激光可透性组合物和激光焊接法的制作方法

专利名称：激光可透性组合物和激光焊接法的制作方法
背景技术：
本发明涉及一种激光可透性组合物，它含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体，用于形成激光可透性模制加工件。本发明还涉及激光焊接由该组合物制成的该模制加工件的方法。
热塑性弹性体是一种合成的高分子材料，具有塑料(如热塑性树脂)的在高温下软化的性能和橡胶的在室温下具有弹性的性能。热塑性弹性体与热塑性树脂一样，可进行注模，形成各种形状的成型物。此外，它具有优异的产率和再循环性。因此，通常将它作为橡胶和塑料(如热塑性树脂)之间的材料，用于形成成型物，用在汽车工业、电气工业、电子工业等广泛领域中。
热塑性弹性体主要包括作为柔性链段的橡胶成分，如苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、乙烯-丙烯-二烯-亚甲基共聚物(EPDM)和丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)。此外，它包括作为硬链段的热塑性成分，如聚烯烃、聚苯乙烯类、聚(氯乙烯)类、聚酯类、聚酰胺类和聚氨酯类。
尤其是，聚烯烃热塑性弹性体(TPO)是最常用的成型材料，因为它的制造成本低，并具有优异的性能，如抗张强度、断裂伸长和拉伸变定。聚烯烃热塑性弹性体包括塑料成分，如聚丙烯和聚乙烯的热塑性树脂，和橡胶成分，如聚烯烃等。仅通过混合、聚合或交联即可制备该弹性体。
激光焊接法是用于将由热塑性树脂如聚丙烯制成的模制加工件相互连接的方法之一。可如日本专利临时出版物第11-170371号所述那样进行激光焊接。将由热塑性树脂制成的激光可透性模制加工件和由热塑性树脂制成的激光吸收性模制加工件连在一起。激光从该激光可透性模制加工件一侧照射传送。激光传送到该激光吸收性模制加工件，被该加工件吸收，引起放热，由此使两种模制加工件的连接处熔化而焊接在一起。为了使用足够焊接强度进行激光焊接，需要该激光可透性模制加工件具有高的激光透过率，以使足够的激光透过，放出足够的热量。
但是，聚烯烃热塑性弹性体的激光透过率往往低于激光可透性良好的热塑性树脂(如聚丙烯和聚酰胺)的激光透过率，因为聚烯烃热塑性弹性体已通过混合、聚合或交联而产生了变性。
此外，聚烯烃热塑性弹性体会逐渐氧化或劣化成黄色。因此，需要预先用着色剂进行着色，以使该黄色不显眼或使色彩鲜明漂亮。
由于色素极大地损害激光可透性性能的缘故，包含色素的组合物必然只能具有更低的激光透过率。结果产生了一些问题，即当对由聚烯烃热塑性弹性体制成的激光可透性模制加工件进行激光焊接时，与使用由热塑性树脂制成的激光可透性模制加工件相比，它没有以足够强度被焊接。
此外，如果以相当大的强激光输出传送足够的激光进行激光焊接以弥补较低的激光透过率，则在模制加工件表面上的过度加热将导致烧毁、劣化和光滑度变差。
另一方面，聚烯烃热塑性弹性体制成的、用不太损害激光可透性性能的已知油溶性染料替换色素作为着色剂进行着色而得到的激光可透性模制加工件，在成模和焊接时易退色。此外，如果在高温和高湿度下放置模制加工件，染料从激光可透性模制加工件向由热塑性树脂或聚烯烃热塑性弹性体制成的激光吸收性模制加工件的渗出性(即迁移性)显著。结果导致外观变差。

发明内容
开发了本发明来解决前述问题。
本发明的一个目的是提供一种形成激光可透性高的模制加工件的激光可透性组合物，该组合物含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体，该弹性体经鲜明着色，即使热处理(如注模)也不退色，也不会渗出。
本发明的另一目的是提供一种激光焊接由组合物制成的模制加工件的方法，该方法能效高，将其加工的焊接制品具有足够抗张强度和悦人外观。
开发用于实现前述目的的本发明激光可透性组合物包含动态交联聚烯烃热塑性弹性体(TPV)，在未着色情况下，其熔点范围为160-210℃；和染料盐(dye salt)，能透射波长为800-1200纳米的激光。
通过将该熔点为160-210℃的未着色动态交联聚烯烃热塑性弹性体与该染料盐混合而制备该激光可透性组合物。将该激光可透性组合物模塑可获得激光可透性模制加工件1，如

图1所示。熔点范围为160-210℃的弹性体具有优异的分散性和防着色剂劣化性。因此，由该弹性体制得的激光可透性组合物具有优异的表面光泽和外观，能解决上述问题。
可根据ISO(国际标准组织)1133测量熔点，具体如下。将动态交联聚烯烃热塑性弹性体固定在得自Shimadzu公司的流动试验仪(Flow Tester)CFT-500D上。在以下条件下测量该动态交联聚烯烃热塑性弹性体的熔化温度负荷为5kgf，模孔长度为1毫米、直径为1毫米，温度以每分钟5℃从150℃升高到250℃。
确定熔点的方法如下。使用其流动曲线分析流出终点和最小点之间的二分之一。对应于该二分之一处的温度即为熔点。称此方法为二分之一法。
在激光可透性组合物中，优选的是，根据日本工业标准JISK-6262-1997，该动态交联聚烯烃热塑性弹性体在100℃时的压缩应变为20-70％。
对于本发明的激光可透性组合物，优选的是，激光的波长为840纳米，在该波长时该动态交联聚烯烃热塑性弹性体的透过率至少为35％。
染料盐优选选自以下至少一种物质单偶氮类染料盐、双偶氮类染料盐、蒽醌类(anthraqunone)染料盐、蒽吡啶酮类(anthrapyridone)染料盐和三苯甲烷类染料盐。
对于本发明的激光可透性组合物，在金属茂催化剂的存在下制备其动态交联聚烯烃热塑性弹性体。
对于本发明的激光可透性组合物，优选的是，其动态交联聚烯烃热塑性弹性体的肖氏硬度(Shore hardness)为60-90(A)。
对于本发明的激光可透性组合物，还优选的是，其动态交联聚烯烃热塑性弹性体包含乙烯-α-烯烃共聚物弹性体作为其主要成分。
还优选的是，该乙烯-α-烯烃共聚物弹性体中乙烯与该α-烯烃的共聚比以重量计为55∶45到80∶20。
激光吸收性组合物包含动态交联聚烯烃热塑性弹性体，在未着色情况下其熔点范围为10-210℃；和激光吸收剂。
对于本发明的激光吸收性组合物，激光吸收剂的例子如炭黑。
在激光吸收性组合物中，优选的是其动态交联聚烯烃热塑性弹性体包含乙烯-α-烯烃共聚物弹性体作为其主要成分。
激光吸收性组合物可含有滑石粉。
描述本发明一个实施例的图1所说明的激光焊接法包括将由上述激光可透性组合物制成的激光可透性模制加工件1放到具有激光吸收剂7的激光吸收性模制加工件2上；使激光3辐照到该激光可透性模制加工件1上，以使该激光可透性模制加工件1和该激光吸收性模制加工件2焊接。
如描述激光焊接法的图2所示，可通过激光使该激光可透性模制加工件1焊接到该激光吸收性模制加工件2的两个表面上。
如描述激光焊接法的图3所示，该激光吸收性模制加工件2可通过其带有的含激光吸收剂7的表层8和该激光可透性模制加工件1相接。
在激光焊接法中，激光吸收性模制加工件2可由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体和激光吸收剂7的组合物制成。
激光吸收性模制加工件2可由含有热塑性树脂和激光吸收剂的组合物制成。
激光吸收性模制加工件2中的热塑性树脂是聚丙烯类树脂。
在含有热塑性树脂和激光吸收剂的组合物中，该热塑性树脂包含滑石粉。
对于激光焊接法，通过扫描辐照激光3，并根据下式(I)向激光吸收性模制加工件2的表面提供一定的热量K(J/mm2)K＝(p×T)/(100×q×d)≥0.5 (I)式中，p(W)是激光3的输出。T(％)是该激光可透性模制加工件1在激光的辐照下的透过率，q(mm/秒)是激光的扫描速率，d(mm)是激光3在表面上的辐照点的直径。
本发明的激光焊接制品由下述加工吸收性模制加工件和加工可透性模制加工件激光焊接而成该激光吸收性模制加工件由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体和激光吸收剂的组合物制成，其中，该弹性体在未着色情况下的熔点为160-210℃；该激光可透性模制加工件由包含另一动态交联聚烯烃热塑性弹性体和染料盐的组合物制成，其中，该弹性体在未着色情况下的熔点为160-210℃，该染料盐能透射波长为800-1200纳米的激光，此模制加工件被放在前述激光吸收性模制加工件上；通过向该激光可透性模制加工件照射激光，使该激光从其中透过并被该激光吸收性模制加工件吸收，从而使它们在接触位置上焊接。
本发明的激光可透性组合物包含经染料盐着色而具有鲜明色调(hue)的动态交联聚烯烃热塑性弹性体。使用该组合物，通过热处理过程(如注模)而形成用于激光焊接的激光可透性模制加工件。该激光可透性模制加工件的色调不会退色，并且它对接近红外线波长的区域的激光具有足够的透过率，并且有优异的染料盐不向要进行激光焊接的激光吸收性模制加工件渗出的性能。
此外，采用本发明的激光焊接法，可高能效地对两种模制加工件进行激光焊接，获得具有足够抗张强度、不会退色、独具匠心的漂亮模制加工件。
附图简述图1是一个实施例实施过程的透视图，它描述了由本发明激光可透性组合物制成的激光可透性模制加工件与激光吸收性模制加工件的激光焊接。
图2是一个实施例实施过程的透视图，它描述由本发明的激光可透性组合物制成的激光可透性模制加工件和激光吸收性模制加工件的激光焊接。
图3是一个实施例实施过程的透视图，它描述由本发明的激光可透性组合物制成的激光可透性模制加工件和激光吸收性模制加工件的激光焊接。
发明详述下文将详细阐述本发明的激光可透性组合物、激光吸收性组合物、激光焊接法和激光焊接的制品。
动态交联聚烯烃热塑性弹性体可以较低的制造成本获得，并比其他热塑性弹性体具有更良好的性能，而且各性能均衡，如抗张强度、断裂伸长和拉伸变定。因此，作为成型材料，聚烯烃热塑性弹性体是最适宜、重要的材料。
动态交联聚烯烃热塑性弹性体较佳包含重量比为20∶80到50∶50的硬链段和柔性链段。例如，通过将它们混合而制得。
使用接近红外线波长区域的激光波长，动态交联聚烯烃热塑性弹性体的激光可透性性能通常能得到改善。
优选的是，动态交联聚烯烃热塑性弹性体在840纳米的激光波长照射下的透过率至少为35％。当使用激光焊接由该具有高透过率的弹性体的激光可透性组合物制成的模制加工件时，通过照射相对较弱的激光即可进行牢固的焊接。在这种情况下，激光的能量转换效率高，且容易控制激光。因此，不论模制加工件的几何形状如何，都能无障碍地实施工业条件的各种设定。此外，漂亮的模制加工件能以较低的制造成本制得，并通常具有足够的抗张强度。模制加工件的表面不会有焦痕、色斑以及明显的焊接部位。
作为动态交联聚烯烃热塑性弹性体中的塑料成分的硬链段例子是诸如聚丙烯和聚乙烯(低密度聚乙烯或直链聚乙烯或高密度聚乙烯)的热塑性树脂。
作为动态交联聚烯烃热塑性弹性体中的橡胶成分的柔性链段例子是乙烯-丙烯-二烯-亚甲基共聚物(EPDM)、乙烯-丙烯共聚物(EPM)、乙烯-丁烯橡胶(EBM)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)、丙烯酸橡胶(ACM)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、氯化聚乙烯弹性体(CPE)、表氯醇橡胶(ECO)、天然橡胶(NR)、丁基橡胶、由单活性点催化剂如金属茂催化剂合成的乙烯-α-烯烃共聚物弹性体(橡胶)，以及其他共聚物弹性体(橡胶)。
柔性链段特别优选是乙烯-α-烯烃共聚物弹性体。乙烯-α-烯烃共聚物弹性体例如是乙烯与具有3-20个碳原子、尤其是6-12个碳原子的α-烯烃的共聚物。
具有3-20个碳原子的α-烯烃的例子是丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯，尤其优选1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。1-辛烯更优选，因为它仅需少量即可产生优异的软化的效果，而且由其制得的共聚物具有优异的机械性能。
动态交联聚烯烃热塑性弹性体被分成3种类型，包括聚合类型、部分交联类型和高密度交联类型。可按照用途选择合适类型的弹性体，因为各类型弹性体具有不同的物理性能，如弹性。
优选的例子是在金属茂催化剂如TPV A6110、TPV A9110、TPVA8120和TPV B8130的存在下(得自Asahi Kasei Chemicals公司)下制得的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，由聚乙烯和乙烯-丙烯-二烯-亚甲基共聚物(EPDM)制成的其他动态交联聚烯烃热塑性弹性体，如得自MitsuiChemicals公司的Soft Milastomer和Hard Milastomer。
特别优选的交联类型的聚烯烃热塑性弹性体是在单活性点催化剂如金属茂催化剂存在下制得的乙烯-α-烯烃共聚物弹性体。
金属茂催化剂是一种活性均匀的高活性单活性点催化剂。可通过对催化剂的结构进行精确的分子设计而产生合适的活性。与使用Ziegler-Natta催化剂相比，使用该催化剂更容易进行和α-烯烃等环状烯烃或高级烯烃的共聚，可获得具有如下优点的乙烯-α-烯烃共聚物弹性体共聚物的分子量分布窄，共聚物中具有3-20个碳原子的作为共聚单体的α-烯烃的分布更均匀，低分子量成分的含量少。由它制得的交联聚烯烃热塑性弹性体的交联均一，显示出优异的橡胶弹性。
在金属茂催化剂存在下制得的作为该无规共聚物的乙烯-α-烯烃共聚物弹性体在接近红外线波长区域具有足够的透过率(这是进行激光焊接所必需的)。在交联聚烯烃热塑性弹性体中，优选的是，作为主要成分的该乙烯-α-烯烃共聚物弹性体至少占50重量％。
通过在搅和机(如banbury混合器和双轴混合器)中进行短时间的机械混合和硫化(即交联)反应，可制得动态交联聚烯烃热塑性弹性体。
交联反应包括仅使用柔性链段进行交联的过程和使用柔性链段和硬链段进行交联的过程。用于该反应的交联剂例子包括有机过氧化物、酚醛树脂类化合物、醌类化合物、硫化合物和双马来酰亚胺类化合物等。可采用此方法来制备动态交联聚烯烃热塑性弹性体。优选在400秒的交联时间(Tc90，作为交联反应速率的指标)内、更优选在300秒内制备该动态交联热塑性弹性体。
动态交联聚烯烃热塑性弹性体是一种弹性体混合物，通过交联剂在它们的表面之间交联，具有稳定的微相分离状态。动态交联聚烯烃热塑性弹性体与仅混合作为多成分的橡胶成分和塑料成分而没有进行动态交联而制得的单纯混合型聚烯烃热塑性弹性体相比，具有改善的各种性能，如压缩变定和耐热性。因此，它特别优选用于激光焊接。此外，该动态交联聚烯烃热塑性弹性体与加入色素或染料而没有进行动态交联的聚烯烃热塑性弹性体相比，色素或染料在弹性体相中的分散和显色得到进一步提高。
优选的是，由聚丙烯或聚乙烯和乙烯-α-烯烃共聚物弹性体制备动态交联聚烯烃热塑性弹性体。当乙烯-α-烯烃共聚物弹性体中乙烯与α-烯烃的重量比为55∶45到80∶20时，它具有更优异的性能。
优选的是，动态交联聚烯烃热塑性弹性体是根据日本工业标准K-6262-1997试验方法所得出的在100℃下的压缩变定值为10-90％、更优选20-70％的动态交联聚烯烃热塑性弹性体。在使用此弹性体的情况下，可获得成型精度高和粘附力强的模制加工件。
动态交联聚烯烃热塑性弹性体优选是根据日本工业标准K-6253-1997硬度的测试方法具有30-90(A)、更优选60-90(A)的肖氏硬度的动态交联聚烯烃热塑性弹性体。
激光可透性组合物可仅含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体作为热塑性弹性体，或者还可含有其他热塑性弹性体。其他热塑性弹性体由硬链段的热塑性的塑料成分和柔性链段的橡胶成分构成，其中，热塑性的塑料成分的例子是聚苯乙烯类、聚(氯乙烯)类、聚酯类、聚酰胺类、聚氨酯类；橡胶成分的例子是苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)、乙烯-丙烯-二烯-亚甲基共聚物(EPDM)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)。可仅仅通过混合或动态交联而将它们包含于该其它热塑性弹性体中。
包含上述动态交联聚烯烃热塑性弹性体的激光可透性组合物在常温下表现出与硫化橡胶相同的橡胶弹性，以及与热塑性树脂相同的在高温下通过注模可变形成所需形状的塑料性能。因此，可将该组合物作为作用居于橡胶和热塑性塑料之间的材料，用于制造模制加工件。此外，该组合物还可用于广泛的工业领域。尤其是，该组合物可用于汽车工业、电气工业和电子工业等领域中的零部件的制造。
用于本发明的染料盐与动态交联聚烯烃热塑性弹性体具有良好的互溶性，并且在热处理过程(如激光焊接前的注模以及随后的激光焊接)中色调不退色。经该染料盐着色的模制加工件显示出不渗色性，而且对在800-1200纳米范围内的单个或多个波长的激光的透过率高。该着色剂产生加酸显色现象。因此，其离子基团在激光可透性组合物中表现出固着效果。从而可以认为渗出现象被抑制。
上述染料盐含有由酸性染料制得的阴离子碱(anion base)，和由有机胺制得的阳离子碱(cation base)。该染料盐优选是单一或多种染料盐，选自(a)单偶氮类染料盐、(b)双偶氮类染料盐、(c)蒽醌类染料盐、(d)蒽吡啶酮类染料盐、和(e)三苯基甲烷类染料盐。每种染料盐分子中优选具有一个或两个磺基，作为该染料盐化学结构中的阴离子碱的阴离子基团，使该染料盐显示出足够的向该动态交联聚烯烃热塑性弹性体分散的性能。
可通过衍生自酸性染料的阴离子碱和衍生自有机胺(如伯胺、仲胺、叔胺、胍和松香胺(rosin amine))的阳离子碱之间的成盐反应制备该染料盐。该成盐反应可以采用离子反应如以下描述一个具体的方法进行。将其分子具有两个磺基的酸性染料分散到水中，获得分散液。将用盐酸溶解的1.5-2.5摩尔当量的有机胺滴加到该分散液中。搅拌，使反应进行几小时。过滤反应混合物，用水洗涤沉淀物，干燥，获得染料盐。
有机胺的例子包括脂族胺和芳族胺。有机胺的具体例子是脂族胺，如丁胺、己胺、戊胺、辛胺、月桂胺、肉豆寇胺、棕榈胺、鲸蜡胺、油胺、硬脂胺、二丁胺、2-乙基己胺、二-(2-乙基己基)胺和十二胺；脂环族胺，如环己胺、二-环己胺和松香胺；烷氧基烷胺，如3-丙氧基丙胺、2-乙氧基己胺、二-(3-乙氧基丙基)胺、3-丁氧基丙胺、辛氧基丙胺和3-(2-乙基己氧基)丙胺；具有烷醇基团的胺，如N-环己基乙醇胺和N-十二烷基亚氨基-二-乙醇；二胺，如二甲基氨基丙胺和二丁基氨基丙胺；胍衍生物的胺，如1，3-二苯基胍、1-O-甲苯基胍和二-O-甲苯基胍；或芳族胺，如苯胺、苄胺、萘胺、苯胺、苯二胺、甲基苯二胺、二甲苯二胺和N-单烷基取代物。特别优选的是有机胺是脂环族或胍衍生物。
(a)关于单偶氮类染料盐的解释例如，上述单偶氮染料盐含有由单偶氮酸性染料制得的阴离子碱和由有机胺制得的阳离子碱。单偶氮酸性染料优选由下述化学式(1)表示R1-N＝N-R2…… (1)式中，R1-和R2-的例子如下R1-是无取代基或在芳环上具有取代基的芳基。这种取代基的例子是烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，例子如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；无取代基的或具有如1-4个碳原子的烷基或卤素(如氯或溴)作为取代基的芳基，如苯基和萘基；羟基；磺基；羧基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，例子如甲氧基、乙氧基或丙氧基；氨基；或无取代基的苯胺基团，或具有如1-4个碳原子的烷基或卤素(如氯或溴)作为取代基的苯胺基团。
-R2是无取代基的或在芳环上具有取代基的芳基。这种取代基的例子包括烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，例子如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；无取代基的或具有如1-4个碳原子的烷基或卤素(如氯或溴)作为取代基的芳基，如苯基和萘基；羟基；磺基；羧基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，例子如甲氧基、乙氧基或丙氧基；氨基；或无取代基的或具有如1-4个碳原子的烷基或卤素(如氯或溴)作为取代基的苯胺基团。
或者，-R2是具有取代基的吡唑啉酮基。这种取代基的例子是烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，例子如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；无取代基的或具有如1-4个碳原子的烷基或卤素(如氯或溴)作为取代基的芳基，如苯基和萘基；羟基；磺基；羧基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，例子如甲氧基、乙氧基或丙氧基。
R1-和R2-中至少有一个以磺基作为取代基，即-SO3M，M是卤素原子、碱金属或铵。
即，化学式(1)代表的单偶氮酸性染料在其化学结构中至少具有一个磺基。
上述化学式(1)代表的单偶氮酸性染料的例子是下述化合物例。当然，本发明并不限于这些化合物 化合物例1-1 化合物例1-3
化合物例1-4 化合物例1-5 化合物例1-6(b)双偶氮类染料盐的解释例如，上述双偶氮染料盐含有由双偶氮酸性染料制得的阴离子碱和由有机胺制得的阳离子碱。双偶氮酸性染料优选由以下化学式(2)表示R3-N＝N-E-N＝N-R4……(2)式中，R3-、R4-和-E-的例子如下R3-与R4-可以是相同或不同的，是无取代基的或在芳环上具有取代基的芳基。这种取代基的例子是烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，例子如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；无取代基的或具有如1-4个碳原子的烷基或卤素(如氯或溴)作为取代基的芳基，如苯基和萘基；羟基；磺基；羧基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，例子如甲氧基、乙氧基或丙氧基；氨基；或无取代基的或具有如1-4个碳原子的烷基或卤素(如氯或溴)作为取代基的苯胺基团。
或者，R3-与R4-中的一个是无取代基的或具有取代基的吡唑啉酮基。这种取代基的例子是烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，例子如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；无取代基的或具有如1-4个碳原子的烷基或卤素(如氯或溴)作为取代基的芳基，如苯基和萘基；羟基；羧基；磺基；卤素基团，如氯和溴；或烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，例子如甲氧基、乙氧基或丙氧基。
-E-由以下化学式(3)、(4)或(5)表示 式中，-R5和-R6的例子如下-R5和-R6可以相同或不同，是氢原子；带取代基或不带取代基的具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，例子如甲氧基、乙氧基或丙氧基；或磺基，即-SO3M，其中M的定义与前述定义相同。
式中，-R7和-R8的定义如下-R7和-R8各不相同，是氢原子或磺基，即-SO3M，其中M的定义与前述定义相同。
式中，-R9的定义如下-R9是磺基，即-SO3M，其中M的定义与前述定义相同。
-E-、-R3和-R4中至少有一个以磺基(即-SO3M，其中M的定义与前述定义相同)作为取代基。
由上述化学式(2)代表的双偶氮酸性染料的具体例子是表1列出的各化合物例。当然，本发明并不仅仅限于这些化合物。
表1 (c)蒽醌类染料盐的解释例如，上述蒽醌类染料盐含有由蒽醌类酸性染料制得的阴离子碱和由有机胺制得的阳离子碱。蒽醌类酸性染料优选由以下化学式(6)或(7)表示 式中，-R10、-R11、-R12、-R13、-R14、-R15、-R16和-R17的例子如下。
-R10是氢原子；羟基；无取代基的或具有诸如烷基、卤素基团、芳基和环烷基之类的取代基的氨基。
-R11和-R12相同或不同，其中之一是氢原子；烷基，如具有1-12个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-12个碳原子的烷氧基，例子如甲氧基、乙氧基或丙氧基；或磺基，即-SO3M，其中M的定义与前述定义相同。
-R13、-R14、-R15、-R16和-R17可以相同或不同，是氢原子；烷基，如具有1-12个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；酰基；酰胺基；酰基-N-烷基酰胺基，其中烷基如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基和丙氧基；或磺基，即-SO3M，其中M的定义与前述定义相同。
-R10、-R11、-R12、-R13、-R14、-R15、-R16和-R17中至少有一个是磺基。
即，上述化学式(6)表示的蒽醌类酸性染料在其化学结构中具有一个磺基。
式中，-R18、-R19、-R20、-R21、-R22、-R23、-R24-R25、-R26、-R27、-R28和-R29的例子如下。
-R23和-R24可以相同或不同，是氢原子；烷基，如具有1-12个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-12个碳原子的烷氧基，例子如甲氧基、乙氧基或丙氧基；氨基；硝基；或磺基，即-SO3M，其中M的定义与前述定义相同。
-R18、-R19、-R20、-R21、-R22、-R25、-R26、-R27、-R28和-R29可以相同或不同，是氢原子；烷基，如具有1-12个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；酰基；酰胺基；酰基-N-烷基酰胺基，其中烷基如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；卤素基团，如氯和溴；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基和丙氧基；或磺基，即-SO3M，其中M的定义与前述定义相同。
-R18、-R19、-R20、-R21、-R22、-R23、-R24、-R25、-R26、-R27、-R28和-R29中至少有一个是磺基。
即，化学式(7)代表的蒽醌类酸性染料在其化学结构中具有一个磺基。
上述化学式(6)和(7)代表的蒽醌类酸性染料的例子是下述化合物例。当然，本发明并不限于这些化合物。
化合物例3-1 化合物例3-2 化合物例3-3 化合物例3-4
化合物例3-5 化合物例3-6 化合物例3-7 化合物例3-8(d)蒽吡啶酮类染料盐的解释例如，上述蒽吡啶酮类染料盐含有由蒽吡啶酮类酸性染料制得的阴离子碱和由有机胺制得的阳离子碱。蒽吡啶酮类酸性染料能对弹性体进行鲜明的染色，并具有足够的激光透过率，在激光可透性组合物成型时和激光焊接时所必需的耐热性，作为用于激光焊接的红色染料(尤其是着色剂)在实用上具有足够的性能。
蒽吡啶酮类酸性染料优选由下述化学式(8)代表 式中，-R30、-R31、-R32、-R33、-R34、-R35、m和n的例子如下。
-R30是氢原子，或无取代基的或在苯环上具有取代基的苯甲酰基。这种取代基的例子是具有取代基如具有1-3个碳原子的烷基(如甲基或乙基或丙基)、具有1-3个碳原子的烷氧基(如甲氧基或乙氧基或丙氧基)、羟基和卤素基团(如氯或溴或碘或氟)的或无取代基的苯基；具有1-3个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基和丙氧基；羟基；或卤素基团，如氯、溴、碘或氟。
R31-是氢原子；烷基，如具有1-5个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基；无取代基的或在芳环具有取代基的芳基，所述取代基如具有1-3个碳原子的低级烷基、卤素基团如氯、溴、碘或氟，该芳基具体是苯基、萘基、低级烷基取代的苯基、低级烷基取代的萘基、卤化的苯基或卤化的萘基；烷氧基，如具有1-18个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基或己氧基；氨基；羟基；或卤素基团，如氯、溴、碘或氟。
R32-和R33-是氢原子；烷基，如具有1-5个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基；无取代基的或在芳环具有取代基的芳基，所述取代基如具有1-3个碳原子的低级烷基、卤素基团(如氯、溴、碘或氟)，所述芳基具体是苯基、萘基、低级烷基取代的苯基、低级烷基取代的萘基、卤化的苯基或卤化的萘基；链烯基，如具有2-18个碳原子的链烯基，如乙烯基、烯丙基、丙烯基或丁烯基；烷氧基，如具有1-18个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基或己氧基；氨基；羟基；卤素基团，如氯、溴、碘或氟；酰基，如甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基和甲苯酰基；酰氧基，如-O-乙酰基、-O-丙酰基、-O-苯甲酰基和-O-甲苯酰基；酰胺基，如甲酰胺基和乙酰胺基；磺基；酰基-N-烷基酰胺基；羧基；烷氧基羰基，如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基和丁氧基羰基；或环己基酰胺基。
或者，R32-和R33-是以下化学式(9)代表的基团 式中，-X-、R36-、R37-和M的定义如下。
-X-是-O-或-NH-。
R36-和R37-可以相同或不同，是氢原子；烷基，如具有1-5个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基或叔丁基；无取代基的或在其芳环具有取代基的芳基，所述取代基如具有1-3个碳原子的低级烷基和卤素基团(如氯、溴、碘或氟)，该芳基具体是苯基、萘基、低级烷基取代的苯基、低级烷基取代的萘基、卤化的苯基或卤化的萘基；链烯基，如具有2-18个碳原子的链烯基，如乙烯基、烯丙基、丙烯基或丁烯基；烷氧基，如具有1-18个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基或己氧基；氨基；羟基；卤素基团，如氯、溴、碘或氟；酰基，如甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、苯甲酰基和甲苯酰基；酰氧基，如-O-乙酰基、-O-丙酰基、-O-苯甲酰基和-O-甲苯酰基；酰胺基，如甲酰胺基和乙酰胺基；酰基-N-烷基酰胺基；羧基；烷氧基羰基，如甲氧基羰基、乙氧基羰基、丙氧基羰基和丁氧基羰基；或环己基酰胺基。
M是氢原子、碱金属或铵。
R34-是氢原子；烷基，如具有1-5个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基或叔丁基；烷氧基，如具有1-18个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基或己氧基；或羟基。
R35-是氢原子；烷基，如具有1-5个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基或叔丁基；烷氧基，如具有1-18个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基或己氧基；或羟基。
M是氢原子、碱金属或铵。
m是1、2或3。
n是1、2或3。
当蒽吡啶酮类酸性染料存在多个-R34时，各个-R34可相同或各自不同。当存在多个磺基(包括化学式(9)中的磺基)，即-SO3M(M的定义同上)时，各M可以相同或各自不同。
上述化学式(8)代表的蒽吡啶酮类酸性染料的例子是以下化合物例。当然，本发明并不仅限于这些化合物。
化合物例4-1 化合物例4-2
化合物例4-3 化合物例4-4 化合物例4-5 化合物例4-6
(e)三苯基甲烷类染料盐的解释例如，上述三苯基甲烷类染料盐含有由三苯基甲烷酸性染料制得的阴离子碱和由有机胺制得的阳离子碱。三苯基甲烷酸性染料优选由以下化学式(10)表示 式中，-R38、-R39、-R40、A1-、-A2、B1-和-B2的定义如下。
-R38是氢原子；烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基。
-R39是氢原子；烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基；羟基；羧基或磺基。
-R40是氢原子；磺基；我取代基的或在其芳环上具有取代基的芳基，如苯基、甲苯基和萘基。这种取代基的例子是磺基；羟基；硝基；氨基；卤素基团，如氯或溴；羧基；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基或丙氧基；或烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基或辛基。
或者，-R40是下述化学式(11)代表的基团 式中-R41和-R42的定义如下。
-R41和-R42可以相同或不同，是氢原子；无取代基的或具有取代基的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基和辛基，所具有的取代基的例子是磺基；羟基；硝基；氨基；卤素基团如氯和溴；羧基；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基或丙氧基；无取代基的或具有取代基的芳基，如苯基、甲苯基和萘基，所具有的取代基的例子是磺基；羟基；硝基；氨基；卤素基团，如氯和溴；羧基；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基或丙氧基；烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基或叔丁基；无取代基的或具有取代基的芳烷基，如苄基、α-甲基苄基、α，α-二甲基苄基、α-丁基苄基、苯乙基、萘基烷基(如萘基甲基或萘基乙基)，所述取代基的例子是磺基；羟基；硝基；氨基；卤素基团如氯或溴；羧基；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基或丙氧基；或烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基。
A1-和-A2可以相同或不同，是氢原子；无取代基的或具有取代基的烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基。这种取代基的例子是羟基和卤素基团，如氯和溴。
B1-和-B2可以相同或不同，是无取代基的或具有取代基的芳基，如苯基、甲苯基和萘基，所述取代基的例子是磺基；羟基；硝基；氨基；卤素基团如氯和溴；羧基；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基；烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基。无取代基的或具有取代基的芳烷基，如苄基、α-甲基苄基、α，α-二甲基苄基、α-丁基苄基、苯乙基、萘基烷基(如萘基甲基或萘基乙基)，所述取代基的例子是磺基；羟基；硝基；氨基；卤素基团如氯或溴；羧基；烷氧基，如具有1-8个碳原子的烷氧基，如甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基；或烷基，如具有1-8个碳原子的烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、己基、庚基或辛基。
-R38、-R40、B1-和B2-中的一个或多个具有磺基，即-SO3M，其中M的定义同上。
上述化学式(10)代表的三苯基甲烷类酸性染料的例子是以下化合物例。当然，本发明并不限于这些化合物例。
表2 这些染料所产生的色调的最大吸收波长范围为400-700纳米，如黄色、橙色、红色、褐色、绿色、蓝色、紫色、灰色和黑色等。激光可透性组合物中所含的染料盐仅具有除该染料的可见光辐射吸收区域外的吸收范围，或者该吸收区域也具有吸收范围。可通过混合而使用这些能透射波长范围为800-1200纳米的激光的一种或多种染料。也可将作为着色剂的其它同样具有良好的激光透过率(能产生诸如黄色、橙色、红色、褐色、绿色、蓝色和紫色等色调)的染料着色剂与所述染料盐适当地混合。
例如，使蓝色或绿色染料与其他的红色染料着色剂和黄色染料着色剂混合，而制得产生黑色色调的混合的着色剂。具有灰色或黑色色调的激光可透性组合物对于其工业应用而言是重要的。
例如，通过使绿色或蓝色或紫色染料(如蒽醌类染料和三苯基甲烷类染料)与黄色(如单偶氮染料)和/或红色的着色剂(如双偶氮染料和蒽吡啶酮类染料)混合，可制得显示各种色调的混合的着色剂，例如具有绿色色调，如蓝色与黄色的组合；紫色色调，如蓝色与红色的组合；或黑色色调，如蓝色与红色与黄色的组合、紫色与黄色的组合或蓝色与红色的组合。
此外，在不偏离本发明所需效果的情况下，着色剂可包含已知的一种或多种染料或色素。已知染料或色素的例子是有机染料或色素，如偶氮系染料或色素、金属化(metallized)偶氮系染料或色素、偶氮酚(naphtholazo)系染料或色素、偶氮色淀(azolake)系染料或色素、偶氮甲碱(azomethine)系染料或色素、蒽醌系染料或色素、喹吖啶酮系染料或色素、二噁嗪系染料或色素、二酮吡咯并吡咯(diketopyrrolopyrrole)系染料或色素、蒽吡啶酮系染料或色素、异吲哚酮(isoindolinone)系染料或色素、阴丹酮系染料或色素、perinone系染料或色素、苝系染料或色素、靛蓝(indigo)系染料或色素、硫靛系染料或色素、喹酞酮(quinophthalone)系染料或色素、喹啉系染料或色素、苯并咪唑酮系染料或色素和三苯基甲烷系染料或色素。
着色剂在激光可透性组合物中的含量优选为动态交联聚烯烃热塑性弹性体的0.01-10重量％，更优选的是0.05-5重量％，还更优选的是0.05-2重量％。
含有着色剂的经着色的激光可透性组合物在840纳米波长处的激光透过率以T1表示。不含有着色剂的未着色的同一激光可透性组合物在840纳米波长处的激光透过率以T2表示。T1/T2大于等于0.5，较佳为0.7-1.0，更佳为0.8-1.0。
以下将解释激光吸收性模制加工件2。激光吸收性模制加工件2优选由含有上述经激光吸收剂兼黑色着色剂(如炭黑)着色的热塑性弹性体或热塑性树脂的激光吸收性组合物制成。优选的是，该炭黑的一次粒径为18-30纳米。这种炭黑可非常均匀地分散。结果可获得能以高吸收率吸收激光的激光吸收性模制加工件。可与炭黑一起使用苯胺黑(nigrosine)染料，以更好地控制激光吸收率。
上述热塑性树脂的例子是聚酰胺树脂；聚乙烯树脂；聚丙烯类树脂；聚苯乙烯树脂；聚丙烯酸甲酯(polymethacryl)树脂；聚丙烯酰胺树脂；乙烯-乙烯醇(EVOH)树脂；聚酯树脂，如聚碳酸酯树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂(PBT)。可使用单种或多种树脂。
其他例子是含有滑石粉作为填充剂热塑性树脂，如聚丙烯类树脂。更优选的是热塑性树脂含有滑石粉，因为该树脂的机械强度和几何稳定性得到提高。
含有热塑性弹性体(即橡胶)或热塑性树脂的激光吸收性组合物可不含有炭黑。可使用其他着色剂和其他激光吸收剂替换炭黑，如使用苯胺黑(nigrosine)、苯胺黑(aniline black)、酞菁、萘胺蓝、苝、季里烯(quaterrylene)、金属络合物、方形酸(square acid)衍生物、亚铵类(immonium)类染料、聚甲炔染料(polymethin)等。此外，可使用与激光吸收剂兼着色剂替换炭黑。使用激光吸收性组合物，可获得具有彩色色调如黄色、橙色、红色、褐色、绿色、蓝色和紫色的激光吸收性模制加工件。
激光吸收性组合物中的动态交联聚烯烃热塑性弹性体在未着色情况下的熔点为160-210℃。当其熔点在该范围之内时，动态交联聚烯烃热塑性弹性体具有优异的可分散性，并防止着色剂劣化。因此，含有该弹性体的激光吸收性组合物具有优异的表面光泽以及外观。
测量所述动态交联聚烯烃热塑性弹性体的熔点的方法与前述测量用于激光可透性组合物的弹性体的熔点的方法相同。
激光吸收性组合物中着色剂的含量为动态交联聚烯烃热塑性弹性体或热塑性树脂的0.01-10重量％，优选是0.05-5重量％。形成激光吸收性模制加工件的方法与形成激光可透性模制加工件的方法相同，除了含有激光吸收剂以外。
尤其是，黑色的模制加工件在工业上有重要的应用。对于鲜明的着色而言，具有高透明度的热塑性弹性体材料的种类的选择、具有良好的热塑性弹性体材料分散的性能的着色剂种类的选择、正确的混炼条件的设定都是重要的。选择在相对于热塑性弹性体添加的含量为0.1重量％的条件下具有1.5或更高的光密度(即OD值)的热塑性弹性体可获得优异的黑色材料。
采用动态交联聚烯烃热塑性弹性体能够使色素(尤其是炭黑)充分分散。因此，能表现出均匀的激光能量吸收性，并实现规则的激光焊接。此外，弹性体具有较高的透明度，与黑色染料或色素混合的弹性体不会显示出灰色，即使添加量少，弹性体也显示出鲜明的黑色。因此，该弹性体是最佳的激光吸收性材料。优选的是，动态交联聚烯烃热塑性弹性体是乙烯-α-烯烃共聚物弹性体。
用于形成本发明的激光可透性模制加工件或激光吸收性模制加工件的组合物可根据实际的用途或目的适当地含有各种增强剂或填充剂。可使用通常用来增强合成树脂的增强剂或填充剂，而且对它们的形状没有特殊的限定，如纤维、盘状、粉末或颗粒等。可使用适合需要的填充剂。
填充剂的例子是盘状的填充剂，如云母、绢云母和玻璃片；硅酸盐，如滑石粉、高岭土、粘土、硅灰石、皂土、石棉和硅酸铝；金属氧化物，如氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锆和氧化钛；碳酸盐，如碳酸钙、碳酸镁和白云石；硫酸盐，如硫酸钙和硫酸钡；和粒状填充剂，如玻璃珠、陶瓷珠、氮化硼和碳化硅。填充剂的含量优选为5-50重量％。可同时使用多种该纤维状增强剂和填充剂。此外，如果将该纤维状增强剂和填充剂用表面处理剂(如偶联剂，如硅烷类、环氧类或钛酸盐类)处理后再使用则更为理想，因为这样可获得更足够的机械强度。更优选的是使用滑石粉，因为这样的话机械强度和几何稳定性将得到改善。
除此之外，纤维状增强剂的例子是玻璃纤维、碳纤维或其它无机纤维；有机纤维，如芳族聚酰胺纤维(aramid)、聚苯硫醚、尼龙、聚酯和液晶聚合物；纤维状钛酸钾晶须、纤维状钛酸钡晶须、纤维状硼酸铝晶须、纤维状四氮化三硅晶须。它们的含量优选为100重量％动态交联热塑性弹性体或热塑性树脂的5-120重量％。如果该含量少于5重量％，玻璃纤维将难以产生足够的增强效果。如果该含量超过120重量％，它往往会降低模塑性能。更优选的范围是10-60重量％，还更优选的是20-50重量％。
如果需要，用于形成本发明的激光可透性模制加工件或激光吸收性模制加工件组合物可与各种添加剂混合。添加剂的例子是助色剂，如氧化钛和氧化锌；分散剂；稳定剂；增塑剂；修饰剂；紫外吸收剂；光稳定剂；氧化抑制剂，如酚类和磷化合物类；抗静电剂；润滑剂；脱模剂；结晶加速剂；晶核剂(crystallinegerm)，如金属磷酸盐、金属碳酸盐和亚苄基山梨糖醇；和阻燃剂。
可采用任选的方法由用于形成激光可透性模制加工件或激光吸收性模制加工件的组合物制备母料，如采用以下的方法制备。在混合器如滚筒(tumbler)或高速搅拌器中将着色剂和动态交联聚烯烃热塑性弹性体的颗粒混合，作为母料的基料。然后，用挤出机、分批挤出机或轧辊捏炼机对该基料加热捏揉，获得粒状的或粗颗粒的母料。
可采用常规的方法使用于形成激光可透性模制加工件或激光吸收性模制加工件的组合物模塑。例如，可以使用着色的颗粒和模塑机器如挤出机、注模机和辊碾压机车成型。此外，也可以通过用合适的混合器将半透明的热塑性弹性体颗粒、粉碎的着色剂和按需添加的添加剂混合，然后将制得的混合物用模塑机器成型。可实施任何常规的模塑方法。模塑方法的例子是注模、挤出成型、压塑、发泡、吹塑、真空模塑、注坯吹塑、旋转模塑、压延模塑(calender molding)、流延成型。采用这些模塑方法，可由热塑性弹性体或热塑性树脂制得具有各种形状的模制加工件。
以下将解释对本发明激光可透性组合物进行激光焊接的方法。下文中，结合图1解释激光焊接法的一个实施例。
如图1所示，将由激光可透性组合物制得的激光可透性模制加工件1的边缘的梯级4与激光吸收性模制加工件2的边缘的梯级5拼接在一起。从激光可透性模制加工件1的一侧向激光吸收性加工件2那一侧照射激光3。从该激光可透性模制加工件1透过的激光3被该激光吸收性模制加工件2吸收，并产生放热。该激光吸收性模制加工件2上吸收激光区域的附近区域由于该热量而熔化。然后，它使该激光可透性模制加工件1熔化，从而使两块加工件在焊接位置6熔合。冷却后，该激光可透性模制加工件1和激光吸收性模制加工件2以足够的焊接强度稳固地连接在一起。
以下将描述本发明更优选的激光焊接法的具体实施例。
图1显示了该方法的第一个实施例。将由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体A和染料盐的激光可透性组合物制成的激光可透性模制加工件1、由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体B和激光吸收剂7的激光吸收性组合物制成的激光吸收性模制加工件2拼接在一起。从激光可透性模制加工件1一侧照射激光，进行激光焊接。在此实施例中，动态交联聚烯烃热塑性弹性体A优选具有35％或更高的透过率。
还可通过对该激光可透性模制加工件1和由含有激光吸收剂和聚丙烯类树脂的组合物制成的热塑性树脂形成的激光吸收性模制加工件2进行激光焊接，从而实施该激光焊接法。
在图2显示的该方法的第二个实施例中，将与上述第1个实施例中使用的加工件相同的激光吸收性模制加工件2放在与上述第1个实施例中使用的加工件相同的两块激光可透性模制加工件1之间。分别从两块激光可透性模制加工件1的暴露侧照射激光，进行激光焊接。
此外，两块激光可透性模制加工件1中之一可换成由可被着色的激光可透性热塑性树脂制成的加工件。此外，可将该激光吸收性模制加工件2替换成由上述激光吸收性热塑性树脂制成的加工件。
结合图2描述该方法的第三个实施例。将一块与第1实施例的加工件同种的非常薄的激光吸收性模制加工件2放在与第1实施例的加工件相同的两块激光可透性模制加工件1之间，使它们相接在一起。仅从所述两块激光可透性加工件1的任一侧(如图2所示的上面一侧)照射激光3，进行激光焊接。激光被超薄的激光吸收性模制加工件2吸收，并产生放热，从而实现两块激光可透性模制加工件1与激光吸收性模制加工件2的激光焊接。
此外，可将两块激光可透性模制加工件1中的任一块替换成由可被着色的激光可透性热塑性树脂、激光吸收性热塑性弹性体或激光吸收性热塑性树脂制成的加工件。此外，该激光吸收性模制加工件2可被替换成由上述激光吸收性热塑性树脂制成的加工件。
图3显示该方法的第4个实施例。将与第1实施例中的加工件相同的两块激光可透性模制加工件中的任一件涂上含有激光吸收剂7的墨水或涂料，得到具有含有激光吸收剂的涂层8的激光吸收性模制加工件2。将该加工件2与另一激光可透性模制加工件1相接。向它们的两侧照射激光3来进行激光焊接。
此外，可将具有含有激光吸收剂的涂层8的激光吸收性模制加工件2替换成具有含激光吸收剂的着色层8、并由可被着色的激光可透性热塑性树脂制成的加工件。例如，通过用含有该激光吸收剂和树脂(如果需要的话)的墨水和/或涂料制备含有激光吸收剂的涂层8。可采用任选的方法进行涂布，如喷涂，用标记笔、毛刷或毛笔刷涂抹。涂层8的厚度优选为0.1毫米或更少。
以下结合图3描述该方法的第5个实施例。将含有激光吸收剂7的墨水或涂料涂布在与第1实施例的加工件相同的两块激光可透性模制加工件中的任一件上，获得具有含激光吸收剂的涂层8的激光吸收性模制加工件2。在该加工件2上放上另一激光可透性模制加工件1。仅从后一激光可透性模制加工件1那一侧照射激光3。激光3被该薄的激光吸收层8吸收，并产生发热，从而通过该激光吸收层8进行加工件1和加工件2的激光焊接。
此外，可将具有激光吸收层8(含有激光吸收剂)的激光吸收性模制加工件2替换成由可被着色的激光可透性热塑性树脂、激光吸收性热塑性弹性体或激光吸收性热塑性树脂制成的加工件。
这些激光焊接法可分别将由硬度相同或不同的含有聚烯烃热塑性弹性体的激光可透性组合物和激光吸收性组合物制成的加工件连接起来。
该激光焊接法具有以下优点(1)不需要使激光束源与要焊接的加工件的位置接触即可实施焊接；(2)局部放热对焊接位置外周的热影响小；(3)没有机械振动的干扰；(4)可对微型的加工件或三维的加工件进行焊接；(5)可以维持足够的气密性；(6)用肉眼观察不到焊接的边界线，因为在焊接表面上没有毛口产生；(7)不产生灰尘；等等。
此外，可将它应用于汽车产品的部件和电子或电气产品的部件，用于实际的用途。
在激光焊接法中，激光可透性模制加工件的激光透过率在用于激光焊接的照射激光波长〔即在约800纳米的半导体激光波长到约1200纳米的钇铝石榴石激光器(YAG)波长范围内〕下至少为20％。而且，优选的是，在实际使用的一种或多种振荡波长如808纳米、840纳米、940纳米和1064纳米的条件下红外线透过率至少为20％。如果透过率小于该范围，将无法透过足量的这些波长的激光。由此，模制加工件的强度不够，或需要异常多的激光能量。
对于激光焊接，将激光可透性模制加工件与激光吸收性模制加工件放在一起并固定、从而使它们之间的间隙非常小的方法是重要的。优选的是，通过使用与该模制加工件形状吻合的固定工具(如夹具)将该间隔调整在0.02毫米范围之内。如果模制加工件之间的间隔为0.02毫米，与没有间隔相比，焊接的强度将下降一半。如果模制加工件的间隔为0.05毫米或更多，则难以进行焊接。
激光照射方法的例子是扫描型方法，即通过激光照射仪器的扫描而移动激光；屏蔽型方法，即移动的是焊接的加工件；多方位照射型方法，即焊接的加工件由从多个方位照射出的激光照射；等等。在汽车工业中所需的激光照射方法是扫描型方法。其扫描速率较佳是5m/分钟，这样可以获得出众的生产率。
原理上，激光焊接利用了激光光能向热能的转换。因此，焊接的性能明显地受到激光焊接条件的影响。
通常，可以以下式子计算激光吸收性模制加工件从照射的激光接收的热量K热量(J/mm2)＝激光输出能量(W)/〔扫描速率(mm/秒)×激光点的直径(mm)〕扫描速率需要提高，以提高生产率。根据上述式子，可以看出需要具有高输出能量的激光焊接机器。
激光吸收性模制加工件表面上需要具有适当的热量，以提高焊接强度。因此，需要通过测试各种条件来设置最佳的条件。条件的例子是提高激光的输出能量，适当减缓扫描速率，和降低该激光吸收性模制加工件上激光照射区域的激光点的直径。如果激光照射的表面上的热量过多，焊接点上会由于该热量而出现过大的变形，导致模制加工件的外观变差。如果该热量太多，该激光吸收性模制加工件会冒烟。因此，设置适当的激光焊接条件是重要的。
通过扫描照射激光而提供给激光吸收性模制加工件表面的热量K(J/mm2)优选满足以下式子(I)K＝(p×T)/(100×q×d)≥0.5 (I)式中，p(W)是激光的输出。T(％)是该激光可透性模制加工件在激光波长下的透过率，q(mm/秒)是扫描速率，d(mm)是激光在表面上的辐照点的直径。
下文将描述使用本发明的激光可透性组合物和激光吸收性组合物的激光焊接制品的实施例。
本发明的激光焊接制品由焊接在一起的上述由激光可透性组合物制成的激光可透性模制加工件和由上述激光吸收性组合物制成的激光吸收性模制加工件构成。
通过使激光可透性树脂组合物模塑而制造激光可透性模制加工件。至少使动态交联聚烯烃热塑性弹性体和染料盐混合而制备激光可透性组合物，该弹性体在未着色的情况下的熔点为160-210℃，该着色剂能透过波长为800-1200纳米的激光。如果需要，前述组合物中还可以掺入添加剂。
另一方面，激光吸收性模制加工件至少具有与该激光可透性模制加工件接触的激光吸收层。激光吸收性模制加工件的例子是由含有添加的激光吸收剂的激光吸收性组合物制成的加工件，和具有含激光吸收剂的树脂层的加工件。
可照射激光一次或多次来制造本发明的激光焊接制品。通过照射激光多次而制得的激光焊接制品的例子是焊接一个激光可透性模制加工件和一个激光吸收性模制加工件和另一个激光可透性模制加工件构成的激光焊接制品。当激光吸收性模制加工件是薄的加工件时，可能只需照射激光一次就可进行牢固的焊接。当激光吸收性模制加工件是厚的加工件时，应照射激光多次来进行焊接。
以下结合附图描述制造激光焊接制品的具体制造工序。
虽然本发明的激光焊接制品可由以下步骤(A)到(E)或(F)到(J)制造，但是本发明制造激光焊接制品的方法并不限于以下这些具体的实施例。
当如图1所示进行制造时，该方法包括步骤(A)到(E)(A)由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体和染料盐的激光可透性组合物制备激光可透性模制加工件1，该弹性体在未着色的情况下的熔点为160-210℃，该着色剂能透过波长为800-1200纳米的激光；(B)将含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体(在未着色情况下熔点为160-210℃)和激光吸收剂7的激光吸收性模制加工件2与上述激光可透性模制加工件1拼接在一起；(C)然后，在激光3能通过该激光可透性模制加工件1传送的条件下向该激光可透性模制加工件1照射激光3，该激光3被该激光吸收性模制加工件2吸收；(D)照射的激光3到达激光吸收性模制加工件2并被加工件2吸收，产生放热，使加工件1和2熔化；(E)激光可透性模制加工件1和激光吸收性模制加工件2在该接触位置被牢固地焊接在一起。
当如图2所示进行制造时，所述方法包括(F)由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体和染料盐的激光可透性组合物制备多块激光可透性模制加工件1，该弹性体在未着色的情况下的熔点为160-210℃，该着色剂能透过波长为800-1200纳米的激光；(G)将含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体(在未着色情况下熔点为160-210℃)和激光吸收剂7的激光吸收性模制加工件2放在多块激光可透性模制加工件1之间；(H)然后，在激光3能通过该激光可透性模制加工件1传送的条件下从多个方向向该激光可透性模制加工件1照射激光3，该激光3被该激光吸收性模制加工件2吸收；(I)照射的激光3到达激光吸收性模制加工件2并被加工件2吸收，产生放热，使加工件1和2熔化；(J)激光可透性模制加工件1和激光吸收性模制加工件2在该接触位置被牢固地焊接在一起。
当如图3所示进行制造时，其方法与上述方法类似。
以下结合具体实施例进行描述。本发明并不限于这些具体实施例。
表3中制备例1-7显示了用于之后描述的实施例的着色剂。比较制备例1-4显示用于之后描述的比较例的着色剂。在各制备例中，酸性染料对应于上述化合物例。
表3中制备例4-6的着色剂是黑色着色剂，是根据“混合物比例”栏中显示的重量比用简易混合器混合多种化合物得到的。
表3

下文将描述使用动态交联聚烯烃热塑性弹性体的激光可透性组合物和使用该组合物的激光可透性模制加工件的相同形状的测试块的实施例。实施了本发明技术方案的实施例是实施例1-19。而没有实施本发明技术方案的其它实施例是比较例1-7。
此外，TPV是动态交联聚烯烃热塑性弹性体的缩写，TPO是聚烯烃热塑性弹性体的缩写。
测定熔点的方法如下所述。将弹性体样品固定在得自Shimadzu公司的流动试验仪CFT-500D上。在以下条件下测量该动态交联聚烯烃热塑性弹性体熔化的温度负荷为5kgf，模孔长度为1毫米、直径为1毫米，温度以每分钟5℃从150℃升高到250℃。使用其流动曲线分析流出终点和最小点之间的二分之一。对应于该二分之一处的温度即为熔点。称此方法为二分之一法。
实施例1从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用0.40克制备例1的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模，获得测试加工件。
如图1所示，该测试加工件的长度为70毫米、宽度为18毫米、厚度为4毫米，在其一个短侧具有厚度为2毫米、长度为20毫米(从短边起算，下侧为空)的梯级4。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黄色。
实施例2从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用0.40克制备例2的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的红色。
实施例3从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用0.40克制备例3的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的红色。
实施例4从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用0.40克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的紫色。
实施例5从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用4.00克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例6从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用4.00克制备例5的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例7从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用4.00克制备例6的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例8从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用4.00克制备例7的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的蓝色。
实施例9从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A9110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为172.0℃。使用0.40克制备例1的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黄色。
实施例10从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A9110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为172.0℃。使用0.40克制备例2的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的红色。
实施例11从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A9110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为172.0℃。使用0.40克制备例3的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的红色。
实施例12从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A9110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为172.0℃。使用0.40克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的紫色。
实施例13从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A9110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为172.0℃。使用4.00克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例14从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A9110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为172.0℃。使用4.00克制备例5的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例15从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A9110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为172.0℃。使用4.00克制备例6的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例16
从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A8120的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为165.2℃。使用4.00克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的蓝-黑色。
实施例17从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV B8130的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为171.0℃。使用4.00克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例18从Mitsui Chemicals公司获得400克商品名为Soft Milastomer的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为202.4℃。使用4.00克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例19从Mitsui Chemicals公司获得400克商品名为Hard Milastomer的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为175.5℃。使用4.00克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
比较例1从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用0.40克比较制备例1的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件是绿色的，但通过肉眼观察可以明显看到分散不充分。
比较例2-4在比较例2-4中，根据表4，与比较例1一样制造测试加工件。
比较例5从Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.获得400克商品名为Santoprene8211-65的交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为235.1℃。使用4.00克制备例4的着色剂。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观稍差，是黑色的。
比较例6从Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.获得商品名为Santoprene 8211-65的未着色交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为235.1℃。
使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对上述化合物进行注模。获得白色的测试加工件。
比较例7从Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.获得商品名为Vyram 9201-65的未着色聚烯烃热塑性弹性体，它不具有熔点，因为它不可熔化，所以无法测量。
使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对上述化合物进行注模。获得淡黄色的测试加工件。
表4

激光可透性模制加工件的物性评估采用以下物性评估方法评价实施例1-19和比较例1-7获得的由激光可透性组合物制得的激光可透性模制加工件的测试加工件，和由交联聚烯烃热塑性树脂通过同样成型制得的作为空白对照的未着色模制测试加工件。结果显示在表5中。
(1)分散性的评估当通过肉眼观察到由上述注模制得的测试加工件被均匀地着色时，将分散性评价为优异。
(2)透过率测定将各测试加工件固定在得自JASCO公司的商品名为V-570的分光计上。测定图1所示的加工件2.0毫米厚的梯级部分4在400-1200纳米波长λ下的透过率。表5显示了测试加工件在840纳米半导体激光下的透过率。
(3)耐热性评估如实施例1-19或比较例1-5所述进行注模。将一部分混合的化合物进行注模的常规射出(general shot)，获得初始测试加工件。将料筒中余下的混合物在此时的料筒温度下保持在该料筒中15分钟，然后同样射成型(same shot)，得到另外的测试加工件。
比较经常规射出获得的初始测试加工件和保持在料筒中15分钟再射出获得的另外的测试加工件的色调。如果与初始测试加工件相比，该另外的测试加工件的色调不退色，则将其评价为具有耐热性。
(4)抗渗出的评价如实施例1-19或比较例1-5中所述使用各种着色剂进行注模的射出，获得测试加工件。将所得的测试加工件和要进行激光焊接的指定加工件叠合在一起。沿该叠合方向施加大约200g/cm2(即1.96N/cm2)的压力，并在80℃下保持48小时。然后，观察颜色向指定加工件的移动。如果没有看到着色剂移动时，将其抗渗出性评价为优异的。
表5激光可透性模制加工件的测试加工件的物性评估


“NC”指仅仅是天然树脂“○”指优异，“△”表明存在少量聚集体，“×”指差，“-”指分散性评价试验没有进行测试。
“○”指优异，“×”指差，“-”指在耐热性和抗渗出性评价试验没有进行测试。
下文的实施例20-27和比较例8-9描述使用动态交联聚烯烃热塑性弹性体或聚丙烯类树脂的激光吸收性组合物的实施例，和使用该组合物的形状与激光吸收性模制加工件的形状相同的测试加工件的实施例。
实施例20从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用0.40克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。如图1所示，获得的测试加工件的长度为70毫米、宽度为18毫米、厚度为4毫米，在其一个短边侧具有厚度为2毫米、长度为20毫米(从短边起算，上侧为空)的梯级5。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例21从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A9110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体。使用0.40克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例22从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A8120的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为165.2℃。使用0.40克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例23从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV B8130的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为171.0℃。使用0.40克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例24从Mitsui Chemicals公司获得400克商品名为Soft Milastomer的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为202.4℃。使用0.40克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例25从Mitsui Chemicals公司获得400克商品名为Hard Milastomer的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为175.5℃。使用0.40克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
比较例8从Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.获得400克商品名为Santoprene8211-65的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为235.1℃。使用0.40克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光可透性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面和外观或多或少有些平滑、规则和均匀的灰色。
比较例9从Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.获得400克商品名为Santoprene9201-65的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，由于它在熔点时熔化不充分，所以无法测量。使用0.40克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试激光吸收性模制加工件为灰色，但通过肉眼观察看到分散不充分。
实施例26使用填充了滑石粉的400克聚丙烯类树脂(PP-T)和2.0克炭黑。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的黑色。
实施例27从Asahi Kasei Chemicals公司获得400克商品名为Asahi Kasei TPV A6110的动态交联聚烯烃热塑性弹性体，其熔点为178.6℃。使用4.00克酞菁染料C.I.溶剂蓝70。
将上述化合物加到由不锈钢制成的滚筒中，搅拌混合1小时。使用得自Toyo Machinery & Metal Co.，Ltd.的商品名为Si-50的注模机，在200℃的料筒温度和40℃的金属模具温度下，采用常规的方法对由此获得的作为激光吸收性组合物的混合物进行注模。获得测试加工件。该测试加工件的表面光泽和外观良好、无色斑，是均匀的蓝色。
激光吸收性模制加工件的物性评估评估实施例20-27的方法与实施例1-19所采用的物性评估方法相同。结果显示在表6和7中。
(5)通过测定OD值评估外观和光泽使用得自Macbeth的反射密度仪TR-927测量反射密度OD，从而评估各测试加工件的外观。具有较高OD值的测试加工件具有较高的黑色度和更优异的光泽和平滑度。
表6使用黑色激光吸收剂的激光吸收性模制加工件的物性评估

“NC”指仅仅是天然树脂“○”指优异，“△”表明存在少量聚集体，“×”指差，“-”指在可分散性评估栏中没有进行测试。
表7使用蓝色激光吸收剂的激光吸收性模制加工件的物性评估

“NC”指仅仅是天然树脂“○”指优异，“△”表明存在少量聚集体，“×”指差，“-”指在没有进行测试。
焊接加工件的物性评估下文描述实施例1-19测试激光可透性模制加工件和实施例20-27的测试激光吸收性模制加工件的激光焊接的实施例。评估焊接的加工件。
(6)焊接的评估如图1所示，实施例1-19和比较例1-7的各激光可透性测试加工件1和实施例20-27和比较例8-9的激光吸收性测试加工件2的长度为70毫米、宽度为18毫米、厚度为4毫米，从其末端的边缘起算20毫米长的部分的厚度为2.0毫米。将长度为20毫米、宽度为18毫米、厚度为2毫米的加工件末端的各梯级4和5拼接在一起。
使用得自Fine Device Co.，Ltd.的输出功率为30W的二极管激光器。使用该机器以各种扫描速率照射该融合部分，同时沿宽度方向扫描(图1中的箭头所示)，激光束3的波长为840纳米，照射点的直径为0.6毫米。
激光透过该激光可透性测试加工件1，并被该激光吸收性测试加工件2吸收。该激光吸收性测试加工件2产生放热，然后由该放热在激光吸收的附近位置熔化。接着激光可透性测试加工件1也熔化，由此两块加工件焊接在一起。冷却后，两块加工件紧紧地连接在一起。图1中的6表示焊接部分。
通过上述激光焊接可获得具有足够焊接强度的焊接测试加工件具有优异的焊接性能。结果显示在表8-10中。
(7)抗张强度的测定使用得自A&D Company Ltd.的商品名为Tensilon RTC 1300的拉伸测试仪器测定上述焊接加工件的抗张强度。对于焊接加工件，根据JIS K-6251-1993，在激光可透性测试加工件1一侧和激光吸收性测试加工件2一侧以500毫米/分钟的拉伸速度在它们的长度方向上以相反的方向拉紧(如图1所示的加工件1和加工件2的脱离方向)，从而进行抗张强度试验，测试焊接加工件的抗张强度。结果显示在表8-10中。
表8各种激光可透性加工件和激光吸收性加工件的组合的焊接评估


“○”表示良好的焊接，“×”表示未焊接上。
表9各种扫描条件下的焊接评估

“○”表示良好的焊接，“×”表示未焊接上。
表10各种扫描速率条件下焊接抗张强度的测定


“○”表示良好的焊接，“×”表示未焊接上。
从表5到10可以明显看出，实施例的测试加工件的透过率、耐热性、抗渗出性、激光焊接性和抗张强度都是优异的。
比较了简单混合的聚烯烃热塑性弹性体和动态交联的聚烯烃热塑性弹性体。如表5所示，简单混合的聚烯烃热塑性弹性体TPO Vyram 9201-65(得自Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.)不适合用作激光可透性模制加工件的材料，因为由此弹性体制得的激光可透性模制加工件的激光可透性低、着色剂的分散性和显色性差。另一方面，动态交联聚烯烃热塑性弹性体TPV A6110、A9110、A8210或B8130(得自Asahi Kasei Chemicals公司)和Soft Milastomer和Hard Milastomer(得自Mitsui Chemicals公司)合适用作激光可透性模制加工件的材料，因为由此弹性体制得的激光可透性模制加工件具有足够的激光可透性、优异的着色剂分散性和显色性。此外，可从表6明显看出，该动态交联聚烯烃热塑性弹性体也适合用作激光吸收性模制加工件的材料，因为由此弹性体制得的激光吸收性模制加工件具有优异的着色剂的分散性和显色性。
还比较了使用金属茂催化剂制得的动态交联聚烯烃热塑性弹性体、使用Ziegler-Natta催化剂制得的动态交联聚烯烃热塑性弹性体和简单混合的聚烯烃热塑性弹性体。表6显示以0.1％的相同量的炭黑分别加入时比较聚烯烃热塑性弹性体的黑色度(OD值)的结果为第一个是动态交联聚烯烃热塑性弹性体TPV A6110、A9110、B8130或A8120(得自Asahi Kasei Chemicals公司)，用金属茂催化剂制得。第二个是动态交联聚烯烃热塑性弹性体TPV Santoprene8211-65(得自Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.)，并用Ziegler-Natta催化剂制得。第三个是简单混合的聚烯烃热塑性弹性体Vyram 9201-65(得自Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.)。使用金属茂催化剂制得的动态交联聚烯烃热塑性弹性体合适用作激光吸收性模制加工件的材料，因为由此弹性体制得的激光吸收性模制加工件具有优异的着色剂分散性和显色性。
如下所述通过肉眼观察未着色弹性体的色调。简单混合的聚烯烃热塑性弹性体显示出黄色色调。使用Ziegler-Natta催化剂制得的动态交联聚烯烃热塑性弹性体显示为不透明白色。用金属茂催化剂制得的动态交联聚烯烃热塑性弹性体显示为半透明，并适合用作激光可透性模制加工件的材料，因为由此弹性体即使只加少量着色剂，所制得的激光可透性模制加工件也具有优异的着色剂分散性和显色性。
含有乙烯-丙烯-二烯橡胶作为主要成分的动态交联聚烯烃热塑性弹性体TPV Santoprene 8211-65(得自Advanced Elastomer Systems Japan Ltd.)比简单混合的聚烯烃热塑性弹性体Vyram 9201-65(得自Advanced Elastomer SystemsJapan Ltd.)更适合用作激光可透性模制加工件的材料。但是，与含有乙烯-α-烯烃共聚物弹性体作为主要成分的动态交联聚烯烃热塑性弹性体TPV A6110等(得自Asahi Kasei Chemicals公司)相比，它作为激光可透性模制加工件的材料在激光透过率方面或多或少有些不足。
如表8所示，可使具有不同硬度的聚烯烃热塑性弹性体如TPV A6110〔硬度为60(A)〕和TPV A9110〔硬度为90(A)〕(得自Asahi Kasei Chemicals公司)激光焊接在一起。也可使聚烯烃热塑性弹性体如TPV A6110(得自AsahiKasei Chemicals公司)和聚烯烃热塑性树脂如填充了滑石粉的聚丙烯类树脂激光焊接在一起。
如表9所示，由比较例的激光可透性组合物或比较例的激光吸收性组合物制得的激光焊接制品在焊接评估时表现较差。当使用熔点在160-210℃范围内的动态交联聚烯烃热塑性弹性体时，它产生高的可透性、优异的耐热性、不渗出性能、优异的激光焊接性能和足够的抗张强度。
含有本发明的动态交联聚烯烃热塑性弹性体的激光可透性组合物在约800纳米的半导体激光波长到约1200纳米的钇铝石榴石激光器(YAG)波长范围内的振荡波长中，对激光具有足够的激光可透性。该激光可透性组合物产生优异的耐久性，如耐热性和耐光性(light resistance)、优异的抗渗出性抗移动性、优异的耐化学性和鲜艳的色调。
采用由本发明激光可透性组合物制成的模制加工件的激光焊接法确实可通过简单的操作实施激光焊接。与以往的热塑性弹性体的接合方法(如用夹具如螺栓、螺杆和夹子夹住，用黏结剂黏结，振动焊接、超声波焊接)相比，激光焊接所获得的焊接制品具有相同或更高的焊接强度。此外，它可以节约劳力，提高产率，并降低工作成本，因为受到较少的热或振动的影响。可应用于对由含有相同或不同的热塑性弹性体的组合物制成的具有不同形状的模制加工件进行激光焊接，或对由含有热塑性弹性体的组合物制成的模制加工件和由热塑性树脂制成进行激光焊接。
因此，例如在汽车工业和电子或电气工业中，本发明的激光焊接特别适用于要避免热或振动影响的精密机械设备的零部件、功能性零部件、电子或电气零部件等的激光焊接。
权利要求
1.一种激光可透性组合物，其特征在于，它含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体，它在未着色情况下的熔点范围为160-210℃；和染料盐，能透过800-1200纳米波长的激光。
2.如权利要求1所述的激光可透性组合物，其特征在于，根据日本工业标准K-6262-1997，所述动态交联聚烯烃热塑性弹性体的压缩变定值在100℃为20-70％。
3.如权利要求1所述的激光可透性组合物，其特征在于，激光的波长是840纳米，所述动态交联聚烯烃热塑性弹性体对该波长的光的透过率至少为35％。
4.如权利要求1所述的激光可透性组合物，其特征在于，所述染料盐为选自以下的至少一种染料盐单偶氮类染料盐、双偶氮类染料盐、蒽醌类染料盐、蒽吡啶酮类染料盐和三苯甲烷类染料盐。
5.如权利要求1所述的激光可透性组合物，其特征在于，所述动态交联聚烯烃热塑性弹性体在金属茂催化剂的存在下制得。
6.如权利要求1所述的激光可透性组合物，其特征在于，所述动态交联聚烯烃热塑性弹性体的肖氏硬度在60-90(A)的范围内。
7.如权利要求1所述的激光可透性组合物，其特征在于，所述动态交联聚烯烃热塑性弹性体含有乙烯-α-烯烃共聚物弹性体作为其主要成分。
8.如权利要求7所述的激光可透性组合物，其特征在于，以重量计，所述乙烯-α-烯烃共聚物弹性体中乙烯与α-烯烃的共聚比为55∶45到80∶20。
9.一种激光吸收性组合物，其特征在于，它含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体，它在未着色情况下的熔点范围为160-210℃；和激光吸收剂。
10.如权利要求9所述的激光吸收性组合物，其特征在于，所述激光吸收剂是炭黑。
11.如权利要求9所述的激光吸收性组合物，其特征在于，所述动态交联聚烯烃热塑性弹性体含有乙烯-α-烯烃共聚物弹性体作为其主要成分。
12.如权利要求9所述的激光吸收性组合物，其特征在于，所述组合物含有滑石粉。
13.一种激光焊接法，其特征在于，所述方法包括将由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体和染料盐的激光可透性组合物制得的激光可透性模制加工件放到具有激光吸收剂的激光吸收性模制加工件上，其中，该弹性体在未着色情况下的熔点在160-210℃的范围内，该着色剂能透过800-1200纳米波长的激光；向该激光可透性模制加工件照射激光，使该激光可透性模制加工件与激光吸收性模制加工件焊接。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述激光吸收性模制加工件通过其所带的具有激光吸收剂的表层与所述激光可透性模制加工件相接。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述激光吸收性模制加工件由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体和激光吸收剂的组合物制得。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述激光吸收性模制加工件由含有热塑性树脂和激光吸收剂的组合物制得。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述热塑性树脂是聚丙烯类树脂。
18.如权利要求17所述的方法，起其特征在于，所述热塑性树脂中含有滑石粉。
19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述激光通过扫描来照射，并根据下式(I)向激光吸收性模制加工件的表面提供热量K(J/mm2)K＝(p×T)/(100×q×d)≥0.5 (I)式中，p(W)是激光的输出，T(％)是该激光可透性模制加工件在激光的辐照下的透过率，q(mm/秒)是激光的扫描速率，d(mm)是激光在表面上的辐照点的直径。
20.一种激光焊接制品，其特征在于，它含有由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体和激光吸收剂的组合物制得的激光吸收性模制加工件，其中，该弹性体在未着色情况下的熔点在160-210℃的范围内；由含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体和染料盐的激光可透性组合物制得的激光可透性模制加工件，其中，该弹性体在未着色情况下的熔点在160-210℃的范围内，该着色剂能透过800-1200纳米波长的激光；该激光可透性模制加工件放在激光吸收性模制加工件上；其中，通过向该激光可透性模制加工件照射并透过该激光可透性模制加工件的、并被该激光吸收性模制加工件吸收的激光，使加工件在相接位置上焊接。
全文摘要
本发明公开了一种激光可透性组合物，其特征在于，它含有动态交联聚烯烃热塑性弹性体，它在未着色情况下的熔点范围为160－ 210℃；和染料盐，能透过800－1200纳米波长的激光。本发明还公开了一种激光焊接法，它包括将由激光可透性组合物制成的激光可透性模制加工件1放到具有激光吸收剂7的激光吸收性模制加工件2上；向该激光可透性模制加工件1照射激光3，使该激光可透性模制加工件1和激光吸收性模制加工件2焊接。
文档编号C08K5/00GK1667036SQ20051005453
公开日2005年9月14日 申请日期2005年3月10日 优先权日2004年3月12日
发明者中川整, 松井真树子 申请人:东方化学工业株式会社