Thermoplastische Kunststoffe für das Laserschweißen – Teil 1

Durch den molekularen Aufbau und die damit verbundenen thermischen Eigenschaften nehmen die Thermoplaste eine Sonderstellung unter den Polymerwerkstoffen ein. Sie sind sowohl schmelzbar als auch plastisch formbar. Dieses Verhalten ermöglicht das Schweißen zweier thermoplastischer Polymere. Voraussetzung dafür ist allerdings eine chemische und thermische Mindestverträglichkeit der beiden Werkstoffe. Zusätzlich müssen die Schmelzebereiche der beiden zu schweißenden Werkstoffe eine Überdeckung aufweisen. Dies ist vor allem bei der Verbindung gleichartiger Thermoplaste der Fall. Die Auswahl der Einzelpolymere bei Mischmaterialschweißungen ist wesentlich schwieriger und bedarf in der Regel eingehender Untersuchungen.

MOLEKULARE ORDNUNG UND TRANSMISSION – Amorphe Thermoplaste absorbieren bei bestimmten Wellenlängen nur einen geringen Anteil der einfallenden Laserstrahlung. Dagegen unterscheiden sich die optischen Eigenschaften teilkristalliner Thermoplaste deutlich von denen der amorphen. Die dort vorhandenen kristallinen Überstrukturen bewirken eine mehrfach ungerichtete Reflexion der Laserstrahlung (Streuung). Mit zunehmendem Kristallisationsgrad steigt der Absorptionsgrad. Die Reflexion von IR-Strahlung durch den Werkstoff selbst ist bei teilkristallinen Thermoplasten größer als bei amorphen. Die üblicherweise für das Laserschweißen eingesetzten Wellenlängen werden auch in einem ungefärbten und ungefüllten Kunststoff zum Teil absorbiert, reflektiert und gestreut.

Kunststoffe werden nur selten in ihrer Reinform zum Einsatz gebracht. Meist werden sowohl mechanische und thermische, als auch optische Anpassungen des Polymers vorgenommen. Teil 2 des Beitrags widmet sich diesem Aspekt.