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

Abstract

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

Description

Translated fromGerman

Dievorliegende Erfindung betrifft durch Farbmittel transparent, transluzentoder gedeckt eingefärbte Kunststoffmaterialien,die durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Partikelnlaserschweißbarsind, sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kunststoffmaterialienund deren Verwendung.TheThe present invention relates to colorants transparent, translucentor covered dyed plastic materials,by a content of nanoscale laser-sensitive particleslaser weldingand a process for producing such plastic materialsand their use.

DasSchweißenvon Kunststoffteilen mittels Laserenergie ist an sich bekannt. DieLaserschweißbarkeit wirddurch Absorption der Laserenergie im Kunststoffmaterial entwederdirekt durch Wechselwirkung mit dem Polymer oder indirekt mit einemdem Kunststoffmaterial zugesetzten lasersensitiven Mittel bewirkt.Das lasersensitive Mittel kann ein organischer Farbstoff oder einPigment sein, welches durch Absorption der Laserenergie eine lokaleErhitzung des Kunststoffes bewirkt. Beim Laserschweißen wirddas Kunststoffmaterial durch Absorption der Laserenergie im Fügebereichso stark erwärmt,dass das Material aufschmilzt und beide Teile miteinander verschweißen.Theweldingof plastic parts by means of laser energy is known per se. TheLaser weldability isby absorbing the laser energy in the plastic material eitherdirectly by interaction with the polymer or indirectly with onecauses the plastic material added laser-sensitive agent.The laser-sensitive agent may be an organic dye or aPigment, which by local absorption of the laser energyHeating the plastic causes. When laser welding isthe plastic material by absorption of the laser energy in the joining areawarmed up so muchthat the material melts and weld both parts together.

Inder Praxis beruht das Prinzip der Verbundbildung zwischen Fügepartnernbeim Laserschweißen darauf,daß einder Laserquelle zugewandter Fügepartnereine fürdas Licht der Laserquelle, das eine spezifische Wellenlänge aufweist,ausreichende Transparenz besitzt, so daß die Strahlung den darunterliegenden Fügepartnererreicht, wo sie absorbiert wird. Infolge dieser Absorption wirdWärme freigesetzt,so daß imKontaktbereich der Fügepartnernicht nur das absorbierende, sondern auch das lasertransparenteMaterial lokal aufschmelzen und sich partiell vermischen, wodurchnach Abkühlenein Verbund erzeugt wird. Beide Teile werden im Ergebnis auf dieseWeise miteinander verschweißt.InIn practice, the principle of compounding between joining partners is basedduring laser welding,the existencethe laser source facing joint partnerone forthe light from the laser source, which has a specific wavelength,has sufficient transparency so that the radiation the underlying joint partnerreaches where it is absorbed. As a result of this absorption will beHeat released,so that inContact area of the joining partnersnot only the absorbent, but also the laser transparentMelt material locally and partially mix, therebyafter coolinga compound is created. Both parts will result in thisWelded together.

DieLaserschweißbarkeitist abhängigvon der Natur der Kunststoffmaterialien bzw. der diesen zugrundeliegenden Polymere, von Natur und Gehalt an etwaigen lasersensitivenZusätzensowie von Wellenlänge undStrahlungsleistung des eingesetzten Lasers. Neben CO₂-und Excimer-Lasern kommen in dieser Technik vermehrt Nd:YAG-Laser(Neodym-dotierte Yttrium-Aluminium-Garnet-Laser) mit den charakteristischenWellenlängen1064 nm und 532 nm sowie in jüngererZeit auch Diodenlaser zum Einsatz.The laser weldability depends on the nature of the plastic materials or the polymers on which they are based, on the nature and content of any laser-sensitive additives and on the wavelength and radiation power of the laser used. In addition to CO₂ and excimer lasers, Nd: YAG lasers (neodymium-doped yttrium-aluminum Garnet lasers) with the characteristic wavelengths 1064 nm and 532 nm as well as, more recently, diode lasers are increasingly being used in this technique.

Laserschweißbare Kunststoffmaterialien,die lasersensitive Zusätzein Form von Farbstoffen und/oder Pigmenten enthalten, weisen generelleine mehr oder weniger ausgeprägteFärbungund/oder Intransparenz auf. In der Praxis erfolgt die Ausrüstung derals laserabsorbierend einzustellenden Formmasse für das Laserschweißen am häufigstendurch das Einbringen von Ruß.Laser weldable plastic materials,the laser-sensitive additivesin the form of dyes and / or pigments generally indicatea more or less pronouncedcoloringand / or intransparency. In practice, the equipment of themost frequently used as the laser-absorbing molding compound for laser weldingby introducing soot.

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

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

Derartigegleiche Farbeinstellungen mit verschiedenen Farbmitteln weisen aberin aller Regel ein unterschiedliches Alterungsverhalten unter Umwelteinflussauf, so daß sichim Gebrauch und im Laufe der Zeit unterschiedliche Farbänderungenergeben.suchsame color settings with different colorants have butusually a different aging behavior under environmental influenceon, so thatin use and over time different color changesresult.

DasFügen durchLaserschweissen von zwei Kunststoffbauteilen mit der Farbeinstellungweiß/weiß, gleicheFarbe/gleiche Farbe, wobei besonders helle Farbeinstellungen schwierigsind, oder transparent auf weißeoder helle Farbeinstellungen ist nur unzufriedenstellend, schwierigoder mittels Laserschweißengar nicht möglich.Es besteht daher ein Bedarf an Kunststoffmaterialien der genanntenKombinationen, die durch Laserschweissen gefügt werden können.TheJoiningLaser welding of two plastic components with color adjustmentwhite / white, sameColor / same color, with particularly bright color settings difficultare, or transparent on whiteor bright color settings is only unsatisfactory, difficultor by laser weldingnot possible at all.There is therefore a need for plastic materials of the mentionedCombinations that can be joined by laser welding.

Ausdem Stand der Technik sind transparent farbige, tranluzent farbigeund gedeckt eingefärbtelaserschweißbareKunststoffmaterialien mit genau definierter, frei wählbarerFarbe, insbesondere solche, die darüber hinaus auch noch witterungs-und alterungsbeständigsind, nicht bekannt.OutThe prior art is transparent colored, translucent coloredand covered coloredlaser-weldablePlastic materials with precisely defined, freely selectableColor, in particular those which also have weatheringand resistant to agingare not known.

Dervorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabenstellung zugrunde,laserschweißbare,durch Farbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte Kunststoffmaterialien – insbesonderesolche mit hellen Farbtönen – bereitzustellen.Dazu sollten lasersensitive Zusätzefür Kunststoffmaterialienaufgefunden werden, mit denen diese laserschweißbar gemacht werden können, ohnedaß dieTransparenz und/oder die Farbe des Materials beeinträchtigt wird.Of theThe present invention was therefore based on the tasklaser-weldable,by colorant transparent, translucent or covered colored plastic materials - in particularthose with light shades - provide.These should be laser-sensitive additivesfor plastic materialsbe found, with which they can be made laser weldable, withoutthat theTransparency and / or the color of the material is impaired.

Dievorliegende Erfindung beschreibt Kunststoffmaterialien, die einlasersensitives Additiv enthalten, das die Eigenfarbe des Kunststoffesnicht beeinflusst. Dies gilt sowohl für die Einfärbung als auch für das Alterungsverhalten.Die Kunststoffmaterialien enthalten in der Grundausrüstung Farbstoffeund/oder Pigmente zur Einstellung der gewünschten Farbe bzw. Deckung,die an sich lasertransparent sind. Zum Zwecke des Laserschweissensenthältder laserabsorbierende Fügepartneraus diesem Kunststoffmaterial das lasersensitive Additiv.TheThe present invention describes plastic materials comprisingcontain laser-sensitive additive, which is the intrinsic color of the plasticunaffected. This applies both to the coloring and to the aging behavior.The plastic materials contain dyes in the basic equipmentand / or pigments to adjust the desired color or coverage,which are laser-transparent per se. For the purpose of laser weldingcontainsthe laser-absorbing joining partnerfrom this plastic material, the laser-sensitive additive.

Überraschendwurde gefunden, daß durchFarbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte Kunststoffmaterialiendurch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven partikulären Füllstoffenlasermarkierbar und/oder laserschweißbar gemacht werden können, ohnedaß dieFarbe und/oder die Transparenz beeinträchtigt werden.Surprisedwas found that throughColorants transparent, translucent or covered colored plastic materialsby a content of nanoscale laser-sensitive particulate fillerscan be made laser markable and / or laser weldable, withoutthat theColor and / or transparency are affected.

Gegenstandder Erfindung sind somit durch Farbmittel transparent, transluzentoder gedeckt eingefärbteKunststoffmaterialien, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie durcheinen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Partikeln laserschweißbar sind.objectThe invention are thus transparent by colorant, translucentor covered coloredPlastic materials, characterized in that they pass througha content of nanoscale laser-sensitive particles are laser weldable.

DieErfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die für die Lasermarkierung aus demStand der Technik bekannten lasersensitiven Pigmente bezüglich ihrerTeilchengröße und ihrerMorphologie nicht fürtransparente Systeme geeignet sind, da sie die kritische Größe von einemViertel der Wellenlängedes sichtbaren Lichts von ca. 80 nm in aller Regel deutlich überschreiten.Es sind zwar lasersensitive Pigmente mit Primärpartikeln unter 80 nm Teilchengröße bekannt,diese liegen jedoch nicht in Form isolierter Primärpartikeloder kleiner Aggregate vor, sondern sind, wie etwa im Falle vonRuß, nurals hochaggregierte, teilweise agglomerierte Partikel mit deutlichgrößerem Teilchendurchmesserverfügbar.Die bekannten Lasermarkierungspigmente führen daher zu einer nicht unerheblichenStreuung des Lichts und somit zur Trübung des Kunststoffmaterials.TheInvention is based on the finding that the laser marking from thePrior art known laser-sensitive pigments with respect to theirParticle size and theirMorphology not fortransparent systems are suitable because they are the critical size of aQuarter of the wavelengthOf the visible light of about 80 nm usually exceed significantly.Although laser-sensitive pigments with primary particles below 80 nm particle size are known,however, these are not in the form of isolated primary particlesor smaller aggregates, but are, as in the case ofSoot, onlyas highly aggregated, partially agglomerated particles with distinctlarger particle diameteravailable.The known laser marking pigments therefore lead to a not insignificantScattering of the light and thus the haze of the plastic material.

DieErfindung basiert weiterhin auf der Erkenntnis, dass die aus demStand der Technik bekannten Lasermarkierungspigmente aufgrund ihrerEigenfarbe und ihrer ungenügendenDispergierbarkeit die Trübung desWerkstoffs erhöhen,die Farbe des Werkstoffs verfälschenund Farbkorrekturen notwendig machen, wobei die Farbkorrektur nichtzufriedenstellend gelingt und Abweichungen von der gewünschtenFarbe in Kauf genommen werden müssen.TheInvention is further based on the finding that the from theState of the art known laser marking pigments due to theirOwn color and its insufficientDispersibility the turbidity of theIncrease material,falsify the color of the materialand make color corrections necessary, but the color correction is notsatisfactorily succeeds and deviations from the desiredColor must be accepted.

Erfindungsgemäß werdenden Kunststoffmaterialien, insbesondere solchen, die an sich eineTransparenz oder Transluzenz aufweisen, und die ansonsten farbig,weiß odergedeckt eingefärbtsind, nanoskalige lasersensitive partikuläre Additive zugesetzt, um dieselaserschweißbarzu machen.According to the inventionthe plastic materials, especially those that in itself aHave transparency or translucency, and which are otherwise colored,white orcovered coloredare nanoscale laser-sensitive particulate additives added to theselaser weldingclose.

Unterlasersensitiven nanoskaligen partikulären Additiven sind alle anorganischenFeststoffe wie etwa Metalloxide, Metallmischoxide, komplexe Oxide,Metallsulfide, Boride, Phosphate, Carbonate, Sulfate, Nitride etc.und/oder Gemische dieser Verbindungen zu verstehen, die im charakteristischenWellenlängenbereich deseinzusetzenden Lasers absorbieren und die dadurch in der Lage sind,in der Kunststoffmatrix, in der sie eingebettet sind, eine lokaleErwärmungzu erzeugen, die zum Aufschmelzen des Kunststoffmaterials führt.UnderLaser-sensitive nanoscale particulate additives are all inorganicSolids such as metal oxides, mixed metal oxides, complex oxides,Metal sulfides, borides, phosphates, carbonates, sulfates, nitrides, etc.and / or mixtures of these compounds to be understood in the characteristicWavelength range ofabsorb laser and are thus able toin the plastic matrix in which they are embedded, a localwarmingto produce, which leads to the melting of the plastic material.

Unternanoskalig ist zu verstehen, daß diegrößte Dimensionder diskreten lasersensitiven Partikel kleiner als 1 μm, also imNanometerbereich ist. Dabei bezieht sich diese Größendefinitionauf alle möglichenPartikelmorphologien wie Primärpartikelsowie etwaige Aggregate und Agglomerate.Undernanoscale is to be understood that thebiggest dimensionthe discrete laser-sensitive particles smaller than 1 micron, ie inNanometer range is. This size definition refers to thison all possibleParticle morphologies like primary particlesas well as any aggregates and agglomerates.

Bevorzugtbeträgtdie Partikelgröße der lasersensitivenPartikel 1 bis 500 nm und insbesondere 5 bis 100 nm. Bei Wahl derPartikelgröße unter100 nm sind die Partikel per se nicht mehr sichtbar und beeinträchtigenFarbe und Transparenz der Kunststoffmatrix nicht.Prefersisthe particle size of the laser-sensitiveParticles 1 to 500 nm and in particular 5 to 100 nm. When theParticle size below100 nm, the particles are no longer per se visible and affectColor and transparency of the plastic matrix is not.

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

Beigeeigneter Wahl von Partikelgröße und Konzentrationin den angegebenen Bereichen ist auch bei transparenten Matrixmaterialieneine Beeinträchtigungder intrinsischen Transparenz ausgeschlossen. So ist es zweckmäßig für lasersensitivePigmente mit Partikelgrößen über 100nm den unteren Konzentrationsbereich zu wählen, während bei Partikelgrößen unter100 nm auch höhereKonzentrationen gewähltwerden können.atsuitable choice of particle size and concentrationin the specified ranges is also transparent matrix materialsan impairmentexcluded intrinsic transparency. So it is useful for laser-sensitivePigments with particle sizes over 100nm to choose the lower concentration range, while particle sizes below100 nm also higherSelected concentrationscan be.

Alsnanoskalige lasersensitive partikuläre Additive zur Herstellungvon durch Farbmittel transparent, transluzent oder gedeckt eingefärbte laserschweißbare Kunststoffmaterialienkommen vorzugsweise dotiertes Indiumoxid, dotiertes Zinnoxid, dotiertesAntimonoxid und Lanthanhexaborid in Betracht.Whennanoscale laser-sensitive particulate additives for the productionof laser-weldable plastic materials colored transparent, translucent or covered by colorantspreferably doped indium oxide, doped tin oxide, dopedAntimony oxide and lanthanum hexaboride into consideration.

Besondersgeeignete lasersensitive Additive sind Indium-Zinnoxid (ITO) oder Antimon-Zinnoxid(ATO) sowie dotierte Indium- bzw. Antimon-Zinnoxide. Besonders bevorzugtist Indium-Zinnoxid und hiervon wiederum das durch einen partiellenReduktionsprozess erhältliche "blaue" Indium-Zinnoxid. Das nichtreduzierte "gelbe" Indium-Zinnoxidkann bei höherenKonzentrationen und/oder Partikelgrößen im oberen Bereich einen visuellwahrnehmbaren leicht gelblichen Farbton des Kunststoffmaterialsbewirken, währenddas "blaue" Indium-Zinnoxidzu keiner wahrnehmbaren Farbveränderungführt.EspeciallySuitable laser-sensitive additives are indium tin oxide (ITO) or antimony tin oxide(ATO) as well as doped indium or antimony tin oxides. Especially preferredis indium-tin oxide and this in turn by a partialReduction process available "blue" indium tin oxide. The unreduced "yellow" indium tin oxidecan at higherConcentrations and / or particle sizes at the top of a visuallynoticeable slightly yellowish hue of the plastic materialcause, whilethe "blue" indium tin oxideto no perceptible color changeleads.

Dieerfindungsgemäß einzusetzendenlasersensitiven Partikel sind an sich bekannt und auch in nanoskaligerForm, also als diskrete Partikel mit Größen unter 1μm und insbesondere im hier bevorzugtenGrößenbereichkommerziell verfügbar,typischerweise in Form von Dispersionen oder in Form leicht redispergierbarer pulverförmiger Agglomeratevon nanoskaligen Teilchen.Theused according to the inventionLaser-sensitive particles are known per se and also in nanoscaleShape, ie as discrete particles with sizes below 1μm and in particular in the preferred heresize rangecommercially available,typically in the form of dispersions or in the form of easily redispersible powdered agglomeratesof nanoscale particles.

ImRegelfall liegen die lasersensitiven Partikel in ihrer Lieferformals agglomerierte Partikel vor, etwa als Agglomerate, deren Teilchengröße zwischen1 μm biszu mehreren mm betragen kann. Diese lassen sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrensunter starker Scherung in die Kunststoffmatrix einarbeiten, wodurchdie Agglomerate in die nanoskaligen Primärpartikel zerlegt werden.in theAs a rule, the laser-sensitive particles are in their delivery formas agglomerated particles, such as agglomerates, whose particle size is between1 μm tocan amount to several mm. These can be by means of the method according to the inventionwith high shear in the plastic matrix, wherebythe agglomerates are decomposed into the nanoscale primary particles.

DieBestimmung des Agglomerationsgrades erfolgt im Sinne der DIN 53206(von August 1972).TheDetermination of the degree of agglomeration takes place in the sense of DIN 53206(from August 1972).

NanoskaligePartikel wie insbesondere Metalloxide können beispielsweise durch pyrolytischeVerfahren hergestellt werden. Solche Verfahren sind beispielsweiseinEP 1 142 830 A,EP 1 270 511 A oderDE 103 11 645 beschrieben.Weiterhin könnennanoskalige Metalloxide durch Fällungsverfahrenhergestellt werden, wie etwa inDE100 22 037 beschrieben.Nanoscale particles, in particular metal oxides, can be prepared, for example, by pyrolytic processes. Such methods are for example in EP 1 142 830 A . EP 1 270 511 A or DE 103 11 645 described. Furthermore, nanoscale metal oxides can be produced by precipitation processes, such as in DE 100 22 037 described.

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

DiePolyamide werden allgemein hergestellt aus den Bausteinen: verzweigteund unverzweigte aliphatische (6 C-bis 14 C-Atome), alkylsubstituierteoder unsubstituierten cycloaliphatische (14 C- bis 22 C-Atome), araliphatischeDiamine (C14 – C22)und aliphatische und cycloaliphatische Dicarbonsäuren (C6 bis C44); letzterekönnenteilweise durch aromatische Dicarbonsäuren ersetzt werden. Insbesonderekönnensich die transparenten Polyamide zusätzlich aus Monomerbausteinenmit 6 C-Atomen, 11 C-Atomenbeziehungsweise 12 C-Atomen zusammensetzen, die sich von Lactamenoder ω-Aminocarbonsäuren ableiten.ThePolyamides are generally made from the building blocks: branchedand unbranched aliphatic (6 C to 14 C atoms), alkyl-substitutedor unsubstituted cycloaliphatic (14 C to 22 C atoms), araliphaticDiamines (C14 - C22)and aliphatic and cycloaliphatic dicarboxylic acids (C6 to C44); lattercanpartially replaced by aromatic dicarboxylic acids. Especiallycanthe transparent polyamides additionally consist of monomer building blockswith 6 C atoms, 11 C atomsor 12 C atoms composed of lactamsor derive ω-aminocarboxylic acids.

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

Beispielefür entsprechendetransparente Polyamide sind etwa inEP0 725 100 undEP 0 725101 beschrieben.Examples of corresponding transparent polyamides are approximately in EP 0 725 100 and EP 0 725 101 described.

Besondersbevorzugt sind farbige transparente, transluzente oder gedeckteKunststoffsysteme auf Basis von Polymethylmethacrylat, Bisphenol-A-Polycarbonat,Polyamid und sogenannter Cycloolefincopolymere aus Norbornen und α-Olefinen die mitHilfe der erfindungsgemäßen nanoskaligenPartikel laserschweißbargemacht werden können,ohne Beeinträchtigungvon Farbe und Transparenz des Materials.Especiallypreferred are colored transparent, translucent or mutedPlastic systems based on polymethyl methacrylate, bisphenol A polycarbonate,Polyamide and so-called Cycloolefincopolymere of norbornene and α-olefins withHelp the nanoscale inventionParticle laser weldablecan be madewithout impairmentof color and transparency of the material.

Beieingefärbtentransparenten, tranluzenten und gedeckten Systemen die neutraleEigenfarbe dieser nanoskaligen lasersensitiven Additive vorteilhaft,da eine freie Farbwahl bei den Kunststoffmaterialien ermöglicht wird.atinkedtransparent, translucent and covered systems neutralInherent color of these nanoscale laser-sensitive additives advantageous,because a free choice of color in the plastic materials is made possible.

AlsFarbstoffe kommen solche in Betracht die im interessierenden Bereichzwischen 800 und 1500 nm nur eine geringe Eigenabsorption aufweisen,also lasertransparent sind.WhenDyes are those considered in the field of interesthave low self-absorption between 800 and 1500 nm,So are laser transparent.

ZurBezeichung der Farbmittel wird nachfolgend die Nomenklatur der ColourIndex (C.I.) verwendet. Alle Farbmittelbezeichnungen wie SolventOrange oder Pigment Red 101 sind C.I. Bezeichnungen. (Der Einfachheithalber wird der Namenbestandteil C.I. in der nachfolgenden Tabelle1 weggelassen.)toDesignation of colorants is hereafter the nomenclature of the colorIndex (C.I.) used. All colorant names such as solventOrange or Pigment Red 101 are C.I. Designations. (The simplicitythe name component C.I. in the following table1 omitted)

Tabelle1: Lasertransparente Farbmittel

Table 1: Laser transparent colorants

Einigeder genannten Farbmittel könnenin verschiedenen Strukturen vorliegen, die sich geringfügig voneinanderunterscheiden. Beispielweise könnenPigmente mit verschiedenen Metallionen verlackt sein, wodurch unterschiedlicheFormen des Pigments entstehen. Diese Formen werden gemäß C.I. durchAnhängen einesDoppelpunkts und einer Ziffer bezeichnet, z.B. Pigment Red 48 für das mitNatrium verlackte Pigment, Pigment Red 48:1 mit Calcium verlackt,Pigment Red 48:2 mit Barium verlackt, Pigment Red 48:3 mit Strontium verlackt,Pigment Red 48:4 mit Magnesium verlackt. Die hier genannten C.I.Farbmittelbezeichnungen sind so zu verstehen, daß sie alle Formen bzw. Strukturenumfassen. Sie sind im Colour Index verzeichnet.Somesaid colorants canexist in different structures that are slightly different from each otherdiffer. For examplePigments may be laked with different metal ions, creating differentForms of the pigment arise. These forms are prepared according to C.I. byAttach aA colon and a numeral, e.g. Pigment Red 48 for that withSodium Laked Pigment, Pigment Red 48: 1 Laked with Calcium,Pigment Red 48: 2 laked with barium, Pigment Red 48: 3 laked with strontium,Pigment Red 48: 4 laked with magnesium. The C.I.Colorant designations are to be understood to include all forms or structuresinclude. They are listed in the Color Index.

Dieerfindungsgemäßen laserschweißbaren Kunststoffmaterialienliegen typischerweise als Formkörperoder Halbzeuge vor. Auch sind laserschweißbaren Lackschichten möglich.TheLaser-weldable plastic materials according to the inventionare typically in the form of shaped bodiesor semi-finished products. Laser-weldable paint coatings are also possible.

DieHerstellung der erfindungsgemäßen laserschweißbaren Kunststoffmaterialienerfolgt in an sich bekannter Weise nach in der Kunststoffherstellungund Verarbeitung gängigenund üblichenTechniken und Verfahren. Dabei ist es möglich, die lasersensitivenAdditive vor oder währendder Polymerisation oder Polykondensation in einzelne Edukte oderEduktgemische einzutragen oder auch während der Reaktion zuzusetzen, wobeidie dem Fachmann bekannten spezifischen Herstellverfahren für die betreffendenKunststoffe eingesetzt werden. Im Falle von Polykondensaten wiePolyamiden kann beispielsweise eine Einarbeitung des Additives ineine der Monomerkomponenten erfolgen. Diese Monomerkomponente kanndann mit den übrigen Reaktionspartnernin üblicherWeise einer Polykondensationsreaktion unterworfen werden. Weiterkönnen nachBildung von Makromolekülendie entstandenen hochmolekularen Zwischen- oder Endprodukte mitden lasersensitiven Additiven versetzt werden, wobei auch in diesemFalle alle dem Fachmann geläufigenVerfahren eingesetzt werden können.The production of the laser-weldable plastic materials according to the invention is carried out in a manner known per se according to conventional and customary techniques and methods in plastics production and processing. It is possible to enter the laser-sensitive additives before or during the polymerization or polycondensation in individual reactants or Eduktgemische or even add during the reaction, the known in the art specific manufacturing process for the plastics in question are used. In the case of polycondensates such as polyamides, for example, incorporation of the additive into one of the monomer components can take place. This monomer component can then be used with the rest Reactants are subjected in a conventional manner a polycondensation reaction. Furthermore, after the formation of macromolecules, the resulting high molecular weight intermediates or end products can be mixed with the laser-sensitive additives, it also being possible in this case for all methods familiar to the person skilled in the art to be used.

Jenach Rezeptur des Kunststoffmatrixmaterials werden flüssige, halbflüssige undfeste Rezepturbestandteile oder Monomere sowie gegebenenfalls erforderlicheAdditive wie etwa Polymerisationsinitiatoren, Stabilisatoren, (wieUV-Absorber, Wärmestabilisatoren),optische Aufheller, Anstistatika, Weichmacher, Entformungshilfsmittel, Schmiermittel,Dispergierhilfsmittel, Antistatika aber auch Füll- und Verstärkungsstoffeoder Schlagzähmodifikatorenetc. in dafür üblichenVorrichtungen und Anlagen wie Reaktoren, Rührkesseln, Mischern, Walzenstühlen, Extrudernetc. gemischt und homogenisiert, gegebenenfalls geformt und danachzur Aushärtunggebracht. Die nanoskaligen lasersensitiven Partikel werden hierbeizum geeigneten Zeitpunkt in das Material eingebracht und homogeneingearbeitet. Besonders bevorzugt ist die Einarbeitung der nanoskaligenlasersensitiven Partikel in Form einer konzentrierten Vormischung(Masterbatch) mit dem gleichen oder einem kompatiblen Kunststoffmaterial.everaccording to the recipe of the plastic matrix material are liquid, semi-liquid andsolid formulation ingredients or monomers and optionally requiredAdditives such as polymerization initiators, stabilizers, (such asUV absorbers, heat stabilizers),optical brighteners, antistatics, plasticizers, mold release agents, lubricants,Dispersing aids, antistatic agents but also fillers and reinforcing agentsor impact modifiersetc. in usual for itDevices and equipment such as reactors, stirred tanks, mixers, roller mills, extrudersetc. mixed and homogenized, optionally shaped and afterfor curingbrought. The nanoscale laser-sensitive particles are hereintroduced at the appropriate time in the material and homogeneousincorporated. Particularly preferred is the incorporation of nanoscalelaser-sensitive particles in the form of a concentrated premix(Masterbatch) with the same or a compatible plastic material.

Esist vorteilhaft, wenn die Einarbeitung der nanoskaligen lasersensitivenPartikel in die Kunststoffmatrix unter hoher Scherung in die Kunststoffmatrixoder die flüssigemonomerhaltige Gußrezepturerfolgt. Dies kann durch entsprechende Einstellung der Mischer,Walzenstühle,Extruder vorgenommen werden. Hierdurch wird eine etwaige Agglomerationoder Aggregation der nanoskaligen Partikel zu größeren Einheiten wirksam verhindert;etwa vorhandene größere Agglomeratewerden zerkleinert. Dem Fachmann sind die entsprechenden Technikenund die jeweils zu wählendenVerfahrensparameter geläufig.Itis advantageous when incorporating the nanoscale laser-sensitiveParticles in the plastic matrix under high shear in the plastic matrixor the liquid onemonomer-containing casting recipehe follows. This can be done by adjusting the mixer,Roll mills,Extruders are made. This will cause any agglomerationor effectively prevents aggregation of the nanoscale particles to larger units;any existing larger agglomeratesare crushed. Those skilled in the art are the appropriate techniquesand each one to be chosenProcess parameters common.

Kunststoffformkörper undHalbzeuge sind durch Spritzgießenoder Extrudieren aus Formmassen oder durch Gussverfahren aus denMonomeren und/oder Präpolymerenerhältlich.Plastic moldings andSemi-finished products are injection moldedor extruding from molding materials or by casting from theMonomers and / or prepolymersavailable.

DiePolymerisation erfolgt nach dem Fachmann bekannten Verfahren, beispielsweisedurch Zusatz eines oder mehrerer Polymerisationsinitiatoren undInduktion der Polymerisation durch Erwärmen oder Bestrahlen. Zur vollständigen Umsetzungdes oder der Monomere kann sich ein Temperschritt an die Polymerisation anschließen.ThePolymerization is carried out by methods known to those skilled in the art, for exampleby addition of one or more polymerization initiators andInduction of polymerization by heating or irradiation. For complete implementationof the monomer (s), an annealing step may follow the polymerization.

Laserschweißbare Lackbeschichtungensind durch Dispergieren von nanoskaligen lasersensitiven partikulären Feststoffen in üblichenLackformulierungen, Beschichtung und Trocknung oder Härtung derLackschicht erhältlich.Laser weldable paint coatingsare by dispersing nanoscale laser-sensitive particulate solids in conventionalPaint formulations, coating and drying or curing ofLacquer coating available.

DieGruppe geeigneter Lacke umfasst zum Beispiel Pulverlacke, physikalischtrocknende Lacke, strahlenhärtbareLacke, ein- oder mehrkomponentige Reaktivlacke wie zum BeispielZweikomponenten-Polyurethanlacke.TheGroup of suitable paints includes, for example, powder coatings, physicallydrying paints, radiation-curablePaints, one- or multi-component reactive coatings such asTwo-component polyurethane coatings.

NachHerstellung von Kunststoffformteilen oder Lacküberzügen aus den nanoskalige lasersensitive partikuläre Feststoffeenthaltenden Kunststoffmaterialien lassen sich diese durch Bestrahlenmit Laserlicht schweißen.ToProduction of plastic moldings or lacquer coatings from the nanoscale laser-sensitive particulate solidscontaining plastic materials can be these by irradiationweld with laser light.

DasLaserschweißenkann auf einem handelsüblichenLaserschweißgerät, z.B.einem Laser der Fa. Baasel, Type StarMark SMM65, mit einer Leistungzwischen 0,1 und 22 Ampere und einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen1 und 100 mm/s erfolgen. Bei der Einstellung von Laserenergie undVorschubgeschwindigkeit ist darauf zu achten, dass die Leistungnicht zu hoch und die Vorschubgeschwindigkeit nicht zu klein gewählt werden,um unerwünschtesVerkohlen zu vermeiden. Bei zu geringer Leistung und zu hoher Vorschubgeschwindigkeitkann die Verschweißungunzureichend sein. Auch hierzu könnendie erforderlichen Einstellungen im Einzelfall ohne weiteres ermitteltwerden.Thelaser weldingcan be on a commercialLaser welding machine, e.g.a laser from the company Baasel, type StarMark SMM65, with a performancebetween 0.1 and 22 amps and a feed rate between1 and 100 mm / s. In the setting of laser energy andFeed rate is to pay attention to the performancenot too high and the feed rate should not be too low,around unwantedAvoid charring. Too low power and too high feed ratecan the weldingbe inadequate. Also this canthe required settings in individual cases readily determinedbecome.

ZurVerschweißungvon Kunststoffformkörpernoder Kunststoffhalbzeugen ist erforderlich, daß zumindest eines der zu fügenden Teilezumindest im Oberflächenbereichder Fügefläche auserfindungsgemäßem Kunststoffmaterialbesteht, wobei man die Fügefläche mitLaserlicht, so bestrahlt, daß derlasertransparente Teil durchstrahlt wird bevor der Laserstrahl aufden laserabsorbierende Teil des Kunststoffmaterials trifft, wodurchdieses an der Phasengrenze so stark erwärmt wird, dass beide Teilemiteinander verschweißen.Ein gewisser Anpressdruck ist erforderlich, um eine stoffschlüssige Verbindungzu erhalten.toweldingof plastic moldingsor semi-finished plastic is required that at least one of the parts to be joinedat least in the surface areathe joining surfaceinventive plastic materialexists, whereby the joint surface withLaser light, so irradiated that thelaser-transparent part is irradiated before the laser beamhits the laser absorbing part of the plastic material, causingthis is so strongly heated at the phase boundary that both partsweld together.A certain contact pressure is required to a material connectionto obtain.

Beispiel 1example 1

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

Einefarbig-transparente, farbig-transluzente oder gedeckte farbige Kunststoffformmasse,enthaltend ein lasersensitives nanoskaliges Pigment, wird in einemExtruder aufgeschmolzen und in einer Spritzgussform zu Kunststoffformkörpern inForm von Plättchengespritzt oder zu Platten, Filmen oder Rohren extrudiert.Acolored transparent, colored translucent or covered colored plastic molding compound,containing a laser-sensitive nanoscale pigment, is in oneMelted extruder and molded into plastic moldings in an injection moldShape of plateletssprayed or extruded into sheets, films or tubes.

DieEinarbeitung des lasersensitiven Pigments in die Kunststoffformmasseerfolgt unter starker Scherung um gegebenenfalls agglomerierte Partikelin nanoskalige Primärteilchenzu zerlegen.TheIncorporation of the laser-sensitive pigment in the plastic molding compoundoccurs under high shear around any agglomerated particlesin nanoscale primary particlesdisassemble.

Herstellungder laserabsorbienden (^a) Formmassen:Production of the laser-absorbing (^a ) molding compositions:

Ausführungsform A^aEmbodiment A^a

AlsKunststoffformasse wird Trogamid^® CX7323, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich High PerformancePolymers, Marl, eingesetzt und mit dem nanoskaligem IndiumzinnoxidNano^®ITO IT-05C5000 der Firma Nanogate als lasersensitiven Pigment in einer Konzentrationvon 0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Red 166 (Scarlett RN, von derCiba Spezialitätenchemie)als lasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01w%, auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 300°C compoundiertund granuliert.As the plastic molding is Trogamid^® CX 7323, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers Division, Marl, inserted and with the nanoscale indium tin oxide Nano^® ITO IT-05 C5000 Nano gate as laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01 wt % and with CI Pigment Red 166 (Scarlett RN, from Ciba Specialty Chemicals) as a laser-transparent colorant in a concentration of 0.01 w%, compounded on an extruder Berstorff ZE 25 33 D at 300 ° C and granulated.

AusführungsformB^aEmbodiment B^a

AlsKunststoffformasse wird Vestamid L1901, ein Handelsprodukt der DegussaAG, Geschäftsbereich HighPerformance Polymers, Marl, eingesetzt und mit dem nanoskaligemIndiumzinnoxid Nano^®ITO IT-05 C5000 der FirmaNanogate als lasersensitiven Pigment in einer Konzentration von0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Red 166 (Scarlett RN) von der CibaSpezialitätenchemie)alslasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01 w%,auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 260°C compoundiert und granuliert.As a plastic molding material Vestamid L1901, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers, Marl, used and with the nanoscale indium tin oxide Nano^® ITO IT-05 C5000 from Nanogate as a laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01 wt .-% and with CI Pigment Red 166 (Scarlett RN) from Ciba Specialty Chemicals) as a laser-transparent colorant in a concentration of 0.01% by weight, compounded on a Berstorff ZE 25 33 D extruder at 260 ° C. and granulated.

AusführungsformC^aEmbodiment C^a

AlsKunststoffformasse wird Vestamid L1901, ein Handelsprodukt der DegussaAG, Geschäftsbereich HighPerformance Polymers, Marl, eingesetzt und mit dem nanoskaligemIndiumzinnoxid Nano^®ITO IT-05 C5000 der FirmaNanogate als lasersensitiven Pigment in einer Konzentration von0,01 Gew.-% und mit C.I. Pigment Green 7 (Irgalite Green GFNP, vonder Ciba Spezialitätenchemie)als lasertransparentes Farbmittel in einer Konzentration von 0,01w%, auf einem Extruder Berstorff ZE 25 33 D bei 260°C compoundiertund granuliert.As a plastic molding material Vestamid L1901, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers, Marl, used and with the nanoscale indium tin oxide Nano^® ITO IT-05 C5000 from Nanogate as a laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01 wt .-% and with CI Pigment Green 7 (Irgalite Green GFNP, from Ciba Specialty Chemicals) as a laser-transparent colorant in a concentration of 0.01 w%, compounded on a Berstorff ZE 25 33 D extruder at 260 ° C and granulated.

AusführungsformD^aEmbodiment D^a

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

AusführungsformE^aEmbodiment E^a

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

AusführungsformF^aEmbodiment F^a

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

DieHerstellung der entsprechenden lasertransparenten (^t)Formmassen A^t bis F^t erfolgtgemäß vorstehendenAusführungsformenA^a bis F^a, nur mitdem Unterschied, daß keinlasersensitives Pigment zugegeben wird.The preparation of the corresponding laser-transparent (^t ) molding compositions A^t to F^t is carried out according to the above embodiments A^a to F^a , with the only difference that no laser-sensitive pigment is added.

Beispiel 2Example 2

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

In1000 Teilen PMMA/MMA-Präpolymerlösung miteiner Viskositätvon 1000 cP wird das nanoskalige Indiumzinnoxid Nano^®ITOIT-05 C5000 der Firma Nanogate als lasersensitives Pigment in einerKonzentration von 0,01 Gew.-% zusammen mit Dispergierhilfsmittelund Farbmittel dispergiert. Nach Zusatz von 1 Teil AIBN wird ineine Kammer verfülltund bei 50°Cim Wasserbad 2,5 h polymerisiert. Durch anschließendes Tempern bei 115°C im Trockenschrankwerden restliche Monomere umgesetzt. Man erhält ein laserabsorbierendes Halbzeug.In 1000 parts of PMMA / MMA prepolymer solution having a viscosity of 1000 cP the nanoscale indium tin oxide ITO Nano^® IT-05 is dispersed C5000 from Nanogate as laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01 wt .-% together with dispersants and colorants. After addition of 1 part AIBN is filled into a chamber and polymerized at 50 ° C in a water bath for 2.5 h. By subsequent annealing at 115 ° C in a drying oven remaining monomers are reacted. A laser-absorbent semi-finished product is obtained.

ZurProduktion eines lasertransparenten Halbzeugs wird der Ansatz ohnelasersensitives Pigment hergestellt.toProduction of a laser-transparent semi-finished product is the approach withoutlaser-sensitive pigment produced.

Sollein transparentes Halbzeug hergestellt werden, so wird vorzugsweiseein löslichesFarbmittel aus der Tabelle (Bezeichnung „Solvent") verwendet. Schwach streuende mikronisierteFarbstoffpigmente, wie z. B. Ultramarinblau können für nahezu transparente Einstellungenverwendet werden. Stärkerstreuende Pigmente eignen sich fürtransluzente oder gedeckte Varianten. Die Zuordnung der Farbmittelist dem Fachmann bekannt. Beispiele und Verweise für die Polymerisationwerden unter anderem in derDE43 139 24 gegeben.If a transparent semifinished product is to be produced, it is preferable to use a soluble colorant from the table (term "solvent") .White-scattering micronized dye pigments, such as, for example, ultramarine blue, can be used for almost transparent settings, and more scattering pigments are suitable for translucent or mapped variants The assignment of the colorants is known to the person skilled in the art Examples and references for the polymerization are described, inter alia, in US Pat DE 43 139 24 given.

Variante Aoption A

Alslasertransparentes Farbmittel wird C.I. Pigment Red 166 (ScarlettRN, von der Ciba Spezialitätenchemie)in einer Konzentration von 0,01 w% eingesetzt.WhenLaser transparent colorant is C.I. Pigment Red 166 (ScarlettRN, from Ciba Specialty Chemicals)used in a concentration of 0.01 w%.

Variante BVariant B

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

Variante CVariant C

Alslasertransparentes Farbmittel wird C.I. Pigment Green 7 (IrgaliteGreen GFNP, von der Ciba Spezialitätenchemie) in einer Konzentrationvon 0,01 w% eingesetzt.WhenLaser transparent colorant is C.I. Pigment Green 7 (IrgaliteGreen GFNP, from Ciba Specialty Chemicals) in one concentrationused of 0.01 w%.

Beispiel 3Example 3

Durchführung LaserschweißungCarrying out laser welding

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

Einefarbige transparente, farbige transluzente oder gedeckt eingefärbte lasersensitiveKunststoffplatte (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) aus Guß-PMMA miteinem ITO-Gehaltvon 0,01 Gew.-% wird mit einer zweiten Kunststoffplatte aus undotiertemfarbigem transparentem, farbigem transluzenten oder im sichtbaren Bereichdes Lichts gedeckt aber lasertransparent eingefärbtem Guß-PMMA mit den zu verschweißenden Flächen inKontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterungdes Starmark-LasersSMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die undotierte Platte obenliegt, d.h. zuerst vom Laserstrahl durchdrungen wird. Der Fokusdes Laserstrahls wird auf die Kontaktfläche der beiden Platten eingestellt.Am Steuergerätdes Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom(22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (30 mms^–1)eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zuverschweißendenFläche(22·4mm²) wird der Laser gestartet. Am Ende desSchweißvorgangeskönnendie verschweißtenKunststoffplatten aus dem Gerätentnommen werden.A colored transparent, colored translucent or covered colored laser-sensitive plastic plate (dimensions 60mm · 60mm · 2mm) of cast PMMA with an ITO content of 0.01 wt .-% with a second plastic plate of undoped colored transparent, colored translucent or im visible area of the light covered but laser transparent colored PMMA with the to be welded Flä brought into contact. The plates are so inserted into the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the undoped plate is on top, that is first penetrated by the laser beam. The focus of the laser beam is adjusted to the contact surface of the two plates. At the control unit of the laser, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (30 mms^-1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm² ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

DieHaftung wird wie folgt bewertet:

• 0 Keine Haftung.
• 1 GeringfügigeHaftung.
• 2 Etwas Haftung; mit geringem Aufwand zu trennen.
• 3 Gute Haftung; nur mit großemAufwand und gegebenenfalls mit Hilfe von Werkzeugen zu trennen
• 4 untrennbare Haftung; Trennung nur durch Kohäsionsbruch

The liability is assessed as follows:

• 0 No liability.
• 1 Slight liability.
• 2 Slight liability; to separate with little effort.
• 3 good adhesion; only with great effort and possibly with the help of tools to separate
• 4 inseparable liability; Separation only by cohesive failure

Ausführungsform AEmbodiment A

FormmasseA^a mit Formmasse A^tMolding compound A^a with molding material A^t

EineStandard-Spritzguß-Kunststoffplatte(Abmessungen 60mm·60mm·2mm) ausder Formmasse A^a wird mit einer zweitenStandard-Spritzguß-Kunststoffplatteaus der Formmasse A^t (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) inKontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterungdes Starmark-Lasers SMM65der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die Platte aus der FormmasseA^t oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahldurchdrungen wird. Am Steuergerätdes Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom(22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms^–1)eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm²) wird der Laser gestartet. Am Ende desSchweißvorgangeskönnendie verschweißtenKunststoffplatten aus dem Gerätentnommen werden.A standard injection-molded plastic sheet (dimensions 60mm x 60mm x 2mm) of the molding compound A^a is brought into contact with a second standard injection-molded plastic sheet of the molding compound A^t (dimensions 60mm x 60mm x 2mm). The plates are so inserted into the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the plate of the molding compound A^{t is} above, that is, first penetrated by the laser beam. At the laser control unit, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms^-1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm² ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Eswerden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.ItBonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Variante A1Variant A1

AlsFarbmittel wird Pigment Blue 29 (Ultramarinblau) in dem Kunststoffeingesetzt.WhenColorant becomes Pigment Blue 29 (ultramarine blue) in the plasticused.

Eswerden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.ItBonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Variante A2Variant A2

AlsFarbmittel wird Pigment Solvent Orange 60 in dem Kunststoff eingesetzt.WhenColorant Pigment Solvent Orange 60 is used in the plastic.

Eswerden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.ItBonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

AusführungsformBembodimentB

FormmasseB^a mit Formmasse B^tMolding compound B^a with molding compound B^t

EineStandard-Spritzguß-Kunststoffplatte(Abmessungen 60mm·60mm·2mm) ausder Formmasse B^a wird mit einer zweitenStandard-Spritzguß-Kunststoffplatteaus der Formmasse B^t (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) inKontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterungdes Starmark-Lasers SMM65der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die Platte aus der FormmasseB^t oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahldurchdrungen wird. Am Steuergerätdes Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom(22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms^–1)eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm²) wird der Laser gestartet. Am Ende desSchweißvorgangeskönnendie verschweißtenKunststoffplatten aus dem Gerätentnommen werden.A standard injection-molded plastic sheet (dimensions 60mm x 60mm x 2mm) of the molding compound B^a is contacted with a second standard injection-molded plastic sheet of the molding compound B^t (dimensions 60mm x 60mm x 2mm). The plates are placed in the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the plate of the molding compound B^{t is} above, that is, first penetrated by the laser beam. At the laser control unit, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms^-1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm² ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Eswerden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.ItBonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

AusführungsformCembodimentC

FormmasseC^a mit Formmasse C^tMolding compound C^a with molding compound C^t

EineStandard-Spritzguß-Kunststoffplatte(Abmessungen 60mm·60mm·2mm) ausder Formmasse C^a wird mit einer zweitenStandard-Spritzguß-Kunststoffplatteaus der Formmasse C^t(Abmessungen 60mm·60mm·2mm) inKontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterungdes Starmark-Lasers SMM65der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die Platte aus der FormmasseC^a oben liegt, d.h, zuerst vom Laserstrahldurchdrungen wird. Am Steuergerätdes Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom(22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms^–1)eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm²) wird der Laser gestartet. Am Ende desSchweißvorganges können die verschweißten Kunststoffplattenaus dem Gerätentnommen werden.A standard injection-molded plastic sheet (dimensions 60mm x 60mm x 2mm) of the molding compound C^a is contacted with a second standard injection-molded plastic sheet of the molding compound C^t (dimensions 60mm x 60mm x 2mm). The plates are placed in the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the plate of the molding compound C^{a is} on top, that is, first penetrated by the laser beam. At the laser control unit, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms^-1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm² ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Eswerden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.ItBonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

AusführungsformDembodimentD

FormmasseD^a mit Formmasse D^tMolding compound D^a with molding compound D^t

EineStandard-Spritzguß-Kunststoffplatte(Abmessungen 60mm·60mm·2mm) ausder Formmasse D^a wird mit einer zweitenStandard-Spritzguß-Kunststoffplatteaus der Formmasse D^t (Abmessungen 60mm·60mm·2mm) inKontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterungdes Starmark-Lasers SMM65der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die Platte aus der FormmasseD^a oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahldurchdrungen wird. Am Steuergerätdes Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom(22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms^–1)eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22·4 mm²) wird der Laser gestartet. Am Ende desSchweißvorgangeskönnendie verschweißtenKunststoffplatten aus dem Gerätentnommen werden.A standard injection-molded plastic sheet (dimensions 60mm x 60mm x 2mm) of the molding compound D^a is contacted with a second standard injection molded plastic sheet of the molding compound D^t (dimensions 60mm x 60mm x 2mm). The plates are placed in the welding holder of the Starmark laser SMM65 Fa. Baasel laser technology, that the plate of the molding compound D^{a is} on top, that is first penetrated by the laser beam. At the laser control unit, the parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms^-1 ) are set. After entering the size of the surface to be welded (22 x 4 mm² ), the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Eswerden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.ItBonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

AusführungsformEembodimente

FormmasseE^a mit Formmasse E^tMolding compound E^a with molding compound E^t

DieSchweißungwird analog der Schweißungvon Formmasse D^a mit Formmasse D^t vorgenommen.The welding is carried out analogously to the fusion of molding compound D^a with molding compound D^t .

Eswerden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.ItBonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

AusführungsformFembodimentF

FormmasseD^a mit Formmasse D^tMolding compound D^a with molding compound D^t

DieSchweißungwird analog der Schweißungvon Formmasse D^a mit Formmasse D^t vorgenommen.The welding is carried out analogously to the fusion of molding compound D^a with molding compound D^t .

Eswerden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.ItBonding values are achieved with the grade 4 in the hand test.

Claims (13)

Translated fromGerman

Durch Farbmittel transparent, transluzent odergedeckt eingefärbteKunststoffmaterialien,dadurch gekennzeichnet, daß sie durcheinen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Partikeln laserschweißbar sind.By colorant transparent, translucent or covered colored plastic materials,characterized in that they are laser-weldable by a content of nanoscale laser-sensitive particles.Kunststoffmaterialien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß diePartikelgröße der enthaltenen lasersensitivenPartikel 1 bis 500 nm beträgt.Plastic materials according to claim 1, characterizedthat theParticle size of the contained laser-sensitiveParticle 1 to 500 nm.Kunststoffmaterialien nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß diePartikelgröße der enthaltenenlasersensitiven Partikel 5 bis 100 nm beträgt.Plastic materials according to claim 1 or 2, characterizedcharacterized in thatParticle size of the containedlaser-sensitive particles is 5 to 100 nm.Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis3, dadurch gekennzeichnet, daß derGehalt an lasersensitiven Partikeln 0,0001 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise0,001 bis 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Kunststoffmaterial, beträgt.Plastic materials according to claims 1 to3, characterized in that theContent of laser-sensitive particles 0.0001 to 0.1 wt .-%, preferably0.001 to 0.01 wt .-%, based on the plastic material.Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, daß sieals nanoskalige lasersensitive Partikel Metalloxide, Metallmischoxide,komplexe Oxide, Metallsulfide, Boride, Phosphate, Carbonate, Sulfate,Nitride etc. und/oder Gemische dieser Verbindungen enthalten.Plastic materials according to claims 1 to4, characterized in thatas nanoscale laser-sensitive particles metal oxides, mixed metal oxides,complex oxides, metal sulphides, borides, phosphates, carbonates, sulphates,Nitrides, etc. and / or mixtures of these compounds.Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, daß sieals nanoskalige lasersensitive Partikel dotiertes Indiumoxid, dotiertesZinnoxid, dotiertes Antimonoxid, Indium-Zinkoxid oder Lanthanhexaboridenthalten.Plastic materials according to claims 1 to5, characterized in thatIndium oxide, doped, doped as nanoscale laser-sensitive particlesTin oxide, doped antimony oxide, indium zinc oxide or lanthanum hexaboridecontain.Kunststoffmaterialien nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß sieals nanoskalige lasersensitive Partikel Indium-Zinnoxid oder Antimon-Zinnoxidenthalten.Plastic materials according to claim 6, characterizedthat sheas nanoscale laser-sensitive particles indium tin oxide or antimony tin oxidecontain.Kunststoffmaterialien nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,daß sieals nanoskalige lasersensitive Partikel blaues Indium-Zinnoxid enthalten.Plastic materials according to claim 7, characterizedthat sheas nanoscale laser-sensitive particles contain blue indium tin oxide.Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, daß dieKunststoffmatrix auf Poly(meth)acrylat, Polyamid, Polyurethan, Polyolefinen,Styrolpolymeren und Styrolcopolymeren, Polycarbonat, Silikonen,Polyimiden, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyketone, Polyetherketone,Polyphenylensulfid, Polyester, Polyethylenoxid, Polyurethan, Polyolefinen,Cycloolefincopolymeren oder fluorhaltigen Polymeren basiert.Plastic materials according to claims 1 to8, characterized in that thePlastic matrix on poly (meth) acrylate, polyamide, polyurethane, polyolefins,Styrene polymers and styrene copolymers, polycarbonate, silicones,Polyimides, polysulfone, polyethersulfone, polyketones, polyetherketones,Polyphenylene sulfide, polyester, polyethylene oxide, polyurethane, polyolefins,Cycloolefin copolymers or fluorine-containing polymers based.Kunststoffmaterialien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß sieauf Polymethylmethacrylat basieren.Plastic materials according to claim 9, characterizedthat shebased on polymethylmethacrylate.Kunststoffmaterialien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß sieauf Bisphenol-A-Polycarbonat basieren.Plastic materials according to claim 9, characterizedthat shebased on bisphenol A polycarbonate.Kunststoffmaterialien nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,daß sieauf Polyamid basieren.Plastic materials according to claim 9, characterizedthat shebased on polyamide.Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, daß sieals Formkörper, Halbzeugeoder Lackbeschichtungen vorliegen.Plastic materials according to claims 1 to12, characterized in thatas a shaped body, semi-finished productsor lacquer coatings are present.