Poliéster transparente al láser.

Uso de masas de moldeo termoplásticas que contienen como componentes esenciales

A) del 29 al 99

,95 % en peso de un poliéster,

B) del 0,05 al 2,0 % en peso de Na2CO3, K2CO3, NaHCO3, KHCO3 o sus mezclas, con respecto al 100 % en peso de A) y B) y además

C) del 0 al 70 % en peso de otros aditivos, siendo la suma de los % en peso de A) a C) el 100 %, para la fabricación de cuerpos moldeados transparentes al láser de todo tipo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/057540.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: EIBECK, PETER, HECKMANN, WALTER, BENTEN,Rebekka von, KURIKOV,JORDAN, PULBERE,MARIUS SORIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > B29C65/00 (Ensamblado de elementos preformados; Aparatos a este efecto (para la fabricación de cajas, cartones, sobres o bolsas B31B; para soldar o fijar los plieges o cierres de los paquetes B65B 51/00; ensamblaje de elementos de construcción en general F16B; empalme de guías de luz G02B 6/255))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Ensamblado de elementos preformados; Aparatos a este... > B29C65/16 (Rayos láser)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO... > SOLDADURA SIN FUSION O DESOLDEO; SOLDADURA; REVESTIMIENTO... > Trabajo por rayos láser, p. ej. soldadura, corte... > B23K26/20 (Unión (soldadura sin fusión por energía radiante B23K 1/005; unión de elementos plásticos preformados por calentamiento mediante láser B29C 65/16))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS... > Utilización de ingredientes inorgánicos > C08K3/26 (Carbonatos; Bicarbonatos)

PDF original: ES-2478249_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Poliéster transparente al láser

La invención se refiere al uso de masas de moldeo termoplásticas que contienen como componentes esenciales

A) del 29 al 99,95 % en peso de un poliéster,

B) del ,5 al 2, % en peso de Na2C3, K2C3, NaHC3, KHC3o sus mezclas, con respecto al 1 % en peso de A) y B) y además

C) del al 7 % en peso de otros aditivos, siendo la suma de los % en peso de A) a C) el 1 %, para la fabricación de cuerpos moldeados transparentes al láser de todo tipo.

Además, la invención se refiere al uso de cuerpos moldeados transparentes al láser para la fabricación de cuerpos moldeados mediante el procedimiento de soldadura con láser, a procedimientos para fabricar cuerpos moldeados de este tipo y a su uso en distintos sectores de aplicación.

Los componentes B) de este tipo se describen, por ejemplo, en los documentos EP-A 214581 y DE-A 21477 como agentes de nucleación para materiales compuestos de PET. Las propiedades ópticas de los materiales compuestos no se investigaron.

Para la soldadura de piezas moldeadas de plástico existen distintos procedimientos (Kunststoffe 87, (1997), 11, 1632 - 164). La condición para lograr una costura de soldadura estable es, en caso de procedimientos ampliamente extendidos de soldadura con elementos de calentamiento y de soldadura por vibración (por ejemplo de tubos de admisión de vehículos de motor), un reblandecimiento suficiente del asociado de unión en la zona de contacto antes de la etapa de ensamblado propiamente dicha.

Como procedimiento alternativo a la soldadura por vibración y a la soldadura con elementos de calentamiento, la soldadura con láser, en particular con láser de diodos, ha experimentado en los últimos tiempos cada vez una mayor difusión.

Los principios fundamentales de la soldadura con láser se describen en la literatura especializada (Kunststoffe 87, (1997) 3, 348 - 35; Kunststoffe 88, (1998), 2, 21 - 212; Kunststoffe 87 (1997) 11, 1632 - 164; Plastverarbeiter 5 (1999) 4, 18 - 19; Plastverarbeiter 46 (1995) 9, 42 -46).

La condición para el uso de la soldadura con láser es que la radiación emitida por el láser atraviese en primer lugar la pieza moldeada, que es lo suficientemente transparente a la luz láser de la longitud de onda usada y que, en adelante en el texto de la presente solicitud, se denomina pieza moldeada transparente al láser, y después se absorba por una segunda pieza moldeada en una capa fina, que está en contacto con la pieza moldeada transparente al láser y que, en adelante, se denomina pieza moldeada absorbente de láser. En la capa fina que absorbe la luz láser se transforma la energía del láser en calor, lo que tiene como consecuencia la fusión de la zona de contacto y, finalmente, la unión de la pieza moldeada transparente al láser y la absorbente de láser mediante una costura de soldadura.

Para soldaduras con láser se usan habitualmente láseres con un intervalo de longitud de onda de 6 a 12 nm. En el intervalo de longitud de onda del láser usado para la soldadura termoplástica son habituales láseres de Nd:YAG (164 nm) o láseres de diodos de alta potencia (8 - 1 nm). Cuando en adelante se usen las expresiones transparente al láser y absorbente de láser, se refieren siempre al intervalo de longitudes de onda mencionado anteriormente.

Para la pieza moldeada transparente al láser es necesaria, al contrario que para la pieza moldeada absorbente de láser, una transparencia al láser alta en el intervalo de longitudes de onda preferente, para que la radiación láser pueda penetrar hasta la superficie de soldadura con la energía necesaria. La medida de la capacidad de transmisión para luz láser IR se realiza, por ejemplo, con un espectrofotómetro y una esfera fotométrica integrada. Esta disposición de medición detecta también la porción difusa de la radiación transmitida. Se mide no solo a una longitud de onda, sino en una región del espectro, que comprende todas las longitudes de onda usadas actualmente en el proceso de soldadura.

Actualmente, el usuario tiene a disposición diversas variantes del procedimiento de soldadura con láser, que se basan todos en el principio de irradiación. Así, la soldadura de contorno representa un proceso secuencial de soldadura en el que bien la radiación láser se conduce a la largo de un contorno de costura de libre programación o la pieza estructural se mueve con respecto al láser instalado de forma fija. En soldaduras simultáneas la radiación emitida de forma lineal de diodos de alta potencia individuales se dispone a lo largo del contorno de costura que se desea soldar. La fusión y la soldadura del contorno total se realizan, por lo tanto, simultáneamente. La soldadura casi simultánea representa una combinación de soldadura de contorno y de soldadura simultánea. La radiación láser se conduce usando espejos galvanométricos (escáneres) con una velocidad muy elevada de 1 m/s y superior a lo largo del contorno de costura de soldadura. Mediante la alta velocidad de procedimiento la región de ensamblado se

calienta cada vez más y se funde. Al contrario que en la soldadura simultánea, existe una flexibilidad alta mediante modificaciones del contorno de costura de soldadura. La soldadura de máscara es un procedimiento en el que una radiación láser de forma lineal se mueve en sentido transversal a las piezas que se desean ensamblar. Mediante una máscara, la radiación se ensombrece de forma dirigida y llega solo allí donde hay que soldar, a la superficie de 5 ensamblado. El procedimiento permite la realización de costuras de soldadura ubicadas con exactitud. Estos procedimientos son conocidos por el experto y se describen, por ejemplo, en "Handbuch Kunststoff- Verbindungstechnik" (G. W. Ehrenstein, Hanser, ISBN 3-446-22668-) y/o la directiva DVS 2243 "LaserstrahlschweiBen thermoplastischer Kunststoffe".

Independientemente de la variante de procedimiento, el proceso de soldadura con láser depende en gran medida de 1 las propiedades del material de ambos asociados de ensamblado. El grado de transparencia al láser (TL) de la pieza irradiada influye directamente en la velocidad del proceso por medio de la cantidad de energía que se puede aplicar por unidad de tiempo. Los termoplásticos semicristalinos tienen, generalmente, una transparencia al láser reducida debido a su microestructura inherente, en su mayor parte en forma de esférulas. Estas dispersan la luz láser irradiada más intensamente que la estructura interna de un termoplástico puramente amorfo: La retrodispersión tiene 15 como consecuencia una reducción de la cantidad de energía total en la transmisión, la dispersión difusa (lateral) tiene como consecuencia frecuentemente un ensanchamiento de la radiación láser y, por lo tanto, una pérdida en la precisión de la soldadura. En poli(tereftalato de butileno) (PBT) estos fenómenos están muy marcados; este presenta en comparación con otros termoplásticos que cristalizan bien tales como, por ejemplo, PA, una transparencia al láser particularmente reducida y un gran ensanchamiento de la radiación. Por ello, el PBT se usa 2 poco incluso comparativamente como material para piezas estructurales soldadas con láser, aunque su perfil de propiedades restantes (por ejemplo, su buena estabilidad dimensional y su reducida absorción de agua) puede ser muy atractivo para aplicaciones de este tipo. Una morfología semicristalina es, de hecho, en general, perjudicial para lograr una transparencia al láser alta, pero ofrece ventajas en otras propiedades. Así, los materiales semicristalinos se pueden cargar también mecánicamente por encima de la temperatura vitrea y poseen, en general, una mejor 25 resistencia a productos químicos que los materiales amorfos. Los materiales que cristalizan rápidamente ofrecen, además, ventajas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Uso de masas de moldeo termoplásticas que contienen como componentes esenciales

A) del 29 al 99,95 % en peso de un poliéster,

B) del ,5 al 2, % en peso de Na2CC>3, K2C3, NaHCC>3, KHCO3O sus mezclas, con respecto al 1 % en peso 5 de A) y B) y además

C) del al 7 % en peso de otros aditivos, siendo la suma de los % en peso de A) a C) el 1 %, para la fabricación de cuerpos moldeados transparentes al láser de todo tipo.

2. Uso según la reivindicación 1, en el que las masas de moldeo contienen del ,1 al ,8 % del componente B), con respecto al 1 % en peso de A) y B).

3. Uso según las reivindicaciones 1 o 2, en el que los cuerpos moldeados presentan una transparencia al láser de al

menos el 33 % (medida a 164 nm en un cuerpo moldeado de 2 mm de espesor).

4. Uso según las reivindicaciones 1 a 3, en el que el componente B) presenta una relación de aspecto de 1 a 2,9.

5. Uso según las reivindicaciones 1 a 4, en el que las partículas del componente B) presentan un valor de dso del tamaño de partícula á 5 ¡xm.

6. Uso según las reivindicaciones 1 a 5, en el que el componente B) presenta un valor de dio ^ 25 pm.

7. Uso de cuerpos moldeados transparentes al láser según las reivindicaciones 1 a 6 para la fabricación de cuerpos moldeados mediante el procedimiento de soldadura con láser.

8. Procedimiento para la fabricación de piezas moldeadas soldadas, caracterizado porque se unen cuerpos moldeados transparentes al láser según la reivindicación 7 o según el uso de las reivindicaciones 1 a 6 con cuerpos

moldeados absorbentes de láser mediante soldadura con láser.