[发明专利]激光束焊接方法及由其制造的成型部件

说明书

技术领域

本发明涉及热塑性部件特别是白色着色的部件的激光束焊接方法。此外，本发明涉及通过这种方法由激光束焊接的热塑性成型部件组装而成的基本上白色的物体。

背景技术

与塑料的其他接合技术相比，激光束焊接提供了广泛的优势，例如置于待接合的成型部件上的机械负荷低并且热负荷限制在局部、以及对于焊缝几何形状的适应性高。原则上，面向激光的成型部件必须能使激光辐射从其中穿透，同时另一成型部件必须在接近表面的浅的穿透深度处吸收这一辐射，并在引入辐射的位置熔融。然后热传导导致能使激光辐射从其中穿透的成型部件在接触面上也熔融，从而在冷却工序后产生牢固的粘合连接的复合物。

现有技术中有不同颜色组合的激光束焊接塑料成型部件的一些例子。从等人的文章“Laser Plastic Welding in all Colors”(其出现于“Technische Rundschau”(Technical Review)(Swiss Professional Media AG，Wabern，Switzerland)第23期，2004年)可知，煤烟作为常规的黑色颜料，其优秀的吸收性使得透明/黑色的成型部件的组合最适合激光束焊接。此外，该文章中引入具有高的近红外(NIR)吸收能力的添加剂，其轻微的固有着色使它们适合与透明色调一起使用。现有技术中已知在聚合物组合物中添加NIR吸收增强剂。例如，US-A-2009/0130451提出一种特殊的可激光束焊接的聚合物组合物，例如，其包含六硼化镧或氧化铯钨作为NIR吸收增强剂。它明确指出，如果不含这些NIR吸收添加剂，则即使存在颜料，也不能获得可激光束焊接的组合物。从该文章中不能明确看出在白色染色工序中添加剂对白度的影响程度。

上述添加剂除了成本高之外，与它们的用途有关的技术费用也是不利的。此外，白色的印象受到添加剂的固有颜色的负面影响。

WO-A-02/055287披露一种用于激光束焊接塑料的特殊方法，其在待接合的两个成型部件之间提供额外的成型部件。该额外的成型部件包含具有吸收添加剂的层，并至少部分地由激光辐射熔融。熔体冷却后，在待接合的成型部件之间产生结合。

US-A-2010/0301022披露一种方法，其中激光吸收染料最初被施加于第一基板。当第一基板与第二基板接触后，由于施加的染料的吸收性能，这些基板可通过激光束焊接接合在一起。

消费者对于白/白的颜色组合的兴趣丝毫不少，白/白的颜色组合提出了特殊的挑战。白色颜料如二氧化钛的高折射率引起激光的高度散射。因此，引入的辐射(如果有的话)只有一小部分可被转化成熔融吸收连接参与体(partner)所需的热能。对于所列的原因，WO-A-2009/000252指出，二氧化钛基本上不适合在基于激光的接合方法中用作增白剂。

当使用常规的激光技术进行激光焊接时，实际上视觉感知也为白色的白色着色的部件在实践中的穿透性不足，这确实是事实。在980nm的使用激光波长下，这种部件的这种不足的穿透性导致以下情况：激光根本不能穿透上覆部件并到达接合位点，这通常导致激光在上覆部件表面上转化，并导致改变表面的熔融，并经常甚至导致黑色着色，即聚合物材料的降解。

发明内容

本发明的目的尤其是提供用于激光束焊接热塑性部件特别是白色着色的部件的方法。

特别提出的是用于激光焊接至少在接合区相接触的两个塑料部件(以下称为部件A和部件B)的方法，其中部件A面对激光束并在焊接过程中被后者穿透，部件B背对激光束。

这里背对激光辐射的部件(B)由具有至少0.5重量％、特别是至少1.5重量％、优选至少3.5重量％、甚至更优选5重量％、并且至多20重量％、特别是至多15重量％的白色着色(white pigmentation)的塑料基体形成，并且面对激光束的部件(A)(在焊接过程中激光束从其中通过)展现出塑料基体。这里塑料基体可优选透明的，但并不一定如此。此外，部件A可为未着色的或展现出白色着色。如果部件A具有白色着色，则后者优选至少0.01重量％、特别是至少0.3重量％、优选至少0.5重量％、甚至更优选至少1重量％。如果部件A具有白色着色，则后者优选至多5重量％、特别是优选至多3重量％。