Die Absorption im Bereich der Laserwellenlängen 1.725 oder 1.940 nm erlaubt das Schweißen von Kunststoffen ohne Farbadditive: als Beispiel Mikrofluidikkanäle in Polycarbonat (PC). (Bild: Probylas)
Beim Schweißen von Kunststoffen mit dem Laser muss üblicherweise ein Bauteil für den Laser transparent sein und das andere absorbieren. Die eingesetzten Wellenlängen des Lasers liegen im Bereich 800 bis 1.100 nm im nahen Infrarot des Lichtspektrums. Da die meisten Polymere bei diesen Wellenlängen transparent sind, ist es notwendig für die Absorption des Lasers ein Farbadditiv zuzumischen. Dies kann Kohlenstoff (Carbon Black) sein für schwarz oder auch andere Farbtöne spezielle Masterbatches. Leider existiert aber kein Farbstoff, der fürs Auge komplett farblos ist und den Laser trotzdem genügend absorbiert. Zudem ist in der Medizintechnik das Beimischen von Farbadditiven oft unerwünscht, da dies eine erneute Zertifizierung erfordern kann.
Eine alternative Lösung ist, auf einen Laser mit einer anderen Wellenlänge zu wechseln, bei der viele Polymere von sich aus absorbieren. Im Bereich 1.700 bis 2.000 nm absorbieren die meisten Polymere durch Oberschwingungen ihrer molekularen Bindungen und Laser mit genügend Leistung am Markt verfügbar. Je nach Typ des Polymers sind diese Absorptionsbanden unterschiedlich stark ausgeprägt und in der Wellenlänge verschoben.
Da bei den langen Wellenlängen das obere Bauteil auch schon einen Teil des Laserstrahl absorbiert und diesen abschwächt, ist die Technik vor allem dann geeignet, wenn das obere Bauteil dünn ist. Die Schmelzzone ist auch tiefer als beim Standardprozess, da der Laser tiefer ins Material eindringt und nicht nur an der Oberfläche des unteren Bauteils in Wärme umgesetzt wird. Das Beispiel im Bild zeigt einen Mikrofluidikkanal von rund 200 µm Breite in Polycarbonat (PC), der neben der mechanischen Festigkeit auch dicht geschweißt werden muss ohne, dass Schmelze in den Kanal fließen kann und diesen blockiert. Da die Absorption bei der Laserwellenlänge 1.940 nm nur schwach ist, wird für PC ein Laser bei 1.725 nm verwendet.
Der Schweißprozess ohne Farbadditive wird an der Swiss Medtech Expo mit einer Turnkey S Maschine live demonstriert und auch in einem Vortrag im Begleitprogramm weiter erläutert.
Quelle: Probylas
Werden Sie Teil unseres Netzwerkes auf LinkedIn
Aktuelle Informationen für Kunststoffverarbeiter - News, Trend- und Fachberichte über effiziente Kunststoffverarbeitung. Folgen Sie uns auf LinkedIn.
