丁基-N-甲氨基等),羧基(COOM1/2或COOMe,Me为氢原子或碱性金属);或-SO3M1/2(M为碱土金属,举例如Be,Mg,Ca,Sr,Ba等);烷氧羰基(举例如甲氧羰基,乙氧羰基,丙氧羰基,丁氧羰基等);环己氨基;或者下述化学式(2)所示基团,
Figure G2006800041005D00091
(化学式(2)中的-X-为-O-,-S-或-NH-;-R8,-R9及-R10可为同一基团亦可为不同基团,其为氢原子;烷基(举例如甲基,乙基,异丙基,正丁基,叔丁基,正戊基,异戊基,己基,庚基,辛基等碳原子数为1~8的烷基);未取代的或环上取代的芳基(举例如苯基,萘基,低级烷基取代的苯,低级烷基取代的萘,卤化苯,卤化萘等碳原子数为1~3的低级烷基或者氟,氯,溴,碘等的卤素进行核取代的芳基);链烯基(举例如乙烯基,烯丙基,丙烯基,丁烯基等碳原子数为2~18的链烯基);烷氧基(举例如甲氧基,乙氧基,丙氧基,丁氧基,戊氧基,己氧基等碳原子数为1~18的烷氧基);氨基;羟基;卤素(举例如氟,氯,溴,碘等);酰基(举例如甲酰基,乙酰基,丙酰基,丁酰基,戊酰基,新戊酰基,苯甲酰基,甲苯酰基等);酰氧基(举例如乙酰氧基,丙酰氧基,丁氧酰基,苯甲酰氧,甲苯酰氧等);酰氨基(举例如甲酰氨基,乙酰氨基,丙酰氨基,丁酰氨基,戊酰氨基,新戊酰氨基等);酰基-N-烷氨基(举例如乙酰基-N-甲氨基,乙酰基-N-乙氨基,丙酰基-N-甲氨基,丁酰基-N-甲氨基等),羧基(COOM1/2或COOMe,Me为氢原子或碱性金属);烷氧羰基(举例如甲氧羰基,乙氧羰基,丙氧羰基,丁氧羰基等);环己氨基或-SO3M1/2(M为碱土金属,举例如Be,Mg,Ca,Sr,Ba等)。
但是,化学式(1)所示染料之盐其-R1~-R10之中,至少一个为磺基-SO3M1/2。也就是说该化学结构中至少包括一个-SO3M1/2
另外,有关上述M,在碱土金属之中,又以Ca为最佳,因其能更进一步提高上述效果。
蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐是经碱土金属取代酸性染料中的磺酸基的氢原子或者碱金属而被制备。具体而言,可取得于由周知或是一般市售的蒽吡啶酮类酸性染料与碱土金属化合物(例如,碱土金属的氢氧化物或硫酸盐或氯化物等)的反应。前述反应可使用为众所周知的离子交换反应。通过此取代反应将能超越的改善染料的耐热性。
以下述化合物例1-2为例,对上述事由做说明。也就是说,将Ca盐的化合物例1-2与具有相同化学结构的Na盐的蒽吡啶酮类酸性染料的碱金属盐进行热分析比较,论述其耐热性的差异。
热分析(TG/DTA)的测定方法为,使用TG/DTA测定仪(日本精工(有限)公司制商品名称:SII EXSTAR6000),在空气气流每分钟200ml的状况下,从30℃加热到550℃,达到550℃之后,在维持同温28分钟的定温状况下进行测定。通过热分析,Na盐的分解温度为235℃,而Ca盐却没有被分解。由此表明,因其很难被热分解且热稳定性良好,所以能减少树脂成型时或是焊接时的热影响。因此,其具有优越的激光焊接适用性。
如此这般,染料结构里由于含有磺基的衍生物,会在树脂里发生积存现象所以能具有固着效应。本发明所用蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐如化学式(1)所示在其化学结构里具有-SO3M1/2(M为碱土金属)。而且特别是把M的部分成为碱土金属时,在树脂组成物里会呈现更强的固着效应。因此,与现有的中性蒽吡啶酮类染料或蒽吡啶酮类染料的有机胺盐相比,具有较强的耐升华,耐热性,及耐药性。由此可知,本发明的激光焊接体在具有高熔点的工程塑料用途方面上,亦可具有高实用性。
此外,此蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的纯度越高则越能抑制升华现象。该纯度最好为80%以上,若为90%以上则为更佳。
此蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的纯度越低则越容易取得杂质混入之物,该杂质为比上述化学式(1)所示蒽吡啶酮类酸性染料具有较低分子量的副产物。因此,对树脂来讲,因高溶解性杂质的增多,所以不仅在高温下的升华现象显著,同时也容易损坏树脂组成物的耐热性。
作为上述化学式(1)所示蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的具体例,可列举如下述化合物例。但是,当然本发明并不限于这些化合物例。
Figure G2006800041005D00111
化合物例1-1
Figure G2006800041005D00112
化合物例1-2
Figure G2006800041005D00113
化合物例1-3
化合物例1-4
Figure G2006800041005D00122
化合物例1-5
Figure G2006800041005D00123
化合物例1-6
Figure G2006800041005D00131
化合物例1-7
Figure G2006800041005D00132
化合物例1-8
化合物例1-9
Figure G2006800041005D00141
化合物例1-10
Figure G2006800041005D00142
化合物例1-11
Figure G2006800041005D00143
化合物例1-12
Figure G2006800041005D00151
化合物例1-13
Figure G2006800041005D00152
化合物例1-14
Figure G2006800041005D00153
化合物例1-15
上述化学式(1)所示蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐,主要是呈现红色系列的色调。作为本发明的激光焊接体所使用的着色剂,可单独使用本专利的蒽吡啶酮类酸性染料亦可将其两种以上组合使用,再者亦可与各式各样的染料组合作为配合着色剂而使用。
作为激光穿透性着色树脂组成物所含配色着色剂,与上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐共存可混合使用一种或两种以上具有穿透性的染料,有关前述具有穿透性的染料仅在其本身所具有的可见光吸收范围以外具有吸收范围或者是前述范围以外亦具有吸收范围且对激光焊接所使用激光波长区域(800nm~1200nm的波长)具有穿透性。对于上述着色剂,如此这般混合具有良好激光穿透性呈绿色,黄色或者蓝色色调的染料即可调制出各种色调的着色剂来供使用。比方而言,组合上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐的红色染料与其他绿色着色剂或黄色着色剂,或蓝色着色剂来制备呈黑色色调的着色剂。对激光穿透性着色树脂组成物的工业用途来讲,黑色树脂组成物是很重要的。
有关黑色的配色着色剂,又以混合上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐与绿色染料所呈现的黑色为佳。
在此,对着色剂的混合例做具体记述,可举例如,将红色的蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐及具有激光穿透性的其他黄色着色剂与热可塑树脂混合使用即可制备取得呈橘黄色的激光穿透性着色树脂组成物,此外,将此红色的蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐及具有激光穿透性的其他蓝色着色剂与热可塑树脂混合使用即可制备取得呈紫色的激光穿透性着色树脂组成物
有关能用于本发明的着色剂可举例出具有激光穿透性的有机染颜料。此等的结构没有任何特别限制,更具体而言,可列举如,偶氮甲碱类,蒽醌,喹吖啶酮类,二噁嗪类,二酮吡咯并吡咯类,异吲哚啉酮类,阴丹酮类,紫环酮类,二萘嵌苯类,靛蓝类,硫靛蓝类,喹酞酮类,喹啉类,三苯甲烷类的各种染颜料等的有机染颜料。
作为能与上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐混合使用的绿色着色剂,具体而言可举例如,由C.I.Acid Green 25,C.I.Acid Green 27,C.I.Acid Green41等之类的蒽醌类绿色酸性染料与己二胺组合而成的加酸显色染料,由C.I.AcidGreen 25,C.I.Acid Green 27,C.I.Acid Green 41等之类的蒽醌类绿色酸性染料与二甲苯胍组合而成的加酸显色染料等之类的蒽醌类绿色加酸显色染料,蒽醌类绿色酸性染料的碱土金属盐等的碱土金属盐绿色染料等。
作为能与上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐混合使用的蓝色着色剂,具体而言可举例如,C.I.Acid Blue 80,C.I.Acid Blue 41,C.I.Acid Blue 127,C.I.Acid Blue 129等之类的蒽吡啶酮类蓝色酸性染料,C.I.Solvent Blue 97,C.I.Solvent Blue 104等之类的蒽吡啶酮类蓝色油溶性染料,由C.I.Acid Blue80,C.I.Acid Blue 41,C.I.Acid Blue 127,C.I.Acid Blue 129等之类的蒽醌类蓝色酸性染料与己二胺组合而成的加酸显色染料,由C.I.Acid Blue 80,C.I.Acid Blue 41,C.I.Acid Blue 127,C.I.Acid Blue 129等之类的蒽醌类蓝色酸性染料与二甲苯胍组合而成的加酸显色染料等之类的蒽醌类蓝色加酸显色染料,蒽醌类蓝色酸性染料的碱土金属盐等的碱土金属盐蓝色染料等。
其中特别又以与蒽醌类酸性染料的碱土金属盐组合制备而成的高耐热性着色树脂组成物为最适合。
作为能与上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐混合使用的黄色着色剂,具体而言可举例如C.I.Solvent Yellow 163,C.I.Solvent Yellow 114等之类的黄色油溶性染料,C.I.Vat Yellow 2等之类的黄色还原染料,C.I.Acid Yellow 3,C.I.Acid Yellow 42,C.I.Acid Yellow 49等之类的黄色酸性染料,由C.I.AcidYellow 3,C.I.Acid Yellow 42,C.I.Acid Yellow 49等之类的黄色酸性染料与己二胺组合而成的加酸显色染料,由C.I.Acid Yellow 3,C.I.Acid Yellow 42,C.I.Acid Yellow 49等之类的黄色酸性染料与二甲苯胍组合而成的加酸显色染料等之类的黄色加酸显色染料。
有关激光穿透性着色树脂组成物里的着色剂含量,相对于热塑性树脂着色剂含量最好为0.01~10重量%。若为0.1~5重量%则为更佳,更进一步若为0.1~1重量%则为最理想。
有关本发明的激光穿透性着色树脂组成物,对上述激光穿透性着色树脂的波长940nm的激光穿透率T1最好为15%以上。并且对除了不包括上述着色剂以外均同于上述激光穿透性着色树脂组成物的波长940nm的激光穿透率T2的比率T1/T2最好为0.5以上,若为0.7~1.1则为更佳,更进一步若为0.8~1.1则为最理想。
有关激光穿透性构件或激光穿透性着色树脂组成物所用的树脂其是一种热塑性树脂,将其加热则发生融熔,使其冷却则会恢复到原来的硬度,这种起因于加热及冷却的融熔与固化是可逆的,且不溶于溶剂,可举例如,具有激光穿透性亦可作为颜料分散剂的树脂,作为色母粒或着色颗粒的载体树脂等为众所周知树脂。更具体而言,作为热塑性树脂代表性的例子,可列举如,聚苯硫醚(PPS)树脂,聚酰胺(PA)树脂,聚乙烯(PE)树脂,聚丙烯(PP)树脂,聚苯乙烯(PS)树脂,聚甲基戊烯(PMP)树脂,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂,聚丙烯酰胺树脂,乙烯-乙烯醇(EVOH)树脂,聚碳酸酯(PC)树脂,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂或者聚对二甲酸丁二醇酯(PBT)树脂等之类的聚酯树脂,聚氯乙烯(PVC)树脂,聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂,聚苯醚(PPO)树脂,聚芳酯(PAR)树脂,聚四氟乙烯(PTFE)树脂,液晶聚合物(LCP),聚缩醛(POM)树脂,聚砜(PSU)类树脂等。
此外,此热塑性树脂亦可为由上述2种或3种以上的热塑性树脂制备而成的共聚物树脂。可列举如AS(丙烯腈-苯乙烯)共聚物树脂,ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)共聚物树脂,AES(丙烯腈-EPDM-苯乙烯树脂)共聚物树脂,PA-PBT(聚酰胺-聚对二甲酸丁二醇酯)共聚物树脂,PET-PBT(聚对苯二甲酸乙二醇酯-聚对二甲酸丁二醇酯)共聚物树脂,PC-PBT(聚碳酸酯-聚对二甲酸丁二醇酯)共聚物树脂,PC-PA(聚碳酸酯-聚酰胺)共聚物树脂等。并且,也还列举如,聚苯乙烯类热塑性弹性体,聚烯烃类热塑性弹性体,聚氨酯类热塑性弹性体,聚酯类热塑性弹性体等之类的热塑性弹性体;及以上述树脂类作为主成分的合成蜡或天然蜡等。尚且,对这些热塑性树脂的分子量没有任何特别限制。并且,亦可使用上述几种不同树脂。
此热塑性树脂最好为聚苯硫醚(PPS)树脂,聚酯树脂[包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及聚对二甲酸丁二醇酯(PBT)],聚烯烃类树脂,聚酰胺树脂(尼龙),聚缩醛树脂,或者聚砜类树脂(包括聚醚砜(PES)树脂,聚烯丙基砜(PASF)树脂及聚砜(PSF)树脂)。其中又以聚苯硫醚(PPS)树脂为佳。
聚苯硫醚树脂主要是由也被称为PPS以(-φ-S-)[φ为亚苯基可具有取代基亦可不具有取代基]所示的苯硫醚基的重复单元制备而成的聚合物。此树脂是由对二氯苯与硫化碱在高温高压的条件下使其进行反应制备成单体,再使单体经聚合制备而成。此树脂,大致上可分类为两形态,其一为,通过使用聚合助剂的聚合工序使前述单体制备成预期聚合度的直链型树脂,其二为,使低分子的聚合物在氧存在的环境下使其进行热交联的交联型树脂。其中,特别又以直链型树脂为佳,因其穿透率优越。此外,对于聚苯硫醚树脂的融熔态时的黏度却没有任何特别限制,只要是能融熔混揉挤压即可,通常使用5到2000Pa·s范围之树脂,但是最好是使用100到600Pa.s范围之树脂。并且,聚苯硫醚树脂(PPS)具有适用于电子零件或者汽车零部件等用途的特性。
再者,聚苯硫醚(PPS)树脂亦可使用高分子合金。可列举如PPS/聚烯烃类合金,PPS/聚酰胺类合金,PPS/聚酯类合金,PPS/聚碳酸酯类合金,PPS/聚苯醚类合金,PPS/液晶高分子类合金,PPS/聚酰亚胺类合金,PPS/聚砜类合金。
作为聚酯树脂,可列举如,经由对苯二甲酸与乙二醇的缩聚反应制备而成的聚对苯二甲酸乙二醇酯,及经由对苯二甲酸与丁二醇的缩聚反应制备而成的对苯二甲酸丁二醇酯。另外作为其他聚酯树脂的例子,可举例有,将前述聚酯树脂里的对苯二甲酸组分的一部分及/或乙二醇或者丁二醇组分的一部分进行取代的共聚物,至于该聚酯树脂里的对苯二甲酸组分的一部分是指比方说15摩尔%以下(例如0.5~15摩尔%),最好为5摩尔%以下(例如0.5~5摩尔%),且至于该聚酯树脂里的乙二醇或者丁二醇组分的一部分是指比方说15摩尔%以下(例如0.5~15摩尔%),最好为5摩尔%以下(例如0.5~5摩尔%)。此外,亦可混合使用两种以上聚酯树脂。
有关取代对苯二甲酸组分的一部分的取代物,可列举如,异酞酸,萘二羧酸,联苯二羧酸,二苯氧基乙烷二羧酸,二苯醚二羧酸,二苯砜羧酸等之类的芳族二羧酸;六氢对苯二甲酸,六氢异酞酸等之类的脂环族二羧酸;己二酸,癸二酸,壬二酸等之类的脂肪族二羧酸;p-β-羟乙氧基苯甲酸等双官能性羧酸。此等可使用一种亦可混合两种以上。
有关取代乙二醇或者丁二醇组分的一部分的取代物,可列举如,丙二醇,丁二醇,己二醇,葵二醇,新戊二醇,二甘醇,1,1-环己烷二甲醇,1,4-环己烷二甲醇,2,2-双[4’-(β-羟乙氧基)苯基)丙烷,双[4’-(β-羟乙氧基)苯基)磺酸等的二醇及它们的官能衍生物等的多官能化合物。它们可使用一种亦可混合两种以上。
对于聚烯烃类树脂也没有任何特别限制。可列举如,乙烯,丙烯,丁烯-1,3-甲基丁烯-1,4-甲基戊烯-1,辛烯-1等的α-烯烃的均聚物或它们的共聚物,或者由它们与其他能共聚的不饱和单体所组成的共聚物(作为该共聚物,可列举如嵌段共聚物,无规共聚物,接枝共聚物)等。更具体而言,可列举如,高密度聚乙烯,中密度聚乙烯,低密度聚乙烯,直链状低密度聚乙烯,乙烯-醋酸乙烯共聚物,乙烯-丙烯酸乙酯共聚物等的聚乙烯类树脂;丙烯均聚物,丙烯-乙烯嵌段共聚物,或者无规共聚物、丙烯-乙烯-丁烯-1共聚物等聚丙烯类树脂;聚丁烯-1;聚4-甲基戊烯-1等。这些聚烯烃类树脂可单独使用,亦可将其两种以上组合使用。其中,最好使用聚丙烯树脂及/或聚乙烯树脂。若使用聚丙烯树脂则为更佳。对于聚丙烯树脂没有任何特别限制,可使用范围广泛的分子量之物。
再者,作为聚烯烃树脂可使用如不饱和羧酸或者由其衍生物所改性出来的酸改性聚烯烃,亦可使用如发泡聚丙烯之类树脂本身包括发泡剂之物。此外,亦可让聚烯烃树脂包括乙烯-α-烯烃类共聚橡胶,乙烯-α-烯烃-非共軛二烯类化合物共聚物(例如,EPDM等),乙烯-芳香族单乙烯化合物-共軛二烯类化合物共聚橡胶,或者是它们的氢化橡胶类等。
作为聚酰胺树脂(尼龙[注册商标]),可列举如,尼龙6,尼龙66,尼龙46,尼龙11,尼龙12,尼龙69,尼龙610,尼龙612,尼龙96,非晶型尼龙,高熔点尼龙,尼龙RIM,尼龙MIX6等;它们两种以上的共聚物,亦即,尼龙6/66共聚物,尼龙6/66/610共聚物,尼龙6/66/11/12共聚物,晶型尼龙/非晶型尼龙共聚物等。此外,聚酰胺树脂亦可为聚酰胺树脂与其他的合成树脂的混合共聚物。作为此种共聚物的例子,可列举如,聚酰胺/聚酯的混合共聚物,聚酰胺/聚苯醚的混合共聚物,聚酰胺/聚碳酸酯的混合共聚物,聚酰胺/聚烯烃的混合共聚物,聚酰胺/苯乙烯/丙烯腈的混合共聚物,聚酰胺/聚丙烯酸酯的混合共聚物,聚酰胺/硅的混合共聚物等。这些聚酰胺树脂可单独使用,亦可将其两种以上组合使用。
聚缩醛树脂是以甲醛基(-CH2O-)为主要结构单元所成的高分子化合物,可为聚甲醛均聚物;亦可为甲醛基以外含少量其他结构单元的共聚物,三元共聚物,嵌段共聚物的任一种,且其分子结构不只是直链,亦可具有支链或交联结构。至于有关其聚合度却没有任何特别限制。
其次,有关聚砜类树脂(PSU),其分子里具有结合(-SO2-),呈透明琥珀色,外观有光泽的非晶型热塑性树脂。其制备方法为将二氯二苯砜与双酚A的钠盐经缩聚反应而合成的。作为此系列的其他树脂的例子,可列举如,聚醚砜(PES)树脂,聚烯丙基砜(PASF)树脂及聚砜(PSF)树脂等。
再者,作为聚砜类树脂,只要是不损到本发明的效果,亦可包括其它树脂。举例而言,作为聚砜类树脂可使用,聚砜与聚碳酸酯的共聚物,聚砜与聚酰胺的共聚物,聚砜与聚碳酸酯与液晶高分子的共聚物,聚砜与聚酰胺与液晶高分子的共聚物,此外亦可使用聚砜与聚碳酸酯的混合物,聚砜与聚酰胺的混合物,聚砜与聚碳酸酯与液晶高分子的混合物,聚砜与聚酰胺与液晶高分子的混合物。它们聚砜类树脂可单独使用,亦可将其两种以上组合使用。
激光穿透性着色树脂组成物可按照需要配合各式各样的添加剂。此种添加剂可列举如,助色剂,分散剂,加强材料或者填充剂,安定剂,增塑剂,改质剂,紫外线吸收剂或者光安定剂,防氧化剂,带电防止剂,润滑剂,脱模剂,结晶促进剂,结晶成核剂,阻燃剂及用于改良耐冲击性的弹性体等。
激光穿透性着色树脂组成物亦可按照用途及目的包括适量的各种加强材料或者填充剂。此加强材料,只要是一般用于合成树脂加强之物即可,没有任何特别限制。举例而言,可使用玻璃纤维,炭纤维,其他无机纤维以及有机纤维(芳香族聚酰胺,聚苯硫醚,尼龙,聚酯,液晶高分子等)等,有关要求透明性的树脂加强,则最好使用玻璃纤维。适合使用玻璃纤维的纤维长度为2mm到15mm,其纤维径为1μm到20μm。对于玻璃纤维的形态没有任何特别限制,例如粗纱,磨碎纤维等,任一个皆可使用。这些玻璃纤维可一种类单独使用,亦可将两种以上组合使用。且相对于热塑性树脂100重量份玻璃纤维的含量最好为5到120重量份。若未满5重量份,则无法得到足够的玻璃纤维加强效果,若超过120重量份,则容易导致成型性的降低。若为10到60重量份则为更佳,若能为20到50重量份则为最理想。
此外,至于其他的填充剂,可添加如云母,绢云母,玻璃鳞片等板状填充剂;如滑石粉,高岭土,粘土,硅灰石,澎润土,石棉,硅酸铝等的硅酸盐;如氧化铝,氧化硅,氧化镁,氧化锆,氧化钛等金属氧化物;如碳酸钙,碳酸镁,白云石等碳酸盐;如硫酸钙,硫酸钡等硫酸盐;如玻璃微珠,陶瓷微珠,氮化硼,碳化硅等颗粒状填充剂等。
用于本发明的着色树脂组成物可将原料以任意制备方法配合制备。一般来讲,最好尽可能使它们的组分配合均匀。具体而言,可举例如,将所有的原料通过捣碎机,混炼机,班伯里炼机,滚筒机,挤出机等的混合机进行混合使其均质化即可取得均质的树脂组成物。另外,亦可先把一部分的原料以混合机混合之后,再把剩余部分的原料加以混合使其均质化即可取得均质的树脂组成物。也可以把事先经干混搅均的原料以加热过的挤压机加以融熔混炼使其均质化之后,挤压成金属丝状,再切断成所望长度,即可以取得呈色粒状的着色颗粒树脂组成物。
可使用于本发明的着色树脂组成物的色母粒可以任意方法制备取得。举例而言,将作为色母粒基体的树脂粉末或颗粒与着色剂通过翻转式混合机或超级混合机进行混合之后,以挤出机,分批式混炼机或滚筒式混炼机等加热融熔,使其成颗粒状或粗粒状即可取得。此外,比方说,亦可把在树脂合成之后,呈溶液状态的色母粒用树脂里添加着色剂,再将溶剂去除即可得到色母粒。
用于本发明的着色树脂组成物的成型方法,可取得于一般被施行的各种程序。举例而言,将着色颗粒通过挤出机,注塑机,滚筒研磨机等加工机进行成型即可制备,此外,亦可使用适宜的混合机混合具有透明性树脂颗粒或粉末与粉碎后的着色剂及依据需要可添加各种添加物,将该混合物通过加工机进行成型即可制备。也还可以,例如,将着色剂添加于包括适宜聚合催化剂的单体,再将此混合物进行聚合以适宜的方法成型制备成所望树脂。有关成型方法,举例而言,可使用如注塑成型,挤出成型,压缩成型,发泡成型,吹塑成型,真空成型,注拉吹成型,滚塑成型,压延成型,溶液的流延铸塑成型等,一般被使用的任一方法皆可。通过这些成型方法可取得各种形态的激光穿透性构件。
本发明的激光焊接方法,如图1所示,由上述激光穿透性着色可塑性树脂组成物制备而成的激光穿透性构件1与激光吸收性构件2,在其呈段差4与5部分重叠对接的状态下,至少在该对接部的一部分上使激光3穿透上述激光穿透性构件1且吸收于上述激光吸收性构件2,通过该激光3的照射上述激光穿透性构件1与上述激光吸收性构件2的对接部将进行焊接。
一般来讲,激光焊接方法的优点为因可进行三维焊接所以能提高模具形状的自由度,且与振動焊接不同因其焊接面无毛刺所以能提高其设计性,且因不产生振動与磨损粉末所以能适用于电子构件。反面来讲,其缺点可举例如必须前期投资所谓激光焊接机的硬件设备,树脂材料成型后的缩痕所引起焊接构件之间的空隙等。其中,又以此空隙问题对激光焊接机的实际操作者来讲是最重要的问题,目前几乎是独自制作夹具等固定治具来符合焊接构件形状。与无空隙时相比,若产生空隙为0.02mm以上时其焊接强度将降低一半,若产生空隙为0.05mm以上时则无法进行焊接。
有关激光的操作方法可举例如,激光可动的扫描型式,焊接部可动的掩蔽型式,或是可从多方向同时照射焊接构件的型式等,在汽车行业里所关注的激光操作方法是扫描型式,其产品生产时间的标准扫描速度为5m/分钟。
理论上,激光焊接是利用激光的光能转化为热能,所以激光焊接条件将显著影响到焊接性能。一般而言,所照射的激光在吸收性构件表面上所获得的热量可以下述计算式(I)来计算。
吸收性构件的表面熱量(J/mm2)=
激光输出功率(W)/扫描速度(mm/sec)/激光光斑的光径(mm)…(I)
从此式表明,为了提高生产效率则必须提高扫描速度。因此,在硬件面来讲,本身具有高输出功能的焊接机是必要的。
为了提高焊接强度,必须具有一定程度的吸收性构件的表面熱量,因此必须加大设置输出功率,或者是稍微降低扫描速度,或者是缩小光斑的光径,如此这般将各种条件变化且确认其结果是必要的。若从激光所获得的表面熱量过大时,会损害其焊接部的外观,若更超大时则吸收性构件会产生焊接烟雾,所以激光焊接的条件设置是非常重要的
有关这种激光焊接方法的激光穿透性构件,将使用对激光焊接的波长至少能穿透15%之构件,该激光焊接的波长范围为从半导体激光800nm附近到Nd.YAG激光1100nm附近的波长光。且最好对808nm,840nm,940nm,1064nm中的一个或两个以上的波长的红外线穿透率至少为20%以上。若少于前述穿透率时,这些波长的激光无法穿透足够量所以对激光焊接来讲强度不够,或者必须供给不实用的大量激光能量。
此种激光焊接方法其边扫描边照射上述激光所提供的能量x(J/mm)最好调节到能符合下述数式(II)
5.0≥x=(p×T)÷(100×q)≥0.4…(II)
(数式(II)中的p(W)为该激光输出功率,q(mm/秒)为该激光扫描速度,T为对上述激光穿透性构件激光波长的穿透率)。上述数式对作为工业用构件使用来说是最好的条件。对穿透性优良的非晶型热塑性树脂如本发明的聚砜类(PSU)树脂进行焊接时,其x最好为0.3~2.0,若为0.4~1.5的范围则为更佳。相反,若在x小于0.3的焊接条件下则无法显示足够的焊接强度以便实用。在另一方面,对缺乏穿透性的晶型热塑性树脂如本发明的聚苯硫醚树脂进行焊接时,其x最好为1.0~5.0,若为2.0~5.0的范围则为更佳。相反,若在x大于5.0的焊接条件下则因其能量太大发生急剧融熔结果降低其焊接部的精度,引起毛刺的发生,进而引起焊接强度低落。
本发明的激光焊接方法亦可为如图3所示,其为把含有激光吸收剂的色剂及/或涂料的涂布层9作为激光吸收剂涂布层,将具有该激光吸收剂涂布层的激光吸收性构件2与激光穿透性构件1进行激光焊接的方法。更具体而言,可列举如,首先,调制包括激光吸收剂与所需树脂的色剂及/或涂料。其次,以喷雾或标记笔,毛刷,笔等之类涂抹的任意方法,将色剂及/或涂料事先涂抹到激光穿透性构件7上,涂抹色剂及/或涂料的厚度最好为0.1mm以下。经此涂抹,包括激光吸收剂的涂布层9将被形成,且激光穿透性构件7与涂布层9成一体化构成激光吸收性构件2。将包括激光吸收剂的涂布层9与焊接对象的激光穿透性构件1对接后,从此激光穿透性构件1之侧,照射激光即可取得激光焊接体。
有关激光吸收性构件,可由至少以碳黑作为激光吸收剂兼黑色着色剂的激光吸收性着色树脂组成物制备而成,且最好是由激光吸收性着色热塑性树脂组成物制备而成。此时,碳黑的一次粒子的粒径最好为18~30nm。使用前述的碳黑则能取得以高吸收率进行激光吸收且具有碳黑的高分散性的激光吸收性构件。
此外,亦可将醇溶苯胺黑染料与碳黑共同使用。醇溶苯胺黑染料最好为属于C.I.Solvent Black 7的醇溶苯胺黑染料,可适宜的调节激光吸收率。
尚且,激光吸收性构件亦可由包括碳黑以外的着色剂与如酞菁类,花菁类,金属络合物等所示激光吸收剂的激光吸收性着色树脂组成物制备而成。亦可由包括碳黑以外的激光吸收剂兼着色剂的激光吸收性着色树脂组成物制备而成。
当制备激光吸收性构件时,除了构件本身含有激光吸收剂以外,亦可制备如上述所述的激光穿透性构件,也可依据需要及目的,使其含有适量的各种添加剂。可使用上述的配合成型方法。亦可使用上述激光穿透性构件制备工序所使用的蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐以及各式各样的着色剂,各式各样的染颜料等有机染颜料。将用于制备激光吸收性构件的原料与用于制备激光穿透性构件的原料相比,因无激光穿透性的限制所以其选材范围广泛。
有关上述激光吸收性着色树脂组成物里的着色剂含量,相对于树脂(最好为热塑性树脂)的着色剂含量最好为0.01~10重量%,若为0.05~5重量%则为更佳。
本发明的激光焊接体可制备取得于上述激光焊接方法。此激光焊接体的耐热性及耐光性等的紧固性皆强,且其耐迁移性与耐药品性优良并且显呈鲜明色调。
此外,有关本发明的激光焊接体的主要用途可举例如汽车零部件。更具体而言,可列举如,汽车内饰仪表板,引擎室的消音器。当接合热塑性树脂构件时,以往若其表面未经处理则很难使用粘合剂所以必须设法施行预处理等。于此相比,激光焊接不仅无须施行预处理或树脂合金化等费事的工序,且在强度方面或者回收再生方面比使用粘合剂具有优越性能。
其次,举实施例对本发明做具体说明,但是本发明不限于这些实施例。
于各个实施例里所使用的着色剂显示于表1的制造例1~11,且于各个比较例里所使用的着色剂也显示于表1的比较制造例1~5。并且,有关每个制造例的染料将符合上述化合物例所示的色素。
制造例3,8,11及比较制造例4将多种色素依据表1的配合比率所示的重量配合比率通过简易混合机配制黑色着色剂。
尚且,表1的化合物例里的()内的数据为通过高效液相色谱法(HPLC)所测定的纯度。
表1
在此,有关表1里的化合物例,标记M盐(例如,Ca盐)显示为本专利的蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐,与蒽吡啶酮类酸性染料及蒽醌类酸性染料的碱土金属盐的磺基进行离子反应的金属单质。
此外,化合物例A为以下述化学式所示蒽醌类蓝色染料的Ca盐(M=Ca)。
化合物例A
同样的化合物例B为以下述化学式所示蒽醌类绿色染料的Ca盐(M=Ca)。
化合物例B
再者,制造例所使用的C.I.Solvent Yellow 163(C.I.58840)及C.I.Pigment Yellow147(C.I.60645)为蒽醌类黄色染料;C.I.Solvent Green 3(C.I.61565)为蒽醌类绿色染料;C.I.Solvent Red 22(C.I.21250)为双偶氮型红色染料;C.I.Solvent Red 52(C.I.68210)为蒽吡啶酮类红色染料。
实施例1~9以及比较例1~4是使用聚苯硫醚树脂制备同一形状尺寸且适用于本发明的激光焊接体的例子。
(实施例1)
(1-a)激光穿透性构件的制备
聚苯硫醚树脂:400g(日本宝理塑料公司制商品名称:0220A9融熔态时的黏度:350Pa·s)
制造例1的着色剂:0.80g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温320℃,模具温度140℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(1-b)激光吸收性构件的制备
其次,把聚苯硫醚树脂1000g(日本宝理塑料公司制商品名称:0220A9)与碳黑5g放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温320℃,模具温度140℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm上方具有厚度1.5mm缺口的段差5的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的黑色激光吸收性构件2。
(1-c)激光焊接体的制备
其次,如图1所示,将两构件1与2的段差4与5对接重叠合后,从激光穿透性构件1的上方以扫描速度4mm/sec,依据箭头方向边扫描边照射激光3即可取得激光焊接体,该激光3为输出功率30W的激光二极管(Fine Device Co.,Ltd.公司制),其波长为940nm,光斑的光径为0.6mm,并且进行连续照射。
(物性评价)
将实施例1所制得的激光穿透性构件与激光焊接体以下述方法进行物性评价。激光穿透性构件的物性评价:
(1)穿透率的测定试验
将激光穿透性构件设置于分光光度计(日本分光公司制商品名称:V-570型),在波长范围λ为400~1200nm的范围里,测定如图1所示激光穿透性构件1厚度为1.5mm段差4的穿透率。使用半导体激光波长为940nm的状况下,将有关激光穿透性构件的穿透率显示于表3。
(2)耐热性试验及其评价
在上述实施例1的注塑成型工序里,将配合物的混合物进行一般注塑成型之后,把剩余的混合物于滚筒钢温320℃的条件下使其停留15分钟,然后进行注塑成型制备取得激光穿透性构件。以色差计(日本JUKI公司制商品名称:JP7000)测定把混合物停留在滚筒内15分钟后所制得的激光穿透性构件与一般注塑所制得的激光穿透性构件之间的色差(ΔE),若该色差(ΔE)为1.0以下,则可断定其具有耐热性。
在此,按照表2所示树脂种类来设置实施例1以外的实施例或比较例的滚筒钢温。
(3)热衰减性试验及其评价
将上述实施例1注塑成型所得的激光穿透性构件放置于设温190℃的烤箱1个月。测定保存1个月之后的激光穿透性构件与重新刚制备取得的激光穿透性构件之间的色差(ΔE),若该色差(ΔE)为1.0以下,则可断定其具有热稳定性。
在此,按照表2所示树脂种类来设置实施例1以外的实施例或比较例的烤箱设温。(4)耐升华性试验及其评价
在激光穿透性构件上贴上白色聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜,再将其放置于设温160℃的烤箱3小时,然后,揭下激光穿透性构件的PET薄膜,贴于无色透明的投影仪(OHP)用胶片以便于观察。若PET薄膜几乎无着色则可断定其具有耐升华性。
在此,按照表2所示树脂种类来设置实施例1以外的实施例或比较例的烤箱设温。
表2
  树脂的种类   耐热性试验   热衰减性试验   耐升华性试验
  聚苯硫醚树脂   320℃   190℃   160℃
  聚对二甲酸丁二醇酯树脂   260℃   150℃   160℃
  聚酰胺树脂   270℃   150℃   160℃
  聚缩醛树脂   230℃   120℃   120℃
  聚砜树脂   340℃   190℃   160℃
  聚醚砜树脂PES1   350℃   190℃   160℃
  聚醚砜树脂PES2   360℃   190℃   160℃
激光焊接体的物性评价:
(5)外观的目视观察
对由实施例所取得的激光焊接体的焊接部外观,以目视判定其表面是否有瑕疵。
(6)拉伸强度试验
对由上述实施例所取得的激光焊接体,按照JIS K7113-1995标准,通过拉伸试验机(日本岛津制作所公司制商品名称:AG-50kNE),将焊接体的长边方向(即焊接部拉开的方向)以拉伸速度10mm/min进行拉伸试验,测定其焊接的拉伸强度。
(实施例2)
(2-a)激光穿透性构件的制备
在实施例1里,除了把制造例1的着色剂取代使用为制造例2以外,均同于实施例1,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(2-b)激光吸收性构件的制备,以及(2-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例3)
(3-a)激光穿透性构件的制备
聚苯硫醚树脂:900g(日本宝理塑料公司制商品名称:0220A9)
制造例3的着色剂:100g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过单螺杆挤出机(ENPLA Industry Co.制商品名称:E30SV),于滚筒钢温320℃进行融熔混合。其次,于水箱里使其冷却,再以切粒机切断,经干燥工序即可取得着色剂浓度10重量%的黑色色母粒。
聚苯硫醚树脂:475g(日本宝理塑料公司制商品名称:0220A9)
黑色色母粒:25g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温320℃,模具温度140℃,依据一般的方法注塑成型如图1所示形状即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的黑色激光穿透性构件1。
(3-b)激光吸收性构件的制备,以及(3-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例4)
(4-a)激光穿透性构件的制备
在实施例1里,除了把制造例1的着色剂取代使用为制造例4以外,均同于实施例1,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(4-b)激光吸收性构件的制备,以及(4-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例5)
(5-a)激光穿透性构件的制备
在实施例1里,除了把制造例1的着色剂取代使用为制造例5以外,均同于实施例1,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(5-b)激光吸收性构件的制备,以及(5-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例6)
(6-a1)激光穿透性构件1的制备
聚苯硫醚树脂:400g(日本宝理塑料公司制商品名称:0220A9融熔态时的黏度:350Pa·s)
制造例2的着色剂:0.80g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温320℃,模具温度140℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(6-a2)激光穿透性构件7的制备
与上述(6-a1)的激光穿透性构件1以同样的方法注塑成型即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件7。
(6-b)激光吸收性构件的制备,以及(6-c)激光焊接体的制备
首先,以下述方法制备激光吸收性薄膜层。将聚丙烯树脂400g(日本聚化公司制商品名称:BC05B)与碳黑0.8g(日本三菱化学公司制商品名称:Si-50)于滚筒钢温220℃,模具温度40℃,依据一般的方法制备取得含有碳黑的激光吸收性树脂薄膜层8。
其次,如图2所示,将所制备的两个激光穿透性构件1与7之间,介入激光吸收性薄膜层8,再与实施例1以同样的照射方法照射激光3即可取得由激光穿透性构件1与激光吸收性构件2制备而成的激光焊接体,在此该激光吸收性构件2是由激光穿透性构件7与激光吸收性薄膜层8所构成的。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例7)
(7-a1)激光穿透性构件1的制备
聚苯硫醚树脂:400g(日本宝理塑料公司制商品名称:0220A9融熔态时的黏度:350Pa·s)
制造例7的着色剂:0.80g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温320℃,模具温度140℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(7-a2)激光穿透性构件7的制备
与上述(7-a1)的激光穿透性构件1以同样的方法注塑成型即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件7。
(7-b)激光吸收性构件的制备,以及(7-c)激光焊接体的制备
首先,以下述方法调制含有激光吸收剂的酒精性标记笔用色剂来作为激光吸收性色剂。
醇溶苯胺黑基EX(Orient Chemical Industries,Ltd.制商品名称:C.I.SolventBlack 7):6重量份
乙醇:69重量份
苄醇:5重量份
油酸:10重量份
酮树脂:10重量份
将上述配合物于40℃的环境下,进行均一混合使其溶解调制成色剂。将所制得的色剂装到一般市售的标记用笔里。
其次,如图3所示,以此标记笔涂抹激光吸收性色剂于激光穿透性构件7的段差上,使色剂涂布层9附着于激光穿透性构件7,如此即可制备由激光穿透性构件7与色剂涂布层9所构成的激光吸收性构件2。把另一方的激光穿透性构件1重叠在色剂涂布层9的上方,再与实施例1以同样的照射方法,从构件1与7的两侧照射激光,即可取得由激光穿透性构件1与激光吸收性构件2制备而成的激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例8)
(8-a)激光穿透性构件的制备
在实施例3里,除了把制造例3的着色剂取代使用为制造例8以外,均同于实施例3,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的黑色激光穿透性构件1。
(8-b)激光吸收性构件的制备,以及(8-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例9)
(9-a)激光穿透性构件的制备
在实施例3里,除了把制造例3的着色剂取代使用为制造例11以外,均同于实施例3,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的黑色激光穿透性构件1。
(9-b)激光吸收性构件的制备,以及(9-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(比较例1)
(C1-a)激光穿透性构件的制备
聚苯硫醚树脂:400g(日本宝理塑料公司制商品名称:0220A9)
比较制造例1的着色剂:0.80g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温320℃,模具温度140℃,依据与实施例1同样的方法注塑成型如图1所示形状即可制备取得红色激光穿透性构件1。
(C1-b)激光吸收性构件的制备,以及(C1-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(比较例2)
(C2-a)激光穿透性构件的制备
在比较例1里,除了把比较制造例1的着色剂取代使用为比较制造例2以外,均同于比较例1,如此即可制备取得红色激光穿透性构件1。
(C2-b)激光吸收性构件的制备,以及(C2-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(比较例3)
(C3-a)激光穿透性构件的制备
在比较例1里,除了把比较制造例1的着色剂取代使用为比较制造例3以外,均同于比较例1,如此即可制备取得红色激光穿透性构件1。
(C3-b)激光吸收性构件的制备,以及(C3-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(比较例4)
(C4-a)激光穿透性构件的制备
在实施例3里,除了把制造例3的着色剂取代使用为比较制造例4以外,以外,均同于实施例3,如此即可制备取得黑色激光穿透性构件1。
(C4-b)激光吸收性构件的制备,以及(C4-c)激光焊接体的制备
与实施例1以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
实施例10,11是使用聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂制备同一形状尺寸且适用于本发明的激光焊接体的例子。
(实施例10)
(10-a)激光穿透性构件的制备
聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂:400g(日本三菱工程塑料公司制商品名称:5008AS)
制造例9的着色剂:0.80g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温260℃,模具温度80℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(10-b)激光吸收性构件的制备,以及(10-c)激光焊接体的制备
有关如图1所示黑色激光吸收性构件2与激光焊接体是以聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂(日本三菱工程塑料公司制商品名称:5008AS)取代实施例1所使用的聚苯硫醚树脂,于滚筒钢温260℃,模具温度80℃的成型条件下,注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm上方具有厚度1.5mm缺口的段差5的板状构件,如此即可制备取得激光吸收性构件2。其次,与实施例1的(1-c)以同样的方法取得激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例11)
(11-a)激光穿透性构件的制备
在实施例10里,除了把制造例9的着色剂取代使用为制造例11以外,均同于实施例10,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的黑色激光穿透性构件1。
(11-b)激光吸收性构件的制备,以及(11-c)激光焊接体的制备
与实施例10以同样的方法制备取得激光吸收性构件及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
实施例12,13是使用聚酰胺6树脂制备同一形状尺寸且适用于本发明的激光焊接体的例子。
(实施例12)
(12~a)激光穿透性构件的制备
聚酰胺6树脂:400g(日本宇部兴产公司制商品名称:1015GU9)
制造例9的着色剂:0.80g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温270℃,模具温度80℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(12-b)激光吸收性构件的制备,以及(12-c)激光焊接体的制备
有关如图1所示黑色激光吸收性构件2与激光焊接体是以聚酰胺6树脂(日本宇部兴产公司制商品名称:1015GU9)取代实施例1所使用的聚苯硫醚树脂,且同于实施例1于滚筒钢温270℃,模具温度80℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm上方具有厚度1.5mm缺口的段差5的板状构件,如此即可制备取得激光吸收性构件2。其次,除了将扫描速度的焊接条件改变为扫描速度10mm/sec以外,均与实施例1的(1-c)以同样的方法取得激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例13)
(13-a)激光穿透性构件的制备
在实施例12里,除了把制造例9的着色剂取代使用为制造例11以外,均同于实施例12,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的黑色激光穿透性构件1。
(13-b)激光吸收性构件的制备,以及(13-c)激光焊接体的制备
与实施例12以同样的方法制备取得激光吸收性构件及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
实施例14,15是使用聚缩醛树脂制备同一形状尺寸且适用于本发明的激光焊接体的例子。
(实施例14)
(14-a)激光穿透性构件的制备
聚缩醛树脂:400g(日本宝理塑料有限公司制商品名称:DURACON M90-44)
制造例9的着色剂:0.40g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温230℃,模具温度70℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(14-b)激光吸收性构件的制备,以及(14-c)激光焊接体的制备
有关如图1所示黑色激光吸收性构件2与激光焊接体是以聚缩醛树脂(日本宝理塑料有限公司制商品名称:DURACON M90-44)取代实施例1所使用的聚苯硫醚树脂,且同于实施例1于滚筒钢温230℃,模具温度70℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm上方具有厚度1.5mm缺口的段差5的板状构件,如此即可制备取得激光吸收性构件2。其次,除了将扫描速度的焊接条件改变为扫描速度8mm/sec以外,均与实施例1的(1-c)以同样的方法取得激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例15)
(15-a)激光穿透性构件的制备
聚缩醛树脂:900g(日本宝理塑料有限公司制商品名称:DURACON M90-44)
制造例11的着色剂:100g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过单螺杆挤出机(ENPLA Industry Co.制商品名称:E30SV),于滚筒钢温230℃进行融熔混合。其次,于水箱里使其冷却,再以切粒机切断,经干燥工序即可取得着色剂浓度10重量%的黑色色母粒。
聚缩醛树脂:475g(日本宝理塑料有限公司制商品名称:DURACON M90-44)
黑色色母粒:25g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温230℃,模具温度70℃,依据一般的方法,与实施例14以同样的方法注塑成型如图1所示形状即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的黑色激光穿透性构件1。
(15-b)激光吸收性构件的制备,以及(15-c)激光焊接体的制备
与实施例14以同样的方法制备取得激光吸收性构件及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
实施例16,17,18以及比较例5,6是是使用聚砜树脂制备同一形状尺寸且适用于本发明的激光焊接体的例子。
(16-a)激光穿透性构件的制备
聚砜树脂:400g(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:UDEL P-1700NT11)
制造例4的着色剂:0.40g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温340℃,模具温度150℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(16-b)激光吸收性构件的制备,以及(16-c)激光焊接体的制备
有关如图1所示黑色激光吸收性构件2与激光焊接体是以聚砜树脂(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:UDELP-1700NT11)取代实施例1所使用的聚苯硫醚树脂,且同于实施例1于滚筒钢温340℃,模具温度150℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差5的板状构件,如此即可制备取得激光吸收性构件2。其次,除了将扫描速度的焊接条件改变为扫描速度60mm/sec以外,均与实施例1的(1-c)以同样的方法取得激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例17)
(17-a)激光穿透性构件的制备
在实施例16里,除了把制造例4的着色剂取代使用为制造例2以外,均同于实施例16,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(17-b)激光吸收性构件的制备,以及(17-c)激光焊接体的制备
与实施例16以同样的方法制备取得激光吸收性构件及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例18)
(18-a)激光穿透性构件的制备
聚砜树脂:900g(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:UDEL P-1700NT11)
制造例3的着色剂:100g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过单螺杆挤出机(ENPLA Industry Co.制商品名称:E30SV),于滚筒钢温340℃进行融熔混合。其次,于水箱里使其冷却,再以切粒机切断,经干燥工序即可取得着色剂浓度10重量%的黑色色母粒。
聚砜树脂:475g(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:UDEL P-1700NT11)
黑色色母粒:25g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温340℃,模具温度150℃,依据一般的方法,与实施例16以同样的方法注塑成型如图1所示形状即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的黑色激光穿透性构件1。
(18-b)激光吸收性构件的制备,以及(18-c)激光焊接体的制备
与实施例16以同样的方法制备取得激光吸收性构件及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(比较例5)
(C5-a)激光穿透性构件的制备
聚砜树脂:400g(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:UDEL P-1700NT11)
比较制造例2的着色剂:0.40g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温340℃,模具温度150℃,依据一般的方法,与实施例16以同样的方法注塑成型如图1所示形状即可制备取得红色激光穿透性构件1。
(C5-b)激光吸收性构件的制备,以及(C5-c)激光焊接体的制备
此外,与实施例16以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(比较例6)
(C6-a)激光穿透性构件的制备
在比较例5里,除了把比较制造例2的着色剂取代使用为比较制造例5以外,均同于比较例5,如此即可制备取得红色激光穿透性构件1。
(C6-b)激光吸收性构件的制备,以及(C6-c)激光焊接体的制备
此外,与实施例16以同样的方法取得如图1所示黑色激光吸收性构件2以及激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
实施例19,20是使用聚醚砜树脂制备同一形状尺寸且适用于本发明的激光焊接体的例子。
(实施例19)
(19-a)激光穿透性构件的制备
聚醚砜树脂:400g(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:REDEL A-701NT,称其为PES1)
制造例10的着色剂:0.40g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温350℃,模具温度150℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(19-b)激光吸收性构件的制备,以及(19-c)激光焊接体的制备
有关如图1所示黑色激光吸收性构件2与激光焊接体是以聚砜树脂(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:REDEL A-701NT)取代实施例1所使用的聚苯硫醚树脂,且同于实施例1于滚筒钢温350℃,模具温度150℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm上方具有厚度1.5mm缺口的段差5的板状构件,如此即可制备取得激光吸收性构件2。其次,除了将扫描速度的焊接条件改变为扫描速度50mm/sec以外,均与实施例1的(1-c)以同样的方法取得激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
(实施例20)
(20-a)激光穿透性构件的制备
聚醚砜树脂:400g(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:REDEL A-300ANT,称其为PES2)
制造例5的着色剂:0.40g
将上述配合物放进不锈钢制的滚筒式混炼机里,搅拌混合1小时。将所得的混合物通过注塑机(日本东洋机械金属公司制商品名称:Si-50),于滚筒钢温360℃,模具温度150℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm下方具有厚度1.5mm缺口的段差4的板状构件,如此即可制备取得外观及表面光泽良好,呈均一色的红色激光穿透性构件1。
(20-b)激光吸收性构件的制备,以及(20-c)激光焊接体的制备
有关如图1所示黑色激光吸收性构件2与激光焊接体是以聚砜树脂(北美洲苏威高性能塑料公司制商品名称:REDELA-300ANT)取代实施例1所使用的聚苯硫醚树脂,且同于实施例1于滚筒钢温360℃,模具温度150℃,依据一般的方法注塑成如图1所示长60mm×宽18mm×厚度3mm,且在其长边一端长度为20mm上方具有厚度1.5mm缺口的段差5的板状构件,如此即可制备取得激光吸收性构件2。其次,除了将扫描速度的焊接条件改变为扫描速度60mm/sec以外,均与实施例1的(1-c)以同样的方法取得激光焊接体。且,对所取得的激光穿透性构件与激光焊接体进行与实施例1相同的物性评价。
将上述实施例1~20以及比较例1~6制备而成的激光穿透性构件及激光焊接体的物性评价结果显示于表3及表4。
表3
Figure G2006800041005D00401
表4
Figure G2006800041005D00411
从表3及表4表明,适用于本发明的激光穿透性着色树脂组成物及由其制备取得实施例的激光穿透性构件其穿透率,耐热性,热稳定性,耐升华性皆优良,且适用于本发明的激光焊接体其激光焊接的外观性及拉伸强度皆优越。

Claims (16)

1.激光焊接体,其特征为,其具有包括蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐及热塑性树脂的激光穿透性着色树脂组合物制备而成的激光穿透性构件及与其对接的激光吸收性构件,对该激光穿透性构件照射激光则该激光将穿透该激光穿透性构件且被吸收于该激光吸收性构件,通过该激光两构件将于该对接部位进行激光焊接。
2.如权利要求1所述的激光焊接体,其特征为,上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐显示如下述化学式(1)
Figure F2006800041005C00011
化学式(1)中的-R1为氢原子,未取代的或取代的烷基,未取代的或取代的烷基羰基,未取代的或环上取代的芳基羰基,未取代的或取代的烷氧羰基;-R2为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,烷氧基,氨基,羟基及卤素;-R3,-R4,-R5及-R6可为同一基团,亦可为不同基团,其为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,羧基,烷氧羰基,环己氨基及-SO3M1/2;-R7为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,-SO3M1/2,烷氧羰基,环己氨基或下述化学式(2)所示基团
Figure F2006800041005C00012
化学式(2)中的-X-为-O-,-S-或-NH-;-R8,-R9及-R10可为同一基团亦可为不同基团,其为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,羧基,烷氧羰基,环己氨基或-SO3M1/2,且-R1~-R10中至少一个为-SO3M1/2,其中,M为碱土金属。
3.如权利要求1所述的激光焊接体,其特征为,上述热塑性树脂至少选自聚苯硫醚树脂、聚烯烃类树脂、聚酰胺树脂、聚缩醛树脂或者聚砜树脂中的任一个。
4.如权利要求1所述的激光焊接体,其特征为,上述热塑性树脂为聚苯硫醚树脂。
5.如权利要求1所述的激光焊接体,其特征为,上述激光穿透性构件与由激光吸收性着色树脂组合物制备而成的激光吸收性构件将被焊接起来。
6.如权利要求1所述的激光焊接体,其特征为,在多个上述激光穿透性构件之间,介入含有激光吸收剂的膜层或是含有激光吸收剂的涂布层的激光吸收性构件,且被焊接起来。
7.如权利要求1所述的激光焊接体,其特征为,上述激光吸收性构件含有至少包括碳黑的激光吸收剂。
8.如权利要求1所述的激光焊接体,其特征为,经由上述激光所提供的能量x将符合下述数式,其单位为J/mm,且按照日本工业标准JIS K7113-1995的拉伸试验方法,所测定的焊接拉伸强度为20至50MPa;
5.O≥x=(p×T)÷(100×q)≥0.4
数式中的p为该激光输出功率,其单位为W;q为该激光扫描速度,其单位为mm/s;T为对上述激光穿透性构件激光波长的穿透率。
9.激光焊接方法,其特征为,将包括蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐和热塑性树脂的激光穿透性着色树脂组合物制备而成的激光穿透性构件与激光吸收性构件对接之后,从该激光穿透性构件之一侧边扫描边照射激光,该激光会穿透该激光穿透性构件且被吸收于该激光吸收性构件,进而使两构件在对接部位进行焊接的激光焊接方法,经由上述激光所提供的能量x将符合下述数式,其单位为J/mm,
5.0≥x=(p×T)÷(100×q)≥0.4
数式中的p为该激光输出功率,其单位为W,q为该激光扫描速度,其单位为mm/s,T为对上述激光穿透性构件激光波长的穿透率。
10.如权利要求9所述的激光焊接方法,其特征为,上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐显示如下述化学式(1)
Figure F2006800041005C00031
化学式(1)中的-R1为氢原子,未取代的或取代的烷基,未取代的或取代的烷基羰基,未取代的或环上取代的芳基羰基,未取代的或取代的烷氧羰基;-R2为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,烷氧基,氨基,羟基及卤素;
-R3-R4,-R5及-R6可为同一基团,亦可为不同基团,其为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,羧基,烷氧羰基,环己氨基或-SO3M1/2
-R7为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,-SO3M1/2,烷氧羰基,环己氨基或下述化学式(2)所示基团
Figure F2006800041005C00032
化学式(2)中的-X-为-O-,-S-或-NH-;-R8,-R9及-R10可为同一基团亦可为不同基团,其为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,羧基,烷氧羰基,环己氨基或-SO3M1/2,且-R1~-R10中至少一个为-SO3M1/2;其中,M为碱土金属。
11.如权利要求9所述的激光焊接方法,其特征为,从上述激光穿透性构件之一侧边扫描边照射激光以外,亦可从上述激光吸收性构件之一侧同时或逐次边扫描边照射另一激光。
12.激光穿透性着色树脂组合物,其特征为,至少含有下述化学式(1)所示蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐及热塑性树脂的激光穿透性着色树脂组合物,对该组合物波长940nm激光的穿透率T1至少为15%
化学式(1)中的-R1为氢原子,未取代的或取代的烷基,未取代的或取代的烷基羰基,未取代的或环上取代的芳基羰基,未取代的或取代的烷氧羰基;-R2为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,烷氧基,氨基,羟基或卤素;-R3,-R4,-R5及-R6可为同一基团,亦可为不同基团,其为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素基,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,羧基,烷氧羰基,环己氨基或-SO3M1/2;-R7为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,-SO3M1/2,烷氧羰基,环己氨基或下述化学式(2)所示基团
Figure F2006800041005C00042
化学式(2)中的-X-为-O-,-S-或-NH-;-R8,-R9及-R10可为同一基团亦可为不同基团,其为氢原子,烷基,未取代的或环上取代的芳基,链烯基,烷氧基,氨基,羟基,卤素,酰基,酰氧基,酰氨基,酰基-N-烷氨基,羧基,烷氧羰基,环己氨基或-SO3M1/2,且-R1~-R10中至少一个为-SO3M1/2;其中,M为碱土金属。
13.如权利要求12所述的激光穿透性着色树脂组合物,其特征为,将上述蒽吡啶酮类酸性染料的碱土金属盐与选自绿色着色剂、黄色着色剂和蓝色着色剂中的至少一种的其他染料混合使其呈黑色色调。
14.如权利要求13所述的激光穿透性着色树脂组合物,其特征为,所述的其他染料是选自偶氮甲碱类、蒽醌、喹吖啶酮类、二噁嗪类、二酮吡咯并吡咯类、异吲哚啉酮类、阴丹酮类、紫环酮类、二萘嵌苯类、靛蓝类、硫靛蓝类、喹酞酮类、喹啉类或者三苯甲烷类中的有机染颜料。
15.如权利要求13所述的激光穿透性着色树脂组合物,其特征为,所述绿色着色剂是由选自C.I.Acid Green 25、C.I.Acid Green 27或C.I.Acid Green 41中的蒽醌类绿色酸性染料与己二胺组合而成的加酸显色染料;该蒽醌类绿色酸性染料与二甲苯胍组合而成的加酸显色染料;或者该蒽醌类绿色酸性染料与碱土金属组合而成的盐;
所述蓝色着色剂是选自C.I.Acid Blue 80、C.I.Acid Blue 41、C.I.AcidBlue 127或者C.I.Acid Blue 129的蒽吡啶酮类蓝色酸性染料;选自C.I.SolventBlue 97或者C.I.Solvent Blue 104的蒽吡啶酮类蓝色油溶性染料;由该蒽醌类蓝色酸性染料与己二胺组合而成的加酸显色染料;由该蒽醌类蓝色酸性染料与二甲苯胍组合而成的加酸显色染料;或者该蒽醌类蓝色酸性染料与碱土金属组合而成的盐;
所述黄色着色剂是选自C.I.Solvent Yellow 163或者C.I.Solvent Yellow 114的黄色油溶性染料;C.I.Vat Yellow 2的黄色还原染料;选自C.I.Acid Yellow3、C.I.Acid Yellow 42或者C.I.Acid Yellow 49的黄色酸性染料;由该黄色酸性染料与己二胺组合而成的加酸显色染料;由该黄色酸性染料与二甲苯胍组合而成的加酸显色染料。
16.如权利要求12所述的激光穿透性着色树脂组合物,其特征为,对上述激光穿透性着色树脂组合物波长940nm激光的穿透率T1与除了不含有上述着色剂外其它均同于上述着色树脂组合物的非着色树脂组合物的波长940nm激光的穿透率T2的T1/T2比值为0.8至1.1。
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