專利名稱：用于激光熔接的著色熱塑性樹脂組合物,作為其著色劑的特定中性蒽醌染料,和由其生產(chǎn) ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有特定蒽醌染料的熱塑性樹脂組合物。本發(fā)明更具體涉及具有改進(jìn)的激光熔接性能的這種組合物。
背景技術(shù)：
本領(lǐng)域已知通過將兩個樹脂制品相互接觸，將預(yù)定量的激光束傳輸聚焦到它們的連接部分上，并使連接部分熔化和連接在一起的方式，將它們連接在一起的方法(“激光熔接(laser welding)”)。與常規(guī)連接塑料部件的方法相比，激光熔接具有很多優(yōu)點。例如，公知激光熔接操作簡單、節(jié)約勞動、改進(jìn)生產(chǎn)率、接頭清晰并且生產(chǎn)成本低。它可用于包括制備模塑制品(包括中空形狀)的很多領(lǐng)域、用于汽車工業(yè)以及電和電子工業(yè)。最近，工作集中在熱塑性樹脂與含有機染料或顏料的著色劑的共混物領(lǐng)域。通過將這些著色劑加入樹脂中實現(xiàn)更好控制激光能轉(zhuǎn)化為熱。激光束滲透過緊鄰激光束源的透明制品，并且大部分吸收到不透明制品中，該不透明制品具有比上述透明制品相對高的吸收系數(shù)。仔細(xì)控制其中的著色劑量使連接部分熔化并使制品連接在一起。
例如參見日本專利公開(特開)62-49850和日本專利公開(特開)5(93)-42336。與激光束熔接有關(guān)的其它樹脂組合物描述于US5,893,959中，該專利公開了將透明和不透明工件部分通過激光束沿連接區(qū)熔接在一起。兩個部件包括黑色染料和顏料如炭黑，以使其甚至在熔接后也提供基本上均勻的視覺印象。
組合物激光熔接的其它說明出現(xiàn)在US5,893,959專利中。例如，熱塑性組合物的顏色可為黑色(炭黑或苯胺黑)，該顏色一般并且廣泛用于汽車工業(yè)和其它領(lǐng)域。然而，炭黑和苯胺黑不能透過主要波長在紅外區(qū)(1200nm至800nm)的激光束，如工業(yè)上廣泛使用的Nd:YAG激光和二極管激光。
現(xiàn)在已令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，外觀都為黑色的熱塑性樹脂組合物可用于激光熔接模制品，并且都可用于進(jìn)行激光束照射的透明和不透明部件。通過包括特定重量百分比的黑色染料，可實現(xiàn)明顯改進(jìn)透過激光束近紅外光，和汽車應(yīng)用中所需的優(yōu)良且平衡的耐熱和機械性能。
本發(fā)明目的在于提供一種熱塑性樹脂組合物，該組合物能夠提供顯示黑色和對特別在近紅外光區(qū)中的激光束透明的模制品。本發(fā)明的一個特點是，本發(fā)明的組合物可提供通過含黑色染料顯示黑色并且大量吸收激光束的、通過該激光束熔接在一起的透明和不透明制品的明顯均勻的視覺黑色印象，并具有汽車部件、電/電子部件、機械零件和很多其它應(yīng)用中所需的優(yōu)良和平衡的耐熱和機械性能。
上述目的、特點和優(yōu)點將參考本發(fā)明下面的描述更好地理解。
發(fā)明概述本發(fā)明公開并要求保護(hù)一種用于激光熔接的包括激光傳輸黑色著色劑的熱塑性樹脂組合物，所述著色劑包括a)賦予藍(lán)色、紫色或綠色，吸收可見光區(qū)中吸收波長低于700nm的可見光并且傳輸紅外光區(qū)中波長800nm至1200nm的激光束的中性蒽醌染料與b)至少一種傳輸紅外區(qū)中波長800nm至1200nm的激光束的其它紅色染料的混合物。對于紅色染料，可使用perinone染料、單偶氮復(fù)合染料或二偶氮染料。
通過使用這些組分，可獲得具有改進(jìn)模塑性、在熱塑性樹脂中的溶解度、抗?jié)B出和噴霜以及對波長800至1200nm激光束透明以及耐化學(xué)性的用于激光熔接的熱塑性樹脂組合物。
本發(fā)明的組合物除了蒽醌染料與紅色染料的混合物外，還可含有其它黃色染料作為用作組合物著色劑的一種黑色染料組分。優(yōu)選使用蒽醌黃色染料。
可用于實施本發(fā)明的相應(yīng)染料的實際量將取決于與染料共混的熱塑性樹脂的種類，本發(fā)明組合物的模塑制品所需的顏色、所需的底紋深度和厚度。例如，在使制品著色時，無論厚薄，在注意傳輸性能下調(diào)節(jié)染料量。正如本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員理解的，使用的實際量取決于使用的染料種類。
附圖簡要描述本發(fā)明將參考附圖更好地理解。


圖1為與施加的激光束接觸的制品示意圖；和圖2與圖1相同，但使用相同顏色的制品。
圖3說明用于激光熔接試驗的試片的形狀和尺寸。
圖4為用于激光熔接試驗的相互接近放置的試片的透視圖和試片與激光束之間的關(guān)系。
圖5說明用于激光熔接試驗的試片的形狀和尺寸。
圖6為用于激光熔接試驗的相互接近放置的試片的透視圖和試片與激光束之間的關(guān)系。
發(fā)明詳述本發(fā)明組合物的黑色著色劑包括預(yù)定重量比的賦予藍(lán)色、紫色或綠色，吸收可見光區(qū)中波長低于700nm并且傳輸紅外光區(qū)中波長800nm至1200nm的中性蒽醌染料與至少一種傳輸紅外區(qū)中波長800nm至1200nm的其它紅色染料如perinone染料、單偶氮復(fù)合染料或二偶氮染料的混合物。該重量比取決于著色劑的組合。
存在可用于本發(fā)明的混合染料組合的很多例子。例如，可使用藍(lán)色染料、紅色染料和黃色染料的組合；綠色染料、紅色染料與黃色染料的組合；藍(lán)色染料、綠色染料、紅色染料和黃色染料的組合；以及綠色染料、紫色染料和黃色染料的組合。
可為本發(fā)明中黑色染料的一種組分的上述中性蒽醌染料可選自下表1中顏色指數(shù)中所描述的染料。
通常，顯示藍(lán)色、紫色和綠色著色劑的染料可為生產(chǎn)黑色染料的主要組分。賦予藍(lán)色、紫色或綠色的中性蒽醌染料為通過與紅色然后與黃色染料混合獲得的黑色著色劑的主要組分。
表1
具有上述性能并用作形成本發(fā)明組合物中所含的黑色染料的主組分的例子可由下式[I](并在表2中說明的)或下式[[II-a]或式[II-b]表示。通式[I]
表2
Pro.Ex.No.＝產(chǎn)品例標(biāo)號通式[II-a]
通式[II-b] 與用作本發(fā)明組合物中的黑色著色劑的上述蒽醌染料混合的perinone染料為如下通式[III]的已知產(chǎn)品通式[III] 與蒽醌混合生產(chǎn)黑色染料的perinone染料可單獨或組合使用。
用于本發(fā)明的組合物優(yōu)選perinone染料為如下通式[IV]的那些，其在模塑中具有實際的耐熱性和在主激光束波長(800nm至1200nm)中的良好傳輸性。通式[IV] 其中P和Q可以相同或不同，獨立地為可由通式[IV-a]至[IV-c]表示的構(gòu)成單元。R14至R19可以相同或不同，獨立地為選自H、鹵素(如Cl、Br)、具有1至18個碳原子的烷基、具有1至18個碳原子的烷氧基、芳烷基、芳基的原子或基團(tuán)；m6為數(shù)值1或2。通式[IV-a] 通式[IV-b] 通式[IV-c] 屬于COLOR INDEX中列出的perinone染料類的染料為例如C.I溶劑橙60、78，C.I溶劑紅135、162、178、179，C.I.紫29，C.I.顏料橙43，C.I.顏料紅149。若在樹脂中的溶解度和分散度被增強，優(yōu)選使用溶劑型染料。
通式[IV]的perinone染料的例子在下表3中說明。
表3
Pro.Ex.No.＝產(chǎn)品例編號屬于與蒽醌染料混合生產(chǎn)用作本發(fā)明組合物中的著色劑的黑色染料的單偶氮復(fù)合染料的染料可由如下通式[V]表示通式[V]為
其中R30和R31可以相同或不同，為Cl、SO2R23、SO2(-R33)(-R34)或H；其中R33和R34可以相同或不同，獨立地為氫原子、直鏈或支鏈C1-C4烷基；R32為直鏈或支鏈C1-C4烷基；L3和L4獨立地為O或COO；(D)+為氫離子，堿金屬陽離子，銨離子，包括脂族伯、仲和叔胺的有機胺陽離子，季銨離子；K2為整數(shù)，m2為0、1或2；M2選自離子價2至4的金屬(如Zn、Sr、Cr、Al、Ti、Fe、Zr、Ni、Mn、B[硼]和Co)，優(yōu)選三價金屬如Cu或三價金屬如Cr、Co、Ni和Al的金屬。
B1和B2由如下通式[V-a]或通式[V-b]表示通式[V-a]為 或通式[V-b]為 其中R35和R37可以相同或不同，為Cl、SO2R32、SO2(-R33)(-R34)或H；R33和R34可以相同或不同，獨立地為氫原子、直鏈或支鏈C1-C4烷基；R36和R38可以相同或不同，獨立地為氫原子、直鏈或支鏈C1-C18烷基、羧基、羥基、C1-C18烷氧基、氨基或鹵原子。
用于上述單偶氮復(fù)合染料的合適陽離子為H+；堿金屬陽離子，銨離子，包括脂族伯、仲和叔胺的有機胺陽離子，和季銨離子。
可用于生產(chǎn)上述單偶氮復(fù)合染料和通常用于染料中的合適胺包括脂族胺、脂環(huán)族胺、烷氧基烷基胺、具有烷醇的胺、二胺、胍衍生物的胺和芳胺。
通式[V]中B1和B2為通式[V-a]的基團(tuán)的單偶氮復(fù)合染料的例子為如下通式[V-c]表示的。還可參見表4，該表說明通式[V-c]的很多選擇。通式[V-c]
表4
Pro.Ex.No.＝產(chǎn)品例標(biāo)號通式[V]中B1和B2為通式[V-b]的基團(tuán)的單偶氮復(fù)合染料的例子為如下通式[V-d]表示的。還可參見表5，該表說明通式[V-c]的很多選擇。通式[V-d]
表5
Pro.Ex.No.＝產(chǎn)品例標(biāo)號若需要，可將吸收低于500mm、但賦予黃色、橙色和紅色的蒽醌染料與這些蒽醌染料和紅色染料的混合物混合由此生產(chǎn)黑色染料。例如，可將下面顏色指數(shù)中描述的一種或多種蒽醌染料與該混合物組合生產(chǎn)黑色著色劑紅色染料C.I.溶劑紅52，57，111，114，136，137，138，139，143，144，145，146，147，148，149，150，151，152，155，156，168，169，170，171，172，177，181，190，191，194，199，200，201.橙色染料C.I.溶劑橙35，55，64，65，66，68，69，71，77，86，87，163.黃色染料C.I.溶劑黃100，109，117，125，156，158，163或C.I.Vat黃1，2，3。
可用于本發(fā)明的熱塑性樹脂包括例如通常用于制備模塑制品的聚酰胺如聚酰胺6(尼龍6)和聚酰胺6/6(尼龍6/6)，聚酯等。
可用于實施本發(fā)明的優(yōu)選熱塑性樹脂包括聚酰胺、酰胺和/或其它單體的共聚物，不同聚酰胺的共混物，聚酰胺與其它熱塑性聚合物的共混物和/或上述共聚物與聚酰胺的共混物和/或不同共聚物與或不與熱塑性聚合物的共混物。
合適的聚酰胺的一個例子是聚酰胺6或6/6。將中性蒽醌染料與其它紅色染料的混合物加入該聚酰胺樹脂組合物中賦予顯著并且令人吃驚增加的激光熔接性能，而不會降低其它重要性能如耐熱性，耐化學(xué)性，可模塑性和機械特性如由其膜塑的制品的剛性和韌性。聚酰胺6是特別有利的，因為它的低結(jié)晶速率導(dǎo)致具有特定波長的激光束傳輸系數(shù)增加并且對所需的韌性和翹曲(warpage)無不利影響。因其耐熱和機械性能的平衡范圍，這些組合物在諸如轎車部件的應(yīng)用中是有利的。
用于本發(fā)明組合物的熱塑性樹脂包括例如通常用于制備模塑制品的聚酰胺、聚酯等。對于用于本發(fā)明的聚酰胺樹脂的例子，可列舉二羧酸與二胺的縮聚產(chǎn)品、氨基羧酸的縮聚產(chǎn)品和環(huán)內(nèi)酰胺的開環(huán)聚合產(chǎn)品。對于二羧酸的例子，可列舉己二酸、壬二酸、癸二酸、十二酸、間苯二甲酸和對苯二甲酸。對于二胺的例子，可列舉丁二胺、六亞甲基二胺、八亞甲基二胺、九亞甲基二胺、十二亞甲基二胺、2-甲基五甲基二胺、2-甲基八亞甲基二胺、三甲基六亞甲基二胺、雙(對氨基環(huán)己基)甲烷、間-二甲苯二胺和對二甲苯二胺。對于氨基羧酸的例子，可列舉11-氨基十二酸。對于環(huán)內(nèi)酰胺的例子，可列舉己內(nèi)酰胺和月桂內(nèi)酰胺。對于縮聚產(chǎn)品和開環(huán)聚合產(chǎn)品的具體例子，可列舉脂族聚酰胺如尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍610、尼龍612、尼龍11、尼龍12，半芳族聚酰胺如聚間二甲苯己二酰二胺(尼龍MXD6)、聚六亞甲基對苯二甲酰胺(尼龍6T)、聚六亞甲基間苯二甲酰胺(尼龍6I)和聚九亞甲基對苯二甲酰胺(尼龍9T)及這些聚合物的共聚物和混合物。對于共聚物的例子，可列舉尼龍6/66、尼龍66/6I、尼龍6I/6T和尼龍66/6T。
在實施本發(fā)明中可用于與著色劑共混的寬范圍的常規(guī)聚酯模塑組合物是已知的。這些常規(guī)聚酯包括通常為二羧酸與二醇縮聚產(chǎn)品的聚合物。二羧酸可選自己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二羧酸和二苯基二羧酸，二醇可選自乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、新戊二醇、環(huán)己二醇和雙酚A。優(yōu)選的聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丙二醇酯(3GT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚2，6-萘二酸乙二醇酯(PEN)、聚對苯二甲酸環(huán)己烷二亞甲基酯(PCT)及其共聚物和混合物。對于共聚物的例子，可將一些二羧酸或一些二醇加入縮聚產(chǎn)品中。聚酯聚合物可與具有3個以上官能團(tuán)的很少量的組分如均苯三酸、偏苯三酸、均苯四酸、甘油和季戊四醇共混。
還可存其它聚合物如聚碳酸酯，條件是基本上不改變本發(fā)明組合物的基本特征。
本發(fā)明組合物的黑色著色劑包括預(yù)定重量比的賦予藍(lán)色、紫色或綠色，吸收可見光區(qū)中波長低于700nm的可見光并且傳輸紅外光區(qū)中波長800nm至1200nm的激光束的中性蒽醌染料與至少一種傳輸紅外區(qū)中波長800nm至1200nm的激光束的其它紅色染料的混合物，所述紅色染料如perinone染料、單偶氮復(fù)合染料或二偶氮染料。
在樹脂組合物中加入的激光傳輸著色劑的量為0.01-15wt％，優(yōu)選0.05-5wt％，按100wt％熱塑性樹脂計。
當(dāng)該組合物包括聚酰胺6作為聚酰胺樹脂組合物的至少主要組分時，含中性蒽醌染料的染料混合物的存在量為0.01至1wt％。上述染料混合物的量可通過需要與激光熔接相關(guān)的不同性能的應(yīng)用確定。
本發(fā)明的組合物可含有無機填料或增強劑。合適的例子包括纖維增強物如玻璃纖維和碳纖維，玻璃片、玻璃珠、滑石、高嶺土、硅灰石二氧化硅、碳酸鈣、鈦酸鉀和云母。優(yōu)選選用玻璃纖維。適合用于本發(fā)明的玻璃纖維為通常用作熱塑性樹脂和熱固性樹脂的增強劑的那些。
玻璃纖維在本發(fā)明樹脂組合物中的優(yōu)選量為約5至約120重量份，按100重量份熱塑性樹脂計。若該量低于5wt％，將難以由玻璃纖維獲得足夠的增強，若該量超過120wt％，則其具有不良加工性和對激光的不良透明性。優(yōu)選使用約5至約100wt％，特別是約15至約85wt％。
為適應(yīng)樹脂組合物的不同應(yīng)用而選取的一種或多種非必要的化合物可包含在本發(fā)明的組合物中。通常，添加劑組合物可包括阻燃劑、沖擊改性劑、粘度改性劑、耐熱改進(jìn)劑、潤滑劑、抗氧劑以及UV-和其它穩(wěn)定劑。本發(fā)明的組合物可具有此類添加劑化合物的量應(yīng)使得不損害組合物的特征性能。這些和其它添加劑可按照本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員理解的被接受的實踐使用。
在本發(fā)明中，提供適合激光熔接的熱塑性樹脂組合物，包括傳輸激光束的透明制品，以實現(xiàn)與吸收激光束的不透明制品一起熔接。合適的不透明制品和其組合物描述于例如DE-A-4432081中。
圖1為常規(guī)激光熔接排列的示意圖。激光束1經(jīng)第一制品2傳輸?shù)胶す馐战M合物的第二制品3，已吸收激光能1的第二制品3的表面4熔化并與第一制品2的表面一起壓制，以使其熔接在一起。如圖2所示，兩種熱塑性組分5和6必須具有不同的傳輸和吸收系數(shù)，并且難以在表面8將具有相同顏色的兩個制品熔接在一起。在圖2中，將激光束1施于組分5的表面。
在這里的圖3和5中，給出用于這些實施例的激光熔接試驗中的下部試片10。標(biāo)出的尺寸在試片10中形成了刻痕。上部試片9具有相同的結(jié)構(gòu)和尺寸。在圖4和圖6中，給出上部試片9與下部試片10的接頭，以及激光束11(在箭頭方向)運動形成熔接。
實施例本發(fā)明通過下面的實施例和比較例進(jìn)行說明。
實施例A在本實施例、實施例B以及比較例C和D中，將400g(未增強的)尼龍6 ZYTEL九粒(以產(chǎn)品名Zytel7301購自E.I.Dupont deNemours and Co.)在真空下在120℃下干燥8小時以上，然后與規(guī)定的染料混合物在不銹鋼滾筒混合器中在攪拌下混合1小時。將該混合物用Kawaguchi Steel K.K.生產(chǎn)的K50-C注塑形成注塑試樣(其尺寸為48mm×86mm×3mm)，并將料筒溫度設(shè)定為250℃。模溫為60℃。重要結(jié)果在表6中給出。
在本實施例中，染料混合物為C.I.溶劑藍(lán)97(0.40g)與C.I.溶劑紅179表示的perinone紅染料(0.24g)和C.I.溶劑黃163表示的蒽醌黃染料(0.16g)結(jié)合的蒽醌藍(lán)色染料。觀察到試樣的良好和均勻黑色外觀和表面光澤，無顏色陰影。
實施例B在本實施例中，染料混合物為C.I.溶劑藍(lán)101(0.53g)與C.I.溶劑紅179表示的perinone紅染料(0.18g)和C.I.溶劑黃163表示的蒽醌黃染料(0.09g)結(jié)合的蒽醌藍(lán)色染料。觀察到試樣的良好和均勻黑色外觀和表面光澤，無顏色陰影。
比較例C在該比較例中，染料混合物為C.I溶劑紫13(0.68g)與C.I.溶劑黃114表示的quinopthalone黃色染料(0.12g)組合的蒽醌紫色染料。觀察到試樣的良好和均勻黑色外觀和表面光澤，無顏色陰影。
比較例D在該比較例中，染料混合物為C.I顏料藍(lán)15.3(0.48g)與C.I.溶劑紅179表示的perinone紅染料(0.24g)和C.I.溶劑黃163表示的蒽醌黃染料(0.08g)組合的銅酞菁藍(lán)顏料。觀察到試樣的良好和均勻藍(lán)色外觀和表面光澤，無顏色陰影。
表6
該試驗證明，與比較例D相比，實施例A和B在紅外區(qū)的主波長(800至1200nm)下顯示與天然樹脂一樣高的傳輸。并且實施例A和B與比較例C相比顯示較低的升華性能。這意味著，即使用實施例A和B著色的熱塑性樹脂處于較高溫度(如汽車和電工業(yè))下，其著色劑也具有不遷移到其它部分的性能。
實施例E在本實施例、實施例F以及比較例G和H中，將400g增強聚酯丸粒(由對苯二甲酸和乙二醇酯制備，其特性粘度在25℃下測量為0.85，用在苯酚與二氯苯的重量比1/1的混合溶液中并含有由NipponElectric Glass Co.，Ltd生產(chǎn)的30wt％短玻璃纖維187H(按聚酯樹脂組合物的總重量計)的1％溶液測量)在真空下在120℃下干燥8小時以上，然后與規(guī)定的染料混合物在不銹鋼滾筒混合器中在攪拌下混合1小時。將該混合物用Kawaguchi Steel K.K.生產(chǎn)的K50-C注塑形成注塑試樣(其尺寸為48mm×86mm×3mm)，并將料筒溫度設(shè)定為290℃。模溫為60℃。
在本實施例中，染料混合物為C.I.溶劑藍(lán)97(0.40g)與C.I.溶劑紅179表示的perinone紅染料(0.24g)和C.I.溶劑黃163表示的蒽醌黃染料(0.16g)結(jié)合的蒽醌藍(lán)色染料。觀察到試樣的良好和均勻黑色外觀和表面光澤，無顏色陰影。
實施例F在本實施例中，染料混合物為C.I.溶劑藍(lán)101(0.53g)與C.I.溶劑紅179表示的perinone紅染料(0.18g)和C.I.溶劑黃163表示的蒽醌黃染料(0.09g)結(jié)合的蒽醌藍(lán)色染料。觀察到試樣的良好和均勻黑色外觀和表面光澤，無顏色陰影。
比較例G在該比較例中，染料混合物為C.I溶劑紫13(0.68g)與C.I.溶劑黃114表示的quinopthalone黃色染料(0.12g)組合的蒽醌紫色染料。觀察到試樣的良好和均勻黑色外觀和表面光澤，無顏色陰影。
比較例H
在該比較例中，染料混合物為C.I顏料藍(lán)15.3(0.48g)與C.I.溶劑紅179表示的perinone紅染料(0.24g)和C.I.溶劑黃163表示的蒽醌黃染料(0.08g)組合的酞菁顏料。觀察到試樣的良好和均勻黑色外觀和表面光澤，無顏色陰影。
結(jié)果在下表7中給出。
表7
該試驗證明，與比較例H相比，實施例E和F在紅外區(qū)中的主波長(800至1200nm)下顯示與自然色樹脂一樣高的傳輸。并且實施例E和F與比較例G相比顯示較低的升華性能。本試驗獲得與尼龍6相同的結(jié)果。
試驗程序(1)傳輸性能用Hitachi生產(chǎn)的裝有用于從紫外至近紅外的60φ球形光度計的U-3410光譜儀，測量具有相應(yīng)波長940nm(半導(dǎo)體激光)和1064nm(YAG激光)在測試板于400nm至1200nm范圍內(nèi)的傳輸。測量940nm的傳輸1064nm的傳輸?shù)谋壤?TA)以及940nm的傳輸天然樹脂的傳輸?shù)谋壤?TB)，并對實施例進(jìn)行比較。(2)外觀和表面光澤測試板的外觀通過用Macbeth生產(chǎn)的反射密度儀測量測試板的反射密度(OD)評估。具有較高OD值的測試板被評估為具有更好的表面光滑度和富光澤。(3)耐光性將各測試板按照如下條件暴露在Xenon Weather Meter(由ToyoSeiki K.K.生產(chǎn)，商品名AtlasCI-4000)下。用比色計(由JuKi生產(chǎn)，商品名JP 7000)確定并測量光照射“前”“后”的褪色量和褪色ΔE。
耐光試驗程序的條件光線照射(W/m2)(E) 60黑標(biāo)準(zhǔn)溫度(℃) 83雨試驗 N室溫(℃) 55濕氣(％) 50具有更大ΔE的測試板被評價為具有更大的掉色和褪色。(4)升華試驗染料升華量通過放置粘附在每個測試板上的白帶子并在140℃的烘箱中保持3小時“前”和“后”的ΔE測定，并用上述比色計測量。
將具有更大ΔE的粘附在測試板上的白帶子評價為具有更大升華。
實施例I將5kg尼龍6 Zytel7301丸粒(購自E.I.DuPont de Nemoursand Co.)在設(shè)定80℃的脫濕干燥器中干燥4小時以上，并與C.I溶劑綠3表示的蒽醌綠染料(6.6g)及C.I.溶劑紅179表示的perinone紅染料(2.3g)和C.I.溶劑黃163表示的蒽醌黃染料(1.1g)的混合物混合。
然后將上述混合染料的丸粒在Sumitomo 75T模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為60mm×1.5mm的試片。
實施例J將14kg尼龍6 Zytel7301丸粒(購自E.I.DuPont deNemours and Co.)、8.8g CuI、100g二硬脂酸鋁和6kg玻璃纖維(TP57，購自Nippon Sheet Glass Co.，Ltd)混合并在雙螺桿擠出機(Werner & Pfleiderer Corporation的ZSK-40)上擠出。
將5kg獲得的丸粒在設(shè)定80℃的脫濕干燥器中干燥4小時以上，并與C.I溶劑綠3表示的蒽醌綠染料(6.6g)及C.I.溶劑紅179表示的perinone紅染料(2.3g)和C.I.溶劑黃163表示的蒽醌黃染料(1.1g)的混合物混合。
然后將上述混合染料的丸粒在Toshiba IS 170FIII模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為試片，并在Sumitomo75T模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為60mm×18mm×1.5mm的試片。
比較例K將5kg尼龍6 Zytel7301丸粒(購自E.I.DuPont de Nemoursand Co.)在設(shè)定80℃的脫濕干燥器中干燥4小時以上，并與28g苯胺黑染料(Nigrosine Base SAP，Orient Chemical IndustriesLtd.)混合。
然后將上述混合染料的丸粒在Sumitomo 75T模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為60mm×18mm×1.5mm的試片。
比較例L將5kg尼龍6 Zytel7301丸粒(購自E.I.DuPont de Nemoursand Co.)在設(shè)定80℃的脫濕干燥器中干燥4小時以上，并與5g炭黑和28g苯胺黑染料(Nigrosine Base SAP，Orient ChemicalIndustries Ltd.)混合。
然后將上述混合染料的丸粒在Sumitomo 75T模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為60mm×18mm×1.5mm的試片。
比較例M將14kg尼龍6 Zytel7301丸粒(購自E.I.DuPont de Nemoursand Co.)、8.8g CuI、100g二硬脂酸鋁和6kg玻璃纖維(TP57，購自Nippon Sheet Glass Co.，Ltd)混合并在ZSK-40雙螺桿擠出機上擠出。
將5kg獲得的丸粒在設(shè)定80℃的脫濕干燥器中干燥4小時以上，并與28g苯胺黑染料(Nigrosine Base SAP，Orient ChemicalIndustries Ltd.)混合。
然后將上述混合染料的丸粒在Toshiba IS 170FIII模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為按照ISO 3167的試片，并在Sumitomo 75T模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為60mm×18mm×1.5mm的試片。
比較例N將14kg尼龍6 Zytel7301丸粒(購自E.I.DuPont de Nemoursand Co.)、8.8g CuI、100g二硬脂酸鋁和6kg玻璃纖維(TP57，購自Nippon Sheet Glass Co.，Ltd)混合并在ZSK-40雙螺桿擠出機上擠出。
將5kg獲得的丸粒在設(shè)定80℃的脫濕干燥器中干燥4小時以上，并與5g炭黑和28g苯胺黑染料(Nigrosine Base SAP，OrientChemical Industries Ltd.)混合。
然后將上述混合染料的丸粒在Toshiba IS 170FIII模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為按照ISO 3167的試片，并在Sumitomo 75T模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑為60mm×18mm×1.5mm的試片。(5)激光熔接試驗放置60mm×18mm×1.5mm試片，如此將20mm各試片重疊。將重疊區(qū)域用設(shè)定4W、具有3mm直徑的Nd∶YAG激光(Olion 510，1064nm連續(xù))照射2秒。用肉眼觀測熔接試片，當(dāng)形成粘結(jié)力時評價為OK，當(dāng)兩個試片不粘附評價為NG，當(dāng)透明部分燃燒并損害時評價為崩潰，每一結(jié)果如下表8所示。
表8
放置60mm×18mm×1.5mm試片，如此將20mm各試片重疊。將重疊區(qū)域用設(shè)定4W、具有3mm直徑的二極管激光(SDL-FD25，820nm連續(xù))照射10秒。在Autograph(Shimadzu Seisakusho)上以2mm/min測試熔接試樣的強度。結(jié)果在表9中給出。
表9
(6)拉伸性能和熱老化拉伸強度和伸長按照ISO 527在模塑后和170℃下加熱老化1000小時后測量。還觀測試片外觀。結(jié)果在表10中給出。
表10
實施例I和J在激光束熔接中顯示與由含炭黑的熱塑性樹脂制備的激光束不透明的工件部件的良好粘接。即使當(dāng)加入著色劑時模塑前后的機械性能顯示無損害。實施例O和P及比較例Q玻璃纖維增強的尼龍6(Zytel73G30L，購自E.I.DuPont deNemours and Co.)和染料以表11中描述的量干混。將共混的材料模塑為兩類試片一類用于測試機械性能和另一類用于激光熔接。用于機械性能的試片按照ISO 3167在Toshiba IS 170FIII模塑機上在設(shè)定料筒溫度260℃和模塑溫度80℃下模塑。具有圖3所示尺寸的用于激光束的試片在Sumitomo Juki 75T模塑機上在設(shè)定料筒溫度250℃和模塑溫度80℃下模塑。
拉伸強度和伸長按照ISO 527測量，有缺口的卻貝沖擊強度按照ISO 179測量。激光熔接使用如圖4所示的結(jié)合在一起的上述兩個試片進(jìn)行。實施例O和P用作上部試片，比較例Q用作下部試片。用二極管激光器(波長940nm，Rofin-Sinar Laser GmbH制造)在激光功率50W和各種速度下在3mm直徑下照射。熔接測試片的拉伸強度在Autograph(Shimazu Seisakusho制造)上通過以5mm/min拉開的方式進(jìn)行測試，并記錄其最大荷載。
表11
實施例R和S及比較例T玻璃纖維增強的尼龍66(Zytel73G33HS1L，購自E.I.DuPont deNemours and Co.)和染料以表12中描述的量干混。將共混的材料模塑為兩類試片一類用于測試機械性能和另一類用于激光熔接。用于機械性能的試片按照ISO 3167在Toshiba IS 170FIII模塑機上在設(shè)定料筒溫度280℃和模塑溫度80℃下模塑。具有圖3所示尺寸的用于激光束的試片在Sumitomo Juki 75T注塑模塑機上在設(shè)定料筒溫度270℃和模塑溫度80℃下模塑。
拉伸強度和伸長按照ISO 527測量，有缺口的卻貝(NotchedCharpy)沖擊強度按照ISO 179測量。激光熔接使用如圖4所示的結(jié)合在一起的上述兩個試片進(jìn)行。實施例R和S用作上部試片，比較例T用作下部試片。用二極管激光器(波長940nm，Rofin-Sinar LaserGmbH制造)在激光功率80W和各種速度下在3mm直徑下照射。熔接測試片的拉伸強度在Autograph(Shimadzu seisakusho制造)上通過以5mm/min拉開的方式進(jìn)行測試，并記錄其最大荷載。
表12
實施例U和V及比較例W將實施例E的玻璃纖維增強聚酯丸粒(按實施例E中的描述干燥)和染料以表13中描述的量干混。將共混的材料模塑為兩類試片一類用于測試機械性能和另一類用于激光熔接。用于機械性能的試片按照ISO 3167在Toshiba IS 170FIII模塑機上在設(shè)定料筒溫度290℃和模塑溫度60℃下模塑。具有圖3所示尺寸的用于激光束的試片在Sumitomo Juki 75T模塑機上在設(shè)定料筒溫度280℃和模塑溫度60℃下模塑。
拉伸強度和伸長按照ISO 527測量，有缺口的卻貝沖擊強度按照ISO 179測量。激光熔接使用如圖4所示的結(jié)合在一起的上述兩個試片進(jìn)行。實施例U和V用作上部試片，比較例W用作下部試片。用二極管激光器(波長940nm，Rofin-Sinar Laser GmbH制造)在激光功率50W和常規(guī)速度下在3mm直徑下照射。熔接測試片的拉伸強度在Autograph(Shimazu Seisakusho制造)上通過以5mm/min拉開的方式進(jìn)行測試，并記錄其最大荷載。
表1權(quán)利要求
1.一種用于激光熔接的熱塑性樹脂組合物包括1)熱塑性樹脂；和2)激光傳輸黑色著色劑，包括a)賦予藍(lán)色、紫色或綠色，吸收波長低于700nm的可見光并且傳輸紅外光區(qū)中波長800nm至1200nm的激光束的中性蒽醌染料與b)至少一種傳輸紅外區(qū)中波長800nm至1200nm的激光束的其它紅色染料的混合物。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述著色劑包括所述中性蒽醌藍(lán)色染料與所述紅色染料和另外的其它黃色染料的混合物。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中所述熱塑性樹脂為聚酰胺或聚酯。
4.如權(quán)利要求1-3任何一項的組合物，其中所述紅色染料選自perinone染料、單偶氮復(fù)合染料或蒽醌染料。
5.權(quán)利要求1的組合物，還包括增強劑。
6.一種由權(quán)利要求1的組合物形成的激光傳輸制品。
7.一種制品，通過將吸收激光的制品與權(quán)利要求6的激光傳輸制品熔接形成。
8.一種適合與施加激光熔接的熱塑性樹脂混合的激光傳輸黑色著色劑，包括a)賦予藍(lán)色、紫色或綠色，吸收波長低于700nm的可見光并且傳輸紅外光區(qū)中波長800nm至1200nm的激光束的中性蒽醌染料與b)至少一種傳輸紅外區(qū)中波長800nm至1200nm的激光束的其它紅色染料的混合物。
9.權(quán)利要求8的著色劑，包括所述中性蒽醌藍(lán)色染料與所述紅色染料和另外的黃色染料的混合物。
全文摘要
公開了一種適合激光熔接的熱塑性樹脂組合物，包括中性蒽醌染料與至少一種吸收和傳輸選取的可見光區(qū)并增強熔接性能的其它紅色著色劑的混合物。
文檔編號C08K5/00GK1474851SQ01818755
公開日2004年2月11日 申請日期2001年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者R·科施達(dá), R 科施達(dá), Y·哈塔斯, 鞘, R·哈亞施, H·蘇米 申請人:納幕爾杜邦公司, 東方化學(xué)工業(yè)公司