<Desc/Clms Page number 1>
VOORWERP DAT EEN INGEBRANDE MARKERING BEVAT EN EEN
WERKWIJZE VOOR DE VERVAARDIGING VAN HET VOORWERP
De uitvinding heeft betrekking op een voorwerp dat een ingebrande markering bevat en een werkwijze voor de vervaardiging van het voorwerp.
Een dergelijk voorwerp is bekend uit EP-A-53256.
In deze aanvrage is een voorwerp van kunststof beschreven dat een ingebrande markering bevat, waarbij de markering is aangebracht door het voorwerp met een energierijke straling te bestralen met een bestralingspatroon dat de vorm van de markering bezit.
Onder markering wordt in deze aanvrage verstaan een patroon dat informatie bevat, zoals een afbeelding, een vignet, een logo, een tekst van letters en/of cijfers, een code zoals een barcode enzovoort, of een patroon met een esthetische of versierende functie.
Voorbeelden van voorwerpen die een markering bevatten, zijn voorraadvaten, zoals maatbekers, injectiespuiten en het reservoir van een koffiezetapparaat, waarbij aan de binnenzijde van de wand een markering voor de aanduiding van de inhoud of de maat is aangebracht.
Verdere voorbeelden zijn toetsen, knoppen, reclameborden, naamplaten, firmaschilden en behuizingen van elektronische en elektro-mechanische apparatuur.
In toenemende mate worden dergelijke markeringen aangebracht door de markering aan een oppervlak van het voorwerp in te branden, bijvoorbeeld met behulp van een laserbundel. Een voordeel van een dergelijke markering is dat zeer nauwkeurig op een vooraf bepaalde plaats de markering kan worden aangebracht. Een verder voordeel is dat de voorwerpen op de bekende manier in serie kunnen worden vervaardigd, zonder dat daarop nog een markering is aangebracht, terwijl daarna elke willekeurige, per individueel voorwerp verschillende markering kan worden
<Desc/Clms Page number 2>
aangebracht, in elk stadium van het productieproces van het voorwerp.
Een nadeel is echter dat de markering slechts in een beperkt aantal kleuren kan worden aangebracht. Op een voorwerp van kunststof bezit de markering een zeer donkere kleur, indien door het inbranden, de kunststof of een component in de kunststof verkoolt, of een lichte kleur, indien door het inbranden de kunststof opschuimt. Meestal is de markering hierbij zelfs geheel zwart of geheel wit.
Het is weliswaar mogelijk dat de markering een kleur bezit die afwijkt van zwart of wit, doordat de markering is ontstaan door inwerking van de energierijke straling op een pigment of mengsel van pigmenten in een kunststof, waardoor een kleursverandering optreedt, zoals bijvoorbeeld is beschreven in EP-A-327508, maar het aantal op deze manier te verkrijgen kleuren is nog steeds beperkt.
De uitvinding beoogt een voorwerp te verschaffen waarvan de markering aan de zichtzijde in een kleur wordt waargenomen die afwijkt van de kleur die de markering zelf bezit.
Dit doel wordt bereikt doordat aan de zichtzijde van de markering, op de markering een lichtdoorlatende kunststoflaag aanwezig is, die een kleurstof en/of een pigment bevat.
De zichtzijde van de markering is de zijde waar de markering dient te worden afgelezen of te worden bekeken om bijvoorbeeld de informatie die de markering bevat te begrijpen.
Hiermee wordt bereikt dat de markering wordt waargenomen in een kleur die niet alleen afhankelijk is van de kleur die de markering zelf bezit, maar tevens van de kleur die de transparante laag bezit. Indien de markering een lichte kleur bezit, wordt de kleur waarin de markering wordt waargenomen zelfs grotendeels door de kleur van de transparante kunststoflaag bepaald.
Verder is de kleur waarin de markering aan de zichtzijde
<Desc/Clms Page number 3>
wordt waargenomen bijvoorbeeld afhankelijk van de concentratie van de kleurstof of het pigment en de dikte van de lichtdoorlatende kunststoflaag.
De lichtdoorlatende kunststoflaag kan in principe elke kunststof met voldoende lichtdoorlatendheid bevatten.
Indien de kunststoflaag een relatief geringe lichtdoorlatendheid bezit, dient de dikte van de lichtdoorlatende kunststoflaag eveneens relatief gering te zijn. Van belang daarbij is dat het nog steeds mogelijk is de markering door de lichtdoorlatende kunststoflaag waar te nemen.
Bij voorkeur bevat de lichtdoorlatende kunststoflaag een kunststof met een lichttransmissiecoëfficiënt van ten minste 70%.
Verdere eisen die aan de eigenschappen van de kunststof worden gesteld, worden onder andere bepaald door de wijze waarop het voorwerp wordt vervaardigd, het ontwerp van het voorwerp en het gebruik van het voorwerp. Voorbeelden van thermoplastische kunststoffen die de lichtdoorlatende laag kan bevatten zijn polyetheen, polypropeen, polycarbonaat, polyacrylaten, thermoplastische polyesters, polyvinylchloride, polystyreen en copolymeren die monomeereenheden van voornoemde polymeren bevatten, zoals styreen- maleinezuuranhydride-en styreen-acrylonitrilcopolymeren.
Voorbeelden van thermohardende kunststoffen die de transparante laag kan bevatten zijn epoxyharsen, urethaanharsen, acrylaatharsen, verzadigde en onverzadigde polyesterharsen, melamineharsen en ureumformaldehydeharsen. Verder kan de transparante laag een lichtdoorlatend elastomeer bevatten, zoals een siliconenrubber en een EPDM-rubber.
Indien de lichtdoorlatende kunststoflaag een thermoplastisch kunststof of een elastomeer bevat, is de dikte van de kunststoflaag bijvoorbeeld 0, 05-6, 0 mm, bij voorkeur 0. 3-3 mm. De concentratie kleurstof of pigment bedraagt in een dergelijke kunststoflaag meestal 0, 01-10 gew. %, bij voorkeur 0, 1-1 gew. %.
<Desc/Clms Page number 4>
Indien de lichtdoorlatende kunststoflaag een thermohardende kunststof bevat, is de dikte van de kunststoflaag bijvoorbeeld 10 - 200 micron, bij voorkeur
EMI4.1
20 micron. De concentratie kleurstof of pigment bedraagt in een dergelijke kunststoflaag meestal 1 - 80gew. %, bij voorkeur 5-15 gew. % Bij voorkeur is het pigment een parelmoer en/of een interferentiepigment. Een voordeel van deze pigmenten is dat ook indien de markering een donkere kleur bezit of zelfs geheel zwart is, de markering in een lichte kleur kan worden waargenomen. Een verder voordeel van deze pigmenten is dat de pigmenten de kleur van een lichtgekleurde ondergrond niet of nauwelijks beïnvloeden, terwijl een donkergekleurde of zwarte markering die in de ondergrond is ingebrand in een heldere kleur wordt waargenomen.
Parelmoerpigmenten bestaan volgens DIN 55943 uit transparante laagvormige pigmentdeeltjes. De pigmentdeeltjes reflecteren een gedeelte van het opvallende licht. De rest wordt doorgelaten.
Parelmoerpigmenten veroorzaken een parelmoerglans, zoals karakteristiek is voor parels. Door het gebruik van parelmoerpigment in de lichtdoorlatende kunststoflaag wordt een donkere ondergrond in een donkere, zilvergrijze tint en een lichte ondergrond in een lichte zilvergrijze tint waargenomen. Op deze manier is het mogelijk een donkere markering in een lichte ondergrond in te branden, doordat de ondergrond verkoolt en daarna de markering waar te nemen in een donkere, zilvergrijze tint, contrasterend met een lichte, zilvergrijze tint. Ook is het mogelijk een lichtgekleurde markering in een donkergekleurde ondergrond in te branden doordat het materiaal van de ondergrond opschuimt en daarna de markering waar te nemen in een lichte zilvergrijze tint, contrasterend met een donkere zilvergrijze tint.
Interferentiepigmenten bevatten meestal plaatvormige deeltjes, die een gedeelte van het op de plaatvormige
<Desc/Clms Page number 5>
deeltjes vallende licht reflecteren, eventueel een gedeelte absorberen en de rest doorlaten, waarbij ten gevolge van interferentie het gereflecteerde en het doorgelaten licht een van het opvallende licht afwijkende kleur bezitten (in het vervolg van deze aanvrage interferentie-effect genoemd).
Parelmoerpigmenten en interferentiepigmenten worden bijvoorbeeld beschreven in "Die Bibliothek der Technik, Band 56, Verlag Moderne Industrie, Landsberg/Lech, Duitsland (ISBN 3-478-93075-8), p. 20-41.
Voorbeelden van parelmoerpigmenten die geschikt zijn om in de kunststoflaag van het voorwerp volgens de uitvinding te worden toegepast zijn Natural Pearl Essence (een mengsel van guanine en hypoxanthine), loodcarbonaat-, bismuthchloride-en micadeeltjes, al of niet geheel of gedeeltelijk bedekt met een dunne laag van een metaaloxide, zoals titaandioxide.
Voorbeelden van interferentiepigmenten die geschikt zijn om in het voorwerp volgens de uitvinding te worden toegepast zijn loodcarbonaat-, bismuthcloride-en micadeeltjes, die geheel of gedeeltelijk bedekt zijn met een laag van een metaaloxide, zoals titaandioxide, die dik genoeg is om het interferentie-effect te bewerkstelligen.
Zo treedt bijvoorbeeld bij een micadeeltje dat bedekt is met een titaandioxidelaag van ongeveer 100 micron het interferentie-effect op.
De kleur waarin de markering aan de zichtzijde wordt waargenomen hangt van verschillende factoren af. Zo is de kleur afhankelijk van de kleur van de markering zelf, die op zich onder andere wordt bepaald door de intensiteit waarmee de markering wordt ingebrand en het soort kunststof waarin de markering wordt ingebrand. De beste resultaten worden verkregen indien door het inbranden de kunststof is verkoold, omdat daarbij de markering in fellere kleuren kan worden waargenomen.
Verder is de kleur waarin de markering aan de zichtzijde wordt waargenomen bijvoorbeeld afhankelijk van het soort
<Desc/Clms Page number 6>
parelmoer pigment, het soort interferentiepigment, de concentratie van het interferentiepigment in de transparante kunststoflaag en de dikte van de kunststoflaag.
Naast parelmoerpigmenten en interferentiepigmenten kan de lichtdoorlatende kunststoflaag een kleurstof of een ander pigment bevatten, zodat de markering in nog meer kleuren kan worden waargenomen. Hierdoor is het bijvoorbeeld mogelijk bij het gebruik van een parelmoerpigment de markering in een van zilvergrijs afwijkende kleur waar te nemen.
Het voorwerp volgens de uitvinding kent vele uitvoeringsvormen. Zo is het mogelijk dat het voorwerp een kunststofdragerdeel bevat, aan het oppervlak waarvan zieh de markering bevindt, terwijl ten minste op de plaats van de markering op het dragerdeel de lichtdoorlatende kunststoflaag aanwezig is.
Bij voorkeur bevat het voorwerp volgens de uitvinding een dragerdeel dat ten minste op plaats waar zieh de markering bevindt een met de markering kontrasterende kleur bezit.
De beste resultaten worden daarbij verkregen indien het dragerdeel ten minste op de plaats waar zieh de markering bevindt lichtondoorlatend is.
Het dragerdeel kan elk denkbaar materiaal bevatten, zoals een kunststof, een metaal of een keramisch materiaal.
In een andere uitvoeringsvorm is het mogelijk dat ten minste op de plaats van de markering het voorwerp volgens de uitvinding slechts de lichtdoorlatende kunststoflaag bevat, of dat zelfs het voorwerp grotendeels of geheel uit de lichtdoorlatende kunststoflaag bestaat, waarbij de markering zieh in de laag bevindt.
Bij voorkeur bevindt de markering zieh in het binnenste van de lichtdoorlatende kunststoflaag. Hierdoor wordt bereikt dat de markering aan de zichtzijde en aan de tegenoverliggende zijde bedekt is met de kunststof van de kunststoflaag. Indien het voorwerp volgens de uitvinding
<Desc/Clms Page number 7>
op de plaats van de markering slechts de lichtdoorlatende kunststoflaag bevat, wordt de markering beschermd tegen slijtage, beschadiging, vervuiling enzovoort. Verder is het door het inbranden van de markering in het binnenste van de kunststoflaag mogelijk dat het dragerdeel uit een materiaal bestaat waarin geen markering kan worden ingebrand.
Het voorwerp volgens de uitvinding, zonder dat daarop de markering is aangebracht, kan volgens de bekende werkwijzen worden vervaardigd en met een energierijke straling worden bestraald met een stralingspatroon dat de vorm van de markering bezit.
Zo is het bijvoorbeeld mogelijk een granulaat of poeder van een lichtdoorlatende thermoplastische kunststof te mengen met de kleurstof of het pigment in een tuimelton of een batchmenger voorzien van een roerwerk en vervolgens het mengsel op te smelten in een kneder, zoals een dubbelschroefsextruder, een enkelschroefsextruder of een batchkneder. Nadat de kleurstof of het pigment door de smelt is verdeeld kan het zo verkregen mengsel worden gegranuleerd en afgekoeld. Het granulaat kan volgens een van de bekende werkwijzen opnieuw worden opgesmolten en gebruikt voor de vormgeving van de lichtdoorlatende kunststof laag die het voorwerp volgens de uitvinding bevat. Zo is het mogelijk het granulaat met behulp van een extruder of een spuitgietmachine te verwerken tot een laagvormig voorwerp dat geheel uit de kunststoflaag bestaat, zoals folies, platen, buizen, maatbekers en flessen.
Vervolgens is het mogelijk om volgens een van de bekende werkwijzen met behulp van een laserlichtbundel een markering in het oppervlak van het laagvormig voorwerp te branden. De markering wordt uiteraard op een zodanige wijze aangebracht dat aan de zichtzijde van de markering de lichtdoorlatende kunststoflaag aanwezig is. Bij voorkeur wordt met behulp van twee laserbundels die elkaar snijden in een punt dat in het binnenste van de
<Desc/Clms Page number 8>
transparante laag is gelegen een markering aangebracht.
Het is daarbij van belang de bundelintensiteit en de behandelduur zodanig te kiezen dat in het snijpunt de markering onstaat, maar dat de kunststoflaag buiten het snijpunt door de laserbundels niet of nauwelijks wordt aangetast.
Ook is het mogelijk het granulaat met behulp van een co-extruder of een meerlaagsspuitgietmachine tesamen met één of meer ander kunststoffen of kunststofmengsels op te smelten en vorm te geven tot een meerlaagsvoorwerp, waarbij de lichtdoorlatende kunststoflaag zich meestal aan het oppervlak van het voorwerp zal bevinden, terwijl zich onder de lichtdoorlatende kunststoflaag het dragerdeel bevindt. Daarna kan met behulp van een laserlichtbundel in het dragerdeel de markering worden aangebracht, waarbij de bundelintensiteit, de behandelduur en of de golflengte van het laserlicht zodanig worden gekozen dat de bundel door de transparante kunststoflaag dringt zonder deze laag aan te tasten, maar dat aan het grensvlak van de transparante laag en het dragerdeel in het dragerdeel de markering wordt aangebracht.
Voorbeelden van voorwerpen die op deze manier kunnen worden vervaardigd zijn toetsen, knoppen, behuizingen van elekronische en elektro-mechanische apparatuur, firmaschilden en reclameborden.
Ook is het mogelijk de kleurstof of het pigment te mengen met een thermohardende hars en overige gebruikelijke toevoegingen tot een laksamenstelling. Vervolgens kan de lak op de gebruikelijke wijze worden aangebracht op een dragerdeel. Daarna kan met behulp van een laserlichtbundel, op het grensvlak van de transparante kunststoflaag en het dragerdeel in het dragerdeel een markering worden aangebracht, waarbij de bundelintensiteit, de behandelduur en/of de bundelintensiteit van het laserlicht zodanig worden gekozen dat de bundel door de transparante kunststoflaag dringt zonder deze laag aan te tasten.
Ook is het mogelijk in de transparante kunststoflaag de
<Desc/Clms Page number 9>
markering aan te brengen door gebruik te maken van twee elkaar snijdende laserbundels, zoals hiervoor is beschreven. Hiertoe kan bijvoorbeeld worden overgegaan als het dragerdeel niet of zeer moeilijk wordt aangetast door de laserbundel.
Uiteraard is het ook mogelijk volgens een van de bekende werkwijzen een dragerdeel te vervaardigen, op het dragerdeel de markering in te branden en daarna ten minste op de marking de kunststoflaag aan te brengen door de laag daarop te smelten, te lijmen of in de vorm van een lak aan te brengen.
De uitvinding wordt verder toegelicht aan de hand van de voorbeelden, zonder zieh daartoe te beperken.
Voorbeeld I
In een bekerglas werden 228. 8 g verzadigde polyesterhars (URALAC (TM) SN 805 X 70, geleverd door DSM uit Nederland) en 47, 6 g melamineformaldehydebinder (URAMEX (TM) MF 821 B, geleverd door DSM uit Nederland) gemengd. Aan het mengsel werd als interferentiepigment 15. 0 g Iriodin (TM) 9211 Rutil Feinrot WR, geleverd door de firma Merck uit Duitsland) toegevoegd en door roeren gedispergeerd.
De zo verkregen laksamenstelling werd in een laagdikte van ongeveer 50 p door middel van spuiten als toplaag aangebracht op aluminium platen waarop reeds een laag witte grondlak aanwezig was en vervolgens bij een temperatuur van 160 C, gedurende 20 min. gemoffeld.
De platen werden vervolgens over een gedeelte van hun oppervlak bestraald met een laserstraal van een SHG Nd : YAG Q-switch laser van het type Haas Laser (TM) 6411 Engravity System (geleverd door Haas Laser uit Duitsland). De pulsduur was 110 ns, de golflengte was 532 nm.
Bij een geringe bestralingsenergiedichtheid ( < 2 J/crn) was geen effect waarneembaar. Bij een grotere bestralingsenergiedichtheid (2-6 J/cm2) is na de behandeling in de laag witte grondlak op de plaat een
<Desc/Clms Page number 10>
markering aanwezig, die door de toplaag heen in een rode kleur contrasterend met een gebroken witte achtergrond wordt waargenomen. De toplaag is niet aangetast. Bij een verdere verhoging van de bundelintensiteit (6-8 J/cm2) wordt de rode kleur donkerder, maar treedt tevens degradatie van de toplaag op, die zich uit in oppervlakteverruwing.
Veraeliikend experiment A
De aluminium platen uit voorbeeld I, echter nu zonder dat daarop de toplaag was aangebracht, werden zoals in voorbeeld I bestraald met een laserbundel met een bestralingsenergiedichtheid van 2 en 4 J/cm2. Op de platen was daarna een donkerkleurige tot zwarte markering aanwezig.
Voorbeeld II
In een bekerglas werden 320. 0 g verzadigde polyesterhars (URACRON (TM) CR 226 XB, geleverd door DSM uit Nederland) en 47, 6 g melamineformaldehydebinder (URAMEX (TM) MF 821 B, geleverd door DSM uit Nederland) gemengd. Aan het mengsel werd als interferentiepigment 15. 0 g Iriodin (TM) 9235 Rutil Perlgrun WR, geleverd door de firma Merck uit Duitsland) toegevoegd en door roeren gedispergeerd.
Op dezelfde manier als in voorbeeld I werd op de aluminium platen een toplaag aangebracht en werden de platen met een laserbundel bestraald.
Bij een geringe bestralingsenergiedichtheid ( < 2 J/cm2) was geen effect waarneembaar. Bij een grotere bestralingsenergiedichtheid (2-6 J/cm2) is na de behandeling in de laag witte grondlak op de plaat een markering aanwezig, die door de toplaag heen in een groene kleur contrasterend met een gebrokenwitte achtergrond wordt waargenomen. De toplaag is niet aangetast. Bij een verdere verhoging van de bundelintensiteit (6-8 J/cm2) wordt de groene kleur donkerder, maar treedt tevens
<Desc/Clms Page number 11>
degradatie van de toplaag op, die zieh uit in oppervlakteverruwing.
Voorbeelden III-VII
Een viertal dry blends van 99. 9 gew. % polycarbonaatgranulaat (Xantar (TM) 24R, geleverd door DSM uit Nederland) en 0. 1 gew. % van een interferentiepigment (voorbeelden III-VI) of een parelmoerpigment (voorbeeld VII) werd met een Arburg (TM) Allrounder spuitgietmachine bij een spuitgiettemperatuur van 3000C tot transparante platen met een formaat van 65*65*3 mm gespuitgiet.
Voor de gebruikte pigmenten zie Tabel 1.
De transparante platen werden aan de achterzijde daarvan in spiegelschrift voorzien van een markering met behulp van een Nd : YAG Q-switch laser van het type Haas Laser (TM) 6211 Engravity System (geleverd door Haas Laser uit Duitsland). De golflengte was 1064 nm, de pulsduur was 150 ns. De bestralingsenergiedichtheid was 8 Jjcm2.
Aan de achterzijde gezien zijn alle markeringen zwart. Aan de voorzijde wordt de markering door de transparante laag heen afhankelijk van het gebruikte pigment in een kleur waargenomen, zoals is aangegeven in tabel 1.
<Desc/Clms Page number 12>
Tabel 1
EMI12.1
<tb>
<tb> Voorbeeld <SEP> Pigment <SEP> type <SEP> Waargenomen
<tb> kleurmarkering
<tb> III <SEP> Iriodin <SEP> (TM) <SEP> 9211 <SEP> Rutil <SEP> bordeauxrood
<tb> Feinrot <SEP> WR
<tb> IV <SEP> Iriodin <SEP> (TM) <SEP> 9219 <SEP> Rutil <SEP> violet
<tb> Perllila <SEP> WR
<tb> V <SEP> Iriodin <SEP> (TM) <SEP> 9221 <SEP> Rutil <SEP> lichtblauw
<tb> Feinblau <SEP> WR
<tb> VI <SEP> Iriodin <SEP> (TM) <SEP> 9235 <SEP> Rutil <SEP> groen
<tb> Perlgrün <SEP> WR
<tb> VII <SEP> Iriodin <SEP> (TM)
<SEP> 100 <SEP> zilvergrijs
<tb> Silberperl
<tb>
De pigment uit Tabel l zijn geleverd door de firma Merck uit Duitsland.
Voorbeeld VIII
EMI12.2
Een dry blend van 99. polycarbonaatgranulaat en 0. Iriodin 9221 Rutil Feinblau WR zoals gebruikt in voorbeeld III werd met een Arburg (TM) Allrounder spuitgietmachine bij een spuitgiettemperatuur van 3000C tot transparante platen met een formaat van 65*65*0. 5 mm gespuitgiet.
Vervolgend werd een dry blend van 95 gew. % van het polycarbonaatgranulaat en 5 gew. % Tiofine (TM) R41, een titaandioxidepigment geleverd door Tiofine uit de USA, op dezelfde manier gespuitgiet tot witte platen met een formaat van 65*65*3 mm.
Een transparante plaat en een witte plaat werden vervolgens op elkaar geperst met behulp van een standaard compressiepers met verwarmde persplaten bij een
<Desc/Clms Page number 13>
temperatuur van 260 C. Na afkoeling werd een witte plaat verkregen, voorzien van een transparante oppervlaktelaag.
De plaat werd aan de zijde van de transparante oppervlaktelaag bestraald met een laserbundel zoals in voorbeeld I. Bij een bestralingsenergiedichtheid van 4-6 J/cm2 wordt in de witte laag een markering aangebracht die door de oppervlaktelaag in een blauwe kleur wordt waargenomen. De transparante oppervlaktelaag blijft onaangetast.
Veraeliikend experiment B
Een witte plaat uit voorbeeld VIII wordt op dezelfde wijze als in voorbeeld VIII bestraald met de laserstraal. Op de witte plaat is daarna een zwarte markering zichtbaar, die is ontstaan ten gevolge van verkoling aan het oppervlak van de plaat.
Voorbeeld IX
Een aluminiumplaat wordt voorzien van een toplaag en bestraald met een laserbundel, zoals is beschreven in voorbeeld II, waarbij echter de plaat nu voorzien was van een rode grondlak. De markering wordt opnieuw waargenomen in een groene kleur nu echter in een roodbruine achtergrond.
<Desc / Clms Page number 1>
OBJECT THAT CONTAINS A BURN-IN MARKING AND A
METHOD FOR MANUFACTURING THE ARTICLE
The invention relates to an article containing a burned-in mark and a method of manufacturing the article.
Such an object is known from EP-A-53256.
In this application, a plastic article containing a burned-in marking is described, wherein the marking is applied by irradiating the object with an energy-rich radiation with an irradiation pattern having the shape of the marking.
In this application, marking means a pattern containing information, such as an image, a vignette, a logo, a text of letters and / or numbers, a code such as a barcode, etc., or a pattern with an aesthetic or decorative function.
Examples of articles that contain a marking are storage vessels, such as measuring cups, syringes and the reservoir of a coffee maker, with a marking on the inside of the wall for the indication of the content or the size.
Further examples are keys, buttons, billboards, nameplates, company shields and housings for electronic and electro-mechanical equipment.
Increasingly, such markings are made by burning the mark onto a surface of the object, for example with the aid of a laser beam. An advantage of such a marking is that the marking can be applied very accurately at a predetermined place. A further advantage is that the objects can be manufactured in series in the known manner, without any further markings being applied thereto, while any other marking, which is different for each individual object, can subsequently be made.
<Desc / Clms Page number 2>
applied at any stage of the production process of the article.
However, a drawback is that the marking can only be applied in a limited number of colors. On a plastic object, the marking has a very dark color, if the plastic or a component in the plastic is charred by burning, or a light color, if the plastic foaming by burning. Usually the marking is even completely black or completely white.
It is admittedly possible that the marking has a color that deviates from black or white, because the marking is caused by the action of the energy-rich radiation on a pigment or mixture of pigments in a plastic, as a result of which a color change occurs, as described for example in EP -A-327508, but the number of colors obtainable in this way is still limited.
The object of the invention is to provide an object whose marking on the visible side is perceived in a color which differs from the color which the marking itself has.
This object is achieved in that on the visible side of the marking, on the marking, a translucent plastic layer is present, which contains a dye and / or a pigment.
The visible side of the marker is the side where the marker must be read or viewed to understand, for example, the information contained in the marker.
This achieves that the marking is perceived in a color which depends not only on the color which the marking itself has, but also on the color which the transparent layer has. If the marking has a light color, the color in which the marking is perceived is even largely determined by the color of the transparent plastic layer.
Furthermore, the color in which the marking is on the visible side
<Desc / Clms Page number 3>
is observed, for example, depending on the concentration of the dye or pigment and the thickness of the translucent plastic layer.
The translucent plastic layer can in principle contain any plastic with sufficient light transmission.
If the plastic layer has a relatively low light transmission, the thickness of the light-transmitting plastic layer must also be relatively small. It is important here that it is still possible to observe the marking through the translucent plastic layer.
Preferably, the translucent plastic layer contains a plastic with a light transmission coefficient of at least 70%.
Further requirements for the properties of the plastic are determined, inter alia, by the way in which the object is manufactured, the design of the object and the use of the object. Examples of thermoplastic plastics that the light transmissive layer may contain are polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyacrylates, thermoplastic polyesters, polyvinyl chloride, polystyrene and copolymers containing monomer units of the aforementioned polymers, such as styrene-maleic anhydride and styrene-acrylonitrile copolymers.
Examples of thermosetting plastics that the transparent layer can contain are epoxy resins, urethane resins, acrylate resins, saturated and unsaturated polyester resins, melamine resins and urea formaldehyde resins. Furthermore, the transparent layer can contain a translucent elastomer, such as a silicone rubber and an EPDM rubber.
If the translucent plastic layer contains a thermoplastic plastic or an elastomer, the thickness of the plastic layer is, for example 0.05-6.0 mm, preferably 0.3-3 mm. The concentration of dye or pigment in such a plastic layer is usually 0.01-10 wt. %, preferably 0.1-1 wt. %.
<Desc / Clms Page number 4>
If the translucent plastic layer contains a thermosetting plastic, the thickness of the plastic layer is, for example, 10-200 microns, preferably
EMI4.1
20 microns. The concentration of dye or pigment in such a plastic layer is usually 1 - 80 wt. %, preferably 5-15 wt. % Preferably, the pigment is a mother of pearl and / or an interference pigment. An advantage of these pigments is that even if the marking has a dark color or is even completely black, the marking can be observed in a light color. A further advantage of these pigments is that the pigments have little or no influence on the color of a light-colored substrate, while a dark-colored or black mark that has been burned into the substrate is observed in a bright color.
Pearlescent pigments consist of transparent layered pigment particles according to DIN 55943. The pigment particles reflect part of the incident light. The rest is let through.
Pearlescent pigments cause a pearly sheen, as is characteristic of pearls. By using pearlescent pigment in the translucent plastic layer, a dark background in a dark silver-gray shade and a light background in a light silver-gray shade are observed. In this way it is possible to burn in a dark marking on a light background, because the surface is charred and then the marking can be seen in a dark, silver-gray shade, contrasting with a light, silver-gray shade. It is also possible to burn-in a light-colored marking in a dark-colored background by foaming the material of the background and then observing the marking in a light silver-gray shade, contrasting with a dark silver-gray shade.
Interference pigments usually contain plate-shaped particles, which are part of it on the plate-shaped
<Desc / Clms Page number 5>
particles reflecting light, possibly absorbing a part and allowing the rest to pass through, whereby as a result of interference the reflected and transmitted light have a color deviating from the incident light (referred to hereinafter as the interference effect).
Pearlescent pigments and interference pigments are described, for example, in "Die Bibliothek der Technik, Band 56, Verlag Moderne Industrie, Landsberg / Lech, Germany (ISBN 3-478-93075-8), pp. 20-41.
Examples of pearlescent pigments suitable for use in the plastic layer of the article according to the invention are Natural Pearl Essence (a mixture of guanine and hypoxanthine), lead carbonate, bismuth chloride and mica particles, which may or may not be partially or completely covered with a thin layer of a metal oxide, such as titanium dioxide.
Examples of interference pigments suitable for use in the article according to the invention are lead carbonate, bismuth chloride and mica particles, which are covered in whole or in part with a layer of a metal oxide, such as titanium dioxide, which is thick enough to have the interference effect to accomplish.
For example, with a mica particle covered with a titanium dioxide layer of about 100 microns, the interference effect occurs.
The color in which the marking on the visible side is perceived depends on several factors. For example, the color depends on the color of the marking itself, which itself is determined, among other things, by the intensity with which the marking is burned in and the type of plastic in which the marking is burned in. The best results are obtained if the plastic is charred as a result of burn-in, because the marking can be observed in brighter colors.
Furthermore, the color in which the marking is visible on the visible side depends, for example, on the type
<Desc / Clms Page number 6>
pearlescent pigment, the type of interference pigment, the concentration of the interference pigment in the transparent plastic layer and the thickness of the plastic layer.
In addition to pearlescent and interference pigments, the translucent plastic layer may contain a dye or other pigment, so that the marking can be seen in even more colors. This makes it possible, for example, to observe the marking in a color deviating from silver-gray when using a pearlescent pigment.
The object according to the invention has many embodiments. It is thus possible for the object to contain a plastic carrier part, on the surface of which the marking is located, while at least at the location of the marking on the carrier part the translucent plastic layer is present.
The article according to the invention preferably comprises a carrier part which, at least at the place where the marking is located, has a color contrasting with the marking.
The best results are obtained if the carrier part is opaque at least in the place where the marking is located.
The carrier part can contain any conceivable material, such as a plastic, a metal or a ceramic material.
In another embodiment it is possible that at least at the location of the marking the object according to the invention contains only the translucent plastic layer, or that even the object consists largely or entirely of the translucent plastic layer, the marking being located in the layer.
The marking is preferably located in the interior of the translucent plastic layer. This ensures that the marking on the visible side and on the opposite side is covered with the plastic of the plastic layer. If the object according to the invention
<Desc / Clms Page number 7>
where the marking only contains the translucent plastic layer, the marking is protected against wear, damage, contamination, etc. Furthermore, the burn-in of the marking in the interior of the plastic layer makes it possible for the carrier part to consist of a material in which no marking can be burned in.
The object according to the invention, without the marking on it, can be manufactured according to the known methods and irradiated with an energy-rich radiation with a radiation pattern having the shape of the marking.
For example, it is possible to mix a granulate or powder of a translucent thermoplastic plastic with the dye or pigment in a tumbler or a batch mixer equipped with an agitator and then melt the mixture in a kneader, such as a twin screw extruder, a single screw extruder or a batch kneader. After the dye or pigment has been melt-distributed, the mixture thus obtained can be granulated and cooled. The granulate can be re-melted by any of the known methods and used to form the translucent plastic layer containing the article according to the invention. For example, it is possible to process the granulate with the aid of an extruder or an injection molding machine into a layer-shaped object consisting entirely of the plastic layer, such as foils, plates, tubes, measuring cups and bottles.
It is then possible to burn a mark in the surface of the layered object by means of a known method using a laser light beam. The marking is of course applied in such a way that the translucent plastic layer is present on the visible side of the marking. Preferably, using two laser beams that intersect at a point located in the interior of the
<Desc / Clms Page number 8>
transparent layer, a marking is applied.
It is important to choose the beam intensity and the treatment duration in such a way that the marking occurs at the intersection point, but that the plastic layer outside the intersection point is hardly, if at all, affected by the laser beams.
It is also possible to melt the granulate together with one or more other plastics or plastic mixtures using a co-extruder or a multilayer injection molding machine and shape it into a multilayer object, whereby the translucent plastic layer will usually be on the surface of the object. while the carrier part is located under the translucent plastic layer. The marking can then be applied in the carrier part with the aid of a laser light beam, the beam intensity, the treatment duration and whether the wavelength of the laser light being selected such that the beam penetrates the transparent plastic layer without affecting this layer, but that the interface of the transparent layer and the carrier part in the carrier part the marking is applied.
Examples of objects that can be manufactured in this way are keys, buttons, housings of electronic and electro-mechanical equipment, company shields and billboards.
It is also possible to mix the dye or pigment with a thermosetting resin and other usual additives to form a lacquer composition. The lacquer can then be applied to a carrier part in the usual manner. Then, with the aid of a laser light beam, a marking can be applied to the interface of the transparent plastic layer and the carrier part in the carrier part, wherein the beam intensity, the treatment duration and / or the beam intensity of the laser light are selected such that the beam passes through the transparent plastic layer. penetrates without affecting this layer.
It is also possible in the transparent plastic layer
<Desc / Clms Page number 9>
make a mark using two intersecting laser beams as described above. This can be done, for example, if the carrier part is not or is very difficult to attack by the laser beam.
It is of course also possible to manufacture a carrier part by one of the known methods, to burn the marking onto the carrier part and then to apply the plastic layer at least on the marking by melting, gluing or in the form of the layer thereon. apply a varnish.
The invention is further elucidated by means of the examples, without being limited thereto.
Example I
In a beaker, 228.8 g of saturated polyester resin (URALAC (TM) SN 805 X 70, supplied by DSM from the Netherlands) and 47.6 g of melamine formaldehyde binder (URAMEX (TM) MF 821 B, supplied by DSM from the Netherlands) were mixed. To the mixture was added as interference pigment 15 g of Iriodin (TM) 9211 Rutil Feinrot WR, supplied by Merck from Germany) and dispersed by stirring.
The lacquer composition thus obtained was sprayed as a top layer in a layer thickness of about 50 µ on aluminum plates on which a layer of white primer was already present and then baked at a temperature of 160 ° C for 20 minutes.
The plates were then irradiated over part of their surface with a laser beam from a SHG Nd: YAG Q-switch laser of the type Haas Laser (TM) 6411 Engravity System (supplied by Haas Laser from Germany). The pulse duration was 110 ns, the wavelength was 532 nm.
No effect was observed at a low irradiation energy density (<2 J / crn). With a higher irradiation energy density (2-6 J / cm2), after the treatment in the layer of white primer on the plate, a
<Desc / Clms Page number 10>
marking present, which is seen through the top layer in a red color contrasting with an off-white background. The top layer is not affected. With a further increase in the beam intensity (6-8 J / cm2), the red color darkens, but degradation of the top layer also occurs, which manifests itself in surface roughening.
Comparative experiment A
The aluminum plates from example I, but now without the top layer being applied thereon, were irradiated as in example I with a laser beam with an irradiation energy density of 2 and 4 J / cm 2. The plates then had a dark to black marking.
Example II
In a beaker, 320.0 g of saturated polyester resin (URACRON (TM) CR 226 XB, supplied by DSM from the Netherlands) and 47.6 g of melamine formaldehyde binder (URAMEX (TM) MF 821 B, supplied by DSM from the Netherlands) were mixed. To the mixture was added as interference pigment 15 g of Iriodin (TM) 9235 Rutil Perlgrun WR, supplied by Merck from Germany) and dispersed by stirring.
In the same manner as in Example 1, a top layer was applied to the aluminum plates and the plates were irradiated with a laser beam.
No effect was observed with a low irradiation energy density (<2 J / cm2). With a higher irradiation energy density (2-6 J / cm2), after the treatment, a mark is present on the plate in the layer of white primer, which is observed through the top layer in a green color contrasting with an off-white background. The top layer is not affected. With a further increase in the beam intensity (6-8 J / cm2), the green color darkens, but also occurs
<Desc / Clms Page number 11>
degradation of the top layer, which is reflected in surface roughening.
Examples III-VII
Four dry blends of 99.9 wt. % polycarbonate granulate (Xantar (TM) 24R, supplied by DSM from the Netherlands) and 0. 1 wt. % of an interference pigment (Examples III-VI) or a pearlescent pigment (Example VII) was injection molded with an Arburg (TM) All-rounder injection molding machine at an injection temperature of 300 ° C into transparent plates with a size of 65 * 65 * 3 mm.
For the pigments used, see Table 1.
The transparent plates were mirror-marked on the back thereof using a Nd: YAG Q-switch laser of the type Haas Laser (TM) 6211 Engravity System (supplied by Haas Laser from Germany). The wavelength was 1064 nm, the pulse duration was 150 ns. The irradiation energy density was 8 Jjcm2.
Seen from the rear, all markings are black. On the front, the marking through the transparent layer is observed in a color depending on the pigment used, as indicated in Table 1.
<Desc / Clms Page number 12>
Table 1
EMI12.1
<tb>
<tb> Example <SEP> Pigment <SEP> type <SEP> Observed
<tb> color marking
<tb> III <SEP> Iriodin <SEP> (TM) <SEP> 9211 <SEP> Rutil <SEP> burgundy
<tb> Feinrot <SEP> WR
<tb> IV <SEP> Iriodin <SEP> (TM) <SEP> 9219 <SEP> Rutil <SEP> violet
<tb> Perllila <SEP> WR
<tb> V <SEP> Iriodin <SEP> (TM) <SEP> 9221 <SEP> Rutil <SEP> light blue
<tb> Feinblau <SEP> WR
<tb> VI <SEP> Iriodin <SEP> (TM) <SEP> 9235 <SEP> Rutil <SEP> green
<tb> Perlgrün <SEP> WR
<tb> VII <SEP> Iriodin <SEP> (TM)
<SEP> 100 <SEP> silver gray
<tb> Silberperl
<tb>
The pigments from Table 1 are supplied by Merck from Germany.
Example VIII
EMI12.2
A dry blend of 99. polycarbonate granulate and 0. Iriodin 9221 Rutil Feinblau WR as used in Example III was processed with an Arburg (TM) Allrounder injection molding machine at an injection molding temperature of 300C to 65 * 65 * 0 format. 5 mm injection molded.
Then a dry blend of 95 wt. % of the polycarbonate granulate and 5 wt. % Tiofine (TM) R41, a titanium dioxide pigment supplied by Tiofine of the USA, is similarly injection molded into 65 * 65 * 3 mm white plates.
A transparent plate and a white plate were then pressed together using a standard compression press with heated press plates at one
<Desc / Clms Page number 13>
temperature of 260 C. After cooling, a white plate was obtained, provided with a transparent surface layer.
The plate was irradiated on the side of the transparent surface layer with a laser beam as in Example 1. At an irradiation energy density of 4-6 J / cm2, a mark is applied in the white layer, which is observed by the surface layer in a blue color. The transparent surface layer remains unaffected.
Comparative experiment B
A white plate from Example VIII is irradiated with the laser beam in the same manner as in Example VIII. A black mark is then visible on the white plate, which is caused by char on the surface of the plate.
Example IX
An aluminum plate is top-coated and irradiated with a laser beam, as described in Example II, but the plate was now provided with a red base coat. The marker is again seen in a green color, but now in a red-brown background.