DE19832733A1 - Polyethylene substrates having abrasion resistant markings, useful for labels or packaging material, contain 30-60 wt.% inorganic powder and are marked using a Nd:YAG laser - Google Patents

Polyethylene substrates having abrasion resistant markings, useful for labels or packaging material, contain 30-60 wt.% inorganic powder and are marked using a Nd:YAG laser

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Abstract

An abrasion resistant marked polyethylene substrate (I) that has good contrast to the markings comprises a polyethylene containing 30-60 wt.% inorganic powder. An Independent claim is included for a process to produce (I) by use of a Nd:YAG laser to produce a dark grey marking.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein abriebfest markiertes Substrat aus Polyethylen, bei dem die Markierung einen guten Kontrast aufweist.The present invention relates to a wear-resistant marked Polyethylene substrate with a good marking Has contrast.

Die wirklich abriebfeste Markierung oder Beschriftung von Polyethylen durch Bedrucken ist aufwendig, weil Polyethylen ein stark wasserabweisendes (hydrophobes) Material ist. Aus diesem Grund müssen, um beispielsweise Folien aus Polyethylen bedrucken zu können, entweder besondere Oberflächenbehandlungen des Materials vorgenommen werden, um die Oberfläche wenigstens zeitweilig zu polarisieren, oder es müssen spezielle Druckfarben und Lösungsmittel eingesetzt werden, und die Bedruckung muß meist auch noch über eine längere Zeitspanne nachtrocknen.The really abrasion-resistant marking or lettering from Printing polyethylene is expensive because polyethylene is a highly water-repellent (hydrophobic) material. Out For this reason, for example, films made of polyethylene to be able to print, either special Surface treatments of the material are made to at least temporarily polarize the surface, or it special printing inks and solvents must be used be, and the printing must usually also have a dry for a longer period of time.

Aus der EP-A-0 190 997 ist bekannt, dass Polyethylen ein Material ist, das sich in besonderer Weise eignet, um mit Hilfe der Technik der Laserbeschriftung markiert zu werden. Allerdings müssen nach der Lehre dieser Schrift dem Material Zusatzstoffe wie anorganische oder organische Pigmente oder polymerlösliche Farbstoffe zugesetzt werden, um eine brauchbare Markierung zu erreichen.From EP-A-0 190 997 it is known that polyethylene is a Is material that is particularly suitable for using Using the technique of laser marking to be marked. However, according to the teaching of this writing, the material Additives such as inorganic or organic pigments or polymer soluble dyes are added to a to achieve usable marking.

Aus der Firmendruckschrift ®IRIODIN LS der Firma Merck in Darmstadt, die sich auch mit dem Thema Laserbeschriftung beschäftigt, ist bekannt, dass manche Kunststoffe den Laserstrahl hindurchtreten lassen, ohne dass eine nennenswerte Veränderung bewirkt würde. Erst bei weiterer Steigerung der Intensität des Laserstrahls wird eine Markierung erreicht, die allerdings mit einer tiefgreifenden Zerstörung der Kunststoffmatrix verbunden ist und sich dabei nachteiligerweise auch noch unzureichend ausgeprägt darstellt. From the company publication ®IRIODIN LS from Merck in Darmstadt, which also deals with the topic of laser marking busy, it is known that some plastics the Allow the laser beam to pass through without any noteworthy Change would bring about. Only when the The intensity of the laser beam reaches a mark that however with a profound destruction of the Plastic matrix is connected and there disadvantageously also represents insufficiently pronounced.  

Ein Kunststoff, auf den diese Schwierigkeiten zutreffen ist Polyethylen.A plastic that has these difficulties Polyethylene.

U. Haack et al. stellen in der Zeitschrift Kunststoffe (1993), Heft 11, S. 878 bis 882, unter dem Titel "Berührungsloses Beschriften mit dem Laserstrahl" eine Reihe von Lasersystemen sowie zur Beschriftung damit geeignete Kunststoffe vor, Polyethylen wird aber dort erst gar nicht genannt.U. Haack et al. in the magazine Kunststoffe (1993), Issue 11, pp. 878 to 882, under the title "Touchless Labeling with the laser beam "a series of laser systems as well as suitable plastics for labeling, But polyethylene is not mentioned there at all.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, mit Hilfe der Technik der Laserbeschriftung eine abriebfeste, schnellhaftende und kontrastreiche Markierung auf Polyethylen zu erreichen, die einfach und unter wirtschaftlichen Bedingungen herstellbar ist.The object of the present invention was, with the help of Laser marking technology an abrasion-resistant, Fast-adhesive and high-contrast marking on polyethylene to achieve that easily and under economic Conditions can be produced.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein markiertes Substrat der eingangs genannten Gattung, dessen Kennzeichenmerkmal darin zu sehen ist, dass das Polyethylen ein anorganisches Pulver in einer Menge von 30 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, vorzugsweise von 35 bis 50 Gew.-%, enthält.This task is solved by a marked substrate of genus mentioned at the beginning, whose characteristic feature therein see is that the polyethylene is an inorganic powder in an amount of 30 to 60 wt .-%, based on the Total weight of the mixture, preferably from 35 to 50% by weight, contains.

Bei dem Polyethylen handelt es sich vorzugsweise um hochdichtes Polyethylen (HDPE) das nach dem Niederdruckverfahren mit Ziegler Katalysatoren großtechnisch in großen Mengen hergestellt wird.The polyethylene is preferably high density polyethylene (HDPE) that after Low-pressure process with Ziegler catalysts on an industrial scale is produced in large quantities.

Bei dem anorganischen Pulver handelt es sich vorzugsweise um Calciumcarbonat oder Talkum, dessen chemische Zusammensetzung mit Mg6(OH)4[Si8O20] angegeben ist. Das anorganische Pulver wird erfindungsgemäß als feines Pulver eingesetzt, das vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser, ausgedrückt als dv-50-Wert (Medianwert der Volumenverteilung), gemessen durch Laserbeugung gemäß ISO/wD 13320, von 10 bis 150 µm, vorzugsweise von 20 bis 100 µm, besitzt.The inorganic powder is preferably calcium carbonate or talc, the chemical composition of which is given as Mg 6 (OH) 4 [Si 8 O 20 ]. According to the invention, the inorganic powder is used as a fine powder which preferably has an average particle diameter, expressed as d v -50 value (median value of the volume distribution), measured by laser diffraction in accordance with ISO / wD 13320, from 10 to 150 μm, preferably from 20 to 100 µm.

Es hat sich überraschend gezeigt, dass bei Anwendung eines Nd:YAG-Lasers, wie er bei U. Haack in Kunststoffe (1993) beschrieben ist, auf Folien aus mit Talkum gefülltem Polyethylen an der Stelle, wo der Laserstrahl auftrifft, eine dunkelgraue Markierung erscheint, die sich von dem weißen Untergrund des Substrats sehr deutlich und gut sichtbar abhebt. Die Markierung ist in die umgebende Matrix eingebettet und aus diesem Grund außerordentlich beständig gegen mechanischen Abrieb oder gegenüber der Einwirkung von Lösungsmitteln, Ölen, Fetten und Chemikalien.It has surprisingly been found that when using a Nd: YAG-Lasers as used by U. Haack in Kunststoffe (1993) is described on foils made of talc Polyethylene where the laser beam hits, one  dark gray mark appears, which differs from the white Very clear and easily visible under the substrate takes off. The marking is embedded in the surrounding matrix and for this reason extremely resistant to mechanical abrasion or against the influence of Solvents, oils, greases and chemicals.

Die erfindungsgemäßen Markierungen können Strichbreiten von beliebig dick bis zu 0,1 mm als Minimum aufweisen, und sie können je nach der Leistung des verwendeten Nd:YAG-Lasers, der normalerweise einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 0,532 µm oder 1,06 µm erzeugt, mit Geschwindigkeiten von bis zu 2000 mm/s, vorzugsweise bis zu 1000 mm/s, hergestellt werden.The markings according to the invention can have stroke widths of have any thickness up to 0.1 mm as a minimum, and they Depending on the power of the Nd: YAG laser used, the usually a laser beam with a wavelength of 0.532 µm or 1.06 µm generated, with speeds of up to at 2000 mm / s, preferably up to 1000 mm / s become.

Es war für den Fachmann sehr überraschend, dass das mit anorganischem Pulver gefüllte Polyethylen sich von einem Laserstrahl mit einer Wellenlänge im sichtbaren oder nahen IR-Bereich ohne weitere Zusatzstoffe markieren läßt, zumal mit Talkum oder Calciumcarbonat gefülltes Polyethylen ein Material ist, das großtechnisch hergestellt wird und deshalb in großen Mengen preiswert zur Verfügung steht. Der besondere Vorteil der Erfindung ist daher in ihrer besonderen Wirtschaftlichkeit zu sehen, weil für die erfindungsgemäßen Substrate weder eine Oberflächenpolarisierung noch besondere Druckfarben noch besondere Zusatzstoffe, die in die Polymermasse eingearbeitet werden müssen, notwendig sind. Außerdem entstehen die Markierungen erfindungsgemäß sofort und besitzen auch sofort eine hervorragende Abriebbeständigkeit.It was very surprising to the expert that this with polyethylene powder filled from an inorganic powder Laser beam with a wavelength in the visible or near IR range can be marked without additional additives, especially with Talc or calcium carbonate filled polyethylene is a material is that is manufactured on an industrial scale and therefore in large Amounts inexpensively available. The special advantage the invention is therefore in its particular economy to see because for the substrates according to the invention neither Surface polarization still special printing inks yet special additives that are incorporated into the polymer mass must be necessary. In addition, the Markings according to the invention immediately and also immediately excellent abrasion resistance.

Die erfindungsgemäß markierten Substrate lassen sich hervorragend als Verpackungsmaterial oder für Etiketten, vorzugsweise Selbstklebeetiketten, verwenden, aber es ist auch denkbar, nach der Erfindung Visitenkarten oder ähnliches herzustellen.The substrates marked according to the invention can be excellent as packaging material or for labels, preferably use self-adhesive labels, but it is too conceivable, according to the invention business cards or the like manufacture.

Die Erfindung soll durch das nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel für den Fachmann noch deutlicher dargestellt werden.The invention is intended to be described as follows Embodiment of the expert more clearly being represented.

Beispielexample

Eine Dickfolie aus HDPE mit einem Gehalt von 40 Gew.-% Talkum und einer Schichtdicke von 500 µm wurde mit einem Nd:YAG-Laser bei einer Wellenlänge von 1,064 µm nach dem Scan-Verfahren mit verschieden großen Buchstaben markiert. Es entstand sofort eine dunkelgraue Markierung und alle Buchstaben, selbst die kleinsten Schriftzüge in der Schriftgröße 7 waren ohne weiteres lesbar. Auf der Rückseite der Dickfolie waren keine Markierungen erkennbar.A thick film made of HDPE with a content of 40% by weight talc and a layer thickness of 500 microns with a Nd: YAG laser at a wavelength of 1.064 µm using the scan method letters of different sizes marked. It was created immediately a dark gray mark and all letters, even those smallest lettering in the font size 7 were without more readable. There were none on the back of the thick film Markings recognizable.

Anschließend wurde versucht, die entstandene Markierung durch mechanischen Reiben oder mit einem Klebeband zu entfernen, was nicht möglich war. Danach wurde versucht, die Markierung mit Methanol zu entfernen, aber auch das war nicht möglich.Then an attempt was made to mark the result mechanical rubbing or tape to remove what was not possible. Then an attempt was made to mark it with Removing methanol, but that wasn't possible either.

Claims (9)

1. Durch Laserbeschriftung abriebfest markiertes Substrat aus Polyethylen, bei dem die Markierung einen guten Kontrast aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylen ein anorganisches Pulver in einer Menge von 30 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, enthält.1. Abrasion-resistant marked substrate made of polyethylene, in which the marking has a good contrast, characterized in that the polyethylene contains an inorganic powder in an amount of 30 to 60 wt .-%, based on the total weight of the mixture. 2. Abriebfest markiertes Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylen ein anorganisches Pulver in einer Menge von 35 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, enthält.2. Abrasion-resistant marked substrate according to claim 1, characterized characterized in that the polyethylene is an inorganic Powder in an amount of 35 to 50 wt .-%, based on the total weight of the mixture. 3. Abriebfest markiertes Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyethylen ein hochdichtes Polyethylen ist, das nach dem Niederdruckverfahren mit Ziegler Katalysatoren hergestellt ist.3. abrasion-resistant marked substrate according to claim 1 or 2, characterized in that the polyethylene a is high density polyethylene, which after the Low pressure process with Ziegler catalysts is. 4. Abriebfest markiertes Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pulver Talkum oder Calciumcarbonat ist.4. Abrasion-resistant marked substrate according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inorganic Powder is talc or calcium carbonate. 5. Abriebfest markiertes Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pulver als feines Pulver eingesetzt wird, das einen mittleren Teilchendurchmesser, ausgedrückt als dv-50-Wert von 10 bis 150 µm, gemessen durch Laserbeugung nach ISO/WD 13320, besitzt.5. Abrasion-resistant marked substrate according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inorganic powder is used as a fine powder having an average particle diameter, expressed as d v -50 value of 10 to 150 microns, measured by laser diffraction according to ISO / WD 13320. 6. Abriebfest markiertes Substrat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Pulver einen mittleren Teilchendurchmesser von 20 bis 100 µm besitzt.6. Abrasion-resistant marked substrate according to claim 5, characterized characterized in that the inorganic powder has a has average particle diameter of 20 to 100 microns. 7. Verfahren zum Herstellen eines abriebfest markierten Substrats nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl eines Nd:YAG-Lasers auf ein Substrat aus mit anorganischem Pulver gefülltem Polyethylen gerichtet wird, wobei an der Stelle, wo der Laserstrahl auftrifft, eine dunkelgraue Markierung erzeugt wird.7. Method of making a wear-resistant marked Substrate according to one of claims 1 to 6, characterized characterized that the laser beam of an Nd: YAG laser on a substrate made of inorganic powder Polyethylene is directed at the point where the  Laser beam strikes, a dark gray marking is created becomes. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nd:YAG-Laser eingesetzt wird, der einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 0,532 µm oder 1,06 µm erzeugt.8. The method according to claim 7, characterized in that an Nd: YAG laser is used which has a laser beam generated with a wavelength of 0.532 µm or 1.06 µm. 9. Verwendung eines abriebfest markierten Substrats nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Verpackungsmaterial oder für Etiketten, vorzugsweise Selbstklebeetiketten, oder für die Herstellung von Visitenkarten.9. Use of an abrasion-resistant marked substrate one of claims 1 to 6 as packaging material or for labels, preferably self-adhesive labels, or for the production of business cards.
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