DE60120765T3 - Gefärbte thermoplastische harzzusammensetzungen zum laserschweissen, spezielle neutrale anthrachinon-farbstoffe als farbmittel dafür und formteil daraus - Google Patents

Gefärbte thermoplastische harzzusammensetzungen zum laserschweissen, spezielle neutrale anthrachinon-farbstoffe als farbmittel dafür und formteil daraus Download PDF

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Yoshiteru Kashihara-shi HATASE
Ryuichi Hayashi
Hiroyuki Kawachi-gun SUMI
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Orient Chemical Industries Ltd
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Description

  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/247647, eingereicht am 13. November 2000.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft durch Laserschweißen geformte Artikel, geformt aus thermoplastischen Harzzusammensetzungen mit speziellen Anthrachinonfarbstoffen. Außerdem betrifft die Erfindung die Verwendung derartiger Zusammensetzungen mit verbesserter Laserschweißfähigkeit.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es ist auf dem Fachgebiet bekannt, zwei Artikel, hergestellt aus Harzen (und jeweils opak und transparent), miteinander zu verbinden, indem sie in Kontakt miteinander angeordnet werden, eine vorbestimmte Menge von Laserstrahl, fokussiert auf die Verbindungsstelle von ihnen, hindurchgeschickt wird und bewirkt wird, daß der Verbindungsanteil geschmolzen wird und sie miteinander verbunden werden („Laserschweißen”). Verschiedene Vorteile entspringen aus dem Laserschweißen im Verhältnis zu herkömmlichen Verfahren des Verbindens von Kunststoffteilen. Zum Beispiel ist Laserschweißen in weitem Umfang für seine einfache Arbeitsweise, Arbeitseinsparungen, Verbesserung der Produktivität, durchsichtige Verbindungsstellen und Verringerung der Produktionskosten bekannt. Es ist in verschiedenen Anwendungen einschließlich der Herstellung von FormArtikeln, einschließlich Hohlformen, in Automobilindustriezweigen und elektrischen und elektronischen Industriezweigen verwendbar. Neuerdings wurde die Arbeit auf dem Gebiet von Gemischen von thermoplastischem Harz und einem Farbmittel, enthaltend einen organischen Farbstoff oder ein Pigment, intensiviert. Eine bessere Steuerung der Umwandlung von Laserenergie in Wärme wird durch die Zugabe derartiger Farbmittel zu den Harzen erreicht. Laserstrahlen dringen durch transparente Artikel, die näher an der Laserstrahlquelle angeordnet sind, hindurch und werden in dem opaken Artikel, der im Vergleich mit dem zuvor erwähnten transparenten Artikel einen relativ höheren Absorptionskoeffizienten hat, großenteils absorbiert. Sorgfältige Beachtung der Menge der Farbmittel darin führt dazu, daß der Verbindungsanteil geschmolzen wird und die Artikel miteinander verbunden werden.
  • Siehe zum Beispiel die japanische veröffentlichte (Koukoku) Patentschrift 62-49850 und die japanische veröffentlichte (Koukoku) Patentschrift 5(93)-42336 . Andere Harzzusammensetzungen, die mit dem Laserschweißen verbunden sind, sind in der US-Patentschrift 5893959 beschrieben, welche transparente und opake Werkstückteile offenbart, die durch einen Laserstrahl entlang einer Verbindungszone miteinander verschweißt sind. Beide Teile enthalten schwarzen Farbstoff und Pigmente wie beispielsweise Ruß, um zu bewirken, daß sie, sogar nach dem Schweißen, einen im wesentlichen homogenen optischen Eindruck machen.
  • Andere Veranschaulichungen des Laserschweißens von Zusammensetzungen werden in der 5893959-Patentschrift gefunden. Zum Beispiel kann die Farbe der thermoplastischen Komponenten schwarz (Ruß oder Nigrosin) sein, welche in der Automobilindustrie unter anderen Anwendungen gebräuchlicherweise und weitverbreitet verwendet wird. Jedoch können Ruß und Nigrosin keinen Laserstrahl mit einer Hauptwellenlänge in dem Infrarotbereich (1200 nm bis 800 nm) hindurchlassen, wie beispielsweise ein Nd:YAG-Laser und ein Diodenlaser, die beide in der Industrie von ausgedehntem Gebrauch sind.
  • Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, daß thermoplastische Harzzusammensetzungen, die beide schwarz im Aussehen sind, für lasergeschweißte FormArtikel und für sowohl die transparenten als auch die opaken Teile, die dem Laserstrahl ausgesetzt werden, verwendet werden können. Eine bedeutsam verbesserte Transmission für Licht des Laserstrahls im nahen Infrarot mit ausgezeichneter und ausgewogener Wärmebeständigkeit und mechanischen Eigenschaften, wie sie in Automobilanwendungen erforderlich sind, wird durch Einbringen eines speziellen Gewichtsprozentsatzes von schwarzen Farbstoffen erreicht.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen durch Laserschweißen geformten Artikel, geformt aus einer thermoplastischen Harzzusammensetzung, anzubieten, die imstande ist, Formteile anzubieten, die in schwarz erscheinen, transparent für einen Laserstrahl sind, insbesondere im Bereich des Lichtes im nahen Infrarot. Ein Kennzeichen der Erfindung ist es, daß die Zusammensetzungen hierin einen im wesentlichen homogenen schwarzen optischen Eindruck von transparenten und opaken Artikeln bereitstellen können, die in schwarz erscheinen und den Laserstrahl großenteils absorbieren, indem sie schwarze Farbstoffe enthalten, durch den Laserstrahl zusammengeschweißt werden, und ausgezeichnete und ausgewogene Wärmebeständigkeit und mechanische Eigenschaften besitzen, wie sie in Automobilteilen, elektrischen/elektronischen Komponenten, mechanischen Komponenten und vielen anderen Anwendungen erforderlich sind. Die vorstehend erwähnten Aufgaben, Kennzeichen und Vorteile werden bei Bezugnahme auf die hier folgende Beschreibung der Erfindung besser verstanden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Offenbart und beansprucht wird hier ein durch Laserschweißen geformter Artikel, wie in Anspruch 1 offenbart, geformt aus thermoplastischen Harzzusammensetzungen zum Laserschweißen, umfassend ein Laser-durchlässiges schwarzes Farbmittel, umfassend ein Gemisch von a) neutralen Anthrachinonfarbstoffen, welche Farben von blau vermitteln, sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 700 nm in dem Bereich des sichtbaren Lichts absorbieren und einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich hindurchlassen, b) mindestens einem anderen roten Farbstoff, welcher den Laserstrahl mit einer Wellenlänge bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich hindurchläßt, und c) mindestens einem anderen gelben Farbstoff. Als rote Farbstoffe können Perinonfarbstoffe, Monoazokomplexfarbstoffe oder Disazofarbstoffe verwendet werden.
  • Unter Verwendung dieser Komponenten können thermoplastische Harzzusammensetzungen zum Laserschweißen erhalten werden, die Verbesserungen in der Formbarkeit, Löslichkeit in dem thermoplastischen Harz, Beständigkeit gegen Ausbluten und Ausblühen ebenso wie Transparenz für die Wellenlänge eines Laserstrahls bei 800 nm bis 1200 nm und Beständigkeit gegen Chemikalien aufweisen.
  • Die in dieser Erfindung verwendeten Zusammensetzungen enthalten auch andere gelbe Farbstoffe zusätzlich zu dem Gemisch von Anthrachinonfarbstoffen mit roten Farbstoffen als eine der Komponenten von schwarzen Farbstoffen, die als Farbmittel der Zusammensetzung verwendet werden. Vorzugsweise werden gelbe Anthrachinonfarbstoffe verwendet.
  • Die tatsächliche Menge der jeweiligen Farbstoffe, die in der praktischen Ausführung der Erfindung verwendbar sind, hängt von der Art der mit den Farbstoffen gemischten thermoplastischen Harze, den gewünschten Farben, der gewünschten Tiefe des Farbtons und der Dicke von FormArtikeln aus der Zusammensetzung der Erfindung ab. Zum Beispiel wird in dem Fall der Färbung der Artikel, ob dünn oder dick, die Menge von Farbstoffen angepaßt, während die Transmissionseigenschaften beachtet werden. Die verwendete tatsächliche Menge hängt von der Art der verwendeten Farbstoffe ab, wie vom Fachmann erkannt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird bei Bezugnahme auf die Zeichnungen hier besser verstanden.
  • 1 ist eine Ansicht der Artikel in Kontakt und mit einem darauf angewandten Laserstrahl; und
  • 2 ist identisch mit 1, aber mit Artikeln der gleichen Farbe.
  • 3 veranschaulicht eine Gestalt und die Abmessungen des Teststücks für den Laserschweißtest.
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht von Teststücken, dicht beieinander angeordnet, für einen Laserschweißtest und von der Beziehung des Teststücks und des Laserstrahls.
  • 5 veranschaulicht eine Gestalt und die Abmessungen des Teststücks für den Laserschweißtest.
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht von Teststücken, dicht beieinander angeordnet, für einen Laserschweißtest und von der Beziehung des Teststücks und des Laserstrahls.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Ein schwarzes Farbmittel aus den in der Erfindung verwendeten Zusammensetzungen umfaßt ein Gemisch von neutralen blauen Anthrachinonfarbstoffen, die bei weniger als 700 nm in dem Bereich des sichtbaren Lichts absorbieren und bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich hindurchlassen, kombiniert mit mindestens anderen roten Farbstoffen, die bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich hindurchlassen, wie beispielsweise Perinonfarbstoffe, Monoazokomplexfarbstoffe oder Disazofarbstoffe, in vorbestimmten Gewichtsverhältnissen, und mindestens einem anderen gelben Farbstoff. Die Gewichtsverhältnisse hängen von der Farbmittelkombination ab.
  • Es gibt viele Beispiele von Kombinationen gemischter Farbstoffe, die in dieser Erfindung verwendbar sind, zum Beispiel die Kombination von blauem Farbstoff, rotem Farbstoff und gelbem Farbstoff; und die Kombination von blauem Farbstoff, grünem Farbstoff und rotem Farbstoff und gelbem Farbstoff.
  • Der vorstehend beschriebene neutrale Anthrachinonfarbstoff, der eine Komponente der schwarzen Farbstoffe in der Erfindung sein kann, kann aus der Gruppe, bestehend aus den folgenden Farbstoffen, beschrieben in dem nachstehenden Color Index (Farbenindex) in Tabelle 1, ausgewählt werden.
  • Neutraler Anthrachinonfarbstoff, der blau vermittelt, ist eine Hauptkomponente des resultierenden schwarzen Farbmittels, indem mit roten und dann gelben Farbstoffen gemischt wird. TABELLE 1
    Grüner Anthrachinonfarbstoff: (nicht als Hauptkomponente verwendet) CI Solvent Green, 3, 5, 6, 7, 19, 20, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29
    Blaue Anthrachinonfarbstoffe: CI Solvent Blue, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 35, 36, 40, 41, 45, 58, 59, 63, 65, 68, 69, 74, 76, 78, 79, 80, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 116, 119, 120, 121, 122, 123, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 139 und CI Vat Blue 4, 6, 11, 12, 13, 14.
    Violette Anthrachinonfarbstoffe: (nicht als Hauptkomponente verwendet) CI Solvent Violet 11, 12, 13, 14, 15, 26, 28, 30, 31, 33, 34, 36, 37, 38, 40, 41, 42.
  • Beispiele der neutralen Anthrachinonfarbstoffe, die die vorstehend erwähnten Eigenschaften haben und als Hauptkomponente für die Erzeugung des schwarzen Farbstoffs, enthalten in der Zusammensetzung der Erfindung, verwendet werden, können durch die folgende Formel [I] (und veranschaulicht in nachstehender Tabelle 2) oder Formel [II-a] oder Formel [II-b] dargestellt werden. Formel [I]:
    Figure 00040001
    TABELLE 2
    Prod. Bsp. Nr. R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8
    I-1 R2=R3=R4=R5=R6=R7=R8=H, R1=Methylanilino
    I-3 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R4=NH2, R1=Anilino
    I-4 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R4=OCH3, R1=Benzoylamido
    I-5 R2=R3=R6=R7=R8=H, R4=R5=OH, R8=NO2, R1=Ethylanilino
    I-6 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R1=R4=NH2
    I-7 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R4=NH2, R1=Cyclohexylamido
    I-8 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R4=NH2, R1=CH3NH
    I-9 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R1=R4=C4H9NH
    I-10 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R4=CH3NH, R1=Methylanilino
    I-11 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R1=R4=C5H11NH
    I-12 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R1=R4=Methylanilino
    I-13 R2=R3=R4=R5=R6=R7=H, R1=R8=Methylanilino
    I-14 R2=R3=R5=R6=R7=R8=H, R1=R5=Methylanilino
    I-15 R5=R6=R7=R7=H, R1=R4=NH2, R2=R3=Phenyloxy
    I-16 R3=R5=R6=R7=R8=H, R1=NH2, R2=CH3, R4=Methylanilino
    I-17 R3=R5=R6=R7=R8=H, R1=NH2, R2=Br, R4=Methylanilino
    I-18 R2=R3=R6=R7=H, R1=R4=HOC2H4NH, R4=R8=OH
    • Prod. Bsp. Nr. = Produktbeispielnummer
    Formel [II-a]:
    Figure 00050001
    Formel [II-b]:
    Figure 00050002
  • Die Perinonfarbstoffe, die mit den vorstehend erwähnten Anthrachinonfarbstoffen zur Verwendung als schwarzes Farbmittel in den in der Erfindung verwendeten Zusammensetzungen gemischt werden, sind bekannte Produkte der Formel [III]. [Formel III]:
    Figure 00050003
  • Die Perinonfarbstoffe, die mit dem Anthrachinon gemischt werden, um einen schwarzen Farbstoff herzustellen, können allein oder in Kombination damit verwendet werden.
  • Bevorzugte Perinonfarbstoffe, die in der Zusammensetzung der Erfindung verwendet werden, sind diejenigen der Formel [IV], die praktische Wärmebeständigkeit beim Formen und gute Durchlässigkeit in der Hauptwellenlänge des Laserstrahls (800 bis 1200 nm) haben: Formel [IV]:
    Figure 00050004
    wobei P und Q, welche gleich oder verschieden sein können, unabhängig konstituierende Einheiten sind, die durch die folgenden Formeln [IV-a] bis [IV-c] dargestellt werden können. R14 bis R29, welche gleich oder verschieden sein können, sind unabhängig ein Atom oder eine Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus H, Halogenatom, wie beispielsweise Cl, Br, Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, Alkoxygruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, Aralkylgruppe, Arylgruppe; m6 ist die Zahl 1 oder 2. Formel [IV-a]:
    Figure 00060001
    Formel [IV-b]:
    Figure 00060002
    Formel [IV-c]:
    Figure 00060003
  • Farbstoffe, die zu der Klasse von Perinonfarbstoffen gehören, die im COLOR INDEX aufgeführt sind, sind zum Beispiel CI Solvent Orange 60, 78, CI Solvent Red 135, 162, 178, 179, CI Violet 29, CI Pigment Orange 43, CI Pigment Red 149. Wenn Löslichkeit und Dispergierbarkeit in dem Harz erhöht sind, werden Farbstoffe des Lösungsmitteltyps bevorzugt.
  • Beispiele der Perinonfarbstoffe der Formel [IV] sind nachstehend in Tabelle 3 veranschaulicht. TABELLE 3
    Prod. Bsp. Nr. P Q
    IV-1 Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H Formel [IV-a], R14=R15=R16=R17=H
    IV-2 Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H Formel [IV-a], R14=R15=R16=R17=Cl
    IV-3 Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H Formel [IV-c], R24=R25=R26=R27=R28=R29=H
    IV-4 Formel [IV-a], R14=R15=R16=R17=H Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H
    IV-5 Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H Formel [IV-c], R24=R26=R27=R28=R29=H R25=OC2H5
    IV-6 Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H Formel [IV-a], R14=R15=R17=H, R16=Benzoyl
    IV-7 2 Formeln [IV-b], R18=R19=R20=R22=R23=H R21=C4H9 Formel [IV-a], R14=R17=H
    IV-8 Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H Formel [IV-c], R24=R26=R27=R28=R29=H, R25=Phenyl
    IV-9 Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H Formel [IV-a], R15=R16=R17=H, R14=Br
    IV-10 Formel [IV-b], R18=R19=R20=R21=R22=R23=H Formel [IV-a], R15=R16=R17=H, R14=COOH
    • Prod. Bsp. Nr. = Produktbeispielnummer
  • Farbstoffe, die zu Monoazokomplexfarbstoffen gehören, die mit den Anthrachinonfarbstoffen gemischt werden, um einen schwarzen Farbstoff zur Verwendung als Farbmittel in den Zusammensetzungen der Erfindung herzustellen, können durch Formel [V] dargestellt werden. Formel [V] ist:
    Figure 00070001
    wobei R30 und R31, welche gleich oder verschieden sein können, Cl, SO2R32, SO2(-R33)(-R34) oder H sind; wobei R33 und R34, welche gleich oder verschieden sein können, unabhängig Wasserstoffatom, lineares oder verzweigtes C1-C4-Alkyl sind; R32 lineares oder verzweigtes C1-C4-Alkyl ist, L3 und L4 unabhängig O oder COO sind; (D)+ Wasserstoffion, Kation von Alkalimetallen, Ammoniumion, Kationen von organischem Amin einschließlich aliphatischer primärer, sekundärer und tertiärer Amine, quaternäres Ammoniumion ist; K2 eine ganze Zahl ist, m2 0, 1 oder 2 ist; M2 aus Metallen der Ionenwertigkeit von 2 bis 4 (wie beispielsweise Zn, Sr, Cr, Al, Ti, Fe, Zr, Ni, Mn, B [Bor] und Co) ausgewählt ist, vorzugsweise Metall von dreiwertigem Metall, wie beispielsweise Cu, oder dreiwertigem Metall wie beispielsweise Cr, Co, Ni und Al.
  • B1 und B2 werden durch die Formeln [V-a] oder [V-b] dargestellt. Formel [V-a]:
    Figure 00080001
    oder Formel [V-b]:
    Figure 00080002
    wobei R35 und R37, welche gleich oder verschieden sein können, Cl, SO2R32, SO2(-R33)(-R34) oder H sind; R33 und R34, welche gleich oder verschieden sein können, unabhängig Wasserstoffatom, lineares oder verzweigtes C1-C4-Alkyl sind; und R36 und R38, welche gleich oder verschieden sein können, unabhängig Wasserstoffatom, lineares oder verzweigtes C1-C18-Alkyl, Carboxyl, Hydroxyl, C1-C18-Alkoxy, Amino oder Halogenatome sind.
  • Geeignete Kationen zur Verwendung in den vorstehend erwähnten Monoazokomplexfarbstoffen sind H+; Kationen von Alkalimetall, Ammoniumion, Kationen von organischem Amin einschließlich aliphatischer primärer, sekundärer und tertiärer Amine und quaternäres Ammoniumion.
  • Zu geeigneten Aminen zur Verwendung bei der Herstellung der vorstehend erwähnten Monoazokomplexfarbstoffe und gebräuchlich in Farbstoffen gehören aliphatische Amine, alicyclische Amine, Alkoxyalkylamine, Amine mit Alkanol, Diamin, Amine von Guanidinderivaten und aromatische Amine.
  • Beispiele der Monoazokomplexfarbstoffe der Formel [V], wobei B1 und B2 die Formel [V-a] haben, sind wie nachstehende Formel [V-c] bezeichnet. Siehe auch Tabelle 4, die eine Anzahl von Auswahlen der Formel [V-c] veranschaulicht. Formel [V-c]:
    Figure 00090001
    TABELLE 4
    Prod. Bsp. Nr. R30 R31 R35 R36 M2 L3 L4 m2 K2(D)+
    V-1 H H H H Cr COO COO 1 H+
    V-2 Cl Cl SO2NH2 H Cr O O 1 H+
    V-3 SO2NH2 SO2NH2 SO2NH2 H Cr O O 1 H+
    V-4 Cl Cl SO2NH2 H Co O O 1 H+
    V-5 SO2NH2 SO2NH2 H H Ni O O 1 H+
    V-6 H H SO2NH2 H Cu COO COO 1 H+
    V-7 H H H H Cr COO COO 1 C4H9CH(C2H5)OC3H6N+H3
    V-8 Cl Cl SO2NH2 H Cu O O 1 C12H25N+H2(CH2CH2O)2H
    V-9 Cl Cl SO2NH2 H Cr O O 1 Na+
    V-10 Cl SO2NH2 H Cl Co O O 1 H+
    • Prod. Bsp. Nr. = Produktbeispielnummer
  • Beispiele der Monoazokomplexfarbstoffe der Formel [V], wobei B1 und B2 die Formel [V-b] haben, haben die nachstehende Formel [V-d]. Siehe auch Tabelle 5, die eine Anzahl von Auswahlen der Formel [V-d] veranschaulicht. Formel [V-d]:
    Figure 00090002
    TABELLE 5
    Prod. Bsp. Nr. R30 R31 R35 R36 M2 L3 L4 m2 K2(D)+
    V-11 SO2NH2 SO2NH2 H H Co O O 1 H+
    V-12 H H SO2NH2 H Cr COO COO 1 H+
    V-13 Cl Cl H H Co O O 1 C4H9CH(C2H5)OC3H6N+H3
    V-14 SO2NH2 SO2NH2 SO2NH2 H Cr O O 1 NH4 +
    V-15 Cl Cl SO2NH2 H Co COO COO 1 H+
    V-16 H H SO2NH H Co COO COO 1 H+
    • Prod. Bsp. Nr. = Produktbeispielnummer
  • Wenn gewünscht, können die Anthrachinonfarbstoffe, die bei weniger als 500 nm absorbieren, aber die Farben von gelb, orange und rot vermitteln, mit dem Gemisch von neutralen Anthrachinonfarbstoffen mit den roten Farbstoffen und gelben Farbstoffen gemischt werden, um schwarze Farbmittel herzustellen. Zum Beispiel können ein oder mehrere Anthrachinonfarbstoffe, die in dem nachstehende COLOR INDEX beschrieben sind, mit dem Gemisch kombiniert werden, um ein schwarzes Farbmittel herzustellen:
  • Rote Farbstoffe:
    • CI Solvent Red 52, 57, 111, 114, 136, 137, 138, 139, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 155, 156, 168, 169, 170, 171, 172, 177, 181, 190, 191, 194, 199, 200, 201.
  • Orange Farbstoffe:
    • CI Solvent Orange 35, 55, 64, 65, 66, 68, 69, 71, 77, 86, 87, 163.
  • Gelbe Farbstoffe:
    • CI Solvent Yellow 100, 109, 117, 125, 156, 158, 163 oder CI Vat Yellow 1, 2, 3.
  • Die thermoplastischen Harze zur Verwendung in den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zusammensetzungen schließen Polyamide, wie beispielsweise Polyamid 6 (Nylon 6) und Polyamid 6/6 (Nylon 6/6), Polyester und dergleichen ein, wie sie gebräuchlicherweise bei der Herstellung eines Formprodukts verwendet werden.
  • Zu bevorzugten thermoplastischen Harzen, die in der praktischen Ausführung dieser Erfindung verwendbar sind, gehören Polyamide, Copolymere von Amiden und/oder anderen Monomeren, Gemische von verschiedenen Polyamiden, Gemische von Polyamiden mit anderen thermoplastischen Polymeren und/oder Gemische der zuvor erwähnten Copolymere mit einem Polyamid und/oder Gemische von verschiedenen Copolymeren mit oder ohne thermoplastische Polymere.
  • Ein Beispiel eines geeigneten Polyamids ist Polyamid 6 oder 6/6. Die Zugabe des Gemisches der neutralen Anthrachinonfarbstoffe mit anderen roten Farbstoffen in derartigen Polyamidharzzusammensetzungen verleiht wesentlich und überraschend verbesserte Laserschweißbarkeit ohne Verringerung von anderen wichtigen Eigenschaften wie beispielsweise Wärmebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Formbarkeit und charakteristische mechanische Eigenschaften wie beispielsweise Steifheit und Zähigkeit von Artikeln, die daraus geformt sind. Polyamid 6 ist besonders vorteilhaft, da seine niedrige Kristallisationsgeschwindigkeit zu einem erhöhten Transmissionskoeffizienten für Laserstrahlen mit speziellen Wellenlängen und ohne nachteilige Beeinflussung der erforderlichen Zähigkeit und der Verwerfung führt. Derartige Zusammensetzungen sind vorteilhaft bei Anwendungen wie beispielsweise Automobilteilen, zurückzuführen auf ihren ausgewogenen Bereich von Wärmebeständigkeit und mechanischen Eigenschaften.
  • Die thermoplastischen Harze zur Verwendung in den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zusammensetzungen schließen Polyamide, Polyester und dergleichen ein, wie sie gebräuchlicherweise bei der Herstellung eines Formprodukts verwendet werden. Als Beispiele der Polyamidharze, die in der vorliegenden Erfindung benutzt werden, können Kondensationsprodukte von Dicarbonsäuren und Diaminen, Kondensationsprodukte von Aminocarbonsäuren und ringöffnende Polymerisationsprodukte von cyclischen Lactamen angeführt werden. Als Beispiele von Dicarbonsäuren können Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandicarbonsäure, Isophthalsäure und Terephthalsäure angeführt werden. Als Beispiele von Diaminen können Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, Octamethylendiamin, Nonamethylendiamin, Dodecamethylendiamin, 2-Methylpentamethylendiamin, 2-Methyloctamethylendiamin, Trimethylhexamethylendiamin, Bis(p-aminocyclohexyl)methan, m-Xyloldiamin und p-Xyloldiamin angeführt werden. Als Beispiel einer Aminocarbonsäure kann 11-Aminododecansäure angeführt werden. Als Beispiele von cyclischem Lactam können Caprolactam und Laurolactam angeführt werden. Als spezielle Beispiele von Kondensationsprodukten und ringöffnenden Polymerisationsprodukten können aliphatische Polyamide, wie beispielsweise Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46, Nylon 610, Nylon 612, Nylon 11, Nylon 12, semiaromatische Polyamide, wie beispielsweise Polymetaxyloladipamid (Nylon MXD6), Polyhexamethylenterephthalamid (Nylon 6T), Polyhexamethylenisophthalamid (Nylon 6I) und Polynonamethylenterephthalamid (Nylon 9T) und Copolymere und Gemische dieser Polymere angeführt werden. Als Beispiele der Copolymere können Nylon 6/66, Nylon 66/6I, Nylon 61/6T und Nylon 66/6T angeführt werden. Ein weiter Bereich von gebräuchlichen Polyesterformmassen, in der praktischen Ausführung der vorliegenden Erfindung zum Mischen mit Farbmitteln verwendbar, ist auf dem Fachgebiet bekannt. Diese schließen Polymere ein, die im allgemeinen Kondensationsprodukte von Dicarbonsäuren und Diolen sind. Dicarbonsäuren können aus der Gruppe, bestehend aus Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandicarbonsäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure und Diphenyldicarbonsäure, ausgewählt werden und Diole können aus der Gruppe, bestehend aus Ethylenglycol, Propylenglycol, Butandiol, Hexandiol, Neopentylglycol, Cyclohexandiol und Bisphenol A, ausgewählt werden. Zu bevorzugten Polyestern gehören Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylenterephthalat (3GT), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylen-2,6-naphthalat (PEN), Polycyclohexandimethylenterephthalat (PCT) und Copolymere und Gemische davon. Als die Beispiele der Copolymere können einige von Dicarbonsäuren oder einige von Diolen zu den Kondensationsprodukten hinzugegeben werden. Polyesterpolymere können mit einer kleinen Menge von Komponenten wie Trimesinsäure, Trimellitsäure, Pyromellitsäure, Glycerin und Pentaerythritol, die mehr als 3 funktionelle Gruppen haben, copolymerisiert werden.
  • Zusätzliche andere Polymere, einschließlich Polycarbonat, können ebenfalls dargestellt werden, mit der Maßgabe, daß die unbedingt notwendigen charakteristischen Eigenschaften der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich geändert werden.
  • Ein schwarzes Farbmittel der in der Erfindung verwendeten Zusammensetzung der Erfindung umfaßt ein Gemisch von neutralen Anthrachinonfarbstoffen, die Farben von blau vermitteln, sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 700 nm in dem Bereich des sichtbaren Lichts absorbieren und einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich hindurchlassen, kombiniert mit mindestens anderen roten Farbstoffen, die den Laserstrahl mit einer Wellenlänge bei 800 nm und 1200 nm im infraroten Bereich hindurchlassen, wie beispielsweise Perinonfarbstoffe, Monoazokomplexfarbstoffe oder Disazofarbstoffe, und mindestens anderen gelben Farbstoffen bei vorbestimmten Gewichtsverhältnissen.
  • Der Betrag der Einbringung der Laser-durchlässigen Farbmittel in den Harzzusammensetzungen ist von 0,01 bis 15 Gew.-% und vorzugsweise von 0,05 bis 5 Gew.-%, im Verhältnis zu 100 Gew.-% thermoplastischem Harz.
  • Das Farbstoffgemisch, das den neutralen Anthrachinonfarbstoff enthält, ist in einem Anteil von 0,01 bis 1 Gew.-% vorhanden, wenn die Zusammensetzung Polyamid 6 als zumindest die Hauptkomponente der Polyamidharzzusammensetzung umfaßt. Die Menge des vorstehend erwähnten Farbstoffgemisches kann durch Anwendungen bestimmt werden, die verschiedene Eigenschaften, verbunden mit dem Laserschweißen, erfordern.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Zusammensetzung kann einen anorganischen Füllstoff oder ein Verstärkungsmittel enthalten. Zu geeigneten Beispielen gehören faserige Verstärkung, wie beispielsweise Glasfaser und Kohlenstoffaser, Glasflocken, Glaskügelchen, Talkum, Kaolin, Wollastonit, Siliciumdioxid, Calciumcarbonat, Kaliumtitanat und Glimmer. Glasfaser ist eine bevorzugte Wahl. Glasfasern, die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind diejenigen, die allgemein als Verstärkungsmittel für thermoplastische Harze und wärmehärtende Harze verwendet werden. Der bevorzugte Betrag von Glasfaser in der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Harzzusammensetzung beträgt von etwa 5 bis etwa 120 Gewichtsteile mit Bezug auf 100 Gewichtsteile des thermoplastischen Harzes. Wenn er unter 5 Gewichtsprozent liegt, würde es schwierig sein, genügend Verstärkung von der Glasfaser zu ergeben, und wenn er über 120 Gewichtsprozent liegt, würde er schlechte Verarbeitbarkeit und schlechte Transparenz gegenüber dem Laser haben. Es ist vorzuziehen, von etwa 5 bis etwa 100 Gewichtsprozent, und insbesondere etwa 15 bis etwa 85 Gewichtsprozent, zu verwenden.
  • Eine oder mehrere optionale Verbindungen, ausgewählt aus einer breiten Vielfalt von Materialien, passend gemacht für verschiedene Anwendungen der Harzzusammensetzungen, können in der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sein. Typischerweise können zusätzliche Verbindungen Flammverzögerungsmittel, schlagzähmachende Zusatzstoffe, Viskositätsmodifizierungsmittel, Wärmebeständigkeitsverbesserer, Schmiermittel, Antioxidantien und UV- und andere Stabilisatoren einschließen. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Zusammensetzungen können derartige zusätzliche Verbindungen in derartigen Mengen aufweisen, daß sie ihre charakteristischen Eigenschaften nicht schädigen. Diese und andere Zusatzstoffe werden gemäß akzeptierten Praktiken verwendet, wie sie für den Fachmann selbstverständlich sind.
  • In der vorliegenden Erfindung werden thermoplastische Harzzusammensetzungen bereitgestellt, die zum Laserschweißen verwendet sind, die transparente Artikel für Laserstrahltransmission einschließen, um Zusammenschweißen mit opaken Artikeln für Laserstrahlabsorption zu erreichen. Geeignete opake Artikel und ihre Zusammensetzungen sind zum Beispiel in DE-A-4432081 beschrieben.
  • 1 ist eine Veranschaulichung einer herkömmlichen Laserschweißanordnung. Ein Laserstrahl 1 wird durch den ersten Artikel 2 zu dem zweiten Artikel 3, der die Laserstrahl-absorbierende Kombination enthält, hindurchgelassen und die Oberfläche 4 von dem zweiten Artikel 3, die die Laserenergie 1 absorbiert hat, wird geschmolzen und mit der Oberfläche des ersten Artikels 2 zusammengepreßt, wobei sie zusammengeschweißt werden. Wie in 2 gezeigt ist, müssen zwei thermoplastische Komponenten 5 und 6 unterschiedliche Transmissions- und Absorptionskoeffizienten haben und es ist schwierig, an der Oberfläche 8 zwei Artikel mit der gleichen Farbe zu schweißen. In 2 wird der Laser 1 auf die Oberfläche 7 der Komponente 5 angewandt.
  • In den 3 und 5 hier wird ein unteres Teststück 10 gezeigt, das in dem Laserschweißtest dieser Beispiele verwendet wird. Die vermerkten Abmessungen erzeugen eine Kerbe in dem Teststück 10. Das obere Teststück 9 hat den gleichen Aufbau und die gleichen Abmessungen. In den 4 und 6 werden die Verbindungsstelle des oberen Teststücks 9 mit dem unteren Teststück 10 und die Bewegung des Lasers 11 (in der Richtung des Pfeils), um die Verschweißung zu erzeugen, gezeigt.
  • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele veranschaulicht.
  • BEISPIEL A
  • In diesem Beispiel, Beispiel B und den Vergleichsbeispielen C und D wurden 400 Gramm (nicht verstärkte) Pellets von Nylon 6 ZYTEL (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co. unter dem Produktnamen Zytel® 7301) unter Vakuum bei 120°C für mehr als 8 Stunden getrocknet, dann mit dem bezeichneten Farbstoffgemisch in einem Edelstahltaumelmischer unter Rühren für eine Stunde gemischt. Das Gemisch wurde dann spritzgegossen, um die spritzgegossenen Testprüfstücke zu erzeugen (deren Größe 48 mm × 86 mm × 3 mm beträgt), wobei K50-C, hergestellt von Kawaguchi Steel K. K., verwendet wurde, und die Zylindertemperatur wurde auf 250°C eingestellt. Die Formtemperatur betrug 60°C. Wichtige Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben. In diesem Beispiel ist das Farbstoffgemisch blauer Anthrachinonfarbstoff aus CI Solvent Blue 97 (0,40 g), kombiniert mit rotem Perinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Red 179 (0,24 g), und gelbem Anthrachinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 163 (0,16 g). Gutes und gleichmäßig schwarzes Aussehen und Oberflächenglanz ohne Farbschattierung der Prüfstücke wurden beobachtet.
  • BEISPIEL B
  • In diesem Beispiel war das Farbstoffgemisch blauer Anthrachinonfarbstoff aus CI Solvent Blue 101 (0,53 g), kombiniert mit rotem Perinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Red 179 (0,18 g), und gelbem Anthrachinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 163 (0,09 g). Gutes und gleichmäßig schwarzes Aussehen und Oberflächenglanz ohne Farbschattierung der Prüfstücke wurden beobachtet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL C
  • In diesem Vergleichsbeispiel war das Farbstoffgemisch violetter Anthrachinonfarbstoff aus CI Solvent Violet 13 (0,68 g), kombiniert mit gelbem Chinophthalonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 114 (0,12 g). Gutes und gleichmäßig schwarzes Aussehen und Oberflächenglanz ohne Schattierung der Prüfstücke wurden beobachtet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL D
  • In diesem Vergleichsbeispiel war das Farbstoffgemisch ein blaues Kupferphthalocyaninpigment aus CI Pigment Blue 15.3 (0,48 g), kombiniert mit rotem Perinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Red 179 (0,24 g), und gelbem Anthrachinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 163 (0,08 g). Gutes und gleichmäßig schwarzes Aussehen und Oberflächenglanz ohne Schattierung der Prüfstücke wurden beobachtet. TABELLE 6
    Beispiel A Beispiel B Vergleichsbeispiel C Vergleichsbeispiel D
    Transmission TA 0,94 0,94 0,90 0,93
    TB 1,04 1,02 0,85 0,41
    OD 2,51 2,49 2,45 2,02
    Lichtbeständigkeit ΔE 1,08 1,05 1,48 1,06
    Sublimationstest ΔE 8,20 8,19 19,23 5,81
  • Dieses Testen demonstriert, daß die Beispiele A und B, verglichen mit Vergleichsbeispiel D, eine so hohe Durchlässigkeit wie ein natürliches Harz bei einer Hauptwellenlänge im infraroten Bereich (800 nm bis 1200 nm) zeigten. Und die Beispiele A und B zeigten, verglichen mit Vergleichsbeispiel C, geringe Sublimationseigenschaft. Das bedeutet, daß, sogar wenn thermoplastisches Harz, gefärbt mit den Beispielen A und B, höherer Temperatur wie in der Automobil- oder Elektroindustrie ausgesetzt wird, deren Farbmittel die Eigenschaft hat, nicht zu anderen Teilen zu wandern.
  • BEISPIEL E
  • In diesem Beispiel, Beispiel F und den Vergleichsbeispielen G und H wurden 400 Gramm Pellets aus verstärktem Polyester (hergestellt aus Terephthalsäure und Ethylenglycol, dessen intrinsische Viskosität 0,85 ist, wenn bei 25°C als 1%ige Lösung in einer gemischten Lösung von Phenol und Dichlorbenzol mit dem Gewichtsverhältnis 1/1 und enthaltend 30 Gew.-% Kurzglasfasern 187H, hergestellt von Nippon Electric Glass Co., Ltd., bezogen auf ein Gesamtgewicht der Polyesterharzzusammensetzung, gemessen wird) unter Vakuum bei 120°C für mehr als 8 Stunden getrocknet, dann mit dem vorgesehenen Farbstoffgemisch in einen Edelstahltaumelmischer unter Rühren für eine Stunde gemischt. Das Gemisch wurde dann spritzgegossen, um die spritzgegossenen Testprüfstücke zu erzeugen (deren Größe 48 mm × 86 mm × 3 mm beträgt), indem K50-C, hergestellt von Kawaguchi Steel K. K., verwendet wurde, und die Zylindertemperatur wurde auf 290°C eingestellt. Die Formtemperatur betrug 60°C.
  • In diesem Beispiel ist das Farbstoffgemisch blauer Anthrachinonfarbstoff aus CI Solvent Blue 97 (0,40 g) mit rotem Perinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Red 179 (0,24 g), und gelbem Anthrachinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 163 (0,16 g).
  • Gutes und gleichmäßig schwarzes Aussehen und Oberflächenglanz ohne Farbschattierung der Prüfstücke wurden beobachtet.
  • BEISPIEL F
  • In diesem Beispiel ist das Farbstoffgemisch blauer Anthrachinonfarbstoff aus CI Solvent Blue 101 (0,53 g) mit rotem Perinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Red 179 (0,18 g), und gelbem Anthrachinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 163 (0,09 g). Gutes und gleichmäßig schwarzes Aussehen und Oberflächenglanz ohne Farbschattierung der Prüfstücke wurden beobachtet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL G
  • In diesem Beispiel ist das Farbstoffgemisch violetter Anthrachinonfarbstoff aus CI Solvent Violet 13 (0,68 g) mit gelbem Chinophthalonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 114 (0,12 g). Gutes und gleichmäßig schwarzes Aussehen und Oberflächenglanz ohne Farbschattierung der Prüfstücke wurden beobachtet.
  • VERGLEICHSBEISPIEL H
  • In diesem Beispiel ist das Farbstoffgemisch Phthalocyaninpigment aus CI Pigment Blue 15.3 (0,48 g) mit rotem Perinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Red 179 (0,24 g), und gelbem Anthrachinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 163 (0,08 g). Gutes und gleichmäßig schwarzes Aussehen und Oberflächenglanz ohne Farbschattierung der Prüfstücke wurden beobachtet.
  • Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 7 angegeben. TABELLE 7
    Beispiel E Beispiel F Vergleichsbeispiel G Vergleichsbeispiel H
    Durchlässigkeit TA 0,93 0,91 0,92 0,93
    TB 0,96 0,94 0,89 0,34
    OD 1,79 1,85 1,86 1,77
    Sublimationstest ΔE 7,44 8,16 19,33 3,86
  • Dieses Testen demonstriert, daß bei einer Hauptwellenlänge im Infrarotbereich (800 nm bis 1200 nm) die Beispiele E und F, verglichen mit Vergleichsbeispiel H, eine so hohe Durchlässigkeit zeigten wie ein Harz mit natürlicher Farbe. Und die Beispiele E und F zeigten, verglichen mit Vergleichsbeispiel G, geringe Sublimationseigenschaft. Dieses Testen erhielt die gleichen Ergebnisse wie Nylon 6.
  • TESTVERFAHREN
  • (1) Transmissionseigenschaften
  • Das Transmissionsvermögen (T) in dem Bereich von 400 nm bis 1200 nm der Testplatten mit Laserstrahlen mit entsprechenden Wellenlängen von 940 nm (Halbleiterlaser) und 1064 nm (YAG-Laser) wurde unter Verwendung eines Spektrometers U-3410, hergestellt von Hitachi, mit einem 60-Φ-Kugelphotometer für eine Wellenlänge von Ultraviolett bis zum nahen Infrarot gemessen. Das Verhältnis (TA) von Transmission bei 940 nm: Transmission bei 1064 nm und das Verhältnis (TB) von Transmission bei 940 nm: Transmission von natürlichem Harz werden bestimmt und zwischen den Beispielen verglichen.
  • (2) Aussehen und Oberflächenglanz
  • Das Aussehen der Testplatten wurde durch Messen der Reflexionsdichte (OD) der Testplatten mit dem Reflexionsdichtemesser TR-927, hergestellt von Macbeth, bewertet. Es wurde beurteilt, daß Testplatten mit höheren OD-Werten bessere Oberflächenglätte haben und reich an Glanz sind.
  • (3) Lichtbeständigkeit
  • Jede Testplatte wurden einem Xenon Weather Meter (Xenon-Wettermeßgerät) (hergestellt von Toyo Seiki K. K., Handelsname: Atlas CI-4000) für 150 Stunden entsprechend den folgenden Bedingungen ausgesetzt. Die Menge an Farbverblassen und Entfärbung ΔE „vor” und „nach” der Bestrahlung mit Licht wurde unter Verwendung eines Kolorimeters (hergestellt durch von Juki, Handelsname: IP 7000) bestimmt und gemessen. Bedingungen des Testverfahrens für Lichtbeständigkeit
    Radiale Beleuchtung (W/m2)(E) 60
    Schwarze Standardtemperatur (°C) 83
    Regentest N
    Kammertemperatur (°C) 55
    Feuchtigkeit (%) 50
  • Es wurde bewertet, daß die Testplatte mit größerem ΔE größere Entfärbung und größeres Verblassen hat.
  • (4) Sublimationstest
  • Der Anteil von Farbstoffsublimation wurde durch ΔE zwischen „davor” und „danach” von weißem Band bestimmt, das auf jeder Platte angebracht wurde, die in einen Ofen gelegt und bei 140°C für 3 Stunden darin gehalten wurde, und wurde unter Verwendung des zuvor erwähnten Kolorimeters gemessen.
  • Es wird beurteilt, daß das auf der Testplatte angebrachte weiße Band mit größerem ΔE die größere Sublimation hat.
  • VERGLEICHBEISPIEL I
  • 5 kg Pellets von Nylon 6 Zytel® 7301 (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co.) wurden in einem entfeuchteten Trockner, eingestellt auf 80°C, für mehr als 4 Stunden getrocknet und mit einem Gemisch von grünem Anthrachinonfarbstoff aus CI Solvent Green 3 (6,6 g) mit rotem Perinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Red 179 (2,3 g), und gelbem Anthrachinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 163 (1,1 g), gemischt.
  • Die vorstehenden, mit Farbstoff gemischten Pellets wurden dann auf einer Sumitomo-75T-Formmaschine mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C zu Teststücken von 60 mm × 18 mm × 1,5 mm geformt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL J
  • 14 kg Pellets von Nylon 6 Zytel® 7301 (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co.), 8,8 Gramm CuI, 100 Gramm Aluminiumdistearat und 6 kg Glasfaser (TP57, erhältlich von Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) wurden gemischt und auf einem Doppelschneckenextruder (ZSK-40 von Werner & Pfleiderer Corporation) extrudiert.
  • 5 kg der erhaltenen Pellets wurden in einem auf 80°C eingestellten, entfeuchteten Trockner für mehr als 4 Stunden getrocknet und mit einem Gemisch von grünem Anthrachinonfarbstoff aus CI Solvent Green 3 (6,6 g) mit rotem Perinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Red 179 (2,3 g), und gelbem Anthrachinonfarbstoff, dargestellt durch CI Solvent Yellow 163 (1,1 g), gemischt.
  • Die vorstehenden mit Farbstoff gemischten Pellets wurden dann auf einer Formmaschine Toshiba IS 170FIII mit einer auf 260°C eingestellten Zylindertemperatur und einer Formtemperatur von 80°C zu den Teststücken gemäß der ISO3167 und auf einer Formmaschine Sumitomo 75T mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C zu den Teststücken von 60 mm × 18 mm × 1,5 mm geformt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL K
  • 5 kg Pellets von Nylon 6 Zytel® 7301 (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co.) wurden in einem entfeuchteten, auf 80°C eingestellten Trockner für mehr als 4 Stunden getrocknet und mit 28 Gramm Nigrosinfarbstoff (Nigrosine Base SAP, Orient Chemical Industries Ltd.) gemischt.
  • Die vorstehenden, mit Farbstoff gemischten Pellets wurden dann auf einer Formmaschine Sumitomo 75T mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C zu den Teststücken von 60 mm × 18 mm × 1,5 mm geformt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL L
  • 5 kg Pellets von Nylon 6 Zytel® 7301 (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co.) wurden in einem entfeuchteten, auf 80°C eingestellten Trockner für mehr als 4 Stunden getrocknet und mit 5 Gramm Ruß und 28 Gramm Nigrosinfarbstoff (Nigrosine Base SAP, Orient Chemical Industries Ltd.) gemischt.
  • Die vorstehenden, mit Farbstoff gemischten Pellets wurden dann auf einer Formmaschine Sumitomo 75T mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C zu den Teststücken von 60 mm × 18 mm × 1,5 mm geformt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL M
  • 14 kg Pellets von Nylon 6 Zytel® 7301 (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co.), 8,8 Gramm CuI, 100 Gramm Aluminiumdistearat und 6 kg Glasfaser (TP57, erhältlich von Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) wurden gemischt und auf dem Doppelschneckenextruder ZSK-40 extrudiert.
  • 5 kg der erhaltenen Pellets wurden in einem entfeuchteten Trockner, eingestellt auf 80°C, für mehr als 4 Stunden getrocknet und mit 28 Gramm Nigrosinfarbstoff (Nigrosine Base SAP, Orient Chemical Industries Ltd.) gemischt.
  • Die vorstehenden, mit Farbstoff gemischten Pellets wurden dann auf der Formmaschine Toshiba IS 170FIII mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C zu den Teststücken gemäß der ISO3167 und auf der Formmaschine Sumitomo 75T mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C zu den Teststücken von 60 mm × 18 mm × 1,5 mm geformt.
  • VERGLEICHSBEISPIEL N
  • 14 kg Pellets von Nylon 6 Zytel® 7301 (erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co.), 8,8 Gramm CuI, 100 Gramm Aluminiumdistearat und 6 kg Glasfaser (TP57, erhältlich von Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) wurden gemischt und auf dem Doppelschneckenextruder ZSK-40 extrudiert.
  • 5 kg der erhaltenen Pellets wurden in einem entfeuchteten Trockner, eingestellt auf 80°C, für mehr als 4 Stunden getrocknet und mit 5 Gramm Ruß und 28 Gramm Nigrosinfarbstoff (Nigrosine Base SAP, Orient Chemical Industries Ltd.) gemischt.
  • Die vorstehenden mit Farbstoff gemischten Pellets wurden dann auf der Formmaschine Toshiba IS 170FIII mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C zu den Teststücken gemäß der ISO3167 und auf der Formmaschine Sumitomo 75T mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C zu den Teststücken von 60 mm × 18 mm × 1,5 mm geformt.
  • (5) Laserschweißtest
  • Die Teststücke von 60 mm × 18 mm × 1,5 mm wurden so plaziert, daß 20 mm von jedem überlappt waren. Die überlappte Fläche wurde mit einem Nd:YAG-Laser (Olion 510, 1064 nm kontinuierlich), eingestellt auf 4 W, mit 3 mm Durchmesser für 2 Sekunden bestrahlt. Geschweißte Teststücke wurden visuell inspiziert und mit OK bewertet, wenn Haftung erzeugt wurde, und mit NG, wenn die Teststücke nicht hafteten und auseinanderfielen oder wenn die Oberfläche des transparenten Teils verbrannt und beschädigt war, per nachstehender Tabelle 8. TABELLE 8
    Oberes Teststück Unteres Teststück Vergleichbeispiel I Vergleichsbeispiel L Vergleichsbeispiel K Vergleichsbeispiel L
    Schweißergebnisse Gute Haftung, OK Konnte nicht haften, NG
  • Die Teststücke von 60 mm × 18 mm × 1,5 mm wurden so plaziert, daß 20 mm von jedem überlappt waren. Die überlappte Fläche wurde mit einem Diodenlaser (SDL-FD25, 820 mm kontinuierlich), eingestellt auf 4 W, mit 3 mm Durchmesser für 10 Sekunden bestrahlt. Die geschweißten Teststücke wurden auf dem Autograph (Shimadzu Seisakusho) mit einer Geschwindigkeit von 2 mm/min auf Festigkeit getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 9 angegeben. TABELLE 9
    Oberes Teststück Unteres Teststück Vergleichsbeispiel I Vergleichsbeispiel L Vergleichsbeispiel J Vergleichsbeispiel N Vergleichsbeispiel M Vergleichsbeispiel N
    Schweißfestigkeit (kgf) 33 34 Konnte nicht haften NG
  • (6) Zugfestigkeitseigenschaften und Wärmealterung
  • Zugfestigkeit und Dehnung wurden gemäß ISO527 nach Formgebung und nach Wärmealterung bei 170°C für 1000 Stunden gemessen. Das Aussehen des Teststücks wurde ebenfalls beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 angegeben. TABELLE 10
    Vergleichsbeispiel J Vergleichsbeispiel M Vergleichsbeispiel N
    Nach Formung Zugfestigkeit (MPa) 190 171 190
    Dehnung (%) 3,7 3,4 3,8
    Nach Alterung Zugfestigkeit (MPa) 156 152 169
    Dehnung (%) 2,0 2,2 2,4
    Aussehen Schwarz Dunkelbraun Schwarz
  • Vergleichsbeispiel I zeigte gute Haftung beim Laserschweißen mit einem für Laserstrahl opaken Werkstückteil, hergestellt aus thermoplastischem Harz, das Ruß enthielt. Die mechanischen Eigenschaften nach dem Formen und Altern zeigten keine Verschlechterung, sogar wenn ein Farbmittel zugesetzt wurde.
  • BEISPIEL O UND VERGLEICHSBEISPIEL P UND VERGLEICHSBEISPIEL Q
  • Mit Glasfaser verstärktes Nylon 6 (Zytel®73G30L, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co.) und Farbstoffe wurden mit der in Tabelle 11 beschriebenen Menge trocken gemischt. Das gemischte Material wurde zu zwei Typen von Teststücken geformt: einem für mechanische Eigenschaften und dem anderen zum Laserschweißen. Teststücke für mechanische Eigenschaften wurden gemäß der ISO3167 auf der Spritzgießmaschine Toshiba IS 170FIII mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 260°C, und einer Formtemperatur von 80°C geformt. Teststücke zum Laserschweißen mit Abmessungen, veranschaulicht als
  • 3, wurden auf der Spritzgießmaschine Sumitomo Juki 75T, mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 250°C, und einer Formtemperatur, eingestellt auf 80°C, geformt.
  • Zugfestigkeit und Dehnung wurden gemäß ISO527 gemessen und die Charpy-Kerbschlagfestigkeit wurde gemäß ISO179 gemessen.
  • Das Laserschweißen wurde unter Verwendung von zwei der vorstehend beschriebenen Teststücke, vereinigt wie in 4 veranschaulicht, durchgeführt. Das Beispiel O und Vergleichsbeispiel P wurden als oberes Teststück verwendet und das Vergleichsbeispiel Q wurde als unteres Teststück verwendet. Es wurde mit einem Diodenlaser (Wellenlänge 940 nm, hergestellt von Rofin-Sinar Laser GmbH) mit einer Laserenergie von 50 W und verschiedenen Geschwindigkeiten mit 3 mm Durchmesser bestrahlt. Die Zugfestigkeit der geschweißten Teststücke wurde auf dem Autograph (hergestellt von Shimazu Seisakusho) gemessen, indem mit 5 mm/Minute auseinandergezogen wurde, und seine maximale Belastung wurde aufgezeichnet. TABELLE 11
    Beispiel O Vergleichsbeispiel P Vergleichsbeispiel Q
    73G30L kg 4,9925 4,9925 4,99
    CI Solvent Blue 87 3,75 g
    CI Solvent Red 179 2,25 g
    CI Solvent Yellow 163 1,50 g
    CI Solvent Green 3 4,50 g
    CI Solvent Red 18 3,00 g
    Ruß 10 g
    Zugfestigkeit MPa 174 181 185
    Dehnung % 3,9 4,2 3,4
    Gekerbter Charpy kJ/m2 12,8 13,3 12,2
    Laserschweißen bei 50 W
    2,5 m/min kgf 195 189 -
    5 m/min kgf 196 177 -
    10 m/min kgf 115 110 -
  • BEISPIEL R UND VERGLEICHSBEISPIEL S UND VERGLEICHSBEISPIEL T
  • Mit Glasfaser verstärktes Nylon 66 (Zytel®70G33HS1L, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Co.) und Farbstoffe wurden mit der in Tabelle 12 beschriebenen Menge trocken gemischt. Das gemischte Material wurde zu zwei Typen von Teststücken geformt: einem für mechanische Eigenschaften und einem anderen zum Laserschweißen. Die Teststücke für mechanische Eigenschaften wurden gemäß der ISO3167 auf der Spritzgießmaschine Toshiba IS 170FIII mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 280°C, und einer Formtemperatur von 80°C geformt. Teststücke zum Laserschweißen mit Abmessungen, veranschaulicht in 3, wurden auf der Spritzgießmaschine Sumitomo Juki 75T, mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 270°C, und einer Formtemperatur, eingestellt auf 80°C, geformt.
  • Zugfestigkeit und Dehnung wurden gemäß ISO527 gemessen und die Charpy-Kerbschlagfestigkeit wurde gemäß ISO179 gemessen.
  • Das Laserschweißen wurde unter Verwendung von zwei Stücken der vorstehend beschriebenen Teststücke, vereinigt wie in 4 veranschaulicht, durchgeführt. Das Beispiel R und das Vergleichsbeispiel S wurden als oberes Teststück verwendet und das Vergleichsbeispiel T wurde als unteres Teststück verwendet. Es wurde mit einem Diodenlaser (Wellenlänge 940 nm, hergestellt von Rofin-Sinar Laser GmbH) mit der Energie von 80 W und bei verschiedenen Geschwindigkeiten mit 3 mm Durchmesser bestrahlt. Die Zugfestigkeit der geschweißten Teststücke wurde auf dem Autograph (hergestellt von Shimazu Seisakusho) gemessen, indem mit 5 mm/Minute auseinandergezogen wurde und seine maximale Belastung aufgezeichnet wurde. TABELLE 12
    Beispiel R Vergleichsbeispiel S Vergleichsbeispiel T
    70G33HSIL kg 4,9925 4,9925 4,99
    CI Solvent Blue 97 3,75 g
    CI Solvent Red 179 2,25 g
    CI Solvent Yellow 163 1,50 g
    CI Solvent Green 3 4,50 g
    CI Solvent Red 18 3,00 g
    Ruß 10 g
    Zugfestigkeit MPa 199 207 207
    Dehnung % 3,4 3,8 3,2
    Gekerbter Charpy kJ/m2 12,3 13,5 11,9
    Laserschweißen bei 80 W
    2,5 m/min kgf 97 75 -
    5 m/min kgf 195 185 -
    10 m/min kgf 194 187 -
  • BEISPIEL U UND VERGLEICHSBEISPIEL V UND VERGLEICHSBEISPIEL W
  • Pellets aus mit Glasfaser verstärktem Polyester von Beispiel E (getrocknet wie in Beispiel E beschrieben) und Farbstoffe wurden mit der in Tabelle 13 beschriebenen Menge trocken gemischt. Das gemischte Material wurde zu zwei Typen von Teststücken geformt: einem für mechanische Eigenschaften und dem anderen zum Laserschweißen. Teststücke für mechanische Eigenschaften wurden gemäß der ISO3167 auf der Spritzgießmaschine Toshiba IS 170FIII mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 290°C, und einer Formtemperatur von 60°C geformt. Teststücke zum Laserschweißen mit den Abmessungen, veranschaulicht als 3, wurden auf der Spritzgießmaschine Sumitomo Juki 75T mit einer Zylindertemperatur, eingestellt auf 280°C, und einer Formtemperatur, eingestellt auf 60°C, geformt.
  • Zugfestigkeit und Dehnung wurden gemäß ISO527 gemessen und die Charpy-Kerbschlagfestigkeit wurde gemäß ISO179 gemessen.
  • Das Laserschweißen wurde unter Verwendung von zwei Stücken der vorstehend beschriebenen Teststücke, vereinigt wie in 4 veranschaulicht, durchgeführt. Das Beispiel U und Vergleichsbeispiel V wurden als oberes Teststück verwendet und das Vergleichsbeispiel W wurde als unteres Teststück verwendet. Es wurde mit einem Diodenlaser (Wellenlänge 940 nm, hergestellt von Rofin-Sinar Laser GmbH) mit einer Laserenergie von 50 W und regulärer Geschwindigkeit mit 3 mm Durchmesser bestrahlt. Die Zugfestigkeit der geschweißten Teststücke wurde auf dem Autograph (hergestellt von Shimazu Seisakusho) gemessen, indem mit 5 mm/Minute auseinandergezogen wurde, und seine maximale Belastung wurde aufgezeichnet. TABELLE 13
    Beispiel U Vergleichsbeispiel V Vergleichsbeispiel W
    Polyesterpellets kg 4,9925 4,9925 4,99
    CI Solvent Blue 87 3,75 g
    CI Solvent Red 179 2,25 g
    CI Solvent Yellow 163 1,50 g
    CI Solvent Green 3 4,50 g
    CI Solvent Red 18 3,00 g
    Ruß 10 g
    Zugfestigkeit MPa 135 135 150
    Dehnung % 4,3 4,0 2,7
    Gekerbter Charpy kJ/m2 13,0 13,0 10,5
    Laserschweißen bei 50 W
    5 m/min kgf 150 145 -

Claims (5)

  1. Artikel geformt durch Laserschweißen eines laserabsorbierenden Artikels mit einem laserübertragenden Artikel geformt aus einer thermoplastischen Harzzusammensetzung umfassend: 1) thermoplastisches Harz; und 2) ein laserübertragendes schwarzes Farbmittel, umfassend ein Gemisch von a) neutralem Anthrachinonblau-Farbstoff, der sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 700 nm absorbiert und den Laserstrahl mit einer Wellenlänge bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich überträgt, b) mindestens einem anderen roten Farbstoff, der mit einer Wellenlänge bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich überträgt, und c) mindestens einem anderen gelben Farbstoff.
  2. Artikel nach Anspruch 1, wobei das thermoplastische Harz Polyamid oder Polyester ist.
  3. Artikel nach Anspruch 1 oder 2, wobei der rote Farbstoff aus der Gruppe, bestehend aus Perinonfarbstoffen, Monoazokomplexfarbstoffen und Anthrachinonfarbstoffen, ausgewählt ist.
  4. Artikel nach Anspruch 1, weiterhin umfassend ein Verstärkungsmittel.
  5. Verwendung einer thermoplastischen Harzzusammensetzung umfassend: 1) thermoplastisches Harz; und 2) ein laserübertragendes schwarzes Farbmittel, umfassend ein Gemisch von a) neutralem Anthrachinonblau-Farbstoff, der sichtbares Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 700 nm absorbiert und den Laserstrahl mit einer Wellenlänge bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich überträgt, b) mindestens einem anderen roten Farbstoff, der mit einer Wellenlänge bei 800 nm bis 1200 nm im infraroten Bereich überträgt, und c) mindestens einem anderen gelben Farbstoff, zum Laserschweißen.
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