DE10209497A1

DE10209497A1 - Problemlos thermisch umformbare Kunststofftafel mit Kennzeichnungen in der Schutzfolie

Info

Publication number: DE10209497A1
Application number: DE2002109497
Authority: DE
Inventors: Juergen Krautter; Reiner Delp
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2003-09-25
Also published as: AU2003218678A1; WO2003074281A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine lasermarkierbare Folie für Kunststoffformkörper und damit geschützte Formkörper. DOLLAR A Die Lasermarkierung der Folie verhindert zuverlässig ein Ausbluten der Farbe in den Kunststoffformkörper.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine lasermarkierbare Schutzfolie für Kunststoffformkörper und damit geschützte Kunststoffformkörper.

Stand der Technik

Kunststoffformkörper wie beispielsweise Tafeln aus gegossenem Polymethylmethacrylat (PMMA-GS) oder extrudiertem Polymethylmethacrylat (PMMA-XT) werden nach der Produktion werksseitig mit einer Schutzfolie, beispielsweise aus Polyethylen, versehen. Diese Produkte werden als Plexiglas® GS (gegossenes Plexiglas) oder Plexiglas® XT (extrudiertes Plexiglas) von der Röhm GmbH & Co. KG in den Handel gebracht.
Die Schutzfolie dient dazu, die hohe Oberflächenqualität der Kunststoffformkörper während Lagerung, Transport, Umformung, Einbau und Weiterverarbeitung der Kunststoffformkörper bis zum endgültigen Gebrauch zu gewährleisten.
Die Schutzfolien werden in der Regel auf beiden Seiten der Kunststoffformkörper angebracht.
Auf diese Schutzfolien werden vom Hersteller der Kunststoffformkörper mit gängigen Druckverfahren z. B. per Tintenstrahldrucker, häufig Informationen geschrieben, wie beispielsweise Typ, Chargennummer, Herstellungsbezeichnung oder eine Artikelnummer. Diese Informationen gewährleisten die Rückverfolgung der Produktionscharge bei eventuellen Reklamationsfällen.
In den meisten Fällen verbleibt die Schutzfolie auf dem aus dem Kunststoffformkörper gefertigten Endprodukt, wie beispielsweise Duschtassen, Badewannen, Waschbecken oder Lichtkuppeln bis zum endgültigen Einbau, um deren Oberfläche gegen die übliche Beanspruchungen auf der Baustelle zu schützen.
Beim thermischen Verformungsprozess werden daher die Kunststoffformkörper bevorzugt mit Schutzfolie umgeformt.
Fehler aus dem Herstellungsprozess, die unter der Schutzfolie verborgen waren, werden erst nach Entfernung derselben offensichtlich.
Die Zuordnung der Fehler zu den Produktionsdaten ist nur möglich, wenn jedes Fertigteil eine Kennzeichnung mit Zuordnung zu den Produktionsdaten hat. Leider ist zu beobachten, dass beim thermischen Umformen von mit üblichen Druckverfahren gekennzeichneten Schutzfolien die Farbstoffe der Druckfarben durch die Schutzfolie hindurch in die Oberfläche des Kunststoffformkörpers migrieren.
Da es bisher keine Lösung dieses Problems gab, unterblieb die Kennzeichnung zur Gänze oder sie wurde nur im Randbereich, der üblicherweise durch z. B. Einbaurahmen abgedeckt wird, vorgenommen.
Eine Rückverfolgung war nicht oder nur schwer möglich.
Insbesondere für Formteile, deren Abmaße nur Bruchteile des Fertigungsmaßes der Kunststofftafeln betragen, gibt es bisher keine Lösung

Aufgabe

Es besteht also die Aufgabe, ein Druckverfahren für die Schutzfolien zu entwickeln, das es erlaubt, den geschützten Kunststoffgegenstand ohne Ausbluten der Beschriftung weiter zu verarbeiten, ihn insbesondere thermisch umzuformen.
Die Schutzfolien sollen - auch mit der erfindungsgemäßen Ausrüstung - konventionell verarbeitbar und preiswert herstellbar sein.

Lösung

Es ist bekannt, Nahrungsmittelhüllen auf Basis natürlicher oder synthetischer Polymere mehrschichtig auszubilden, wobei die Markierbarkeit durch den Zusatz von lasersensitiven Pigmenten zu mindestens einer Schicht erreicht wird (DE 198 10 952).
Durch Verwendung eines laserabsorbierenden Pigmentes oder Additivs wird erreicht, dass durch die Absorption eines energiereichen Lichtstrahls, beispielsweise eines Laserstrahls eine Karbonisierung oder ein Aufschäumen in der Folienschicht erfolgt und damit die dauerhafte, kontrastreiche Markierung erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Lösung für die Markierung der Schutzfolie für Kunststofftafeln besteht darin, die laserabsorbierenden Pigmente, beispielsweise Iriodin® LS (hergestellt und vertrieben von der Merck KGaA) in die Schutzfolie einzubetten oder die markierbare Schicht, mit dem Gehalt an laserabsorbierenden Pigmenten, mittels Coextrusion, Lackierung, Bedruckung oder anderer Beschichtungsverfahren auf die Grundfolie aufzubringen. Die laserabsorbierenden Pigmente und/oder Additive bestehen beispielsweise aus einem oder mehreren Metalloxiden oder mit diesen beschichtete Glimmerschuppen, Glimmer, Schichtsilikaten, Kupferhydroxidphosphat oder Molybdendisulfid.
Als Material für die Kunststoffformkörper kommen Polyethylen, Polyproylen, Polyamid, Polyester, Polyesterester, Polyetherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephtalat, Polymethylmetacrylat, Polyviylacetal, Polystyrol, Acylnitril-Butadien-Styrol(ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren in Frage.
Die Schutzfolien bestehen üblicherweise aus Polyethylen oder Polypropylen und gegebenenfalls weiteren Copoymeren, beispielsweise mit Polyvinylacetat. Ferner können Polyamid, Polyester, Polyesterester, Polyetherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephtalat, Polymethylmetacrylat, Polyviylacetal, Polystyrol, Acylnitril-Butadien-Styrol(ABS), Acrylnitril-Styrol- Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren und oder Mischung aus den vorgenannten Polymeren als Material für die Schutzfolien eingesetzt werden.
Es können monolithische oder auch Mehrschichtcoextrusionsfolien eingesetzt werden, hergestellt nach dem Blasfolien- oder Chill-Roll-Verfahren.
Die Folien können zusätzlich mit Klebeschichten oder Lackschichten versehen sein. Die Folien können "naturfarben" oder mit nicht migrierenden Farbmitteln z. B. Titandioxid, in allen oder ggf nur in einer der Schichten eingefärbt sein.
Mindestens eine der Schichten des gewählten Folienaufbaus muß ein laserabsorbierendes Pigment oder Additiv enthalten. Diese plättchenförmigen Pigmente sind bekannt und größtenteils kommerziell erhältlich, z. B. unter der Marke Iriodin® LS der Fa. Merck KGaA, oder können nach den dem Fachmann bekannten Standardverfahren hergestellt werden. Pigmente auf der Basis transparenter oder semitransparenter, plättchenförmiger Substrate werden z. B. beschrieben in den deutschen Patenten und Patentanmeldungen 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 545, 22 15 191, 22 44 298, 23 13 331, 25 22 572, 31 37 808, 31 37 809, 31 51 343, 31 51 354, 31 51 355, 32 11 602, 32 35 017 und 38 42 330. Mehrschichtpigmente basierend auf Schichtsilikaten sind beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 196 18 569, DE 196 38 708, DE 197 07 806 und DE 198 03 550 bekannt.
Die Menge an Laser-Pigment in der gewählten Trägerschicht beträgt 0,05 und 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Trägerschicht, bevorzugt sind Gehalte von 0,1-2,0 Gew.-%. an Laser-Pigment.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern ohne sie jedoch zu begrenzen. Die angegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozente.

Vergleichsversuch

Umformversuch mit einer herkömmlichen Schutzfolie

Eine Schutzfolie (Hersteller: Bischof & Klein, Typ: GHX 243, Dicke: 70 my) wurde mit einem Tintenstrahldrucker (Hersteller: Domino Amjet GmbH, Typ: Codebox 2) beschriftet. Die Folie befand sich auf einem Kunststoffkörper aus Plexiglas GS 2399 mit den Abmessungen 900 mm × 1800 mm × 4 mm. Der Kunststoffkörper wurde anschließend zu einer Badewanne umgeformt (Erwärmung: 10 Min./170°C.).
Nach Entfernung der Schutzfolie fanden sich Reste der Tintenstrahldruckermarkierung auf der Oberfläche des Kunststoffformkörpers bzw waren diese in oberflächennahe Schichten migriert. Der Kunststoffformkörper war unbrauchbar.
Umformversuche eines Kunststoffkörpers mit der erfindungsgemäßen Schutzfolie

Beispiel 1

Eine Schutzfolie aus HDPE (Dicke: 70 µm), wurde mit 0,5% Laserpigment Iriodin® LS 825 ausgerüstet. Die Zugabe erfolgte über ein Masterbatch, um eine homogene Verteilung zu erzielen. Nach dem Aufbringen der Schutzfolie auf eine Kunststoffplatte (Plexiglas® GS 2286, hergestellt und vertrieben von der Röhm GmbH & Co. KG) wurde diese mit einem NdYAG Laser bei einer Wellenlänge von 1064 nm beschriftet. Die erzielte Beschriftung ist dunkel, kontrastreich und gut lesbar. Nach dem Umformen war die Oberfläche des geformten Kunststoffkörpers makellos (Erwärmungsbedingungen: 10 Min./170°C), die Beschriftung der Schutzfolie unverändert gut lesbar.

Beispiel 2

Eine Schutzfolie aus LDPE (Dicke 70 µm) wurde mit 0,5% Laserpigment Iriodin® LS 825 ausgerüstet. Die Zugabe erfolgte über ein Masterbatch, um eine homogene Verteilung zu erzielen. Nach dem Aufbringen der Schutzfolie auf eine Kunststoffplatte (Plexiglas® GS 017, hergestellt und vertrieben von der Röhm GmbH & Co. KG) wurde diese mit einem NdYAG Laser bei einer Wellenlänge von 1064 nm beschriftet. Die erzielte Beschriftung ist dunkel, kontrastreich und gut lesbar. Nach dem Umformen war die Oberfläche des geformten Kunststoffkörpers makellos (Erwärmungsbedingungen:, 10 Min./170°C.), die Beschriftung der Schutzfolie unverändert gut lesbar.

Beispiel 3

Eine Schutzfolie aus HDPE(Dicke 70 µm), wurde mit 1% Laserpigment Iriodin® LS 800 ausgerüstet. Die Zugabe erfolgte über ein Masterbatch, um eine homogene Verteilung zu erzielen. Nach dem Aufbringen der Schutzfolie auf eine Kunststoffplatte(Plexiglas® GS 2286/4 mm, hergestellt und vertrieben von der Röhm GmbH & Co. KG) wurde diese mit einem CO₂- Laser bei einer Wellenlänge von 10,6 µm beschriftet. Die erzielte Beschriftung ist dunkel, kontrastreich und gut lesbar. Nach dem Umformen war die Oberfläche des geformten Kunststoffkörpers makellos (Erwärmungsbedingungen 10 Min./170°C), die Beschriftung der Schutzfolie unverändert gut lesbar.

Beispiel 4

Eine Schutzfolie aus HDPE (Dicke 70 µm), wurde mit 1,5% Laserpigment Iriodin® LS 835 ausgerüstet. Die Zugabe erfolgte über ein Masterbatch, um eine homogene Verteilung zu erzielen. Nach dem Aufbringen der Schutzfolie auf eine Kunststoffplatte (Plexiglas® GS 003, hergestellt und vertrieben von der Röhm GmbH & Co. KG) wurde diese mit einem NdYAG Laser bei einer Wellenlänge von 1064 nm beschriftet. Die erzielte Beschriftung ist hell, kontrastreich und gut lesbar. Nach dem Umformen war die Oberfläche des geformten Kunststoffkörpers makellos (Erwärmungsbedingungen: 10 Min./170°C.), die Beschriftung der Schutzfolie unverändert gut lesbar.

Claims

1. Kunststoffformkörper aus Polyethylen, Polyproylen, Polyamid, Polyester, Polyesterester, Polyetherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephtalat, Polymethylmetacrylat, Polyviylacetal, Polystyrol, Acylnitril-Butadien-Styrol(ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren und oder Mischung mit einer Schutzfolie, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schutzfolie laserabsorbierende Pigmente und/oder Additive eingearbeitet sind.

2. Kunststoffformkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lasermarkierbaren Pigmente und/oder Additive ein oder mehrere Metalloxide oder mit diesen beschichtete Glimmerschuppen, Glimmer, Schichtsilikate, Kupferhydroxidphosphat, Molybdendisulfid sind.

3. Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an lasermarkierbaren Pigmenten und/oder Additiven in der Schutzfolie zwischen 0,01 und 6,0 Gew.-% beträgt.

4. Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie neben den lasermarkierbaren Pigmenten weitere Farbmittel enthält

5. Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an lasermarkierbaren Pigmenten in der Schutzfolie zwischen 0,1 und 2,0 Gew.-% beträgt.

6. Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie ein Polyethylen, Polyproylen, Polyamid, Polyester, Polyesterester, Polyetherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephtalat, Polymethylmetacrylat, Polyviylacetal, Polystyrol, Acylnitril-Butadien-Styrol(ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren und oder Mischung aus den vorgenannten Polymeren ist.

7. Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzfolie mit Laserlicht beschriftet wird.

8. Kunststoffformkörper nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Laser ein Nd:YAG Laser, Co2-Laser oder ein Excimerlaser ist.

9. Verfahren zur Herstellung von umgeformten Kunststoffformkörpern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Kunststoff nach Anspruch 1 herstellbar ist.

10. Verfahren zur Herstellung von farbig beschrifteten oder markierten Kunststoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lasermarkierbare Schicht auf die Schutzfolie durch Coextrusion einer mit dem lasermarkierbaren Pigment gefüllten Coextusionsmasse aufgebracht wird.

11. Verfahren zur Herstellung von farbig beschrifteten oder markierten Kunststoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lasermarkierbare Schicht der Schutzfolie durch Lackierung, Bedruckung oder Beschichtung aufgebracht wird.

12. Verwendung des lasermarkierbaren Kunststoffkörpers nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Markierung und Kennzeichnung von Kunststoffkörpern.