DE4329395A1 - Farbige Laserbeschriftung pigmentierter Kunststoff-Formmassen - Google Patents
Farbige Laserbeschriftung pigmentierter Kunststoff-FormmassenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kunststoff-Formmasse, die im wesentlichen aus
mindestens einem organischen Polymer, mindestens einem kohlenstoffhaltigen
Schwarzpigment und mindestens einem weiteren Farbmittel besteht, sowie die
Verwendung einer solchen Kunststoff-Formmasse als Ausgangsmaterial für die
Herstellung von geformten Gegenständen, die mit Hilfe von Laser-Strahlung
bevorzugt mit farbigen Zeichen versehen werden können.
Es ist bekannt, Kunststoff-Oberflächen mittels Laser-Strahlung zu beschriften,
wobei vorzugsweise ein Nd:YAG-Laser (Wellenlänge: 1064 nm) oder ein
frequenzverdoppelter Nd:YAG-Laser (Wellenlänge: 532 nm) Verwendung findet.
Dabei ist eine gezielt einstellbare Farbänderung nicht flexibel realisierbar: Im
allgemeinen sind nur helle Schriften auf dunklem Hintergrund oder dunkle
Schriften auf hellem Hintergrund möglich. So wird beispielsweise ein Schwarz-
Weiß-Kontrast in Polyacetal, dem als Füllstoff Ruß oder Graphit, vorzugsweise
in einer Konzentration von 0,08 bis 0,125%, beigefügt wird, mit einem Laser-
Strahl erzeugt. Der Kunststoff/Ruß- bzw. Graphit-Mischung kann noch ein
optischer Aufheller beigemischt sein, der durch die Laser-Einwirkung nicht
zerstört wird (EP-B-53 256).
Ferner sind Verfahren zur Beschriftung von hochmolekularem Material bekannt,
das mindestens einen strahlungsempfindlichen, eine Verfärbung verursachenden
Zusatzstoff enthält, wobei man als Energiestrahlung Laser-Licht, dessen
Wellenlänge im nahen UV- und/oder sichtbaren und/oder nahen IR-Bereich liegt,
und als Zusatzstoff mindestens ein anorganisches und/oder organisches Pigment
und/oder einen polymerlöslichen Farbstoff verwendet. Das hochmolekulare
Material ist vor allem ein vollsynthetischer organischer Thermoplast, d. h. ein
Kunststoff, der durch Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition
hergestellt worden ist, z. B. Polyolefin, Polyester, Polyamid, Polyether und
Polyacetal, oder auch ein Gemisch solcher Kunststoffe. Beispiele von
anorganischen Pigmenten sind Weißpigmente, Metalloxide, Metallsulfide sowie
Ruß und Graphit, wobei die metallhaltigen Pigmente bevorzugt sind. Die Menge
des Zusatzstoffes beträgt 0,001 bis 10 Gew.-% (bezogen auf das
hochmolekulare Material). Als Strahlungsquelle dienen gepulste Laser, z. B.
Festkörper-Puls-Laser, mit Puls modifizierte Dauerstrich-Laser, Metalldampf-
Laser und Halbleiter-Laser (EP-A 190 997).
Ebenfalls bekannt ist ein Verfahren zur Laser-Beschriftung von hochmolekularem
organischem Material in Form von Gegenständen, Folien und Filmen, wonach
das Material, das mindestens einen strahlungsempfindlichen ausbleichbaren
Zusatzstoff und mindestens eine weniger strahlungsempfindliche nicht
ausbleichende Verbindung enthält, einem Laser-Strahl ausgesetzt ist; dabei wird
gepulstes Laser-Licht verwendet, dessen Wellenlänge im nahen UV- und/oder
sichtbaren Bereich liegt, als ausbleichbarer Zusatzstoff wird mindestens ein
Azo- und/oder Indanthronpigment eingesetzt, und als nicht ausbleichende Verbindung
dient mindestens ein anorganisches und/oder organisches Pigment und/oder ein
polymerlöslicher Farbstoff. Das gepulste Laser-Licht wird hier insbesondere mit
einem gepulsten oder pulsmodifizierten, frequenzverdoppelten Nd:YAG-Laser
oder einem Metalldampf-Laser oder einem Excimer-Laser erzeugt
(EP-A 327 508).
Nach den bekannten Verfahren können aber keine farbigen Markierungen auf
dunklem Untergrund hergestellt werden. Aufgabe der Erfindung ist es, die
Nachteile des Standes der Technik zu umgehen.
Die Erfindung betrifft eine Kunststoff-Formmasse, die im wesentlichen aus (a)
mindestens einem organischen, thermoplastischen Polymer, (b) mindestens
einem mineralischen Schwarzpigment und (c) mindestens einem weiteren
Farbmittel, welches ein anorganisches und/oder organisches Pigment und/oder
ein polymerlöslicher Farbstoff ist, besteht und (d) die Formmasse zusätzlich
gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe enthält.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der vorstehend beschriebenen
Kunststoff-Formmasse als Material zur Herstellung von geformten
Gegenständen, die mit Hilfe von Laser-Strahlung mit farbigen Zeichen versehen
werden können.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mit farbigen
Zeichen versehenen Formkörpers durch die Einwirkung von Laser-Strahlung auf
einen Gegenstand, der aus einer Kunststoff-Formmasse hergestellt wurde. Bei
diesen Verfahren verwendet man eine Kunststoff-Formmasse, die
zusammengesetzt ist aus
- (a) einem thermoplastischen Polymer,
- (b) einem mineralischen Schwarzpigment,
- (c) einem weiteren Farbmittel aus der Reihe der anorganischen und/oder organischen Pigmente und/oder einen polymerlöslichen Farbstoff und
- (d) gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen,
und setzt den Formkörper einer Laser-Strahlung mit einer Hauptwellenlänge von
1064 nm oder von 532 nm aus.
Es hat sich herausgestellt, daß unter Einsatz der mineralischen
Schwarzpigmente besonders klare farbige Zeichen auf dunklem Hintergrund
erreichbar sind.
Das Polymer (a), das gemäß der Erfindung verwendet wird, ist ein
thermoplastisches Polymer, zum Beispiel Polyester (Polyethylenterephthalat und
Polybutylenterephthalat), Polyamid, Polyvinylchlorid, Polyarylat, Polyarylensulfid,
wie Polyphenylensulfid sowie Polyaryletherketon, ferner vorzugsweise
Polyolefine, die gegebenenfalls Fluoratome enthalten, z. B. Polyethylen,
Polypropylen und Polytetrafluorethylen, und Polymere mit Amid- oder
Acetalgruppen in der Hauptkette; insbesondere aber Polyacetale, d. h.
Oxymethylen-Homopolymere und Oxymethylen-Copolymere, die bevorzugt
Oxyethylen-Einheiten als Cobausteine enthalten. An Stelle eines einzelnen
Polymers ist auch ein Gemisch verschiedener Polymere verwendbar.
Das Pigment (b) ist ein mineralisches Schwarzpigment mit elementarem
Kohlenstoff, das unter den Bezeichnungen Knochenkohle, Knochenschwarz oder
Elfenbeinschwarz bekannt ist. Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines
mineralischen Schwarzpigmentes, das 70 bis 90 Gew.-% Calciumphosphat und
10 bis 30 Gew.-% Kohlenstoff, vorzugsweise 75 bis
85 Gew.-% Calciumphosphat und 15 bis 25 Gew.-% Kohlenstoff enthält. Der
Anteil des Schwarzpigments in der Kunststoff-Formmasse beträgt 0,001 bis
10 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 8 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 5 Gew.-%.
Die Dichte des Schwarzpigments liegt im Bereich von 2,3 bis 2,8 g/cm³,
vorzugsweise von 2,4 bis 2,6 g/cm³. Besonders geeignet ist ein
Schwarzpigment mit einem Teilchendurchmesser von 1 bis 50 µm,
vorzugsweise von 2 bis 25 µm.
Das Farbmittel (c) ist ein anorganisches und/oder organisches Pigment und/oder
ein polymerlöslicher Farbstoff. Dabei sind als Farbmittel solche zu verwenden,
die für die spezielle Kunststoff-Formmasse üblich und - bezüglich der sonstigen
Gebrauchseigenschaften der Farbmittel (z. B. Migrationsverhalten, Lichtechtheit,
thermische Stabilität) - geeignet sind. Diese sind in der Broschüre "Farbmittel
von Hoechst für die Kunststoffindustrie" (Ausgabe 1993, Hoechst AG, Frankfurt
am Main) beschrieben. Geeignete Farbmittel bei Verwendung einer Polyacetal-
Formmasse sind z. B. Ultramarinblau, Chromtitanat, Manganviolett,
Kupferphthalocyanin, Eisenoxid sowie Chinacridon- und Benzimidazolon-
Farbstoffe.
Je nach Verwendungszweck können der Formmasse noch weitere Stoffe
zugefügt werden, beispielsweise Füllstoffe wie Kreide, Glimmer, Talkum,
Feldspate, Wollastonit, Aluminiumsilikat, ferner Antioxidantien,
Lichtschutzmittel, Flammschutzmittel, Hitzestabilisatoren, Verstärkungsmittel,
wie Glasfasern, oder Verarbeitungshilfsmittel, welche bei der Verarbeitung von
Kunststoffen üblich sind.
Die Herstellung der Formmasse gemäß der Erfindung kann nach den üblichen
Verfahren erfolgen. So wird z. B. die Schwarzpigmentkomponente (b) und die
Farbmittelkomponente (c) dem Kunststoffmaterial unter Verwendung von
Extrudern, Misch- oder Mahlapparaten zugemischt. Die erhaltene Mischung wird
dann nach an sich bekannten Verfahren wie Pressen, Gießen, Kalandrieren,
Extrudieren oder durch Spritzguß in die gewünschte endgültige Form gebracht.
Die Beschriftung mit dem Laser erfolgt derart, daß der Probenkörper in den
Strahlengang eines gepulsten Lasers, z. B. eines Nd:YAG-Lasers oder
frequenzverdoppelten Nd:YAG-Lasers gebracht wird. Die Verwendung der
Kunststoff-Formmasse gemäß der Erfindung kann auf solchen Gebieten erfolgen,
wo bisher übliche Druckverfahren zur Beschriftung eingesetzt wurden. So kann
das Verfahren zur Beschriftung bzw. Markierung von Formkörpern aus
thermoplastischem Material in der Elektronik- und Kraftfahrzeugindustrie
Anwendung finden, z. B. zur Kennzeichnung von Tastaturen, Gehäusen und
Einzelteilen. Diese Gegenstände können mit Hilfe von Laser-Strahlung
problemlos mit Zeichen versehen werden.
1) In einem handelsüblichen Extruder (ZSK 28, Firma Werner und Pfleiderer,
Stuttgart, Bundesrepublik Deutschland) wurde ein homogenes Gemisch aus (a)
99 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Polyacetals (Copolymer aus 98 Gew.-%
Oxymethyleneinheiten und 2 Gew.-% Oxyethyleneinheiten mit einem
Schmelzindex MFI190/2,16 von 9 g/10 min nach DIN 53 735 und einem
Kristallitschmelzbereich von 164 bis 167°C), (b) 1 Gew.-Teil eines
handelsüblichen mineralischen Schwarzpigmentes (C. I. Pigment Black 9) und (c)
0,2 Gew.-Teilen eines anorganischen Rotpigmentes (C. I. Pigment Red 209)
hergestellt. Das Schwarzpigment (Knochenkohle) bestand zu 83 Gew.-% aus
Calciumphosphat und 17 Gew.-% aus Kohlenstoff; seine Dichte betrug 25 g/cm³
und seine Schüttdichte 350 g/cm³, der Teilchendurchmesser lag im
Bereich 2 bis 20 µm.
Aus der erhaltenen Formmasse wurden durch Spritzgießen plattenförmige
Probekörper hergestellt (120 mm×80 mm×2 mm). Die Probekörper wurden
der Strahlung eines Nd:YAG-Lasers ausgesetzt;
- a) die Pulsfrequenz betrug 15 kHz bei einer Laserleistung von ca. 20 Watt.
- b) das Beschriftungsfeld des YAG-Lasers hatte einen Durchmesser von 150 mm bei einem freien Arbeitsabstand von 180 mm.
Während der Strahlungsdauer wurde der Laser-Strahl derart bewegt, daß auf
den Probekörpern Schriftzeichen entstanden. Es entstand eine klare rote Schrift
auf dunklem Hintergrund.
- 2) Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei an Stelle des anorganischen Rotpigmentes ein anorganisches Gelbpigment (C. I. Pigment Yellow 180) verwendet wurde.
Mittels der Laser-Strahlung entstand eine klare gelbe Schrift auf dunklem
Hintergrund.
- 3) Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei anstelle des anorganischen Rotpigmentes ein anorganisches Grünpigment (C. I. Pigment Green 7) verwendet wurde. Mittels der Laser-Strahlung entstand eine klare grüne Schrift auf dunklem Hintergrund.
- 4) Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei anstelle von 1 Gew.-Teil des mineralischen Schwarzpigmentes 2 Gew.-Teile und anstelle von 0,2 Gew.-Teilen des anorganischen Rotpigmentes 0,4 Gew.-Teile verwendet wurden.
Mittels der Laser-Strahlung entstand eine klare rote Schrift auf dunklem Grund.
- 5) Beispiel 1 wiederholt, wobei anstelle des Polyacetals ein Polybutylenterephthalat (MVI250°/2 kg:25 cm³/10 min (DIN 53 735), Kristallitschmelzpunkt 220-225°C (ASTM D 2133)) als Kunststoff verwendet wurde
Mittels der Laser-Strahlung entstand eine klare rote Schrift auf dunklem
Hintergrund.
- 6) Beispiel 1 wiederholt, wobei anstelle des Nd:YAG-Lasers der Wellenlänge 1064 nm ein frequenzverdoppelter Nd:YAG-Laser der Wellenlänge 532 nm verwendet wurde.
Mittels der Laser-Strahlung entstand eine klare rote Schrift auf dunklem
Hintergrund.
Claims (11)
1. Kunststoff-Formmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie (a) aus
mindestens einem organischen thermoplastischen Polymer, (b) mindestens
einem mineralischen Schwarzpigment und (c) mindestens einem weiteren
Farbmittel, das ein anorganisches und/oder organisches Pigment und/oder ein
polymerlöslicher Farbstoff ist, besteht.
2. Kunststoff-Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das thermoplastische Polymer (a) Polyacetal, Polyester, verstärktes
Polypropylen, Polyphenylensulfid oder ein flüssigkristalliner Copolyester ist.
3. Kunststoff-Formmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das thermoplastische Polymer (a) ein Polyoxymethylen ist, vorzugsweise ein
Oxymethylencopolymer.
4. Kunststoff-Formmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Pigments (b) 0,001 bis 10 Gew.-%
(bezogen auf die Kunststoff-Formmasse) beträgt.
5. Kunststoff-Formmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment (b) 70 bis 90 Gew.-%
Calciumphosphat und 30 bis 10 Gew.-% Kohlenstoff enthält.
6. Kunststoff-Formmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Teilchendurchmesser des Pigments (b) im
Bereich von 1 bis 50 µm liegt.
7. Kunststoff-Formmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment (b) im Gemisch mit einem Färbemittel
(c), einem anorganischen und/oder organischen und/oder polymerlöslichen
Farbstoff, vorliegt.
8. Kunststoff-Formmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Färbemittels (c) 0,001 bis
10 Gew.-% beträgt.
9. Verwendung der Kunststoff-Formmasse gemäß Anspruch 1 als Material
zur Herstellung von geformten Gegenständen, die mit Hilfe von Laser-Strahlung
mit farbigen Zeichen versehen werden.
10. Verfahren zur Herstellung eines mit farbigen Zeichen versehenen
Formkörpers aus einer Kunststoff-Formmasse durch Einwirkung von Laser-
Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kunststoff-Formmasse einsetzt,
die zusammengesetzt ist aus (a) mindestens einem organischen
thermoplastischen Polymer, (b) mindestens einem mineralischen
Schwarzpigment und (c) einem Färbemittel, das ein anorganisches und/oder
organisches Pigment und/oder polymerlöslicher Farbstoff, ist, und den
Formkörper einer Laser-Strahlung mit einer Hauptwellenlänge von 1064 nm oder
von 532 nm aussetzt.
11. Kunststoff-Formmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8
oder Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Formmasse gegebenenfalls (d) weitere Zusatzstoffe enthält.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934329395 DE4329395A1 (de) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | Farbige Laserbeschriftung pigmentierter Kunststoff-Formmassen |
| EP94113046A EP0641821B1 (de) | 1993-09-01 | 1994-08-22 | Pigmentierte Kunststoff-Formmasse und ihre Verwendung |
| TW083107691A TW314534B (de) | 1993-09-01 | 1994-08-22 | |
| DE59408904T DE59408904D1 (de) | 1993-09-01 | 1994-08-22 | Pigmentierte Kunststoff-Formmasse und ihre Verwendung |
| ES94113046T ES2141184T3 (es) | 1993-09-01 | 1994-08-22 | Composicion de moldeo de material plastico pigmentada y su empleo. |
| US08/298,390 US5599869A (en) | 1993-09-01 | 1994-08-30 | Pigmented plastics molding composition and its use |
| JP6207364A JPH07165979A (ja) | 1993-09-01 | 1994-08-31 | 顔料含有合成樹脂成形材料およびその用途 |
| KR1019940021729A KR100349019B1 (ko) | 1993-09-01 | 1994-08-31 | 착색된플라스틱성형조성물및이의용도 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934329395 DE4329395A1 (de) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | Farbige Laserbeschriftung pigmentierter Kunststoff-Formmassen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4329395A1 true DE4329395A1 (de) | 1995-03-02 |
Family
ID=6496504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19934329395 Withdrawn DE4329395A1 (de) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | Farbige Laserbeschriftung pigmentierter Kunststoff-Formmassen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4329395A1 (de) |
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- 1993-09-01 DE DE19934329395 patent/DE4329395A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8130 | Withdrawal |