DE202004016363U1 - Transparent, translucent or covered plastic materials colored by coloring agent, useful as molded articles, semi-finished material or lacquer coatings, comprises nano particles of laser sensitive particles, which are weldable by laser - Google Patents

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Abstract

Transparent, translucent or covered plastic materials (I) colored by coloring agent, comprises nano particles of laser sensitive particles, which are weldable by laser.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft durch Farbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte Kunststoffmaterialien, die durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Partikeln laserschweißbar sind, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kunststoffmaterialien und deren Verwendung.The The present invention relates to colorants transparent, translucent or covered dyed plastic materials, by a content of nanoscale laser-sensitive particles laser welding and a process for producing such plastic materials and their use.

Das Schweißen von Kunststoffteilen mittels Laserenergie ist an sich bekannt. Die Laserschweißbarkeit wird durch Absorption der Laserenergie im Kunststoffmaterial entweder direkt durch Wechselwirkung mit dem Polymer oder indirekt mit einem dem Kunststoffmaterial zugesetzten lasersensitiven Mittel bewirkt. Das lasersensitive Mittel kann ein organischer Farbstoff oder ein Pigment sein, welches durch Absorption der Laserenergie eine lokale Erhitzung des Kunststoffes bewirkt. Beim Laserschweißen wird das Kunststoffmaterial durch Absorption der Laserenergie im Fügebereich so stark erwärmt, dass das Material aufschmilzt und beide Teile miteinander verschweißen.The welding of plastic parts by means of laser energy is known per se. The Laser weldability is by absorbing the laser energy in the plastic material either directly by interaction with the polymer or indirectly with one causes the plastic material added laser-sensitive agent. The laser-sensitive agent may be an organic dye or a Pigment, which by local absorption of the laser energy Heating the plastic causes. When laser welding is the plastic material by absorption of the laser energy in the joining area warmed up so much that the material melts and weld both parts together.

In der Praxis beruht das Prinzip der Verbundbildung zwischen Fügepartnern beim Laserschweißen darauf, daß ein der Laserquelle zugewandter Fügepartner eine für das Licht der Laserquelle, das eine spezifische Wellenlänge aufweist, ausreichende Transparenz besitzt, so daß die Strahlung den darunterliegenden Fügepartner erreicht, wo sie absorbiert wird. Infolge dieser Absorption wird Wärme freigesetzt, so daß im Kontaktbereich der Fügepartner nicht nur das absorbierende, sondern auch das lasertransparente Material lokal aufschmelzen und sich partiell vermischen, wodurch nach Abkühlen ein Verbund erzeugt wird. Beide Teile werden im Ergebnis auf diese Weise miteinander verschweißt.In In practice, the principle of compounding between joining partners is based during laser welding, the existence the laser source facing joint partner one for the light from the laser source, which has a specific wavelength, has sufficient transparency so that the radiation the underlying joint partner reaches where it is absorbed. As a result of this absorption will be Heat released, so that in Contact area of the joining partners not only the absorbent, but also the laser transparent Melt material locally and partially mix, thereby after cooling a compound is created. Both parts will result in this Welded together.

Die Laserschweißbarkeit ist abhängig von der Natur der Kunststoffmaterialien bzw. der diesen zugrunde liegenden Polymere, von Natur und Gehalt an etwaigen lasersensitiven Zusätzen sowie von Wellenlänge und Strahlungsleistung des eingesetzten Lasers. Neben CO2- und Excimer-Lasern kommen in dieser Technik vermehrt Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierte Yttrium-Aluminium-Garnet-Laser) mit den charakteristischen Wellenlängen 1064 nm und 532 nm sowie in jüngerer Zeit auch Diodenlaser zum Einsatz.The laser weldability depends on the nature of the plastic materials or the polymers on which they are based, on the nature and content of any laser-sensitive additives and on the wavelength and radiation power of the laser used. In addition to CO 2 and excimer lasers, Nd: YAG lasers (neodymium-doped yttrium-aluminum Garnet lasers) with the characteristic wavelengths 1064 nm and 532 nm as well as, more recently, diode lasers are increasingly being used in this technique.

Laserschweißbare Kunststoffmaterialien, die lasersensitive Zusätze in Form von Farbstoffen und/oder Pigmenten enthalten, weisen generell eine mehr oder weniger ausgeprägte Färbung und/oder Intransparenz auf. In der Praxis erfolgt die Ausrüstung der als laserabsorbierend einzustellenden Formmasse für das Laserschweißen am häufigsten durch das Einbringen von Ruß.Laser weldable plastic materials, the laser-sensitive additives in the form of dyes and / or pigments generally indicate a more or less pronounced coloring and / or intransparency. In practice, the equipment of the most frequently used as the laser-absorbing molding compound for laser welding by introducing soot.

In DE 10054859 A1 wird ein Verfahren zum Laserschweißen von Kunststoffformteilen beschrieben, wobei der Laserstrahl durch ein lasertransparentes Formteil I geleitet wird und in einem laserabsorbierenden Formteil II eine Erwärmung hervorruft, wodurch die Schweißung erfolgt. Die Formteile enthalten so aufeinander abgestimmte lasertransparente und laserabsorbierende Farbstoffe und Pigmente wie insbesondere Ruß, daß ein homogener Farbeindruck entsteht. Das Material ist naturgemäß nicht transparent. Da Ruß bereits in geringer Konzentration eine starke Schwarzfärbung verursacht sind für das Produkt nur dunkle Farben oder Grautöne realisierbar. Des weiteren ist es zurzeit möglich transparente bzw. lasertransparente Materialien auf gedeckt eingefärbte Materialien zu schweißen.In DE 10054859 A1 a method for laser welding of plastic moldings is described, wherein the laser beam is passed through a laser-transparent molded part I and in a laser-absorbing molded part II causes heating, whereby the welding takes place. The moldings contain such coordinated laser-transparent and laser-absorbing dyes and pigments such as carbon black in particular, that a homogeneous color impression is formed. The material is not transparent by nature. Since carbon black already causes a strong blackening in low concentration, only dark colors or shades of gray can be realized for the product. Furthermore, it is currently possible to weld transparent or laser-transparent materials on covered dyed materials.

Grundsätzlich können nach der Lehre der DE 10054859 A1 der lasertransparente Fügepartner und der laserabsorbierende Fügepartner im gleichen Farbton eingestellt werden. Hierzu werden aber völlig unterschiedliche Farbmittel benötigt. Der Fachmann ist hier auf Ausprobieren angewiesen.Basically, according to the doctrine of DE 10054859 A1 the laser-transparent joining partner and the laser-absorbing joining partner are adjusted in the same color. For this purpose, however, completely different colorants are needed. The skilled person depends here on trying out.

Derartige gleiche Farbeinstellungen mit verschiedenen Farbmitteln weisen aber in aller Regel ein unterschiedliches Alterungsverhalten unter Umwelteinfluss auf, so daß sich im Gebrauch und im Laufe der Zeit unterschiedliche Farbänderungen ergeben.such same color settings with different colorants have but usually a different aging behavior under environmental influence on, so that in use and over time different color changes result.

Das Fügen durch Laserschweissen von zwei Kunststoffbauteilen mit der Farbeinstellung weiß/weiß, gleiche Farbe/gleiche Farbe, wobei besonders helle Farbeinstellungen schwierig sind, oder transparent auf weiße oder helle Farbeinstellungen ist nur unzufriedenstellend, schwierig oder mittels Laserschweißen gar nicht möglich. Es besteht daher ein Bedarf an Kunststoffmaterialien der genannten Kombinationen, die durch Laserschweissen gefügt werden können.The Joining Laser welding of two plastic components with color adjustment white / white, same Color / same color, with particularly bright color settings difficult are, or transparent on white or bright color settings is only unsatisfactory, difficult or by laser welding not possible at all. There is therefore a need for plastic materials of the mentioned Combinations that can be joined by laser welding.

Aus dem Stand der Technik sind transparent farbige, tranluzent farbige und gedeckt eingefärbte laserschweißbare Kunststoffmaterialien mit genau definierter, frei wählbarer Farbe, insbesondere solche, die darüber hinaus auch noch witterungs- und alterungsbeständig sind, nicht bekannt.Out The prior art is transparent colored, translucent colored and covered colored laser-weldable Plastic materials with precisely defined, freely selectable Color, in particular those which also have weathering and resistant to aging are not known.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabenstellung zugrunde, laserschweißbare, durch Farbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte Kunststoffmaterialien – insbesondere solche mit hellen Farbtönen – bereitzustellen. Dazu sollten lasersensitive Zusätze für Kunststoffmaterialien aufgefunden werden, mit denen diese laserschweißbar gemacht werden können, ohne daß die Transparenz und/oder die Farbe des Materials beeinträchtigt wird.Of the The present invention was therefore based on the task laser-weldable, by colorant transparent, translucent or covered colored plastic materials - in particular those with light shades - provide. These should be laser-sensitive additives for plastic materials be found, with which they can be made laser weldable, without that the Transparency and / or the color of the material is impaired.

Die vorliegende Erfindung beschreibt Kunststoffmaterialien, die ein lasersensitives Additiv enthalten, das die Eigenfarbe des Kunststoffes nicht beeinflusst. Dies gilt sowohl für die Einfärbung als auch für das Alterungsverhalten. Die Kunststoffmaterialien enthalten in der Grundausrüstung Farbstoffe und/oder Pigmente zur Einstellung der gewünschten Farbe bzw. Deckung, die an sich lasertransparent sind. Zum Zwecke des Laserschweissens enthält der laserabsorbierende Fügepartner aus diesem Kunststoffmaterial das lasersensitive Additiv.The The present invention describes plastic materials comprising contain laser-sensitive additive, which is the intrinsic color of the plastic unaffected. This applies both to the coloring and to the aging behavior. The plastic materials contain dyes in the basic equipment and / or pigments to adjust the desired color or coverage, which are laser-transparent per se. For the purpose of laser welding contains the laser-absorbing joining partner from this plastic material, the laser-sensitive additive.

Überraschend wurde gefunden, daß durch Farbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte Kunststoffmaterialien durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven partikulären Füllstoffen lasermarkierbar und/oder laserschweißbar gemacht werden können, ohne daß die Farbe und/oder die Transparenz beeinträchtigt werden.Surprised was found that through Colorants transparent, translucent or covered colored plastic materials by a content of nanoscale laser-sensitive particulate fillers can be made laser markable and / or laser weldable, without that the Color and / or transparency are affected.

Gegenstand der Erfindung sind somit durch Farbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte Kunststoffmaterialien, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Partikeln laserschweißbar sind.object The invention are thus transparent by colorant, translucent or covered colored Plastic materials, characterized in that they pass through a content of nanoscale laser-sensitive particles are laser weldable.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die für die Lasermarkierung aus dem Stand der Technik bekannten lasersensitiven Pigmente bezüglich ihrer Teilchengröße und ihrer Morphologie nicht für transparente Systeme geeignet sind, da sie die kritische Größe von einem Viertel der Wellenlänge des sichtbaren Lichts von ca. 80 nm in aller Regel deutlich überschreiten. Es sind zwar lasersensitive Pigmente mit Primärpartikeln unter 80 nm Teilchengröße bekannt, diese liegen jedoch nicht in Form isolierter Primärpartikel oder kleiner Aggregate vor, sondern sind, wie etwa im Falle von Ruß, nur als hochaggregierte, teilweise agglomerierte Partikel mit deutlich größerem Teilchendurchmesser verfügbar. Die bekannten Lasermarkierungspigmente führen daher zu einer nicht unerheblichen Streuung des Lichts und somit zur Trübung des Kunststoffmaterials.The Invention is based on the finding that the laser marking from the Prior art known laser-sensitive pigments with respect to their Particle size and their Morphology not for transparent systems are suitable because they are the critical size of a Quarter of the wavelength Of the visible light of about 80 nm usually exceed significantly. Although laser-sensitive pigments with primary particles below 80 nm particle size are known, however, these are not in the form of isolated primary particles or smaller aggregates, but are, as in the case of Soot, only as highly aggregated, partially agglomerated particles with distinct larger particle diameter available. The known laser marking pigments therefore lead to a not insignificant Scattering of the light and thus the haze of the plastic material.

Die Erfindung basiert weiterhin auf der Erkenntnis, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Lasermarkierungspigmente aufgrund ihrer Eigenfarbe und ihrer ungenügenden Dispergierbarkeit die Trübung des Werkstoffs erhöhen, die Farbe des Werkstoffs verfälschen und Farbkorrekturen notwendig machen, wobei die Farbkorrektur nicht zufriedenstellend gelingt und Abweichungen von der gewünschten Farbe in Kauf genommen werden müssen.The Invention is further based on the finding that the from the State of the art known laser marking pigments due to their Own color and its insufficient Dispersibility the turbidity of the Increase material, falsify the color of the material and make color corrections necessary, but the color correction is not satisfactorily succeeds and deviations from the desired Color must be accepted.

Erfindungsgemäß werden den Kunststoffmaterialien, insbesondere solchen, die an sich eine Transparenz oder Transluzenz aufweisen, und die ansonsten farbig, weiß oder gedeckt eingefärbt sind, nanoskalige lasersensitive partikuläre Additive zugesetzt, um diese laserschweißbar zu machen.According to the invention the plastic materials, especially those that in itself a Have transparency or translucency, and which are otherwise colored, white or covered colored are nanoscale laser-sensitive particulate additives added to these laser welding close.

Unter lasersensitiven nanoskaligen partikulären Additiven sind alle anorganischen Feststoffe wie etwa Metalloxide, Metallmischoxide, komplexe Oxide, Metallsulfide, Boride, Phosphate, Carbonate, Sulfate, Nitride etc. und/oder Gemische dieser Verbindungen zu verstehen, die im charakteristischen Wellenlängenbereich des einzusetzenden Lasers absorbieren und die dadurch in der Lage sind, in der Kunststoffmatrix, in der sie eingebettet sind, eine lokale Erwärmung zu erzeugen, die zum Aufschmelzen des Kunststoffmaterials führt.Under Laser-sensitive nanoscale particulate additives are all inorganic Solids such as metal oxides, mixed metal oxides, complex oxides, Metal sulfides, borides, phosphates, carbonates, sulfates, nitrides, etc. and / or mixtures of these compounds to be understood in the characteristic Wavelength range of absorb laser and are thus able to in the plastic matrix in which they are embedded, a local warming to produce, which leads to the melting of the plastic material.

Unter nanoskalig ist zu verstehen, daß die größte Dimension der diskreten lasersensitiven Partikel kleiner als 1 μm, also im Nanometerbereich ist. Dabei bezieht sich diese Größendefinition auf alle möglichen Partikelmorphologien wie Primärpartikel sowie etwaige Aggregate und Agglomerate.Under nanoscale is to be understood that the biggest dimension the discrete laser-sensitive particles smaller than 1 micron, ie in Nanometer range is. This size definition refers to this on all possible Particle morphologies like primary particles as well as any aggregates and agglomerates.

Bevorzugt beträgt die Partikelgröße der lasersensitiven Partikel 1 bis 500 nm und insbesondere 5 bis 100 nm. Bei Wahl der Partikelgröße unter 100 nm sind die Partikel per se nicht mehr sichtbar und beeinträchtigen Farbe und Transparenz der Kunststoffmatrix nicht.Prefers is the particle size of the laser-sensitive Particles 1 to 500 nm and in particular 5 to 100 nm. When the Particle size below 100 nm, the particles are no longer per se visible and affect Color and transparency of the plastic matrix is not.

In dem Kunststoffmaterial beträgt der Gehalt an lasersensitiven Partikeln zweckmäßigerweise 0,0001 bis 0,1 Gew.-%, bevorzugt 0,001 bis 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Kunststoffmaterial. In diesem Konzentrationsbereich wird in aller Regel und für alle in Frage kommenden Kunststoffmaterialien eine ausreichende Laserschweißbarkeit der Kunststoffmatrix bewirkt.In the plastic material is the content of laser-sensitive particles expediently 0.0001 to 0.1 wt .-%, preferably 0.001 to 0.01 wt .-%, based on the plastic material. In this concentration range is usually and for all in Asked plastic materials sufficient laser weldability the plastic matrix causes.

Bei geeigneter Wahl von Partikelgröße und Konzentration in den angegebenen Bereichen ist auch bei transparenten Matrixmaterialien eine Beeinträchtigung der intrinsischen Transparenz ausgeschlossen. So ist es zweckmäßig für lasersensitive Pigmente mit Partikelgrößen über 100 nm den unteren Konzentrationsbereich zu wählen, während bei Partikelgrößen unter 100 nm auch höhere Konzentrationen gewählt werden können.at suitable choice of particle size and concentration in the specified ranges is also transparent matrix materials an impairment excluded intrinsic transparency. So it is useful for laser-sensitive Pigments with particle sizes over 100 nm to choose the lower concentration range, while particle sizes below 100 nm also higher Selected concentrations can be.

Als nanoskalige lasersensitive partikuläre Additive zur Herstellung von durch Farbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte laserschweißbare Kunststoffmaterialien kommen vorzugsweise dotiertes Indiumoxid, dotiertes Zinnoxid, dotiertes Antimonoxid und Lanthanhexaborid in Betracht.When nanoscale laser-sensitive particulate additives for the production of laser-weldable plastic materials colored transparent, translucent or covered by colorants preferably doped indium oxide, doped tin oxide, doped Antimony oxide and lanthanum hexaboride into consideration.

Besonders geeignete lasersensitive Additive sind Indium-Zinnoxid (ITO) oder Antimon-Zinnoxid (ATO) sowie dotierte Indium- bzw. Antimon-Zinnoxide. Besonders bevorzugt ist Indium-Zinnoxid und hiervon wiederum das durch einen partiellen Reduktionsprozess erhältliche "blaue" Indium-Zinnoxid. Das nichtreduzierte "gelbe" Indium-Zinnoxid kann bei höheren Konzentrationen und/oder Partikelgrößen im oberen Bereich einen visuell wahrnehmbaren leicht gelblichen Farbton des Kunststoffmaterials bewirken, während das "blaue" Indium-Zinnoxid zu keiner wahrnehmbaren Farbveränderung führt.Especially Suitable laser-sensitive additives are indium tin oxide (ITO) or antimony tin oxide (ATO) as well as doped indium or antimony tin oxides. Especially preferred is indium-tin oxide and this in turn by a partial Reduction process available "blue" indium tin oxide. The unreduced "yellow" indium tin oxide can at higher Concentrations and / or particle sizes at the top of a visually noticeable slightly yellowish hue of the plastic material cause, while the "blue" indium tin oxide to no perceptible color change leads.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden lasersensitiven Partikel sind an sich bekannt und auch in nanoskaliger Form, also als diskrete Partikel mit Größen unter 1μm und insbesondere im hier bevorzugten Größenbereich kommerziell verfügbar, typischerweise in Form von Dispersionen oder in Form leicht redispergierbarer pulverförmiger Agglomerate von nanoskaligen Teilchen.The used according to the invention Laser-sensitive particles are known per se and also in nanoscale Shape, ie as discrete particles with sizes below 1μm and in particular in the preferred here size range commercially available, typically in the form of dispersions or in the form of easily redispersible powdered agglomerates of nanoscale particles.

Im Regelfall liegen die lasersensitiven Partikel in ihrer Lieferform als agglomerierte Partikel vor, etwa als Agglomerate, deren Teilchengröße zwischen 1 μm bis zu mehreren mm betragen kann. Diese lassen sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens unter starker Scherung in die Kunststoffmatrix einarbeiten, wodurch die Agglomerate in die nanoskaligen Primärpartikel zerlegt werden.in the As a rule, the laser-sensitive particles are in their delivery form as agglomerated particles, such as agglomerates, whose particle size is between 1 μm to can amount to several mm. These can be by means of the method according to the invention with high shear in the plastic matrix, whereby the agglomerates are decomposed into the nanoscale primary particles.

Die Bestimmung des Agglomerationsgrades erfolgt im Sinne der DIN 53206 (von August 1972).The Determination of the degree of agglomeration takes place in the sense of DIN 53206 (from August 1972).

Nanoskalige Partikel wie insbesondere Metalloxide können beispielsweise durch pyrolytische Verfahren hergestellt werden. Solche Verfahren sind beispielsweise in EP 1 142 830 A , EP 1 270 511 A oder DE 103 11 645 beschrieben. Weiterhin können nanoskalige Metalloxide durch Fällungsverfahren hergestellt werden, wie etwa in DE 100 22 037 beschrieben.Nanoscale particles, in particular metal oxides, can be prepared, for example, by pyrolytic processes. Such methods are for example in EP 1 142 830 A . EP 1 270 511 A or DE 103 11 645 described. Furthermore, nanoscale metal oxides can be produced by precipitation processes, such as in DE 100 22 037 described.

Die nanoskaligen lasersensitiven Partikel können in praktisch alle Kunststoffsysteme eingearbeitet werden, um diesen Laserschweißbarkeit zu verleihen. Typisch sind Kunststoffmaterialien bei denen die Kunststoffmatrix auf Poly(meth)acrylat, Polyamid, Polyurethan, Polyolefinen, Styrolpolymeren und Styrolcopolymeren, Polycarbonat, Silikonen, Polyimiden, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyketone, Polyetherketone, PEEK, Polyphenylensulfid, Polyester (wie PET, PEN, PBT), Polyethylenoxid, Polyurethan, Polyolefinen, Cycloolefincopolymeren oder fluorhaltigen Polymeren (wie PVDF, EFEP, PTFE) basiert. Ebenfalls ist eine Einarbeitung in Blends möglich, die als Komponenten oben genannte Kunststoffe beinhalten, oder in von diesen Klassen abgeleitete Polymere, die durch nachträgliche Reaktionen verändert wurden. Diese Materialien sind in großer Vielfalt bekannt und kommerziell erhältlich. Der erfindungsgemäße Vorteil der nanoskaligen Partikel kommt insbesondere bei farbigen transparenten oder transluzenten Kunststoffsystemen wie Polycarbonaten, transparenten Polyamiden (beispielsweise Grilamid® TR55, TR90, Trogamid® T5000, CX7323), Polyethylenterephthalat, Polysulfon, Polyethersulfon, Cycloolefincopolymeren (Topas®, Zeonex®), Polymethylmethacrylat und deren Copolymeren zum tragen, da sie die Transparenz des Materials nicht beeinflussen. Des weiteren sind transparentes Polystyrol und Polypropylen zu nennen, weiterhin alle teilkristallinen Kunststoffe, die durch den Einsatz von Nukleierungsmitteln oder speziellen Verarbeitungsbedingungen zu transparenten Folien oder Formkörpern verarbeitet werden können. Des weiteren können eingefärbte gedeckte Kunststoffe mit den nanoskaligen lasersensitiven Pigmenten ausgerüstet werden.The nanoscale laser-sensitive particles can be incorporated into virtually any plastic system to impart laser weldability. Typical are plastic materials in which the plastic matrix on poly (meth) acrylate, polyamide, polyurethane, polyolefins, styrene polymers and styrene copolymers, polycarbonate, silicones, polyimides, polysulfone, polyethersulfone, polyketones, polyether ketones, PEEK, polyphenylene sulfide, polyester (such as PET, PEN, PBT ), Polyethylene oxide, polyurethane, polyolefins, cycloolefin copolymers or fluorine-containing polymers (such as PVDF, EFEP, PTFE). It is also possible to incorporate them into blends containing the above-mentioned plastics as components, or into polymers derived from these classes which have been modified by subsequent reactions. These materials are widely known and commercially available. The advantage of the present invention the nanoscale particles is used in particular for colored transparent or translucent plastic systems such as polycarbonates, transparent polyamides (for example Grilamid ® TR55, TR90, Trogamid ® T5000, CX7323), polyethylene terephthalate, polysulfone, polyethersulfone, cycloolefin copolymer (Topas ®, Zeonex ®), polymethyl methacrylate and their copolymers, since they do not affect the transparency of the material. Furthermore, mention should be made of transparent polystyrene and polypropylene, furthermore all semicrystalline plastics which can be processed into transparent films or shaped articles by the use of nucleating agents or special processing conditions. Furthermore, colored covered plastics can be equipped with the nanoscale laser-sensitive pigments.

Die Polyamide werden allgemein hergestellt aus den Bausteinen: verzweigte und unverzweigte aliphatische (6 C-bis 14 C-Atome), alkylsubstituierte oder unsubstituierten cycloaliphatische (14 C- bis 22 C-Atome), araliphatische Diamine (C14 – C22) und aliphatische und cycloaliphatische Dicarbonsäuren (C6 bis C44); letztere können teilweise durch aromatische Dicarbonsäuren ersetzt werden. Insbesondere können sich die transparenten Polyamide zusätzlich aus Monomerbausteinen mit 6 C-Atomen, 11 C-Atomen beziehungsweise 12 C-Atomen zusammensetzen, die sich von Lactamen oder ω-Aminocarbonsäuren ableiten.The Polyamides are generally made from the building blocks: branched and unbranched aliphatic (6 C to 14 C atoms), alkyl-substituted or unsubstituted cycloaliphatic (14 C to 22 C atoms), araliphatic Diamines (C14 - C22) and aliphatic and cycloaliphatic dicarboxylic acids (C6 to C44); latter can partially replaced by aromatic dicarboxylic acids. Especially can the transparent polyamides additionally consist of monomer building blocks with 6 C atoms, 11 C atoms or 12 C atoms composed of lactams or derive ω-aminocarboxylic acids.

Bevorzugt, aber nicht ausschließlich, werden die Polyamide aus den folgenden Bausteinen hergestellt: Laurinlactam oder ω-Aminododekansäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, Fettsäuren (C18 – C36; z.B. unter dem Handelsnamen Pripol®), Cyclohexandicarbonsäuren, partieller oder teilweiser Ersatz dieser aliphatischen Säuren durch Isoterephthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalindicarbonsäure, Tributylisophthalsäure. Des weiteren finden Verwendung Dekandiamin, Dodecandiamin, Nonandiamin, Hexamethylendiamine verzweigt, unverzweigt oder substituiert, sowie als Vertreter aus der Klasse der alkylsubstituierten/unsubstituierten cycloaliphatischen Diamine Bis-(4-aminocyclohexyl)-methan, Bis-(3-methyl-4-aminocyclohexyl)-methan, Bis-(4-aminocyclohexyl)-propan, Bis-(aminocyclohexan), Bis-(aminomethyl)-cyclohexan, Isophorondiamin oder auch substituierte Pentamethylendiamine.Preferably, but not exclusively, the polyamides are prepared from the following building blocks: Laurolactam or ω-aminododecanoic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, fatty acids (C18 - C36; example, under the trade name Pripol ®), cyclohexane dicarboxylic acids, partial or partial replacement of these aliphatic acids by isoterephthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, tributylisophthalic. Furthermore, use is made of decanediamine, dodecanediamine, nonanediamine, hexamethylenediamine branched, unbranched or substituted, and also as representatives of the class of alkyl-substituted / unsubstituted cycloaliphatic diamines bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane, bis (4-aminocyclohexyl) propane, bis (aminocyclohexane), bis (aminomethyl) cyclohexane, isophoronediamine or substituted pentamethylenediamines.

Beispiele für entsprechende transparente Polyamide sind etwa in EP 0 725 100 und EP 0 725 101 beschrieben.Examples of corresponding transparent polyamides are approximately in EP 0 725 100 and EP 0 725 101 described.

Besonders bevorzugt sind farbige transparente, transluzente oder gedeckte Kunststoffsysteme auf Basis von Polymethylmethacrylat, Bisphenol-A-Polycarbonat, Polyamid und sogenannter Cycloolefincopolymere aus Norbornen und α-Olefinen die mit Hilfe der erfindungsgemäßen nanoskaligen Partikel laserschweißbar gemacht werden können, ohne Beeinträchtigung von Farbe und Transparenz des Materials.Especially preferred are colored transparent, translucent or muted Plastic systems based on polymethyl methacrylate, bisphenol A polycarbonate, Polyamide and so-called Cycloolefincopolymere of norbornene and α-olefins with Help the nanoscale invention Particle laser weldable can be made without impairment of color and transparency of the material.

Bei eingefärbten transparenten, tranluzenten und gedeckten Systemen die neutrale Eigenfarbe dieser nanoskaligen lasersensitiven Additive vorteilhaft, da eine freie Farbwahl bei den Kunststoffmaterialien ermöglicht wird.at inked transparent, translucent and covered systems neutral Inherent color of these nanoscale laser-sensitive additives advantageous, because a free choice of color in the plastic materials is made possible.

Als Farbstoffe kommen solche in Betracht die im interessierenden Bereich zwischen 800 und 1500 nm nur eine geringe Eigenabsorption aufweisen, also lasertransparent sind.When Dyes are those considered in the field of interest have low self-absorption between 800 and 1500 nm, So are laser transparent.

Zur Bezeichung der Farbmittel wird nachfolgend die Nomenklatur der Colour Index (C.I.) verwendet. Alle Farbmittelbezeichnungen wie Solvent Orange oder Pigment Red 101 sind C.I. Bezeichnungen. (Der Einfachheit halber wird der Namenbestandteil C.I. in der nachfolgenden Tabelle 1 weggelassen.)to Designation of colorants is hereafter the nomenclature of the color Index (C.I.) used. All colorant names such as solvent Orange or Pigment Red 101 are C.I. Designations. (The simplicity the name component C.I. in the following table 1 omitted)

Tabelle 1: Lasertransparente Farbmittel

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Table 1: Laser transparent colorants
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Einige der genannten Farbmittel können in verschiedenen Strukturen vorliegen, die sich geringfügig voneinander unterscheiden. Beispielweise können Pigmente mit verschiedenen Metallionen verlackt sein, wodurch unterschiedliche Formen des Pigments entstehen. Diese Formen werden gemäß C.I. durch Anhängen eines Doppelpunkts und einer Ziffer bezeichnet, z.B. Pigment Red 48 für das mit Natrium verlackte Pigment, Pigment Red 48:1 mit Calcium verlackt, Pigment Red 48:2 mit Barium verlackt, Pigment Red 48:3 mit Strontium verlackt, Pigment Red 48:4 mit Magnesium verlackt. Die hier genannten C.I. Farbmittelbezeichnungen sind so zu verstehen, daß sie alle Formen bzw. Strukturen umfassen. Sie sind im Colour Index verzeichnet.Some said colorants can exist in different structures that are slightly different from each other differ. For example Pigments may be laked with different metal ions, creating different Forms of the pigment arise. These forms are prepared according to C.I. by Attach a A colon and a numeral, e.g. Pigment Red 48 for that with Sodium Laked Pigment, Pigment Red 48: 1 Laked with Calcium, Pigment Red 48: 2 laked with barium, Pigment Red 48: 3 laked with strontium, Pigment Red 48: 4 laked with magnesium. The C.I. Colorant designations are to be understood to include all forms or structures include. They are listed in the Color Index.

Die erfindungsgemäßen laserschweißbaren Kunststoffmaterialien liegen typischerweise als Formkörper oder Halbzeuge vor. Auch sind laserschweißbaren Lackschichten möglich.The Laser-weldable plastic materials according to the invention are typically in the form of shaped bodies or semi-finished products. Laser-weldable paint coatings are also possible.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen laserschweißbaren Kunststoffmaterialien erfolgt in an sich bekannter Weise nach in der Kunststoffherstellung und Verarbeitung gängigen und üblichen Techniken und Verfahren. Dabei ist es möglich, die lasersensitiven Additive vor oder während der Polymerisation oder Polykondensation in einzelne Edukte oder Eduktgemische einzutragen oder auch während der Reaktion zuzusetzen, wobei die dem Fachmann bekannten spezifischen Herstellverfahren für die betreffenden Kunststoffe eingesetzt werden. Im Falle von Polykondensaten wie Polyamiden kann beispielsweise eine Einarbeitung des Additives in eine der Monomerkomponenten erfolgen. Diese Monomerkomponente kann dann mit den übrigen Reaktionspartnern in üblicher Weise einer Polykondensationsreaktion unterworfen werden. Weiter können nach Bildung von Makromolekülen die entstandenen hochmolekularen Zwischen- oder Endprodukte mit den lasersensitiven Additiven versetzt werden, wobei auch in diesem Falle alle dem Fachmann geläufigen Verfahren eingesetzt werden können.The production of the laser-weldable plastic materials according to the invention is carried out in a manner known per se according to conventional and customary techniques and methods in plastics production and processing. It is possible to enter the laser-sensitive additives before or during the polymerization or polycondensation in individual reactants or Eduktgemische or even add during the reaction, the known in the art specific manufacturing process for the plastics in question are used. In the case of polycondensates such as polyamides, for example, incorporation of the additive into one of the monomer components can take place. This monomer component can then be used with the rest Reactants are subjected in a conventional manner a polycondensation reaction. Furthermore, after the formation of macromolecules, the resulting high molecular weight intermediates or end products can be mixed with the laser-sensitive additives, it also being possible in this case for all methods familiar to the person skilled in the art to be used.

Je nach Rezeptur des Kunststoffmatrixmaterials werden flüssige, halbflüssige und feste Rezepturbestandteile oder Monomere sowie gegebenenfalls erforderliche Additive wie etwa Polymerisationsinitiatoren, Stabilisatoren, (wie UV-Absorber, Wärmestabilisatoren), optische Aufheller, Anstistatika, Weichmacher, Entformungshilfsmittel, Schmiermittel, Dispergierhilfsmittel, Antistatika aber auch Füll- und Verstärkungsstoffe oder Schlagzähmodifikatoren etc. in dafür üblichen Vorrichtungen und Anlagen wie Reaktoren, Rührkesseln, Mischern, Walzenstühlen, Extrudern etc. gemischt und homogenisiert, gegebenenfalls geformt und danach zur Aushärtung gebracht. Die nanoskaligen lasersensitiven Partikel werden hierbei zum geeigneten Zeitpunkt in das Material eingebracht und homogen eingearbeitet. Besonders bevorzugt ist die Einarbeitung der nanoskaligen lasersensitiven Partikel in Form einer konzentrierten Vormischung (Masterbatch) mit dem gleichen oder einem kompatiblen Kunststoffmaterial.ever according to the recipe of the plastic matrix material are liquid, semi-liquid and solid formulation ingredients or monomers and optionally required Additives such as polymerization initiators, stabilizers, (such as UV absorbers, heat stabilizers), optical brighteners, antistatics, plasticizers, mold release agents, lubricants, Dispersing aids, antistatic agents but also fillers and reinforcing agents or impact modifiers etc. in usual for it Devices and equipment such as reactors, stirred tanks, mixers, roller mills, extruders etc. mixed and homogenized, optionally shaped and after for curing brought. The nanoscale laser-sensitive particles are here introduced at the appropriate time in the material and homogeneous incorporated. Particularly preferred is the incorporation of nanoscale laser-sensitive particles in the form of a concentrated premix (Masterbatch) with the same or a compatible plastic material.

Es ist vorteilhaft, wenn die Einarbeitung der nanoskaligen lasersensitiven Partikel in die Kunststoffmatrix unter hoher Scherung in die Kunststoffmatrix oder die flüssige monomerhaltige Gußrezeptur erfolgt. Dies kann durch entsprechende Einstellung der Mischer, Walzenstühle, Extruder vorgenommen werden. Hierdurch wird eine etwaige Agglomeration oder Aggregation der nanoskaligen Partikel zu größeren Einheiten wirksam verhindert; etwa vorhandene größere Agglomerate werden zerkleinert. Dem Fachmann sind die entsprechenden Techniken und die jeweils zu wählenden Verfahrensparameter geläufig.It is advantageous when incorporating the nanoscale laser-sensitive Particles in the plastic matrix under high shear in the plastic matrix or the liquid one monomer-containing casting recipe he follows. This can be done by adjusting the mixer, Roll mills, Extruders are made. This will cause any agglomeration or effectively prevents aggregation of the nanoscale particles to larger units; any existing larger agglomerates are crushed. Those skilled in the art are the appropriate techniques and each one to be chosen Process parameters common.

Kunststoffformkörper und Halbzeuge sind durch Spritzgießen oder Extrudieren aus Formmassen oder durch Gussverfahren aus den Monomeren und/oder Präpolymeren erhältlich.Plastic moldings and Semi-finished products are injection molded or extruding from molding materials or by casting from the Monomers and / or prepolymers available.

Die Polymerisation erfolgt nach dem Fachmann bekannten Verfahren, beispielsweise durch Zusatz eines oder mehrerer Polymerisationsinitiatoren und Induktion der Polymerisation durch Erwärmen oder Bestrahlen. Zur vollständigen Umsetzung des oder der Monomere kann sich ein Temperschritt an die Polymerisation anschließen.The Polymerization is carried out by methods known to those skilled in the art, for example by addition of one or more polymerization initiators and Induction of polymerization by heating or irradiation. For complete implementation of the monomer (s), an annealing step may follow the polymerization.

Laserschweißbare Lackbeschichtungen sind durch Dispergieren von nanoskaligen lasersensitiven partikulären Feststoffen in üblichen Lackformulierungen, Beschichtung und Trocknung oder Härtung der Lackschicht erhältlich.Laser weldable paint coatings are by dispersing nanoscale laser-sensitive particulate solids in conventional Paint formulations, coating and drying or curing of Lacquer coating available.

Die Gruppe geeigneter Lacke umfasst zum Beispiel Pulverlacke, physikalisch trocknende Lacke, strahlenhärtbare Lacke, ein- oder mehrkomponentige Reaktivlacke wie zum Beispiel Zweikomponenten-Polyurethanlacke.The Group of suitable paints includes, for example, powder coatings, physically drying paints, radiation-curable Paints, one- or multi-component reactive coatings such as Two-component polyurethane coatings.

Nach Herstellung von Kunststoffformteilen oder Lacküberzügen aus den nanoskalige lasersensitive partikuläre Feststoffe enthaltenden Kunststoffmaterialien lassen sich diese durch Bestrahlen mit Laserlicht schweißen.To Production of plastic moldings or lacquer coatings from the nanoscale laser-sensitive particulate solids containing plastic materials can be these by irradiation weld with laser light.

Das Laserschweißen kann auf einem handelsüblichen Laserschweißgerät, z.B. einem Laser der Fa. Baasel, Type StarMark SMM65, mit einer Leistung zwischen 0,1 und 22 Ampere und einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 und 100 mm/s erfolgen. Bei der Einstellung von Laserenergie und Vorschubgeschwindigkeit ist darauf zu achten, dass die Leistung nicht zu hoch und die Vorschubgeschwindigkeit nicht zu klein gewählt werden, um unerwünschtes Verkohlen zu vermeiden. Bei zu geringer Leistung und zu hoher Vorschubgeschwindigkeit kann die Verschweißung unzureichend sein. Auch hierzu können die erforderlichen Einstellungen im Einzelfall ohne weiteres ermittelt werden.The laser welding can be on a commercial Laser welding machine, e.g. a laser from the company Baasel, type StarMark SMM65, with a performance between 0.1 and 22 amps and a feed rate between 1 and 100 mm / s. In the setting of laser energy and Feed rate is to pay attention to the performance not too high and the feed rate should not be too low, around unwanted Avoid charring. Too low power and too high feed rate can the welding be inadequate. Also this can the required settings in individual cases readily determined become.

Zur Verschweißung von Kunststoffformkörpern oder Kunststoffhalbzeugen ist erforderlich, daß zumindest eines der zu fügenden Teile zumindest im Oberflächenbereich der Fügefläche aus erfindungsgemäßem Kunststoffmaterial besteht, wobei man die Fügefläche mit Laserlicht, so bestrahlt, daß der lasertransparente Teil durchstrahlt wird bevor der Laserstrahl auf den laserabsorbierende Teil des Kunststoffmaterials trifft, wodurch dieses an der Phasengrenze so stark erwärmt wird, dass beide Teile miteinander verschweißen. Ein gewisser Anpressdruck ist erforderlich, um eine stoffschlüssige Verbindung zu erhalten.to welding of plastic moldings or semi-finished plastic is required that at least one of the parts to be joined at least in the surface area the joining surface inventive plastic material exists, whereby the joint surface with Laser light, so irradiated that the laser-transparent part is irradiated before the laser beam hits the laser absorbing part of the plastic material, causing this is so strongly heated at the phase boundary that both parts weld together. A certain contact pressure is required to a material connection to obtain.

Beispiel 1example 1

Herstellung eines farbig-transparenten, farbigtransluzenten oder gedeckt eingefärbten lasersensitiven KunststoffformkörpersProduction of a color-transparent, colored translucent or covered colored laser-sensitive plastic molding

Eine farbig-transparente, farbig-transluzente oder gedeckte farbige Kunststoffformmasse, enthaltend ein lasersensitives nanoskaliges Pigment, wird in einem Extruder aufgeschmolzen und in einer Spritzgussform zu Kunststoffformkörpern in Form von Plättchen gespritzt oder zu Platten, Filmen oder Rohren extrudiert.A colored transparent, colored translucent or covered colored plastic molding compound, containing a laser-sensitive nanoscale pigment, is in one Melted extruder and molded into plastic moldings in an injection mold Shape of platelets sprayed or extruded into sheets, films or tubes.

Die Einarbeitung des lasersensitiven Pigments in die Kunststoffformmasse erfolgt unter starker Scherung um gegebenenfalls agglomerierte Partikel in nanoskalige Primärteilchen zu zerlegen.The Incorporation of the laser-sensitive pigment in the plastic molding compound occurs under high shear around any agglomerated particles in nanoscale primary particles disassemble.

Herstellung der laserabsorbienden (a) Formmassen:Production of the laser-absorbing ( a ) molding compositions:

Ausführungsform Aa Embodiment A a

Als Kunststoffformasse wird Trogamid® CX 7323, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich High Performance Polymers, Marl, eingesetzt und mit dem nanoskaligem Indiumzinnoxid Nano®ITO IT-05 C5000 der Firma Nanogate als lasersensitiven Pigment in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Red 166 (Scarlett RN, von der Ciba Spezialitätenchemie) als lasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01 w%, auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 300°C compoundiert und granuliert.As the plastic molding is Trogamid ® CX 7323, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers Division, Marl, inserted and with the nanoscale indium tin oxide Nano ® ITO IT-05 C5000 Nano gate as laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01 wt % and with CI Pigment Red 166 (Scarlett RN, from Ciba Specialty Chemicals) as a laser-transparent colorant in a concentration of 0.01 w%, compounded on an extruder Berstorff ZE 25 33 D at 300 ° C and granulated.

Ausführungsform Ba Embodiment B a

Als Kunststoffformasse wird Vestamid L1901, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich High Performance Polymers, Marl, eingesetzt und mit dem nanoskaligem Indiumzinnoxid Nano®ITO IT-05 C5000 der Firma Nanogate als lasersensitiven Pigment in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Red 166 (Scarlett RN) von der Ciba Spezialitätenchemie)als lasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01 w%, auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 260°C compoundiert und granuliert.As a plastic molding material Vestamid L1901, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers, Marl, used and with the nanoscale indium tin oxide Nano ® ITO IT-05 C5000 from Nanogate as a laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01 wt .-% and with CI Pigment Red 166 (Scarlett RN) from Ciba Specialty Chemicals) as a laser-transparent colorant in a concentration of 0.01% by weight, compounded on a Berstorff ZE 25 33 D extruder at 260 ° C. and granulated.

Ausführungsform Ca Embodiment C a

Als Kunststoffformasse wird Vestamid L1901, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich High Performance Polymers, Marl, eingesetzt und mit dem nanoskaligem Indiumzinnoxid Nano®ITO IT-05 C5000 der Firma Nanogate als lasersensitiven Pigment in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Green 7 (Irgalite Green GFNP, von der Ciba Spezialitätenchemie) als lasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01 w%, auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 260°C compoundiert und granuliert.As a plastic molding material Vestamid L1901, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers, Marl, used and with the nanoscale indium tin oxide Nano ® ITO IT-05 C5000 from Nanogate as a laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01 wt .-% and with CI Pigment Green 7 (Irgalite Green GFNP, from Ciba Specialty Chemicals) as a laser-transparent colorant in a concentration of 0.01 w%, compounded on a Berstorff ZE 25 33 D extruder at 260 ° C and granulated.

Ausführungsform Da Embodiment D a

Als Kunststoffformasse wird PLEXIGLAS® 7N, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich Methacrylate, Darmstadt, eingesetzt. Als lasersensitives Pigment wird nanoskaliges Indiumzinnoxid Nano®ITO IT-05 C5000 der Firma Nanogate in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Red 166 (Scarlett RN, von der Ciba Spezialitätenchemie) als lasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01 w%, auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 250°C compoundiert und granuliert. Im Falle der Extrusion kann vorteilhaft auch eine höhermolekulare Formmasse vom Typ PLEXIGLAS® 7H eingesetzt werden.The plastic molding compound used is PLEXIGLAS ® 7N, a commercial product of Degussa AG, Methacrylate Division, Darmstadt. As a laser-sensitive pigment nanoscale indium tin oxide Nano ® ITO IT-05 is C5000 from Nano gate in a concentration of 0.01 wt .-% and with CI Pigment Red 166 (Scarlett RN, from Ciba Specialty Chemicals) as the laser-transparent colorant in a concentration of 0 , 01% by weight, compounded on an extruder Berstorff ZE 25 33 D at 250 ° C. and granulated. In the case of extrusion, a higher molecular weight molding compound of the type PLEXIGLAS ® 7H may be advantageously employed.

Ausführungsform Ea Embodiment E a

Als Kunststoffformasse wird PLEXIGLAS® 7N, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich Methacrylate, Darmstadt, eingesetzt. Als lasersensitives Pigment wird nanoskaliges Indiumzinnoxid Nano®ITO IT-05 C5000 der Firma Nanogate in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Pigment Blue 29 (Ultramarinblau) als lasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01 w%, auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 250°C compoundiert und granuliert. Im Falle der Extrusion kann vorteilhaft auch eine höhermolekulare Formmasse vom Typ PLEXIGLAS® 7H eingesetzt werden.The plastic molding compound used is PLEXIGLAS ® 7N, a commercial product of Degussa AG, Methacrylate Division, Darmstadt. As a laser-sensitive pigment nanoscale indium tin oxide Nano ® ITO IT-05 C5000 Nano gate in a concentration of 0.01 wt .-% and with CI Pigment Pigment Blue 29 (ultramarine blue) as the laser-transparent colorant in a concentration of 0.01 w%, on an extruder Berstorff ZE 25 33 D compounded at 250 ° C and granulated. In the case of extrusion, a higher molecular weight molding compound of the type PLEXIGLAS ® 7H may be advantageously employed.

Ausführungsform Fa Embodiment F a

Als Kunststoffformasse wird PLEXIGLAS® 7N, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich Methacrylate, Darmstadt, eingesetzt. Als lasersensitives Pigment wird nanoskaliges Indiumzinnoxid Nano®ITO IT-05 C5000 der Firma Nanogate in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Green 7 (Irgalite Green GFNP, von der Ciba Spezialitätenchemie) als lasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01 w%, auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 250°C compoundiert und granuliert. Im Falle der Extrusion kann vorteilhaft auch eine höhermolekulare Formmasse vom Typ PLEXIGLAS® 7H eingesetzt werden.The plastic molding compound used is PLEXIGLAS ® 7N, a commercial product of Degussa AG, Methacrylate Division, Darmstadt. As a laser-sensitive pigment nanoscale indium tin oxide Nano ® ITO IT-05 is C5000 from Nano gate in a concentration of 0.01 wt .-% and with CI Pigment Green 7 (Irgalite Green GFNP, from Ciba Specialty Chemicals) as the laser-transparent colorant in a concentration of 0.01 w%, compounded on an extruder Berstorff ZE 25 33 D at 250 ° C and granulated. In the case of extrusion, a higher molecular weight molding compound of the type PLEXIGLAS ® 7H may be advantageously employed.

Die Herstellung der entsprechenden lasertransparenten (t) Formmassen At bis Ft erfolgt gemäß vorstehenden Ausführungsformen Aa bis Fa, nur mit dem Unterschied, daß kein lasersensitives Pigment zugegeben wird.The preparation of the corresponding laser-transparent ( t ) molding compositions A t to F t is carried out according to the above embodiments A a to F a , with the only difference that no laser-sensitive pigment is added.

Beispiel 2Example 2

Herstellung eines farbig-transparenten, farbigtransluzenten oder gedeckten eingefärbten lasersensitiven gegossenen PMMA-HalbzeugsProduction of a color-transparent, colored translucent or muted colored laser-sensitive molded PMMA semifinished

In 1000 Teilen PMMA/MMA-Präpolymerlösung mit einer Viskosität von 1000 cP wird das nanoskalige Indiumzinnoxid Nano®ITO IT-05 C5000 der Firma Nanogate als lasersensitives Pigment in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% zusammen mit Dispergierhilfsmittel und Farbmittel dispergiert. Nach Zusatz von 1 Teil AIBN wird in eine Kammer verfüllt und bei 50°C im Wasserbad 2,5 h polymerisiert. Durch anschließendes Tempern bei 115°C im Trockenschrank werden restliche Monomere umgesetzt. Man erhält ein laserabsorbierendes Halbzeug.In 1000 parts of PMMA / MMA prepolymer solution having a viscosity of 1000 cP the nanoscale indium tin oxide ITO Nano ® IT-05 is dispersed C5000 from Nanogate as laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01 wt .-% together with dispersants and colorants. After addition of 1 part AIBN is filled into a chamber and polymerized at 50 ° C in a water bath for 2.5 h. By subsequent annealing at 115 ° C in a drying oven remaining monomers are reacted. A laser-absorbent semi-finished product is obtained.

Zur Produktion eines lasertransparenten Halbzeugs wird der Ansatz ohne lasersensitives Pigment hergestellt.to Production of a laser-transparent semi-finished product is the approach without laser-sensitive pigment produced.

Soll ein transparentes Halbzeug hergestellt werden, so wird vorzugsweise ein lösliches Farbmittel aus der Tabelle (Bezeichnung „Solvent") verwendet. Schwach streuende mikronisierte Farbstoffpigmente, wie z. B. Ultramarinblau können für nahezu transparente Einstellungen verwendet werden. Stärker streuende Pigmente eignen sich für transluzente oder gedeckte Varianten. Die Zuordnung der Farbmittel ist dem Fachmann bekannt. Beispiele und Verweise für die Polymerisation werden unter anderem in der DE 43 139 24 gegeben.If a transparent semifinished product is to be produced, it is preferable to use a soluble colorant from the table (term "solvent") .White-scattering micronized dye pigments, such as, for example, ultramarine blue, can be used for almost transparent settings, and more scattering pigments are suitable for translucent or mapped variants The assignment of the colorants is known to the person skilled in the art Examples and references for the polymerization are described, inter alia, in US Pat DE 43 139 24 given.

Variante Aoption A

Als lasertransparentes Farbmittel wird C.I. Pigment Red 166 (Scarlett RN, von der Ciba Spezialitätenchemie) in einer Konzentration von 0,01 w% eingesetzt.When Laser transparent colorant is C.I. Pigment Red 166 (Scarlett RN, from Ciba Specialty Chemicals) used in a concentration of 0.01 w%.

Variante BVariant B

Als lasertransparentes Farbmittel wird C.I. Pigment Blue 29 (Ultramarinblau), von der Ciba Spezialitätenchemie) in einer Konzentration von 0,01 w% eingesetzt.When Laser transparent colorant is C.I. Pigment Blue 29 (ultramarine blue), from Ciba Specialty Chemicals) used in a concentration of 0.01 w%.

Variante CVariant C

Als lasertransparentes Farbmittel wird C.I. Pigment Green 7 (Irgalite Green GFNP, von der Ciba Spezialitätenchemie) in einer Konzentration von 0,01 w% eingesetzt.When Laser transparent colorant is C.I. Pigment Green 7 (Irgalite Green GFNP, from Ciba Specialty Chemicals) in one concentration used of 0.01 w%.

Beispiel 3Example 3

Durchführung LaserschweißungCarrying out laser welding

(Guß-PMMA mit 0,01 Gew.-% ITO-Gehalt)(Cast PMMA with 0.01 wt .-% ITO content)

Eine farbige transparente, farbige transluzente oder gedeckt eingefärbte lasersensitive Kunststoffplatte (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) aus Guß-PMMA mit einem ITO-Gehalt von 0,01 Gew.-% wird mit einer zweiten Kunststoffplatte aus undotiertem farbigem transparentem, farbigem transluzenten oder im sichtbaren Bereich des Lichts gedeckt aber lasertransparent eingefärbtem Guß-PMMA mit den zu verschweißenden Flächen in Kontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterung des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die undotierte Platte oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahl durchdrungen wird. Der Fokus des Laserstrahls wird auf die Kontaktfläche der beiden Platten eingestellt. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (30 mms–1) eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm2) wird der Laser gestartet. Am Ende des Schweißvorganges können die verschweißten Kunststoffplatten aus dem Gerät entnommen werden.A colored transparent, colored translucent or covered colored laser-sensitive plastic plate (dimensions 60mm · 60mm · 2mm) of cast PMMA with an ITO content of 0.01 wt .-% with a second plastic plate of undoped colored transparent, colored translucent or im visible area of the light covered but laser transparent colored PMMA with the to be welded Flä brought into contact. The plates are so inserted into the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the undoped plate is on top, that is first penetrated by the laser beam. The focus of the laser beam is adjusted to the contact surface of the two plates. At the control unit of the laser, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (30 mms -1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm 2 ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Die Haftung wird wie folgt bewertet:

  • 0 Keine Haftung.
  • 1 Geringfügige Haftung.
  • 2 Etwas Haftung; mit geringem Aufwand zu trennen.
  • 3 Gute Haftung; nur mit großem Aufwand und gegebenenfalls mit Hilfe von Werkzeugen zu trennen
  • 4 untrennbare Haftung; Trennung nur durch Kohäsionsbruch
The liability is assessed as follows:
  • 0 No liability.
  • 1 Slight liability.
  • 2 Slight liability; to separate with little effort.
  • 3 good adhesion; only with great effort and possibly with the help of tools to separate
  • 4 inseparable liability; Separation only by cohesive failure

Ausführungsform AEmbodiment A

Formmasse Aa mit Formmasse At Molding compound A a with molding material A t

Eine Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) aus der Formmasse Aa wird mit einer zweiten Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte aus der Formmasse At (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) in Kontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterung des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die Platte aus der Formmasse At oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahl durchdrungen wird. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms–1) eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm2) wird der Laser gestartet. Am Ende des Schweißvorganges können die verschweißten Kunststoffplatten aus dem Gerät entnommen werden.A standard injection-molded plastic sheet (dimensions 60mm x 60mm x 2mm) of the molding compound A a is brought into contact with a second standard injection-molded plastic sheet of the molding compound A t (dimensions 60mm x 60mm x 2mm). The plates are so inserted into the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the plate of the molding compound A t is above, that is, first penetrated by the laser beam. At the laser control unit, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms -1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm 2 ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.It Bonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Variante A1Variant A1

Als Farbmittel wird Pigment Blue 29 (Ultramarinblau) in dem Kunststoff eingesetzt.When Colorant becomes Pigment Blue 29 (ultramarine blue) in the plastic used.

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.It Bonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Variante A2Variant A2

Als Farbmittel wird Pigment Solvent Orange 60 in dem Kunststoff eingesetzt.When Colorant Pigment Solvent Orange 60 is used in the plastic.

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.It Bonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Ausführungsform Bembodiment B

Formmasse Ba mit Formmasse Bt Molding compound B a with molding compound B t

Eine Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) aus der Formmasse Ba wird mit einer zweiten Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte aus der Formmasse Bt (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) in Kontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterung des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die Platte aus der Formmasse Bt oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahl durchdrungen wird. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms–1) eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm2) wird der Laser gestartet. Am Ende des Schweißvorganges können die verschweißten Kunststoffplatten aus dem Gerät entnommen werden.A standard injection-molded plastic sheet (dimensions 60mm x 60mm x 2mm) of the molding compound B a is contacted with a second standard injection-molded plastic sheet of the molding compound B t (dimensions 60mm x 60mm x 2mm). The plates are placed in the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the plate of the molding compound B t is above, that is, first penetrated by the laser beam. At the laser control unit, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms -1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm 2 ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.It Bonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Ausführungsform Cembodiment C

Formmasse Ca mit Formmasse Ct Molding compound C a with molding compound C t

Eine Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) aus der Formmasse Ca wird mit einer zweiten Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte aus der Formmasse Ct(Abmessungen 60mm·60mm·2mm) in Kontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterung des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die Platte aus der Formmasse Ca oben liegt, d.h, zuerst vom Laserstrahl durchdrungen wird. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms–1) eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm2) wird der Laser gestartet. Am Ende des Schweißvorganges können die verschweißten Kunststoffplatten aus dem Gerät entnommen werden.A standard injection-molded plastic sheet (dimensions 60mm x 60mm x 2mm) of the molding compound C a is contacted with a second standard injection-molded plastic sheet of the molding compound C t (dimensions 60mm x 60mm x 2mm). The plates are placed in the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the plate of the molding compound C a is on top, that is, first penetrated by the laser beam. At the laser control unit, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms -1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm 2 ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.It Bonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Ausführungsform Dembodiment D

Formmasse Da mit Formmasse Dt Molding compound D a with molding compound D t

Eine Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) aus der Formmasse Da wird mit einer zweiten Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte aus der Formmasse Dt (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) in Kontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterung des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die Platte aus der Formmasse Da oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahl durchdrungen wird. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms–1) eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm2) wird der Laser gestartet. Am Ende des Schweißvorganges können die verschweißten Kunststoffplatten aus dem Gerät entnommen werden.A standard injection-molded plastic sheet (dimensions 60mm x 60mm x 2mm) of the molding compound D a is contacted with a second standard injection molded plastic sheet of the molding compound D t (dimensions 60mm x 60mm x 2mm). The plates are placed in the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the plate of the molding compound D a is on top, that is first penetrated by the laser beam. At the laser control unit, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms -1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm 2 ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.It Bonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Ausführungsform Eembodiment e

Formmasse Ea mit Formmasse Et Molding compound E a with molding compound E t

Die Schweißung wird analog der Schweißung von Formmasse Da mit Formmasse Dt vorgenommen.The welding is carried out analogously to the fusion of molding compound D a with molding compound D t .

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.It Bonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Ausführungsform Fembodiment F

Formmasse Da mit Formmasse Dt Molding compound D a with molding compound D t

Die Schweißung wird analog der Schweißung von Formmasse Da mit Formmasse Dt vorgenommen.The welding is carried out analogously to the fusion of molding compound D a with molding compound D t .

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.It Bonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Claims (13)

Durch Farbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte Kunststoffmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Partikeln laserschweißbar sind.By colorant transparent, translucent or covered colored plastic materials, characterized in that they are laser-weldable by a content of nanoscale laser-sensitive particles. Kunststoffmaterialien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße der enthaltenen lasersensitiven Partikel 1 bis 500 nm beträgt.Plastic materials according to claim 1, characterized that the Particle size of the contained laser-sensitive Particle 1 to 500 nm. Kunststoffmaterialien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße der enthaltenen lasersensitiven Partikel 5 bis 100 nm beträgt.Plastic materials according to claim 1 or 2, characterized characterized in that Particle size of the contained laser-sensitive particles is 5 to 100 nm. Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an lasersensitiven Partikeln 0,0001 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Kunststoffmaterial, beträgt. Plastic materials according to claims 1 to 3, characterized in that the Content of laser-sensitive particles 0.0001 to 0.1 wt .-%, preferably 0.001 to 0.01 wt .-%, based on the plastic material. Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nanoskalige lasersensitive Partikel Metalloxide, Metallmischoxide, komplexe Oxide, Metallsulfide, Boride, Phosphate, Carbonate, Sulfate, Nitride etc. und/oder Gemische dieser Verbindungen enthalten.Plastic materials according to claims 1 to 4, characterized in that as nanoscale laser-sensitive particles metal oxides, mixed metal oxides, complex oxides, metal sulphides, borides, phosphates, carbonates, sulphates, Nitrides, etc. and / or mixtures of these compounds. Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nanoskalige lasersensitive Partikel dotiertes Indiumoxid, dotiertes Zinnoxid, dotiertes Antimonoxid, Indium-Zinkoxid oder Lanthanhexaborid enthalten.Plastic materials according to claims 1 to 5, characterized in that Indium oxide, doped, doped as nanoscale laser-sensitive particles Tin oxide, doped antimony oxide, indium zinc oxide or lanthanum hexaboride contain. Kunststoffmaterialien nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nanoskalige lasersensitive Partikel Indium-Zinnoxid oder Antimon-Zinnoxid enthalten.Plastic materials according to claim 6, characterized that she as nanoscale laser-sensitive particles indium tin oxide or antimony tin oxide contain. Kunststoffmaterialien nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nanoskalige lasersensitive Partikel blaues Indium-Zinnoxid enthalten.Plastic materials according to claim 7, characterized that she as nanoscale laser-sensitive particles contain blue indium tin oxide. Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmatrix auf Poly(meth)acrylat, Polyamid, Polyurethan, Polyolefinen, Styrolpolymeren und Styrolcopolymeren, Polycarbonat, Silikonen, Polyimiden, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyketone, Polyetherketone, Polyphenylensulfid, Polyester, Polyethylenoxid, Polyurethan, Polyolefinen, Cycloolefincopolymeren oder fluorhaltigen Polymeren basiert.Plastic materials according to claims 1 to 8, characterized in that the Plastic matrix on poly (meth) acrylate, polyamide, polyurethane, polyolefins, Styrene polymers and styrene copolymers, polycarbonate, silicones, Polyimides, polysulfone, polyethersulfone, polyketones, polyetherketones, Polyphenylene sulfide, polyester, polyethylene oxide, polyurethane, polyolefins, Cycloolefin copolymers or fluorine-containing polymers based. Kunststoffmaterialien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf Polymethylmethacrylat basieren.Plastic materials according to claim 9, characterized that she based on polymethylmethacrylate. Kunststoffmaterialien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf Bisphenol-A-Polycarbonat basieren. Plastic materials according to claim 9, characterized that she based on bisphenol A polycarbonate. Kunststoffmaterialien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf Polyamid basieren.Plastic materials according to claim 9, characterized that she based on polyamide. Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Formkörper, Halbzeuge oder Lackbeschichtungen vorliegen.Plastic materials according to claims 1 to 12, characterized in that as a shaped body, semi-finished products or lacquer coatings are present.
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