DE60216898T2 - Laser markierbare zusammensetzungen und verfahren zur erzeugung eines bildes durch laser - Google Patents
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Description
- Gebiet der Erfindung
- Diese Erfindung betrifft Laser-markierbare Zusammensetzungen und Laserbildgebungsverfahren.
- Hintergrund der Erfindung
- Es sind vielfältige Vorschläge gemacht worden, um ein wirksames Bedrucken eines Substrats zu erzielen, indem eine Farbänderung in dem Substrat, auf dem der Druck erscheinen soll, bewirkt wird. Verschiedene Pigmente sind vorgeschlagen worden, die verwendet werden können, um ein Substrat bei der Anwendung von Laserenergie zu markieren. Einige dieser Vorschläge können beispielsweise in der WO-A-00/43456, JP-A-11001065, EP-A-0522370, EP-A-0797511, US-A-5053440, US-A-5350792 (eine Kunststoff-Formmasse, die ein Polyoxymethylen und Tierkohle umfasst), US-A-5928780, US-A-6017972 und US-A-6019831 gefunden werden. Die US-A-5489639 und US-A-5884079 offenbaren, dass Kupferhydroxyphosphat ein Laser-markierbares Material ist.
- Ammoniumoctamolybdat mit der Formel (NH4)4Mo8O26 und hierin als AOM abgekürzt ist ein leicht verfügbares Material, das flammhemmende Eigenschaften aufweist. Für diesen Zweck wurde es mit Polymeren wie Polyvinylchlorid (PVC) formuliert. Zum Beispiel können PVC-haltige Kabel AOM als Rauchunterdrückungsmittel enthalten.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Es wurde gefunden, dass AOM in Kombination mit Polymerbindemitteln bei der Wellenlänge von CO2-Laserlicht (10.600 nm) absorbiert und aufgrund einer Änderung der Oxidationsstufe eine Farbänderung eingeht, aber durch Ultraviolettlicht (üblicherweise zur Polymerhärtung verwendet) oder durch die Temperaturen, typisch etwa 200–300°C, die bei der Extrusion verwendet werden, nicht beeinflusst wird. AOM ist demgemäß wirksam Laser-selektiv und stellt ein sehr geeignetes Material zur Verwendung in Tinten/Druckfarben bereit, die zur Anwendung auf Oberflächen, die eventuell einer Wärmebehandlung unterzogen werden müssen, oder zur Einverleibung in Polymerextrusionen vorgesehen sind und durch die Anwendung von Laserlicht markiert werden können.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine transparente, gefärbte oder pigmentierte Druckfarbe/-tinte oder ein Beschichtungslack ein Bindemittel und AOM. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Klebstoffformulierung, die ein Bindemittel und AOM umfasst.
- Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines Bildes auf einem Substrat, welches das Auftragen einer Laser-markierbaren Zusammensetzung auf das Substrat umfasst, die ein Bindemittel und AOM umfasst, gefolgt von der bildweisen Bestrahlung mit einem Laser, wodurch das AOM eine Farbänderung eingeht.
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Bereitstellung eines Bildes auf einem Substrat umfasst das Schmelzextrudieren einer Zusammensetzung, die ein Bindemittel und AOM umfasst, gefolgt von bildweiser Bestrahlung mit einem Laser, wodurch das AOM eine Farbänderung eingeht.
- Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
- AOM ist zur Verwendung in dieser Erfindung geeignet.
- Eine Tinten-/Druckfarbenformulierung, die in der Erfindung zu verwenden ist, kann auf Wasser-Basis, Lösungsmittel-Basis vorliegen oder UV-härtbar sein, und es kann sich um eine Lösung oder Dispersion handeln. Die Formulierung kann eine aufladbare Komponente zur Verwendung in einem Tintenstrahldrucker einschließen.
- Das Bindemittel und das AOM werden mit dem Lösungsmittel innig gemischt, welches aus den üblicherweise für Tinten/Druckfarben und Lacke verwendeten ausgewählt sein kann, zum Beispiel Wasser, Ethanol, Ethylacetat, Isopropylalkohol, Kohlenwasserstoffe usw. Die Komponenten können in Lösung und/oder Dispersion vorliegen. Die Menge des AOM in der Tinte/Druckfarbe beträgt typisch 1 bis 90 Gew.-%. Das Bindemittel ist typisch polymer und kann aus kommerziell erhältlichen Polymeren, einschließlich Acrylharzen, Cellulosen, PVOH, Polyestern usw., ausgewählt sein. Das Bindemittel schließt bevorzugt eine labile Gruppe, wie Hydroxyl, Acetoxy, Etheracetal oder Halogen, ein, und diese weist die Funktion auf, eine Eliminierungsreaktion einzugehen, was eine farbbildende Einheit ergibt (siehe auch die WO 02/068205).
- AOM kann ohne jede technische Schwierigkeit verschiedenen Polymersystemen einverleibt und unter Verwendung einer Perlmühle zu einer gewünschten Teilchengröße gemahlen werden. Beispiele für Polymersysteme, denen AOM erfolgreich einverleibt und welches darin gemahlen wurde, umfassen Nitrocellulose-Lösung in Alkohol/Ethylacetat, Celluloseacetatpropionat-Lösung in Alkohol/Ethylacetat, Polyvinylbutyral-Lösung in Alkohol/Ethylacetat, Polyurethanharz auf Lösungsmittel-Basis, Epoxidharz auf Lösungsmittel-Basis, Polyesterharz auf Lösungsmittel-Basis, Acrylharz auf Wasser-Basis, Polyesterharz auf Wasser-Basis, Polyurethanharz auf Wasser-Basis, lösungsmittelfreie, mit Ultraviolettlicht härtbare Monomere und Oligomere, Polyamide auf Lösungsmittel-Basis, Polyimide auf Lösungsmittel-Basis, Polyamide auf Wasser-Basis, Polyimide auf Wasser-Basis, Epoxy/Vinyl/Polyester-Beschichtungen und Lacke auf Lösungsmittel-Basis und Siloxanharze.
- Organische und anorganische Pigmente können AOM-Tinten/Druckfarben/Beschichtungen ohne jegliche nachteilige Auswirkung auf die Laser-Markierbarkeit der AOM-Tinten/Druckfarben/Beschichtungen einverleibt werden. Weiter können die AOM-Tinten/Druckfarben/Beschichtungen, welche die organischen und anorganischen Pigmente enthalten, ohne Schwierigkeit oder nachteilige Beeinflussung der Laser-Markierbarkeit der AOM-Tinten/Druckfarben/Beschichtungen auf die gewünschte Teilchengröße gemahlen werden.
- Die AOM-Komponente kann alternativ extrudierbaren Polymeren schmelz-inkorporiert werden oder sie kann UV-härtenden Monomer-Formulierungen einverleibt werden. Eine Folie oder ein Schichtlaminat, das eine Laser-markierbare Komponente einschließt, stellt ein nicht-manipulierbares Produkt bereit. Extrudierbare Polymere, die in der Erfindung verwendet werden können, umfassen Nylon, Polyester, Polyamid, Polycarbonat, Polyacrylat, Polymethacrylat, ABS-Pfropfpolymere, Polyolefine, wie Polyethylen oder Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyoxymethylen, Polyimid, Polyether und Polyetherketone, thermoplastische Elastomere, thermoplastisches Polyurethan, die einzeln oder als Mischung von verschiedenen Polymeren verwendet werden können, und sind als die Polymermatrix geeignet. Die Menge an AOM, die einverleibt wird, beträgt typisch 0,1 bis 5 Gew.-% des Extrudats.
- Das AOM oder dessen Analogon sollte Laser-selektiv sein, womit gemeint ist, dass es Energie bei einer Wellenlänge von beispielsweise 1064 nm oder 10600 nm absorbiert, für welche entsprechend ein Laser gewählt werden kann, damit es eine Farbänderung eingeht. Die Farbänderung ist typisch das Ergebnis einer Änderung der Wertigkeitsstufe und/oder der Bildung von nicht-stöchiometrischen Produkten, obwohl auch etwas Umsetzung mit dem Bindemittel stattfinden kann. Der Laser, der verwendet werden kann, kann entweder im Punktmatrix-Modus oder im Dauerstrich-Schreibmodus arbeiten.
- Bei dem Substrat kann es sich um Karton, zum Beispiel um Kartonpapier, handeln. Die Verpackung, die in der Erfindung verwendet werden kann, kann alternativ in Form einer Polymerfolie, wie Polypropylen oder Polyethylen, vorliegen, welche laminiert werden und zum Beispiel zum Einwickeln von Schokolade verwendet werden kann. Wenn ein mehrlagiges Verpackungsmaterial verwendet wird, ist die Erfindung bei jedweder Schicht, bei der die Tinte/Druckfarbe vorliegt, anwendbar.
- Bei jedem Pigment, das in der Erfindung verwendet wird, kann es sich um herkömmliches handeln. Ein weißes Pigment kann bevorzugt sein, indem es nicht nur einen Kontrast mit beispielsweise schwarzem Strichcode, sondern auch Opazität bereitstellt. Andere Farben können gewählt werden, wie gewünscht. Typische Pigmente umfassen CaCO3, ZnO, TiO2 und Talk.
- Eine Formulierung der Erfindung kann auch herkömmliche Komponenten einschließen, die anwesend sind, um das Bild bereitzustellen. Typisch umfassen sie ein Material, das einfallendes Laserlicht absorbiert; dieses Material kann selbst bei Absorption die Farbe ändern oder kann mit einem weiteren Material reagieren, um für eine Farbänderung zu sorgen.
- Typische Reaktanten umfassen Phenole, Phenolharze, Carbonsäuren zusammen mit einem Farbbildner, zum Beispiel Kristallviolettlacton. Typische Absorptionsmittel umfassen Tone, Glimmer, TiO2, Carbonate, Oxide, Talk, Silicate und Aluminiumsilicate.
- Damit die Erfindung leichter verstanden werden kann, wird auf die folgenden Beispiele Bezug genommen, welche die Erfindung erläutern, aber nicht deren Bereich beschränken sollen.
- Beispiele 1 bis 7
- Tinten/Druckfarben auf Lösungsmittel-, Wasser-Basis sowie UV-härtende wurden mit Ammoniumoctamolybdat (AOM) formuliert. Lacke wurden in den gezeigten Verhältnissen hergestellt, auf Kartonpapier aufgetragen und getrocknet. Sie wurden dann unter Verwendung eines Abtast-CO2-Lasers mit einem Strahldurchmesser von 0,3 mm und einer Abtastgeschwindigkeit von 1000 mms–1 markiert. Die verwendeten Mengen und Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
- Beispiel 8
- 197 g Polypropylen-Homopolymer wurden mit 3 g einer 4:1-Mischung von AOM:Iriodin 805 durch gutes Mischen mit einem Optiblender 2000 (Moulinex) gemischt. Die Mischung wurde in einem FOS-Axon-Extruder 11502 bei Temperaturen von 190°C, 200°C, 210°C, 220°C und 225°C in den fünf jeweiligen Zonen compoundiert und pelletiert. Das geformte Polymer konnte mit einem CO2-Laser markiert werden.
- Beispiele 9 und 10
- Man folgte dem Verfahren von Beispiel 8, aber unter Verwendung von HDPE bzw. HIPS. Die geformten Polymere konnten zufriedenstellend mit einem Nd-YAG- bzw. CO2-Laser markiert werden.
- Beispiel 11
- Es wurde ein Lack formuliert, der umfasste:
Polyvinylchlorid 30 % Ammoniumoctamolybdat 15 % Ethylalkohol Rest - Dieser wurde unter Verwendung eines Meyer-Stabs auf Aluminiumfolie aufgetragen und getrocknet. Die halbopake Beschichtung wurde dann einem CO2-Laserstrahl mit einem Durchmesser von 0,3 mm ausgesetzt, der bei 1000 mm/Sekunde bei einer Ausgangsleistung von 3W darüber strich, um ein schwarzes Bild zu erzeugen.
Claims (10)
- Transparente(r), gefärbte(r) oder pigmentierte(r) Druckfarbe/Tinte oder Überzugslack, umfassend ein Bindemittel und Ammoniumoctamolybdat.
- Klebstoffformulierung, umfassend ein Bindemittel und Ammoniumoctamolybdat.
- Produkt nach Anspruch 1, in dem das Bindemittel eine labile Gruppe umfasst.
- Produkt nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, in dem das Bindemittel ein Polymer ist.
- Produkt nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, das zusätzlich ein weißes Pigment umfasst.
- Produkt nach Anspruch 5, in dem das Pigment CaCO3, ZnO, TiO2 oder Talk ist.
- Verfahren zur Bereitstellung eines Bildes auf einem Substrat, welches das Aufbringen einer Laser-markierbaren Zusammensetzung auf das Substrat umfasst, welche ein Bindemittel und Ammoniumoctamolybdat umfasst, gefolgt von einer bildweisen Bestrahlung mit einem Laser, wodurch das Ammoniumoctamolybdat eine Farbänderung eingeht.
- Verfahren nach Anspruch 7, in dem die Zusammensetzung eine Druckfarbe/Tinte oder ein Lack nach Anspruch 1 ist.
- Verfahren nach Anspruch 7, in dem die Zusammensetzung durch Gießen in Lösungsmittel aufgebracht wird, um einen Film auf dem Substrat zu bilden.
- Verfahren zur Bereitstellung eines Bildes auf einem Substrat, welches das Schmelzextrudieren einer Zusammensetzung umfasst, die ein Bindemittel und Ammoniumoctamolybdat umfasst, gefolgt von der bildweisen Bestrahlung mit einem Laser, wodurch das Ammoniumoctamolybdat eine Farbänderung eingeht.
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