ES2319914T3

ES2319914T3 - Un procedimiento que permite obtener un producto soldado por laser y un producto soldado por laser.

Info

Publication number: ES2319914T3
Application number: ES05715169T
Authority: ES
Inventors: Kim Bager; Carsten Thirstrup
Original assignee: Coloplast AS
Current assignee: Coloplast AS
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2025-04-13
Also published as: US20080176023A1; DE602005012937D1; EP2052804A2; EP1737606B1; DK1737606T3; ATE423652T1; EP1737606A2; US8084138B2; CN1956817B; WO2005099960A3; CN100528540C; CN1956836A; WO2005100000A1; CN1956817A; ATE417727T1; DE602005011785D1; DK1744870T3; US20080145682A1; PL1744870T3; WO2005099960A2

Abstract

Un procedimiento de soldadura de un primer y un segundo elemento entre sí transmitiendo radiación en una dirección predeterminada a una interfaz entre los dos elementos, comprendiendo el procedimiento: 1. proporcionar el primer elemento que tiene, en la dirección, una primera capa y una segunda capa conectadas entre sí, teniendo la primera capa un primer coeficiente de absorción, mia1>0,4 mm-1, a una longitud de onda de la radiación y teniendo la segunda capa un segundo coeficiente de absorción, mia2>0,1 mm-1 a la longitud de onda, 2.proporcionar el segundo elemento con, en la dirección, un tercer coeficiente de absorción, mia3, a la longitud de onda, siendo el tercer coeficiente de absorción inferior al primer y segundo coeficientes de absorción, 3. colocar el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en el segundo elemento, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro de la primera capa, caracterizado por 4. proporcionar una tercera capa que tiene un coeficiente de dispersión, mis>0,4 mm-1, a la longitud de onda, entre la primera y segunda capas, en la dirección de la radiación, y 5. proporcionar radiación a lo largo de la dirección, la radiación: - penetrando en el segundo elemento, - calentando la primera capa para soldar la primera capa al segundo elemento, y - la radiación que ha penetrado en la primera capa siendo dispersada por la tercera capa.

Description

Un procedimiento que permite obtener un producto soldado por láser y un producto soldado por láser.

El presente procedimiento se refiere a la obtención de un producto soldado por láser en el que se impide que la radiación procedente del láser llegue a una capa absorbente distinta de la que se suelda por láser, proporcionando un material de dispersión entre los dos elementos absorbentes.

Esto es particularmente interesante en productos estratificados en los que uno de los elementos que se suelda por láser está conectado a otro elemento absorbente que podría verse afectado adversamente por la radiación no absorbida en las capas soldadas por láser.

Un tipo de producto donde este puede ser el caso es en bolsas de ostomía en las que se desea proporcionar realmente en primer lugar la envoltura de la bolsa que comprende dos capas conectadas entre sí y donde un elemento ha de ser soldado por láser posteriormente a una de las capas sin afectar a la otra capa.

El uso de radiación para realizar o activar diferentes procedimientos puede verse, por ejemplo, en los documentos: GB1528452, US5702771, US6326450, US6492019, US6248974, US6229114, WO02/23962, EP1331635, EP0476865, EP0126787, WO00/20157, WO03/007080, y DE10158016, así como los documentos de Russek U A y col.: ``laser beam welding of thermoplastics, Proc. SPIE - the international society for optical engineering: photon processing in microelectronics and photonics II: San Jose, CA, USA. 27-30 de enero de 2003, vol. 4977, 2003, páginas 458-472; Bachmann F G: "laser welding of polymers using high-power diode lasers", Proc of Spie, vol. 4637, 2002, págs. 505-518; y "laserstrahlschweissen von Thermoplasten in Durchstrahlverfahren", 1 de febrero de 2000, BASF AG, AWETA THERMOPLASTE, Ludwigshafen, DE. El documento WO02/00144 desvela procedimientos y productos que corresponden a los preámbulos respectivos de las reivindicaciones independientes.

En un primer aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de soldadura de un primer y un segundo elemento entre sí transmitiendo radiación en una dirección predeterminada a una interfaz entre los dos elementos, comprendiendo el procedimiento:

1.: proporcionar el primer elemento que tiene, en la dirección, una primera capa y una segunda capa conectadas entre sí, teniendo la primera capa un primer coeficiente de absorción, \mua1>0,4 mm^{-1}, a una longitud de onda de la radiación y teniendo la segunda capa un segundo coeficiente de absorción, \mua2>0,1 mm^{-1} a la longitud de onda,

2.: proporcionar el segundo elemento con, en la dirección, un tercer coeficiente de absorción, \mua3, a la longitud de onda, siendo el tercer coeficiente de absorción inferior al primer y segundo coeficientes de absorción,

3.: colocar el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en el segundo elemento, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro de la primera capa,

4.: proporcionar una tercera capa que tiene un coeficiente de dispersión, \mus>0,4 mm^{-1}, a la longitud de onda, entre la primera y segunda capas, en la dirección de la radiación, y

5.: proporcionar radiación a lo largo de la dirección, la radiación:

-: penetrando en el segundo elemento,

-: calentando la primera capa para soldar la primera capa al segundo elemento, y

-: la radiación que ha penetrado en la primera capa siendo dispersada por la tercera capa.

En el presente contexto, la primera y segunda capas del primer elemento pueden ser dos capas individuales conectadas entre sí, como por soldadura (soldadura por láser o soldadura por calor, soldadura por puntos o similar), adhesión, soldadura ultrasónica, o soldadura por alta frecuencia, o pueden estar hechas de la misma capa de material que está plegada para generar las dos capas.

Durante la etapa de calentamiento en la que la primera capa es soldada al segundo elemento, la radiación transmitida a través de la primera capa y el segundo elemento será dispersada por la tercera capa en una dirección tanto hacia la primera capa como en otras direcciones que apuntan en sentido opuesto a la segunda capa. Por lo tanto, la intensidad de la radiación que llega realmente a la segunda capa es mucho menor que la intensidad que llega a la tercera capa.

La dirección desde la que se transmite la radiación hacia los elementos normalmente es una dirección al menos sustancialmente perpendicular a un plano general de los elementos. Esto, sin embargo, es simplemente una manera de proporcionar la radiación. La dirección real puede ser en cualquier ángulo respecto a los elementos siempre que el orden de los elementos en la dirección de la radiación sea correcto.

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En el presente contexto, la dispersión de la tercera capa puede proporcionarse de cualquier manera adecuada, como incorporando en ella un polvo o fibras que faciliten la dispersión o proporcionando una superficie de la tercera capa que facilite la dispersión. Esta superficie puede ser irregular, como chorreada con arena.

En general, el coeficiente de absorción del segundo elemento no es importante siempre que no sea tan grande que la radiación caliente excesivamente el segundo elemento o el segundo elemento absorba demasiada radiación antes de que llegue a la interfaz entre el segundo elemento y la primera capa.

Por otra parte, \mua1 puede ser mayor que 0,6 mm^{-1}, como mayor que 1,0 mm^{-1}, preferentemente mayor que
2,0 mm^{-1}, como mayor que 4,0 mm^{-1}, para asegurar suficiente absorción y calentamiento de la primera capa.

Además, \mua2 puede ser mayor que 0,4 mm^{-1}, como mayor que 1,0 mm^{-1}, preferentemente mayor que 2,0 mm^{-1}, como mayor que 4,0 mm^{-1}, y puede ser, naturalmente, idéntico a \mua1.

En el presente contexto, la primera capa y el segundo elemento son contiguos o están próximos uno a otro de manera que tras el calentamiento de la primera capa (por lo que el material de la primera capa puede aumentar de volumen), las dos capas se tocarán y la primera capa también calentará el segundo elemento para soldar los materiales entre sí.

Además, cuanto mayor es el coeficiente de dispersión de la tercera capa, más difusa es la radiación emitida desde la tercera capa. Por lo tanto, \mus puede ser mayor que 0,6 mm^{-1}, como mayor que 1,0 mm^{-1}, preferentemente mayor que 2,0 mm^{-1}, como mayor que 4,0 mm^{-1}.

Naturalmente, para impedir que la tercera capa cambie de sitio antes de la soldadura por láser, la etapa 4. puede comprender fijar la tercera capa a la primera capa y/o la segunda capa. Esta fijación puede realizarse de cualquier manera adecuada, como usando adhesivos, soldadura por calor, o electricidad estática, o fijando la tercera capa en un procedimiento en el que la primera y segunda capas son fijadas entre sí.

En una realización preferida, la etapa 5. comprende proporcionar la radiación a lo largo de la dirección y en una primera posición predeterminada o un primer patrón de posiciones predeterminado en un plano general de la primera y segunda capas, la primera y segunda capas estando conectadas entre sí en una segunda posición predeterminada o un segundo patrón de posiciones predeterminado en el plano, siendo diferentes la(s) primera(s) posición(es) y la(s) segunda(s) posición(es). En esta situación, la tercera capa preferentemente está presente, en el plano, en toda(s) la(s) primera(s) posición(es) ya sea como un solo trozo de material o como varios trozos de material diferentes.

Por lo tanto, en esta realización, el primer y segundo elementos son soldados por láser uno a otro en la(s) primera(s) posición(es), lo cual puede ser una soldadura continua o soldaduras por puntos (o una combinación de las mismas), y la primera y segunda capas son conectadas entre sí en otra(s) posición(es) diferentes de las de soldadura por láser. Naturalmente, estas posiciones pueden ser diferentes porque la soldadura por láser puede realizarse independientemente de esta fijación.

En otra realización, la etapa 2. comprende proporcionar el segundo elemento con un contorno exterior predeterminado en un plano general de la primera y segunda capas, y la etapa 6. comprende proporcionar la radiación a lo largo de la dirección y en un primer contorno predeterminado en el plano, el contorno exterior rodeando, en el plano, al menos parte del primer contorno. Un ejemplo de un producto de este tipo será una bolsa de ostomía en la que un elemento conector ha de ser soldado por láser a un lado de la envoltura de la bolsa y en la que la soldadura por láser del elemento conector a la envoltura de la bolsa se realiza de hecho dentro (en el plano) del contorno de la conexión de las dos capas que forman la envoltura de la bolsa. Por lo tanto, de esta manera, donde se asegura que la soldadura del elemento conector (el segundo elemento) al un lado (la primera capa) de la bolsa, el otro lado (la segunda capa) no se suelda al primer lado cuando la tercera capa está provista dentro de la bolsa.

Por lo tanto, la envoltura de la bolsa puede proporcionarse (soldada por calor o similar) antes de soldar realmente por calor el elemento conector a la bolsa. Naturalmente, esto es independiente de si el medio conector funciona usando adhesivo o un medio de acoplamiento mecánico.

En general, es ventajoso si la etapa 1. comprende proporcionar la segunda capa con al menos una temperatura de fusión mínima predeterminada, y en el que la etapa 5. comprende proporcionar radiación con una intensidad predeterminada de manera que cualquier radiación transmitida a través del segundo elemento y que caliente la segunda capa no tenga una intensidad suficiente para calentar la segunda capa a la temperatura mínima predeterminada. Esto puede ser una limitación de la intensidad de radiación transmitida a la primera capa (pero que entonces puede presentar problemas en la soldadura por láser) o un requisito para la elección de material de la segunda capa o la dispersión realizada por la tercera capa.

Naturalmente, lo mismo puede ser cierto para la tercera capa porque la tercera capa puede tocar o ser adyacente a la segunda capa y de ese modo ser calentada por ella. Por lo tanto, preferentemente la etapa 3. también comprende proporcionar la tercera capa con al menos una temperatura de fusión mínima predeterminada, y en el que la etapa 5. comprende proporcionar radiación con una intensidad predeterminada de manera que cualquier radiación transmitida a través del segundo elemento y que caliente la segunda capa no tenga una intensidad suficiente para calentar la segunda capa a la temperatura mínima predeterminada.

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En una realización, la etapa 4. comprende proporcionar una tercera capa con un coeficiente de absorción, \mua, a la longitud de onda, donde \mus>(1/10)*\mua. De esta manera, la funcionalidad global de la tercera capa es la dispersión y no absorción en la misma, lo cual calentaría la tercera capa.

En otro aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de soldadura de un primer y un segundo elemento entre sí transmitiendo radiación en una dirección predeterminada a una interfaz entre los dos elementos, comprendiendo el procedimiento:

1.: proporcionar el primer elemento que tiene, en la dirección, una primera capa y una segunda capa conectadas entre sí, teniendo la primera capa un primer coeficiente de absorción, \mua1 a una longitud de onda de la radiación y teniendo la segunda capa un segundo coeficiente de absorción, \mua2>0,1 mm^{-1} a la longitud de onda,

2.: proporcionar el segundo elemento con, en la dirección, un tercer coeficiente de absorción, \mua3, a la longitud de onda, siendo \mua3>\mua1 y \mua3>0,4 mm^{-1},

3.: colocar el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en la primera capa, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro del segundo elemento,

4.: proporcionar una tercera capa que tiene un coeficiente de dispersión, \mus>0,4 mm^{-1}, a la longitud de onda, entre el segundo elemento y la segunda capa, en la dirección de la radiación, y

5.: proporcionar radiación a lo largo de la dirección, la radiación:

-: penetrando en la primera capa,

-: calentando el segundo elemento para soldar la primera capa al segundo elemento, y

-: la radiación que ha penetrado en el segundo elemento siendo dispersada por la tercera capa.

En este aspecto, los papeles y posiciones de la primera capa y el segundo elemento han sido intercambiados. No tiene que estar presente ninguna otra diferencia. El primer o el segundo aspecto puede seleccionarse dependiendo de si la primera y segunda capas son deseablemente del mismo material o están hechas de la misma capa de material o no, y si la primera capa tiene un coeficiente de absorción suficientemente alto para facilitar la soldadura por láser o no.

Entonces, de nuevo, la etapa 4. comprendería fijar la tercera capa a la primera capa o la segunda capa.

Además, la etapa 5. podría comprender proporcionar la radiación a lo largo de la dirección y en una primera posición predeterminada o un primer patrón de posiciones predeterminado en un plano general de la primera y segunda capas, la primera y segunda capas estando conectadas entre sí en una segunda posición predeterminada o un segundo patrón de posiciones predeterminado en el plano, siendo diferentes la(s) primera(s) posición(es) y la(s) segunda(s) posición(es).

Además, la etapa 1. podría comprender proporcionar la primera y segunda capas conectadas entre sí a lo largo de un primer contorno exterior predeterminado en un plano general de la primera y segunda capas, en el que la etapa 2. comprende proporcionar el segundo elemento con un primer contorno predeterminado en el plano, el contorno exterior rodeando totalmente el primer contorno, y en el que la etapa 6. comprende proporcionar la radiación a lo largo de la dirección y en el segundo contorno exterior predeterminado en el plano.

Por último, la etapa 1. podría comprender proporcionar la segunda capa con al menos una temperatura de fusión mínima predeterminada, y en el que la etapa 5. comprende proporcionar radiación con una intensidad predeterminada de manera que cualquier radiación transmitida a través del segundo elemento y que caliente la segunda capa no tenga una intensidad suficiente para calentar la segunda capa a la temperatura mínima predeterminada.

Un tercer aspecto se refiere a un elemento soldado por láser que comprende, en una dirección predeterminada:

1.: un primer elemento que comprende una primera capa y una segunda capa conectadas entre sí, teniendo la primera capa un primer coeficiente de absorción, \mua1>0,4 mm^{-1}, a una longitud de onda de la radiación y teniendo la segunda capa un segundo coeficiente de absorción, \mua2>0,1 mm^{-1} a la longitud de onda,

2.: un segundo elemento con, en la dirección, un tercer coeficiente de absorción, \mua3, a la longitud de onda, siendo el tercer coeficiente de absorción inferior al primer y segundo coeficientes de absorción, estando colocado el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en el segundo elemento, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro de la primera capa,

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3.: una tercera capa colocada entre la primera y segunda capas, en la dirección de la radiación, y que tiene un coeficiente de dispersión, \mus>0,4 mm^{-1}, y

en el que la primera capa está soldada al segundo elemento, la tercera capa está conectada a una de la primera y segunda capas y no está conectada al otro del primer y segundo elemento.

Este elemento soldado por láser puede ser una bolsa de ostomía que comprende una bolsa a la que está soldado un elemento conector.

Un cuarto aspecto y aspecto final de la invención se refiere a un elemento soldado por láser que comprende, en una dirección predeterminada,

1.: un primer elemento que comprende una primera capa y una segunda capa conectadas entre sí, teniendo la primera capa un primer coeficiente de absorción, \mua1, a una longitud de onda de la radiación y teniendo la segunda capa un segundo coeficiente de absorción, \mua2>0,1 mm^{-1} a la longitud de onda,

2.: un segundo elemento con, en la dirección, un tercer coeficiente de absorción, \mua3>\mua1 y \mua3>0,4 mm^{-1}, a la longitud de onda, estando colocado el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en la primera capa, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro del segundo elemento,

3.: una tercera capa colocada entre el segundo elemento y la segunda capa y que tiene un coeficiente de dispersión, \mus>0,4 mm^{-1} en la dirección de la radiación, y

Como se indicó anteriormente, el tercer y cuarto aspecto pueden seleccionarse dependiendo del coeficiente de absorción de la primera capa y si se desea tener ciertas características en común (o características diferentes) en la primera y segunda capas. Como se mencionó anteriormente, la tercera capa tiene preferentemente un coeficiente de absorción, \mua, a la longitud de onda, donde \mus>0,4 mm^{-1} y \mua<4 mm^{-1}.

El presente elemento puede ser, por ejemplo, una bolsa de ostomía en la que una cámara para contener un filtro de gas está soldada dentro de la envoltura de la bolsa.

A continuación se describirán realizaciones preferidas de la invención con referencia al dibujo, en el que:

la Figura 1 ilustra soldadura por láser de dos partes,

la Figura 2 ilustra soldadura por láser de dos partes que tienen entre ellas una capa absorbente,

la Figura 3 ilustra la resistencia a al despegue obtenida en soldadura por láser según una realización preferida,

la Figura 4 ilustra un procedimiento preferido de la invención.

La Figura 1 ilustra soldadura por transmisión de láser de una parte transparente 20 a una parte absorbente 30. La luz láser penetra en la parte transparente superior 20 y es absorbida en la parte absorbente inferior 30 en una interfaz 10 entre las dos partes 20 y 30.

El coeficiente de absorción de la parte 20 preferentemente no es demasiado elevado porque esto causará absorción de radiación antes de llegar a la interfaz donde se desea la radiación. Sin embargo, siembre que la absorción de la parte 20 no dañe esta parte, puede tener perfectamente tanto algo de absorción como dispersión de la radiación.

Se ilustran dos líneas, 11 y 12. Estas líneas describen la profundidad de penetración - o volumen fundido - de la radiación en dos ejemplos.

Si la parte absorbente 30 no dispersa la luz láser en ninguna medida sustancial, la luz penetrará hasta la profundidad ilustrada por la línea 11.

Si la parte absorbente 30 también dispersa la luz láser, la penetración de la luz se reduce como se ilustra por la línea 12. Naturalmente, este efecto es una disminución gradual de la profundidad de penetración con el aumento de dispersión en el material 30.

En los dos casos se absorbe la misma cantidad total de energía, lo que implica que se absorbe más energía cerca de la interfaz 10 y por consiguiente se alcanza una temperatura de interfaz más elevada cuando tiene lugar dispersión de luz láser en el material 30.

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Este efecto puede usarse para disminuir la cantidad de absorbente en el material 30. Esto puede desearse en varias aplicaciones donde el color de los materiales 20 y 30 es de importancia. Es difícil encontrar e incorporar absorbentes, por ejemplo, en polímeros, absorbentes que tengan una absorción suficiente, por ejemplo en la región de infrarrojos pero sólo poca influencia sobre la absorción o reflexión (color) en el intervalo visible.

En la figura 1, tanto la absorción como la dispersión se realizan en el material 30 que puede ser homogéneo. Sin embargo, estos efectos pueden estar separados. Esto se ilustra en la figura 2, que ilustra soldadura por transmisión de láser de tres partes 20, 30 y 40.

En esta situación, la función del material 20 es la misma, pero la absorción principal se proporciona ahora en el material 30, y dos líneas, 11 y 12, ilustran la profundidad de penetración (volumen fundido) de la radiación cuanto el material 40 tiene un coeficiente de dispersión suficientemente elevado a la longitud de onda pertinente - o no. El material o la parte 40 no tienen que tener ningún coeficiente de absorción a la longitud de onda.

Las partes 30 y 40 pueden combinarse/conectarse en una parte antes de soldar o pueden formar partes separadas. La luz láser penetra en la parte transparente 20 y una parte es absorbida en la parte absorbente 30.

Si la parte inferior 40 no dispersa la luz láser, la luz penetrará hasta la profundidad ilustrada por la línea 11. Si la parte inferior 40 también dispersa la luz láser, la penetración de la luz en 40 se reduce como se ilustra por la línea 12.

En los dos casos se absorbe la misma cantidad total de energía, lo que implica que se absorbe más energía en 30 y por consiguiente se alcanza una temperatura de interfaz más elevada en las interfaces 10, 50 cuando tiene lugar dispersión de luz láser en 40.

Se ve que el material 30, en la figura 2, puede usarse para conectar los materiales 20 y 40 debido a la distribución de intensidad uniforme en el mismo - y por lo tanto la distribución de temperatura uniforme que proporciona una buena soldadura entre el material 30 y cada uno de los materiales 20 y 40.

Se ha hecho un ensayo con una configuración como la que se ve en la Figura 1, y donde se ensaya la resistencia a la tracción de las soldaduras.

Se ensayan dos tipos de materiales, donde se hizo un primer conjunto de ensayos con un material 20 que es el material transparente del ejemplo de más adelante y el material 30 que es el material absorbente del ejemplo de más adelante. La línea delgada de la Figura 3 ilustra estos ensayos.

En el segundo conjunto de materiales, el material 20 es de nuevo el material transparente del ejemplo de más adelante y el material 30 es el material absorbente y de dispersión del ejemplo de más adelante con una concentración final de TiO2 del 2% en peso. La línea gruesa de la figura 3 ilustra estos ensayos. Por lo tanto, comparado con el primer conjunto de materiales, el material 30 contiene una cantidad de TiO2 con un tamaño medio de partículas de 300 nm que dispersa la radiación.

La energía lineal (intensidad de radiación por distancia - J/mm) se varió para ver el efecto sobre la intensidad sobre la diferencia de dispersión.

Los resultados de la Figura 3 son bastante claros porque se ve que se obtienen soldaduras fuertes a energías lineales inferiores cuando el material 30 comprende un coeficiente de dispersión superior. Esto indica que la dispersión aumenta la intensidad de la radiación en la interfaz para mejorar las soldaduras a energías inferiores.

A energías superiores, se ve mediante inspección visual de las muestras que las soldaduras con el primer conjunto de materiales se rompen debido a rotura de los materiales, donde las soldaduras con el segundo conjunto de materiales se despegan, lo que indica que las soldaduras son la parte débil y pueden haber sido hechas con una temperatura demasiado elevada.

Además, a energías lineales elevadas, el material 30, en el primer conjunto de materiales, normalmente se decolora o daña debido a la gran intensidad absorbida a través del material.

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Ejemplo

Se hicieron tres tipos de piezas de trabajo (49 x 49 x 1 mm^{3}) mediante moldeo por inyección.

Pieza transparente: Polietileno de baja densidad (LDPE, Engage 8401 de DuPont-Dow) u otros tipos de polietileno o copolímeros de acetato de vinilo de polietileno/etileno.

Pieza absorbente: Una cantidad de absorbente de infrarrojos (PRO-JET 830 NP de Avecia) que corresponde a una concentración final total del 0,02% en peso se disolvió en una pequeña cantidad de aceite mineral y se mezcló con Engage 8401.

El PRO-JET 830 NP tiene una absorción máxima a una longitud de onda de 800 nm con una anchura de banda espectral a media altura de \sim 110 nm y puede mezclarse fácilmente con polietileno. A una concentración del 0,02% en peso de polietileno, el coeficiente de absorción (\mu_{a}) y el coeficiente de dispersión (\mu_{s}) a 800 nm son \sim 0,9 mm^{-1} y 0,3 mm^{-1}, respectivamente.

Los absorbentes de infrarrojos para soldadura por láser de polímeros deben ser mezclables con los polímeros y con una concentración que tenga como resultado suficiente absorción y dispersión a la longitud de onda de soldadura por láser. Los diodos láser comerciales para soldadura por láser tienen típicamente longitudes de onda de emisión comprendidas entre 800 nm y 980 nm. Los absorbentes de infrarrojos con suficiente absorción en este intervalo de longitud de onda pueden seleccionarse de grupos de compuestos nitrosos, de cianina, nigrosina, trifenilmetano, imminio, diimminio, escuarilio, croconio, níquel ditiolenos y compuestos relacionados, quinona, ftalocianina, azo, indoanilina, y otros. Las fórmulas estructurales de tales compuestos pueden encontrarse, por ejemplo, en "Infrared Absorbing Dyes" (Topics in applied chemistry), ed. M. Matsuoka, Plenum Press, Nueva York, 1990. Tales tientes pueden ser modificados para poder mezclarse con los polímeros que han de ser soldados o pueden producirse en una forma pigmentada, que posteriormente se mezcla con los polímeros. Los procedimientos de mezcla de tintes con polímeros incluyen coprecipitación del tinte con los polímeros en un disolvente o en vacío elevado [véase, por ejemplo, el documento de T. Hiraga y col. "Properties and application of organic dye associates in polymer matrices", Thin Solid Films 273 (1996) 190-194]. Alternativamente, las moléculas de tinte pueden ser enlazadas covalentemente a las cadenas poliméricas [véase, por ejemplo, el documento de A. Costela y col. ``Efficient and highly photostable solid-state dye lasers based on modified dipyrromethene. BF2 complexes incorporated into solid matrices of poly(methyl methacrylate), Appl. Phys. B 76 (2003) 365-369].

Pieza absorbente y de dispersión: Se hizo una mezcla madre que contiene el 10% en peso de pigmento blanco 6 (rutilo sin tratar TiO_{2} con un tamaño medio de cristalito de 300 nm como PRETIOX R-200 M de PRECOLOR a.s.) en Engage 8401 mediante mezcla. Diversas cantidades de mezcla madre fueron mezcladas con Engage 8401 y una cantidad de PROJET 830 NP disuelta en aceite mineral correspondiente a una concentración final total del 0,02% en peso.

Se realizaron experimentos de soldadura por láser usando un láser de diodo con una longitud de onda de 808 nm, un diámetro del haz de 2 mm y diversas combinaciones de potencia y velocidad.

Se realizó ensayo de tracción sobre las piezas soldadas. La Figura 3 muestra la carga de rotura como función de la energía lineal definida como potencia/velocidad.

La medición de la reflectancia difusa y la transmitancia total se realizó usando una configuración esférica integrada como se describe, por ejemplo, en el documento de B.C. Wilson en "Optical-Thermal Respons of Laser-Irradiated Tissue", ed. A.J. Welch y M.J.C. van Gemert, Plenum Press NY 1995, capítulo 8.

Los datos medidos fueron convertidos en coeficientes de absorción y dispersión usando el algoritmo de adición-duplicación suponiendo dispersión isotrópica y un índice de refracción de 1,5 (S.A. Prahl: "Optical property measurements using the inverse adding-doubling algorithm", Oregon Medical Laser Center, Portland OR, enero de 1999, http://omlc.ogi.edu/software/iad/index.html).

1

La tabla muestra coeficientes de absorción y dispersión medidos sobre varias muestras diferentes con y sin absorbente (PRO-JET 830 NP) y conteniendo diversas cantidades de TiO_{2}.

En la figura 4 se ilustra una realización preferida en la que un elemento 42, que es al menos sustancialmente transparente a una longitud de onda dada, ha de ser soldado por láser a un elemento 44, que absorbe a la longitud de onda, usando la luz láser 50 proporcionada a la interfaz entre los elementos 42 y 44 en una o más posiciones predeterminadas.

El elemento 44 es conectado a un elemento 46 que también está absorbiendo a la longitud de onda, por lo que proporcionar la luz láser 50 a la interfaz puede tener como resultado suficiente luz láser que penetra en el elemento 44 y que incide sobre el elemento 46, calentando así el elemento 46. Por lo tanto, puede obtenerse que el elemento 46 es soldado realmente por láser al elemento 44, lo cual no es la intención.

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Los presentes elementos 44 y 46 pueden ser los dos lados de una bolsa, como una bolsa de ostomía, y el elemento 42 puede ser un medio de conexión que ha de ser conectado a la bolsa para facilitar la conexión de la bolsa a una placa de contacto o a una persona.

Por lo tanto, para impedir el calentamiento excesivo del elemento 46, está provista una capa 48 entre los elementos 44 y 46. Esta capa 48 está adaptada para dispersar la radiación a la longitud de onda para impedir (o al menos reducir la intensidad) que llegue al elemento 46.

Al mismo tiempo, puede impedirse o lograrse realmente que el elemento 48 sea conectado al elemento 44 debido al hecho de que el elemento 44 es calentado por la radiación y debido al hecho de que la dispersión realizada por el elemento 48 reflejará al menos parte de la radiación de vuelta hacia y al interior del elemento 44 facilitando también el calentamiento en una interfaz entre los elementos 44 y 48.

Puede desearse que el elemento 48 no sea conectado a ninguno de los elementos 44 ó 46 y pueda desplazarse libremente en relación a estos, como en la bolsa, si los elementos 44 y 46 forman parte de una bolsa.

Alternativamente, puede desearse que el elemento 48 sea conectado a uno de los elementos 44 ó 46 para impedir que se aleje de la posición en la que dispersa la radiación.

Debe observarse que la forma del elemento 48 está preferentemente adaptada a cualquier patrón para proporcionar la radiación 50 para obtener la soldadura deseada.

Como alternativa a la soldadura del elemento 42 por fuera del elemento 44 (visto desde el elemento 46), el elemento 42 puede estar provisto entre los elementos 44 y 46, por lo que el elemento 44 entonces absorberá poca o ninguna radiación a la longitud de onda y el elemento tendrá una absorción suficiente para facilitar la soldadura.

Después, el elemento 48 será colocado entre el elemento 42 y el elemento 46. De nuevo, el elemento 48 puede fijarse a uno de los elementos 42 y 46 o puede poder moverse libremente en relación con estos elementos.

Un producto que incorpora la última estructura puede ser una bolsa de ostomía, donde un espacio entre los elementos 42 y 44 puede usarse para contener un filtro de flatos para ventilar la bolsa.

La figura 4 también ilustra la realización vista desde la dirección de la radiación 50. Se ve que el elemento 42, en un plano de los elementos, tiene un contorno 42' totalmente dentro del contorno exterior 44' del elemento 44 donde el elemento 44 puede ser conectado o fijado al elemento 46. Por lo tanto, de la presente manera, si los elementos 44 y 46 son conectados uno a otro antes de soldar por láser el elemento 42 al elemento 44, los elementos 44 y 46 no serán soldados por láser uno a otro debido al funcionamiento del elemento de dispersión 48.

En la presente realización, los elementos 42, 44, 46 y 48 han sido descritos e ilustrados como elementos similares a una lámina delgada. Naturalmente, esto no se requiere. También pueden usarse igual de bien elementos más gruesos. Además, no se requiere que los elementos 44 y 46 sean conectados uno a otro a lo largo de toda la periferia. Es suficiente que sean conectados en lugares o puntos predeterminados.

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Antecedentes citados en la descripción

Esta lista de antecedentes citados por el solicitante es sólo por conveniencia del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aun cuando se ha tenido mucho cuidado al compilar los antecedentes, no pueden excluirse errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes declina toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citados en la descripción

\bullet GB 1528452 A [0004]: \bullet EP 1331635 A [0004]

\bullet US 5702771 A [0004]: \bullet EP 0476865 A [0004]

\bullet US 6326450 B [0004]: \bullet EP 0126787 A [0004]

\bullet US 6492019 B [0004]: \bullet WO 0020157 A [0004]

\bullet US 6248974 B [0004]: \bullet WO 03007080 A [0004]

\bullet US 6229114 B [0004]: \bullet DE 10158016 [0004]

\bullet WO 0223962 A [0004]: \bullet WO 0200144 A [0004]

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Bibliografía de documentos que no son patentes citados en la descripción

\bulletRUSSEK U A y col. laser beam welding of thermoplastics. Proc. SPIE - the international society for optical engineering: photon processing in microelectronics and photonics II, 27 de enero de 2003, vol. 4977, 458-472 [0004]

\bulletBACHMANN F G. laser welding of polymers using high-power diode lasers, Proc of SPIE, 2002, vol. 4637, 505-518 [0004]

\bullet Infrared Absorbing Dyes. Plenum Press, 1990 [0059]

\bullet T. HIRAGA y col. Properties and application of organic dye associates in polymer matrices. Thin Solid Films, 1996, vol. 273, 190-194 [0059]

\bullet A. COSTELA y col. Efficient and highly photostable solid-state dye lasers based on modified dipyrromethene. BF2 complexes incorporated into solid matrices of poly(methyl methacrylate). Appl. Phys. B, 2003, vol. 76, 365-369 [0059]

\bullet B. C. WILSON. Optical-Thermal Respons of Laser-Irradiated Tissue. Plenum Press, 1995 [0063]

\bullet S. A. PRAHL. Optical property measurements using the inverse adding-doubling algorithm, Oregon Medical Laser Center, enero de 1999, http://omlc.ogi.edu/software/iad/index.html [0064]

Claims

1. Un procedimiento de soldadura de un primer y un segundo elemento entre sí transmitiendo radiación en una dirección predeterminada a una interfaz entre los dos elementos, comprendiendo el procedimiento:

3.: colocar el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en el segundo elemento, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro de la primera capa, caracterizado por

5.: proporcionar radiación a lo largo de la dirección, la radiación:

-: penetrando en el segundo elemento,

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa 4. comprende fijar la tercera capa a la primera capa.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa 4. comprende fijar la tercera capa a la segunda capa.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa 5. comprende proporcionar la radiación a lo largo de la dirección y en una primera posición predeterminada o un primer patrón de posiciones predeterminado en un plano general de la primera y segunda capas, la primera y segunda capas estando conectadas entre sí en una segunda posición predeterminada o un segundo patrón de posiciones predeterminado en el plano, siendo diferentes la(s) primera(s) posición(es) y la(s) segunda(s) posición(es).

5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa 2. comprende proporcionar el segundo elemento con un contorno exterior predeterminado en un plano general de la primera y segunda capas, y en el que la etapa 6. comprende proporcionar la radiación a lo largo de la dirección y en un primer contorno predeterminado en el plano, el contorno exterior rodeando, en el plano, al menos parte del primer contorno.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa 1. comprende proporcionar la segunda capa con al menos una temperatura de fusión mínima predeterminada, y en el que la etapa 5. comprende proporcionar radiación con una intensidad predeterminada de manera que cualquier radiación transmitida a través del segundo elemento y que caliente la segunda capa no tenga una intensidad suficiente para calentar la segunda capa a la temperatura mínima predeterminada.

7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa 3. comprende proporcionar la tercera capa con al menos una temperatura de fusión mínima predeterminada, y en el que la etapa 5. comprende proporcionar radiación con una intensidad predeterminada de manera que cualquier radiación transmitida a través del segundo elemento y que caliente la segunda capa no tenga una intensidad suficiente para calentar la segunda capa a la temperatura mínima predeterminada.

8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa 4. comprende proporcionar la tercera capa con un coeficiente de absorción, \mua, a la longitud de onda, donde \mus>(1/10)*\mua.

9. Un procedimiento de soldadura de un primer y un segundo elemento entre sí transmitiendo radiación en una dirección predeterminada a una interfaz entre los dos elementos, comprendiendo el procedimiento:

1.: proporcionar el primer elemento que tiene, en la dirección, una primera capa y una segunda capa conectadas entre sí, teniendo la primera capa un primer coeficiente de absorción, \mua1, a una longitud de onda de la radiación y teniendo la segunda capa un segundo coeficiente de absorción, \mua2>0,1 mm^{-1} a la longitud de onda,

3.: colocar el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en la primera capa, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro del segundo elemento, caracterizado por

5.: proporcionar radiación a lo largo de la dirección, la radiación:

-: penetrando en la primera capa,

10. Un procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa 4. comprende fijar la tercera capa a la primera capa.

11. Un procedimiento según la reivindicación 9, en el que la etapa 4. comprende fijar la tercera capa a la segunda capa.

12. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9-11, en el que la etapa 5. comprende proporcionar la radiación a lo largo de la dirección y en una primera posición predeterminada o un primer patrón de posiciones predeterminado en un plano general de la primera y segunda capas, la primera y segunda capas estando conectadas entre sí en una segunda posición predeterminada o un segundo patrón de posiciones predeterminado en el plano, siendo diferentes la(s) primera(s) posición(es) y la(s) segunda(s) posición(es).

13. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9-13, en el que la etapa 1. comprende proporcionar la primera y segunda capas conectadas entre sí a lo largo de un primer contorno exterior predeterminado en un plano general de la primera y segunda capas, en el que la etapa 2. comprende proporcionar el segundo elemento con un segundo contorno exterior predeterminado en el plano, el contorno exterior rodeando totalmente el segundo contorno, y en el que la etapa 6. comprende proporcionar la radiación a lo largo de la dirección y en el segundo contorno exterior predeterminado en el plano.

14. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9-13, en el que la etapa 1. comprende proporcionar la segunda capa con al menos una temperatura de fusión mínima predeterminada, y en el que la etapa 5. comprende proporcionar radiación con una intensidad predeterminada de manera que cualquier radiación transmitida a través del segundo elemento y que caliente la segunda capa no tenga una intensidad suficiente para calentar la segunda capa a la temperatura mínima predeterminada.

15. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9-14, en el que la etapa 3. comprende proporcionar la tercera capa con al menos una temperatura de fusión mínima predeterminada, y en el que la etapa 5. comprende proporcionar radiación con una intensidad predeterminada de manera que cualquier radiación transmitida a través del segundo elemento y que caliente la segunda capa no tenga una intensidad suficiente para calentar la segunda capa a la temperatura mínima predeterminada.

16. Un elemento soldado por láser que comprende, en una dirección predeterminada,

2.: un segundo elemento con, en la dirección, un tercer coeficiente de absorción, \mua3, a la longitud de onda, siendo el tercer coeficiente de absorción inferior al primer y segundo coeficientes de absorción, estando colocado el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en el segundo elemento, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro de la primera capa, caracterizado por

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17. Un elemento soldado por láser que comprende, en una dirección predeterminada,

2.: un segundo elemento con, en la dirección, un tercer coeficiente de absorción, \mua3>\mua1 y \mua3>0,4 mm^{-1}, a la longitud de onda, estando colocado el segundo elemento para ser contiguo o estar próximo a la primera capa y de manera que la radiación penetre en la primera capa, a lo largo de la dirección, antes de penetrar dentro del segundo elemento, caracterizado por

18. Un elemento según la reivindicación 16 ó 17, en el que la tercera capa tiene un coeficiente de absorción, \mua, a la longitud de onda, donde \mus>0,4 mm^{-1} y \mua<4 mm^{-1}.