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Gebiet der
Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Harzzusammensetzung,
die zur Beschriftung mit einem Laser geeignet ist und ein Verfahren
zur Laserbeschriftung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Der Laserstrahl stellt ein ökonomisches
und schnelles Verfahren zum Schreiben, zur Strichcodierung und zur
dekorativen Beschriftung von Plastik zur Verfügung. Diese Technik ist vorteilhaft
gegenüber
geläufigen Drucktechnologien
wegen der Leichtigkeit, mit welcher das Layout unter Verwendung
graphischer Computerprogramme eingestellt und in eine Produktionslinie
integriert werden kann. Laserbeschriftungsverfahren sind Prozesse,
die Laserlicht verwenden, um Zeichen, wie z.B. Lettern, Figuren
und Symbole, Strichcodes oder Bilder durch Bestrahlung der Zieloberfläche mit
Laserlicht auf einer Oberfläche
zu platzieren. Die Laserbeschriftung ist ein kontaktfreies Verfahren,
so dass die Beschriftung sogar auf weichen, unregelmäßigen Oberflächen, die
nicht leicht zugänglich
sind, möglich
ist. Die Laserbeschriftung ist tintenfrei, was für dauerhafte Auftragungen sorgt,
und sie ist lösungsmittelfrei,
was sie umweltfreundlicher macht.
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Es gibt verschiedene erhältliche
Lasertypen zur Beschriftung von Plastikoberflächen. Ein CO2-Laser erlaubt
Geschwindigkeiten bis zu 10.000 mm/sec. Bei 10.600 nm ermöglicht der
CO2-Laser eine Laserbeschriftung durch thermochemische
Reaktion, Schmelzen, Verdampfen und Eingravieren. Ein Nd:YAG-Laser
erlaubt Geschwindigkeiten bis zu 2.000 mm/sec. Der Nd:YAG-Laser bei 1.064 nm
sorgt für
eine Laserbeschriftung durch Carbonisierung, Sublimation, Entfärbung, Schäumen und
Eingravieren. Bei geringeren Leistungsstufen bei 532 nm markiert
der Nd:YAG-Laser durch Auslaugen oder selektives Ausbleichen von
Farbstoffen und Pigmenten. Diese Laser besitzen eine gute Flexibilität in Text
und Bildgebung und auf Basis verschiedener Phänomene, wie z.B. dem Schmelzen,
dem Schäumen,
dem Verdampfen und dem Eingravieren, eine breite Flexibilität in der
Beschriftung.
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In einer Art der Laserbeschriftung
ist es erwünscht,
einen hellen und/oder farbigen Kontrast auf einem dunklen Untergrund
zu erhalten. Diese Art des Lasermarkierens kann durch das Herstellen
weißer
Beschriftungen gegenüber
einem dunklen Untergrund oder durch die Verwendung von Farbstoffen
oder Pigmenten bewerkstelligt werden, um gefärbte Beschriftungen, wie z.B.
rot, blau oder gelb gegenüber
einem dunklen Untergrund zu erzeugen. Ein Problem, das oftmals bei
kontrastierenden Laserbeschriftungen auftaucht, besteht darin, dass
das dunkle Untergrundpigment mit den hellen Pigmenten oder der weißen Laserbeschriftung
wechselwirkt und ihre Helligkeit trübt, z.B. durch Hinterlassen
eines gräulichen
oder gelblichen Farbtons. Wenn jedoch keine ausreichende Menge des
dunklen Pigments verwendet wird, nimmt die Intensität der dunklen
Untergrundfarbe ab und der erwünschte
Kontrast zwischen den hellen Laserbeschriftungen und dem dunklen
Untergrund wird nicht erreicht. Oftmals verzerren die hellen Pigmentfarben
die dunkle Untergrundfarbe derart, dass die Farbe des hellen Pigments
in der dunklen Untergrundfarbe erkannt werden kann.
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Ruß wird oftmals verwendet, um
eine dunkle Untergrundfarbe zu schaffen. Die Strahlung des Laserstrahls
zersetzt den Ruß in
flüchtige
Komponenten. Diese flüchtigen
Komponenten wie auch die Absorption von Wärme aus dem Laserstrahl schäumen die
Oberfläche,
was das Licht streut und einen leicht gefärbten Eindruck hinterlässt. Um
den erwünschten
Kontrast zwischen der hellen Farbe und der dunklen Untergrundfarbe
zu erhalten, sollten Rußbeladungen
etwa 0,05% der Zusammensetzung nicht überschreiten. Bei diesem Niveau
verzerrt jedoch der Farbstoff oder das Pigment die schwarze Untergrundfarbe,
wenn gefärbte
Beschriftungen angestrebt werden.
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Das US-Patent Nr.
4,769,310 von Gugger et al. beschreibt
ein Verfahren der Laserbeschriftung für keramische Materialien, welches
ein anorganisches Pigment verwendet.
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Einige Laserbeschriftungspatente
des Standes der Technik verwenden Tierkohle oder elementaren Kohlenstoff,
um die dunkle Untergrundfarbe zu schaffen, wie z.B. US-Patent Nr.
5,350,792 von Hess et al.
(beschreibt eine Plastikformzusammensetzung für die Laserbeschriftung basierend
auf einem organischen thermoplastischen Polymer, das ein schwarzes
Mineralpigment, wie z.B. Tierkohle, enthält) und US-Patent Nr.
5,599,869 von Kurz (beschreibt
eine Plastikformzusammensetzung für die Laserbeschriftung auf
Basis eines organischen thermoplastischen Polymers, das ein schwarzes
Mineralpigment mit elementarer Kohle und ein weiteres Farbgebungsmittel
enthält).
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Das US-Patent Nr.
5,373,039 von Sakai et al. beschreibt
eine Laserbeschriftungszusammensetzung, die ein thermoplastisches
Harz, eine Tetrazol-, Azo-, Sulfonylhydrazid- oder Nitrosoverbindung
und Ruß enthält.
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Das US-Patent Nr.
5,866,644 von Mercx et al. offenbart
Polyester-Laserbeschriftungszusammensetzungen,
die leicht gefärbte
Beschriftungen auf einem dunklen Untergrund bieten und die ein hydratisiertes
Metallphosphat und Glimmer umfassen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es besteht ein Bedürfnis für Polycarbonat-Laserbeschriftungszusammensetzungen,
die einen verbesserten Kontrast heller Farben auf dunklen Hintergründen zur
Verfügung
stellen, ohne die hellen oder Untergrundfarben zu verzerren.
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine Harzzusammensetzung mit Laserbeschriftungseigenschaften zur Verfügung, umfassend
ein Polycarbonatharz, eine wirksame Menge eines Kupferchromats(III)
mit Spinellstruktur und bis zu etwa 0,05 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung
Ruß, wobei
das Polycarbonatharz in vom Laser getroffenen Bereichen schäumt, um
so hell gefärbte
Beschriftungen in vom Laser getroffenen Bereichen auf einem dunklen
Untergrund zu bilden.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung basiert
auf der Feststellung, dass der Kontrast von hellen Farben auf dunklen
Hintergründen
bei der Laserbeschriftung durch die Verwendung einer wirksamen Menge
eines Kupferchromats(III) mit Spinellstruktur in dem Untergrundpigment
einer Polycarbonatzusammensetzung erhöht werden kann. Die genaue
Art des Mechanismus, durch welchen der Kupferchromatspinell in der
Polycarbonatzusammensetzung wirkt, wurde bisher noch nicht ermittelt.
Es wird angenommen, dass er auf der Dispergierbarkeit des Kupferchromatspinells
in der Polycarbonatmatrix beruht.
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Die vorliegende Erfindung stellt
eine Harzzusammensetzung mit Laserbeschriftungseigenschaften zur Verfügung, umfassend
ein Polycarbonatharz, eine wirksame Menge eines Kupferchromats(III)
mit Spinellstruktur und bis zu etwa 0,05 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung
Ruß, wobei
das Polycarbonatharz in vom Laser getroffenen Bereichen schäumt, um
so hell gefärbte
Beschriftungen in vom Laser getroffenen Bereichen auf einem dunklen
Untergrund zu bilden.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist
eine Harzzusammensetzung mit Laserbeschriftungseigenschaften, umfassend
ein Polycarbonatharz, ein Beschriftungsmittel, eine wirksame Menge
eines Kupferchromats(III) mit Spinellstruktur und bis zu etwa 0,05
Gew.-% der Gesamtzusammensetzung Ruß, wobei das Polycarbonatharz
in vom Laser getroffenen Bereichen schäumt, um so hell gefärbte Beschriftungen
in vom Laser getroffenen Bereichen auf einem dunklen Untergrund
zu bilden.
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Der Kupferchromat(III) Spinell hat
eine Partikelgrößenverteilung
von etwa 0,35 bis etwa 5,5 μm.
Beispiele von Kuperchromaten mit Spinellstruktur sind das Pigment
Black CDT 1145 von FERRO und das Black #1 von der Shepherd Color
Company. Der Kupferchromatspinell kann allein oder in Kombination
mit Ruß verwendet
werden, um die gewünschte
Untergrundfarbe zu ergeben, und ist in der Zusammensetzung in einer wirksamen
Menge zugegen. Wenn Ruß in
die Zusammensetzung einbezogen wird, ist der Kupferchromatspinell
in vorzugsweise zwischen etwa 0,05 Gew.-% und etwa 5 Gew.-% der
Gesamtzusammensetzung vorhanden. Ein mehr bevorzugter Bereich ist
etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung und der
am meisten bevorzugte Bereich ist etwa 0,2 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%
der Gesamtzusammensetzung.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
für weiße Laserbeschriftungen
auf einem schwarzen Untergrund besteht darin, nur den Kupferchromatspinell
für die
Untergrundfärbung
einzufügen.
Wenn Ruß nicht
in der Zusammensetzung enthalten ist, sollte der Kupferchromatspinell
innerhalb der Zusammensetzung in einer minimalen Konzentration von
etwa 0,5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung vorhanden sein. Vorzugsweise
beträgt
die Menge zwischen etwa 0,5 Gew.-% und etwa 5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung.
Ein mehr bevorzugter Bereich ist etwa 0,7 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-%
der Gesamtzusammensetzung.
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Der Ruß muss im wesentlichen aus
Kohlenstoff hergestellt sein. Es ist möglich, jeglichen der verschiedenen
bekannten Typen von Ruß zu
verwenden. Ruß wird
im allgemeinen durch ein Furnaceverfahren, ein Kontaktverfahren
oder ein Spaltverfahren hergestellt. Beispiele, die für das Rohmaterial
genannt werden können,
umfassen primäres
Creosotöl,
Schweröl,
Ethylensümpfe,
Erdgas, Acetylengas, Naphthalin, Antrazen, Petroleum, Kohlendioxid
und Pechöl.
Abhängig
von dem Herstellungsverfahren und dem Ausgangsmaterial wird dies
verschiedentlich Furnaceruß,
Lampenruß,
Thermal-black, Acetylenruß,
Germanfurnace-black, Kanalruß, Roller-Black,
German-Naphthalene-black, Gasruß und Ölruß genannt.
Zwei oder mehr Ruße
können
verwendet werden. Die Menge an Ruß sollte die Menge von 0,05
Gew.-% der Gesamtzusammensetzung nicht überschreiten, da höhere Beladungen
mit den lichtlaserbeschrifteten Bereichen Wechselwirken können. Ein
bevorzugter Bereich von Ruß ist
etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 0,05 Gew.-% basierend auf der Gesamtzusammensetzung.
Ein mehr bevorzugter Bereich ist etwa 0,025% bis etwa 0,035 Gew.-%
basierend auf der Gesamtzusammensetzung.
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Das Beschriftungsmittel kann jedes
der verschiedenen Pigmente und jeder der verschiedenen Farbstoffe
sein, die in dem Polycarbonatharz löslich sind. Beispiele von Pigmenten
und Farbstoffen, die für
die Laserbeschriftung in Polycarbonatzusammensetzungen verwendet
werden können,
sind: pigment yellow 180, solvent yellow 145, solvent yellow 163,
solvent yellow 114 und solvent red 135, solvent violet 122, solvent
blue 97, solvent green 3, pigment green 7, solvent violet 36, solvent
violet 13 und Perlglanzpigment (pearl luster pigment).
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Das Beschriftungsmittel ist in einer
genügenden
Menge vorhanden, um das gewünschte
Pigment in dem laserbeschrifteten Bereich bereitzustellen. Je größer die
Menge des Pigments oder Farbstoffs ist, desto heller wird die Farbe
in dem laserbeschrifteten Bereich sein. Farbstoffe und Pigmente
werden in Mengen von 0 Gew.-% bis etwa 1 Gew.-% auf Basis der Gesamtzusammensetzung
zugegeben. Ein mehr bevorzugter Bereich ist etwa 0,001 Gew.-% bis
etwa 1,0 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung. Ein meist bevorzugter
Bereich ist etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 0,3 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung.
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Für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Polycarbonate
sind jegliche der aus dem Stand der Technik bekannten. Insbesondere
bevorzugte Polycarbonate sind die aromatischen Polycarbonate. Die
aromatischen Polycarbonate können
Homopolymere, Copolymere und Mischungen davon sein, die eine intrinsische
Viskosität,
bestimmt in Chloroform bei 25°C,
von etwa 0,3 bis etwa 1,5 dl/g besitzen, vorzugsweise von etwa 0,45
bis etwa 1,0 dl/g. Diese Polycarbonate können verzweigt oder unverzweigt
sein und besitzen im allgemeinen ein gewichtsmittleres Molelculargewicht
von etwa 10.000 bis etwa 200.000, vorzugsweise von etwa 20.000 bis
etwa 100.000, bestimmt durch Gelpermeationschromatographie.
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Diese aromatischen Polycarbonate
sind abgeleitet von Phenolen mit zwei Hydroxylgruppen, die einkernige
oder mehrkernige aromatische Verbindungen mit zwei Hydroxylresten
als funktionelle Gruppen sind, von denen jede direkt an ein Kohlenstoffatom
eines aromatischen Kernes gebunden ist. Typische zweiwertige Phenole
sind: 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan; Hydrochinon; Resorzinol; 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)pentan; 2,4'-(Dihydroxydiphenyl)methan;
Bis(2-hydroxyphenyl)methan; Bis(4-hydroxyphenyl)methan; 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-timethyl-cyclohexan;
Fluorbisphenol; 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan;
1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan; 1,1-Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)cyclohexan;
1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclododecan; 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)decan;
1,4-Bis(4-hydroxyphenyl)butan; p,p'-Dihydroxydiphenyl;
Bis(4-hydroxyphenyl)ether; 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan;
4,4'-Thiodiphenol;
3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)pentan; 2,2'-Dihydroxydiphenyl;
2,6-Dihydroxynaphthalin; Bis(4-hydroxydiphenyl)sulfon; Bis(3,5-diethyl-4-hydroxyphenyl)sulfon;
2,2-Bis(3,5-dibrom-4-hydroxyphenyl)propan;
2,2-Bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)propan; 2,4'-Dihydroxydiphenylsulfon;
5'-Chlor-2,4'-dihydroxydiphenylsulfon;
4,4'-Dihydroxydiphenylether; 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dichlordiphenylether;
2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propan;
4,4-Bis(4-hydroxyphenyl)heptan; 2,2-(3,5,3',5'-Tetrachlor-4,4'-dihydroxyphenyl)propan
und (3,3'-Dichlor-4,4'- dihydroxyphenyl)methan. Weitere zweiwertige
Phenole, die zur Verwendung in der Herstellung der obigen Polycarbonate
ebenso geeignet sind, sind in den US Patenten Nr.
2,999,835 ;
3,028,365 ;
3,334,154 und
4,131,575 offenbart. Es ist ebenso
möglich
zwei oder mehrere verschiedene zweiwertige Phenole zu verwenden.
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Die gemäß der Anwendung der vorliegenden
Erfindung verwendeten Carbonat-Vorläufer umfassen die
Carbonylhalogenide, die Bishalogenformiate und die Diarylcarbonate.
Die Carbonylhalogenide beinhalten Carbonylbromid, Carbonylchlorid
und Mischungen davon. Typisch für
die Diarylcarbonate sind Diphenylcarbonat, Di(halogenphenyl)carbonate,
wie z.B. Di(chlorphenyl)carbonat, Di(bromphenyl)carbonat, Di(trichlorphenyl)carbonat
und Di(tribromphenyl)carbonat, Di(alkylphenyl)carbonate, wie z.B.
Di(tolyl)carbonat, Dinaphthylcarbonat, Di(halogennaphthyl)carbonate
und Naphthylphenylcarbonat. Die für die Verwendung in dieser
Erfindung geeigneten Bishalogenformiate umfassen die Bishalogenformiate
von zweiwertigen Phenolen, wie z.B. die Bischlorformiate von Hydrochinon
und Bisphenol-A, die Bishalogenformiate von Glykolen, wie z.B. die
Bischlorformiate von Ethylenglykol, Neopentylglykol und Polyethylenglykol.
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Aromatische Polycarbonate können durch
bekannte Verfahren hergestellt werden, wie z.B. die Reaktion eines
zweiwertigen Phenols mit einem Carbonatvorläufer, wie z.B. Phosgen, einem
Halogenformiat oder einem Carbonatester gemäß den Verfahren, die in der
zuvor zitierten Literatur und in den US Patenten Nr.
4,018,750 und
4,123,436 ausgeführt sind, oder durch Umesterungsverfahren,
wie in US Patent Nr.
3,153,008 offenbart,
und auch durch weitere Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind.
Auf all die zuvor erwähnten Patente
wird in diesem Zusammenhang ausdrücklich Bezug genommen.
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Die hergestellten Polycarbonate werden
durch Struktureinheiten der Formel
verkörpert, worin A ein divalenter
aromatischer Rest ist, der nach Entfernung der Hydroxylgruppen von
dem zweiwertigen Phenol, das in der Polymerherstellungsreaktion
verwendet wird, verbleibt und n größer 1 ist, vorzugsweise von
etwa 10 bis etwa 400.
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Bevorzugte Polycarbonatharze besitzen
die Formel:
worin R
1 und
R
2 unabhängig
voneinander Wasserstoff, (niederes) Alkyl oder Phenyl bedeuten und
m mindestens 30 oder vorzugsweise zwischen 40 und 300 beträgt. Der
Begriff (niederes) Alkyl beinhaltet Kohlenwasserstoffgruppen von
1 bis 6 Kohlenstoffatomen.
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Die in der vorliegenden Erfindung
eingesetzten aromatischen Polycarbonate umfassen ebenso die polymeren
Derivate eines zweiwertigen Phenols, einer Dicarbonsäure und
einer Carbonsäure,
wie in US Patent Nr.
3,169,121 offenbart,
worauf in diesem Zusammenhang ausdrücklich Bezug genommen wird.
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Verzweigte Polycarbonate, wie sie
in US Patent Nr.
4,001,184 beschrieben
sind, können
in der Anwendung dieser Erfindung eingesetzt werden, so wie auch
Mischungen von linearem Polycarbonat und einem verzweigten Polycarbonat.
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Weiterhin können Mischungen jeder der vorherigen
Materialien in der Anwendung dieser Erfindung eingesetzt werden,
um das aromatische Polycarbonat bereitzustellen.
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Die verzweigten Polycarbonate können durch
Zugabe eines Verzweigungsmittels während der Polymerisation hergestellt
werden. Diese Verzweigungsmittel sind wohlbekannt und können polyfunktionelle
organische Verbindungen mit mindestens drei funktionellen Gruppen
umfassen, bei denen es sich um Hydroxyl, Carboxyl, Carbonsäureanhydrid,
Halogenformyl und Mischungen davon handeln kann. Spezielle Beispiele umfassen
Trimellithsäure,
Trimellithsäureanhydrid,
Trimellithsäuretrichlorid,
Tris-p-hydroxyphenylethanol, Isatin-bis-phenol, Trisphenol TC (1,3,5-Tris((p-hydroxyphenyl)-isopropyl)benzol),
Tris-phenol PA (4(4(1,1-Bis(p-hydroxyphenyl)ethyl)alpha,alpha-dimethylbenzyl)phenol),
4-Chlorformylphthalsäureanhydrid, Trimesinsäure und
Benzophenontetracarbonsäure.
Das Verzweigungsmittel kann in einer Konzentration von etwa 0,05–2,0 Gew.-%
zugegeben werden. Verzweigungsmittel und Verfahren zur Herstellung
verzweigter Polycarbonate sind in den US Patenten Nr.
3,635,895 ;
4,001,184 und
4,204,047 beschrieben, auf die in
diesem Zusammenhang ausdrücklich
Bezug genommen wird.
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Alle Arten von Polycarbonatendgruppen
werden als innerhalb des Schutzbereiches der vorliegenden Erfindung
liegend betrachtet.
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Bevorzugte aromatische Polycarbonate
sind Bisphenol-A-Polycarbonate. Das am meisten bevorzugte aromatische
Carbonat ist ein Homopolymer, das von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan (Bisphenol-A)
und Phosgen oder von 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan
(Bisphenol-A) und Diphenylcarbonat abgeleitet ist, welche beide
unter der Handelsbezeichnung LEXAN, registrierte Marke der General
Electric Company, kommerziell erhältlich sind.
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Zusätzlich kann die Zusammensetzung
der vorliegenden Erfindung weitere Inhaltsstoffe umfassen, wie z.B.
Glasfasern, Flammverzögerer,
Stabilisatoren, Gleitmittel, Farbstoffe, Weichmacher, Nukleierungsmittel,
Antioxidantien und UV-Absorber. Vorzugsweise werden diese Bestandteile
in geringen Mengen zugegeben, typischerweise in weniger als etwa
5 Gew.-% der Gesamtzusammensetzung.
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Die besten Ergebnisse werden erhalten,
wenn die Inhaltsstoffe vorcompoundiert, pelletisiert und anschließend geformt
werden. Die Vorcompoundierung kann in üblichen Geräten durchgeführt werden,
wie z.B. einem manuellen Mixer oder einem Papenmeier TGHK40 Mischer,
und die Trockenmischung kann einem Extruder zugeführt werden,
wie z.B. einem Werner & Pfleiderer
Extruder oder einem Leistritz Doppelschneckenextruder. Anteile der
Mischung können
vorcompoundiert werden und anschließend mit dem Rest der Zusammensetzung
extrudiert werden und mit Standardtechniken in Formkörper, wie
z.B. konventionelle Körner,
Pellets etc., geschnitten oder zerhackt werden.
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Beschriftungen können auf den Harzzusammensetzungen
durch Laserbestrahlung ausgeführt
werden. Verschiedenste Laser können
verwendet werden, einschließlich
einem Kohlendioxidlaser und einem Nd:YAG-Laser. Die Einstellungen
für den
Laser sind abhängig
von dem verwendeten Lasertyp, den Beschriftungen, der Geschwindigkeit
mit denen die Beschriftungen aufgebracht werden und der Zusammensetzung. Einige
Beispiele von Lasereinstellungen sind in den Beispielen gezeigt.
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Die vorliegende Erfindung umfasst
ebenso Artikel aus den Zusammensetzungen. Ein bevorzugter Artikel
der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer Schalter.
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Die vorliegende Erfindung wird in
den folgenden Beispielen detaillierter erklärt, jedoch sollte zur Kenntnis
genommen werden, dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
nicht auf diese Beispiele beschränkt
ist.
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Beispiele:
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Die Referenzbeispiele A, B und C
und die Beispiele 1 und 2 wurden ausgearbeitet durch Mischen von einem
Polycarbonatharz (PC-125, Molekulargewicht von etwa 23.300) wie
in Tabelle 1 gezeigt, 1 Gew.-% Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer, 0,5 Gew.-%
Pentaerythritolstearat, 0,1 Gew.-% I168 (Stabilisator von Ciba Geigy),
0,05 Gew.-% Irganox 1076 (ein Antioxidanz von Ciba) und der in Tabelle
1 gezeigten Farbadditive in einem manuellen Mixer und durch Extrudieren
der Proben auf einem Werner & Pfleiderer
Extruder bei einer Temperatur von 270°C. Das Extrudat wurde vor dem
Pelletieren durch ein Wasserbad gekühlt. Teststücke wurden auf einer Demag-Spritzgießmaschine
mit einer eingestellten Temperatur von 290°C spritzgegossen. Das Harz wurde
vor dem Spritzgießen
zwei Stunden bei 120°C
in einem Zwangsbelüftungsofen
getrocknet. Jede Probe wurde zu einer Platte von 10 cm Durchmesser
geformt. Ein Nd:YAG-Laser mit den Einstellungen wie in Tabelle 1
gezeigt wurde zur Bestrahlung der Proben verwendet. Die zum Testen
der Laserbeschriftung verwendeten Muster waren "GE Plastics" Logos in verschiedenen Größen, eingetragen
in 10 × 10
mm Kästchen
und Linien verschiedener Dicken.
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Die Tabelle 1 zeigt die Unterschiede
in der schwarzen Untergrundfarbe von verschiedenen Proben, die für die Laserbeschriftung
mit Farbe oder Weiß auf
Schwarz verwendet wurden. Der verwendete Laser war ein Nd:YAG-1064/532
nm Carl Baasel Laser. Die Lasereinstellungen mit den besten Ergebnissen
sind erwähnt. Jede
Probe wurde in nächster
Nähe zu
einer Referenz mit schwarzem Untergrund platziert und aus einer
Distanz von 1 Meter betrachtet, um zu bestimmen, ob Verfärbung in
der schwarzen Untergrundfarbe oder in dem laserbeschrifteten Bereich
auftrat. Die Ergebnisse sind visuelle Feststellungen von drei Personen.
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, besitzen
die Referenzbeispiele A und C eine hohe Beladung an Ruß (über 0,05
Gew.-%), was einen guten schwarzen Untergrund produziert, aber die
gelben und die Perlglanzpigmente in den laserbeschrifteten Bereichen
verzerrt. Das Referenzbeispiel B besitzt eine geringere Menge an Ruß (0,05
Gew.-%), was einen guten Kontrast für das Gelbpigment liefert,
aber das Durchscheinen des Gelbpigmentes durch die schwarze Untergrundfarbe
erlaubt.
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Die Beispiele 1 und 3, welche die
beanspruchte Erfindung verdeutlichen, enthalten ein Kupferchromat (III)
mit einer Spinellstruktur und Ruß in weniger als 0,05 Gew.-%
der Gesamtzusammensetzung. Diese Beispiele besitzen eine schwarze
Untergrundfarbe und einen guten Kontrast zwischen den gelben oder
blauen Laserbeschriftungen gegenüber
dem schwarzen Untergrund ohne Verfärbung.
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Beispiel 2, welches die beanspruchte
Erfindung darstellt, enthält
ein Kupferchromat(III) mit Spinellstruktur ohne einen Farbstoff
oder ein Pigment für
das Beschriftungsmittel. Dieses Beispiel besitzt eine schwarze Untergrundfarbe
und einen guten Kontrast zwischen den weißen Laserbeschriftungen gegenüber dem schwarzen
Untergrund ohne Verfärbung.
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Die Referenzbeispiele D-0 und die
Beispiele 3–6
wurden zubereitet durch Mischen eines Polycarbonatharzes (PC-125,
Molekulargewicht von etwa 23.300), wie in Tabelle 2 gezeigt, 1 Gew.-%
Methylmethacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer, 0,5 Gew.-% Pentaerythritolstearat,
0,1 Gew.-% I168 (Stabilisator von Ciba Geigy), 0,05 Gew.-% Irganox
1076 (ein Antioxidanz von Ciba) in einem manuellen Mixer und durch
Extrudieren der Proben auf einem Werner & Pfleiderer Extruder bei einer Temperatur
von 270°C.
Das Extrudat wurde vor dem Pelletieren durch ein Wasserbad gekühlt. Teststücke wurden
auf einer Demag-Spritzgießmaschine
mit einer eingestellten Temperatur von 290°C spritzgegossen. Das Harz wurde
vor dem Spritzgießen zwei
Stunden bei 120°C
in einem Zwangsbelüftungsofen
getrocknet. Jede Probe wurde zu einer Platte von 10 cm Durchmesser
geformt. Der verwendete Laser war ein Nd:YAG-1064/532 nm Carl Baasel
Laser. Die zum Testen der Laserbeschriftung verwendeten Muster waren "GE Plastics" Logos in verschiedenen
Größen, eingetragen
in 10 × 10
mm Kästchen
und Linien verschiedener Dicken.
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Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. Das
L-Verhältnis
wurde auf einem Macbeth 20/20 Visual-Spektrophotometer ermittelt
und bezeichnet das Verhältnis
von L-weiß/L-schwarz.
Höhere
Werte der L-Verhältnisse
sind bevorzugt. Die Laserqualität
zeigt die Klarheit der Beschriftung und Linien bei der Laserbeschriftung
an. Jede Probe wurde neben einer Referenz mit schwarzem Untergrund
platziert und aus einer Distanz von 1 Meter durch drei Personen
betrachtet, um zu ermitteln, ob Verfärbung in der schwarzen Untergrundfarbe
oder in dem laserbeschrifteten Bereich auftrat. Die erwünschte Untergrundfarbe
ist schwarz und die erwünschte
Laserbeschriftungsfarbe ist weiß.
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Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, enthalten
die Referenzbeispiele E-N eine verschiedene Art Untergrundpigment
als die beanspruchte Erfindung. Diese Zusammensetzungen produzieren
nicht die erwünschte
Eigenschaftskombination von guter Geschwindigkeit, guter Laserbeschriftungsqualität oder gutem
Kontrast weißer Laserbeschriftungen
auf einem schwarzen Untergrund. Die Referenzbeispiele E und O enthalten
ein Kupferchromat(III)-Spinellpigment, aber in Konzentrationen unterhalb
0,5 Gew.-%. Die Beispiele 3–6,
welche die beanspruchte Erfindung darstellen, besitzen eine gute
Laserqualität
mit gutem Kontrast zwischen dem schwarzen Untergrund und den weißen Laserbeschriftungen.
Die Beispiele 5 und 6 besitzen ebenso eine hervorragende Laserbeschriftungsgeschwindigkeit,
was bei höheren
Produktionsniveaus bevorzugt ist.
