Poliésteres transparentes a láser con sales de ácido carboxílico.

Uso de masas de conformado termoplásticas que contienen como componentes esenciales

A) del 29 al 99,

8 % en peso de un poliéster,

B) del 0,2 al 2,0 % en peso de sales de metal alcalino de ácidos carboxílicos alifáticos o sus mezclas, en relación con el 100 % en peso de A) y B), estando compuesto el componente B) de formiato sódico, acetato sódico, adipato disódico, sal sódica de ácido poliacrílico o sus mezclas, así como además

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

Poliésteres transparentes a láser con sales de ácido carboxílico La invención se refiere al uso de masas de conformado termoplásticas que contienen como componentes esenciales A) del 29 al 99, 8 % en peso de un poliéster,

B) del 0, 2 al 2, 0 % en peso de sales de metal alcalino de ácidos carboxílicos alifáticos o sus mezclas, en relación con el 100 % en peso de A) y B) , estando estructurado el componente B) a partir de formiato sódico, acetato sódico, adipato disódico, sal sódica de ácido poliacrílico o sus mezclas así como además C) del 0 al 70 % en peso de otros aditivos,

dando la suma de los% en peso de A) a C) el 100% para la fabricación de cuerpos de conformado transparentes a láser de cualquier tipo.

Además, la invención se refiere al uso de cuerpos de conformado transparentes a láser para la fabricación de cuerpos de conformado mediante procedimientos de soldadura con radiación láser, procedimientos para la fabricación de tales cuerpos de conformado así como su uso en diferentes campos de aplicación.

Tales componentes B) están descritos, por ejemplo, en los documentos US 3761450 y US 4558085 como agentes de nucleación para compuestos de PET. No se han examinado las propiedades ópticas de los compuestos.

Para la soldadura de piezas de conformado de plástico existen distintos procedimientos (Kunststoffe 87, (1997) , 11, 1632 -1640) . La condición para un cordón de soldadura estable es, en el caso de los procedimientos muy extendidos de la soldadura con elemento calefactor y la soldadura por vibración, (por ejemplo, de tubos de la admisión de automóviles) , un reblandecimiento suficiente de los equivalentes de compuesto en la zona de contacto antes de la etapa de unión en sí.

Como procedimiento alternativo a la soldadura por vibración y la soldadura con elemento calefactor, en los últimos tiempos cada vez se extiende más la soldadura con radiación láser, en particular con láser de diodos.

Los principios fundamentales de la soldadura con radiación láser están descritos en la bibliografía técnica (Kunststoffe 87, (1997) 3, 348 -350; Kunststoffe 88, (1998) , 2, 210 -212; Kunststoffe 87 (1997) 11, 1632 -1640; Plastverarbeiter 50 (1999) 4, 18 -19; Plastverarbeiter 46 (1995) 9, 42 -46) .

La condición para la aplicación de la soldadura con radiación láser es que la radiación emitida por el láser atraviese en primer lugar una pieza de conformado que sea suficientemente transparente para la luz láser de la longitud de onda empleada y que en lo sucesivo en el presente documento de solicitud se denomina pieza de conformado transparente a láser y después se absorba por una segunda pieza de conformado en una capa delgada que se pone en contacto con la pieza de conformado transparente a láser y que se denomina en lo sucesivo pieza de conformado que absorbe el láser. En la capa delgada que absorbe la luz láser, la energía del láser se transforma en calor que conduce a la fusión en la zona de contacto y, finalmente, a la unión mediante un cordón de soldadura de la pieza de conformado transparente a láser y de la que absorbe el láser.

Para la soldadura con radiación láser se emplean habitualmente láseres en el intervalo de longitud de onda de 600 a 1200 nm. En el intervalo de la longitud de onda de los láseres empleados para la soldadura de termoplásticos son habituales láseres de Nd:YAG (1064 nm) o láseres de diodos de alto rendimiento (800-1000 nm) . Cuando en lo sucesivo se usan las expresiones transparente a láser y absorbente de láser, se refieren siempre al intervalo de longitud de onda que se ha mencionado anteriormente.

Para la pieza de conformado transparente a láser, a diferencia de la pieza de conformado que absorbe el láser se requiere una elevada transparencia a láser en el intervalo de longitud de onda preferente para que el rayo láser pueda avanzar hasta la superficie de soldadura con la energía necesaria. La medición de la capacidad de transmisión para luz láser de IR se realiza, por ejemplo, con un fotómetro espectral y una bola de fotómetro de integración. Esta disposición de medición detecta también la parte difusa de la radiación transmitida. Se mide no solamente con una longitud de onda, sino en un intervalo espectral que comprende todas las longitudes de onda del láser empleadas en ese momento para el procedimiento de soldadura.

Actualmente están disponibles para el usuario varias variantes de procedimientos de soldadura con láser que se basan todos en el principio de irradiación. De este modo, la soldadura de contorno representa un procedimiento de soldadura secuencial en el que se conduce el rayo láser a lo largo de un contorno de cordón libremente programable o se mueve la pieza constructiva en relación con el láser instalado de forma fija. Durante la soldadura simultánea se dispone la radiación emitida en forma de línea de diodos individuales de alto rendimiento a lo largo del contorno de cordón que se debe soldar. Por tanto, la fusión y la soldadura de todo el contorno se producen al mismo tiempo. La soldadura casi simultánea representa una combinación de la soldadura de contorno y simultánea. El rayo láser se conduce con ayuda de espejos galvanométricos (escáneres) con una velocidad muy elevada de 10 m/s y más a lo largo del contorno del cordón de soldadura. Gracias a la elevada velocidad de desplazamiento se calienta cada vez

más la zona de unión y se funde. Frente a la soldadura simultánea existe una elevada flexibilidad en el caso de cambios del contorno del cordón de soldadura. La soldadura con máscara es un procedimiento en el que se mueve un rayo láser en forma de línea transversalmente sobre las piezas que se deben unir. Mediante una máscara se apantalla de forma dirigida la radiación y solamente incide allí donde se debe soldar sobre la superficie de unión. El procedimiento permite la fabricación de cordones de soldadura colocados de forma muy exacta. Estos procedimientos son conocidos por el experto y están descritos, por ejemplo, en "Handbuch Kunststoff-Verbindungstechnik" (G. W. Ehrenstein, Hanser, ISBN 3-446-22668-0) y/o DVS-Richtlinie 2243 "LaserstrahlschweiÃ?en thermoplastischer Kunststoffe".

Independientemente de la variante del procedimiento, el procedimiento de soldadura por láser depende mucho de las propiedades de los materiales de ambos compañeros de unión. El grado de la transparencia a láser (TL) de la parte irradiada influye directamente en la velocidad del procedimiento por la cantidad de energía que se puede aplicar por tiempo. Los termoplásticos parcialmente cristalinos tienen, por norma general, una menor transparencia a láser debido a su microestructura inherente, la mayoría de las veces en forma de esferulitas. Las mismas dispersan la luz láser irradiada más intensamente que la estructura interna de un termoplástico puramente amorfo: la retrodispersión conduce a una cantidad de energía total reducida en transmisión, la dispersión (lateral) difusa conduce con frecuencia a un ensanchamiento del rayo láser y, por tanto, a una pérdida en la precisión de la soldadura. En el caso del poli (tereftalato de butileno) (PBT) , estos fenómenos están marcados de forma particularmente intensa, en comparación con otros termoplásticos que cristalizan bien tales como, por ejemplo, PA, presenta una transparencia a láser particularmente reducida y un gran ensanchamiento del rayo. Por tanto, el PBT todavía se usa comparativamente poco como material para piezas constructivas soldadas con láser, a pesar de que su perfil de propiedades por lo demás (por ejemplo, la buena estabilidad dimensional y la reducida absorción de agua) hace que sea muy atractivo para tales aplicaciones. Ciertamente, una morfología parcialmente cristalina en general obstaculiza una elevada transparencia a láser, pero ofrece ventajas en el caso de otras propiedades. De este modo, los materiales parcialmente cristalinos se pueden solicitar mecánicamente también por encima de la temperatura de transición vítrea y en general poseen una mejor resistencia a agentes químicos que los materiales amorfos. Además, los materiales que cristalizan rápidamente ofrecen ventajas en el procesamiento, en particular una rápida capacidad de desmoldeo y, por tanto, tiempos de ciclo cortos. Por tanto, es deseable la combinación de cristalinidad parcial, cristalización rápida y elevada transparencia a láser.

Son conocidos distintos enfoques para aumentar la transparencia a láser de poliésteres, en particular de PBT. Básicamente, los mismos se pueden diferenciar en combinados/mezclas y adaptación del índice de refracción.

El enfoque a través de combinados/mezclas se basa en una "dilución" del PBT poco transparente a láser con un compañero... [Seguir leyendo]

1. Uso de masas de conformado termoplásticas que contienen como componentes esenciales A) del 29 al 99, 8 % en peso de un poliéster, B) del 0, 2 al 2, 0 % en peso de sales de metal alcalino de ácidos carboxílicos alifáticos o sus mezclas, en relación

con el 100 % en peso de A) y B) , estando compuesto el componente B) de formiato sódico, acetato sódico, adipato disódico, sal sódica de ácido poliacrílico o sus mezclas, así como además C) del 0 al 70 % en peso de otros aditivos, dando la suma de los % en peso de A) a C) el 100 %

para la fabricación de cuerpos de conformado transparentes a láser de cualquier tipo.

2. Uso de acuerdo con la reivindicación 1, conteniendo las masas de conformado, en relación con el 100 % de A) y

B) , de 15 a 200 mmol/kg de poliéster del componente B) , refiriéndose esta indicación de la concentración al respectivo anión de ácido.

3. Uso de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, presentando el cuerpo de conformado una transparencia a láser de al menos el 33 % (medida a 1064 nm en un cuerpo de conformado de 2 mm de espesor) .

4. Uso de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 3, presentando el componente B) un grado de polimerización n de 10 15 a 300.

5. Uso de cuerpos de conformado transparentes a láser de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4 para la fabricación de cuerpos de conformado mediante procedimientos de soldadura con radiación láser.

6. Procedimiento para la fabricación de piezas de conformado soldadas, caracterizado porque se unen cuerpos de

conformado transparentes a láser de acuerdo con la reivindicación 5 o de acuerdo con el uso de las reivindicaciones 20 1 a 4 con cuerpos de conformado que absorben el láser mediante soldadura con radiación láser.

7. Piezas de conformado soldadas obtenibles de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6 que son adecuadas para aplicaciones en los ámbitos eléctrico, electrónico, de telecomunicación, de la tecnología de información, informático, doméstico, deportivo, médico, automovilístico o de ocio.