Laser transmission welding of transparent plastics. Pt.2: Welding of PC with 1,940 nm laser radiation

Abstract
Dieser Artikel ist der zweite in einer Reihe von drei Veröffentlichungen zum Laserstrahlschweißen transparenter Polymere, die beispielsweise in der Bioanalytikals „Lab-on-Chip“ mit eingeprägten Kanälen verwendet werden. Die Abdichtung der Kanäle erfolgt üblicherweise mit Folien durch Klebetechniken, kann alternativ auch mittels Nahinfrarot-Laserstrahlung im Wellenlängenbereich1,6…3 μm durchgeführt werden. In diesem Spektralbereich besitzen beide Fügepartner einen deutlichen Absorptionsgrad, im Unterschied zum Sichtbaren 400…800 nm, wo Strahlungsabsorption praktisch keine Rolle spielt. Zur Erzeugung einer Schmelzzone, die sich nur auf den Kontaktbereich der beiden Kunststoffe erstreckt, muss die Laserstrahlung mit großen Divergenzwinkeln im Bereich >10° (Halbwinkel) fokussiert werden. Beschrieben werden Blindschweißungen an 2 mm dickem Polycarbonat(PC) mit 1940 nm Laserstrahlung, im Einzelnen die Ausdehnung der Schmelzzone in Strahlrichtung und dessen Vergleich mit der theoretischen Verteilung der deponierten Energiedichte entlang der Strahlkaustik. In Teil 1 der Artikelserie [3] werden Grundlagen des Energieeintrags und eine Prozess-Simulation erläutert, Teil 3 ist für wirtschaftliche Aspekte des Verfahrens vorgesehen.