JP2001059032A - レーザーマーキング方法及びレーザーマーキングされた成形品 - Google Patents

レーザーマーキング方法及びレーザーマーキングされた成形品

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JP2001059032A
JP2001059032A JP2000195810A JP2000195810A JP2001059032A JP 2001059032 A JP2001059032 A JP 2001059032A JP 2000195810 A JP2000195810 A JP 2000195810A JP 2000195810 A JP2000195810 A JP 2000195810A JP 2001059032 A JP2001059032 A JP 2001059032A
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laser
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Hisashi Tomita
久 冨田
Yoshinori Ohachi
義典 大鉢
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Polyplastics Co Ltd
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Polyplastics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザー光を利用して熱可塑性樹脂成形品ま
たは該樹脂により被覆された成形品の表面に所望の色の
鮮明な文字、記号等のマークを付与する。 【解決手段】 レーザー光を吸収し加熱されることによ
り変色又は脱色する添加物を含有してなる熱可塑性樹脂
組成物より成形された成形品に、レーザー光の影響を受
けにくい染料により染色を施し、次いで成形品の表面に
レーザー光を照射してマーキングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光を利用
して熱可塑性樹脂成形品または該樹脂により被覆された
成形品の表面に所望の色の鮮明な文字、記号等のマーク
を付与するレーザーマーキング方法およびこれによって
良好なマーキングが行われた成形品に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】レーザ
ー光を照射して熱可塑性樹脂にマーキングを行う方法と
して既に多くの方法が提案されており、(1) 照射部分の
蝕刻による表面状態の変化(粗面化、凹み)によりマー
キングを行う方法、(2) 変色及び脱色可能な充填物を添
加することによりマーキングを行う方法が知られてい
る。
【0003】しかしながら、ほとんどの場合、従来技術
で得られるマーキング文字の色は、樹脂の炭化による黒
色文字、あるいは添加した顔料・染料による白色文字し
か得られず、任意の色のマーキング文字を得ることは不
可能であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来技
術に鑑み、レーザーマーキング文字の色の多様化につい
て鋭意検討した結果、染料の多くはレーザー光に対し安
定であることに着目し、レーザーマーキング方法へのこ
れらの染料の応用について更に検討した結果、本発明を
完成するに到った。
【0005】即ち、本発明は熱可塑性樹脂より成形され
た成形品の表面にレーザー光を照射してマーキングする
方法において、レーザー光を吸収し加熱されることによ
り変色又は脱色する添加物を含有してなる熱可塑性樹脂
組成物より成形された成形品に、レーザー光の影響を受
けにくい染料により染色を施し、次いで成形品の表面に
レーザー光を照射してマーキングすることを特徴とする
レーザーマーキング方法である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明のレーザーマーキン
グ方法を詳細に説明する。先ず、本発明において用いら
れる熱可塑性樹脂としては特に限定されるものではな
く、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレ
フィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系
樹脂、ポリ(メタ)アクリレート系樹脂、アクリル系樹
脂、ポリアセタール樹脂、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、液晶性ポリエステル
等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミ
ド樹脂等の公知の熱可塑性樹脂がいずれも使用できる。
これらの樹脂は単独あるいは2種以上を混合して使用す
ることも可能である。これらの樹脂のうち、本発明にお
いてはレーザーの加熱により炭化しにくいポリオレフィ
ン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ(メタ)アクリレ
ート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポ
リエステル樹脂が好ましく、特にポリアセタール樹脂、
ポリエステル樹脂が好ましく、かかる樹脂を用いた場合
には特に鮮明な色のマーキングが可能である。
【0007】ここで本発明に用いられるポリアセタール
樹脂は(-CH2O-) を主たる構成単位とする高分子化合物
で、ポリオキシメチレンホモポリマー、オキシメチレン
基以外に他の構成単位を少量含有するコポリマー(ブロ
ックコポリマーを含む)、ターポリマーの何れにてもよ
く、また分子が線状のみならず、分岐、架橋構造を有す
るものであっても良い。又、その重合度等に関しても特
に制限はない。
【0008】又、熱可塑性ポリエステル樹脂としては、
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート等のポリアルキレンテレフタレート樹脂が挙げられ
る。
【0009】本発明の方法においては、上記の如き樹脂
に、レーザー光を吸収し加熱されることにより変色又は
脱色する添加物を配合し、かかる樹脂組成物より成形さ
れた成形品に、レーザー光の影響を受けにくい染料によ
り染色を施し、次いで成形品の表面にレーザー光を照射
してマーキングすることを特徴とする。
【0010】かかる本発明の方法において、レーザー光
を吸収し加熱されることにより変色又は脱色する添加物
としては、例えばカーボンブラック、酸化鉄、群青、酸
化チタン、チタンイエロー等が挙げられる。好ましくは
カーボンブラックである。その配合量は0.01〜0.5 重量
%が好ましい。カーボンブラックの配合量が0.01重量%
未満では充分なコントラストを持つマーキングを行うこ
とができず、逆に0.5重量%を越えるとレーザー照射に
よる樹脂成形品表面の蝕刻が激しくなりコントラストの
良いマーキングが難しくなる。より鮮明なマーキングを
行うためには、カーボンブラックの配合量を0.03〜0.3
重量%とするのが特に好ましい。
【0011】カーボンブラックは、その製法の違いによ
りファーネスブラック、チャネルブラック、サーマルブ
ラック等に、また、原料の違いによりアセチレンブラッ
ク、オイルブラック、ガスブラック等に分類されるが、
本発明においてはこれらのいずれも使用できる。また、
ケッチェンブラックの使用も可能である。
【0012】かかる如く低濃度のカーボンブラックを配
合した熱可塑性樹脂組成物からなる成形品もしくは該樹
脂組成物によって被覆された成形品の表面にレーザー光
を照射することにより、一般的には、レーザー照射部が
ごく僅か、例えば5〜50μm程度、凸状に盛り上がり、
コントラストの良いマーキングが得られる。
【0013】また、本発明の方法においては、成形品の
染色後レーザー照射が行われるため、成形品の染色のた
めの染料としては、レーザー光による変色あるいは脱色
等を起こしにくいものを用いる必要がある。かかる染料
としては、分散染料、昇華性染料、カチオン染料、塩基
性染料等の中から、レーザー光に曝されても変色あるい
は脱色等を起こしにくいものが選択される。特に好まし
くは、疎水性繊維を染色するために開発された疎水性染
料(分散染料)である。
【0014】本発明において、成形され或いは被覆され
てレーザーマーキングに供される上記の如き樹脂組成物
には、レーザー照射によるマーキングを損なわない範囲
で、必要に応じて公知の添加剤、無機充填剤等を加える
ことができる。例えば、酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外
線吸収剤、光安定剤等の安定剤、帯電防止剤、染料や顔
料等の着色剤、潤滑剤、可塑剤、離型剤、界面活性剤、
結晶化促進剤、結晶核剤等を配合することも可能であ
る。
【0015】本発明においては、前述した特定樹脂組成
物からなる成形品あるいは該樹脂組成物を印刷、塗布、
多重成形等によって被覆した樹脂、セラミック、金属等
の成形品に対し、レーザー光の影響を受けにくい染料に
より染色を施した後、その所望位置にレーザー光線を照
射するだけで、容易に鮮明なマーキングが行われる。所
望の形状のマーキングを行うためには、例えば、レーザ
ー光を適当な大きさのスポットにして対象物の表面を走
査する方法、レーザー光をマスクすることによって所望
形状のレーザー光とし、これを対象物の表面に照射する
方法等が挙げられる。使用されるレーザーの種類として
は特に限定はないが、例えば炭酸ガスレーザー、ルビー
レーザー、半導体レーザー、アルゴンレーザー、エキシ
マレーザー、YAG レーザー等が挙げられる。なかでも波
長が1.06μm であることを特徴とするNd:YAG レーザー
が好ましい。その発振形態は連続発振であってもパルス
発振であっても構わないが、特に適したものはQスイッ
チを用いた連続発振であるスキャン式のNd:YAG レーザ
ーである。
【0016】
【作用】本発明の作用機構は、次のように推測される。
【0017】即ち、本発明の如く、レーザー光を吸収し
加熱されることにより変色又は脱色する添加物(例えば
カーボンブラック)を含有してなる熱可塑性樹脂組成物
より成形された成形品もしくは該樹脂組成物によって被
覆された成形品の表面に、前述の如き染色を施し、レー
ザー光を照射すると、レーザー光は成形品表面を透過
し、樹脂中のカーボンブラックを選択的に加熱する。特
に樹脂自身による吸収の少ないNd:YAG レーザーの場
合、効率的に加熱される。加熱されたカーボンブラック
は、まわりの樹脂を加熱溶融し、局所的に分解させると
同時に、カーボンブラック自身も過度の加熱により酸化
されガスとなる。そのため、レーザー光を照射した部分
には、カーボンブラックの存在しない発泡領域が形成さ
れる。染色による染料の色をカーボンブラックにより隠
蔽された本成形品の場合、カーボンブラックの存在しな
い領域が形成されることにより、隠蔽されていた染料の
色が現れ、添加した染料の色と同一のレーザーマーキン
グ文字が得られる。特に、レーザー光を吸収したり、加
熱により変色や脱色をしない、つまりレーザー光の影響
をほとんど受けない染料を使用することで達成されるも
のであると考えられる。
【0018】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例1 ポリアセタール樹脂に、カーボンブラック0.05重量%を
添加し、押出機で練込み、黒色系のペレットを得た。こ
のペレットを射出成形し、7cm×5cmで厚さ3mmの黒色
の平板を成形した。次に、この平板を下記染料aを水に
溶かした濃度2g/リットルの染色水溶液(水温:90
℃)に10分間浸漬後、水洗した。染色後この平板に下記
条件にてマーキングを行ったところ、染料と同色(この
場合はピンク)の鮮明なマーキング文字を得た。又、カ
ーボンブラックの添加量を0.1 重量%とし、染料として
下記b、cを用いて30分間浸漬処理したものについても
同様に行ったところ、染料と同色(bの場合は紺色、c
の場合は黄色)の鮮明なマーキング文字を得た。
【0019】尚、マーキング条件は下記の通りである。
【0020】装置: 日本電気(株)製 レーザーマー
カー SL475E レーザーの種類: Nd:YAG レーザー(Qスイッチ搭
載) マーキング方式: 一筆書き方式(スキャン方式) マーキング部での加工パワー: 1〜3W スキャンスピード: 100 〜400mm/sec バイトサイズ: 30〜50μm Qスイッチ周波数: 1〜3kHz 又、実施例に使用した染料a〜cは三菱化成(株)製の
分散染料である。
【0021】 a;Dianix Red AC-E b;Dianix Blue AC-E c;Diacelliton Fast Yellow GL
【0022】
【発明の効果】従来、熱可塑性樹脂に対するレーザーマ
ーキング技術は、無人化、自動化、無溶剤化、信頼性等
の点で優れた表面装飾方法として知られていたが、得ら
れるマーキング文字の色が黒または白の無彩色であるた
めに利用分野が非常に限られていたが、本発明によれば
得られるマーキング文字の色が多様化することで応用分
野が広がり、経済的価値が高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 3/00 C08L 59/00 C08L 59/00 67/02 67/02 101/00 101/00 B41M 5/26 S

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂より成形された成形品の表
    面にレーザー光を照射してマーキングする方法におい
    て、レーザー光を吸収し加熱されることにより変色又は
    脱色する添加物を含有してなる熱可塑性樹脂組成物より
    成形された成形品に、レーザー光の影響を受けにくい染
    料により染色を施し、次いで成形品の表面にレーザー光
    を照射してマーキングすることを特徴とするレーザーマ
    ーキング方法。
  2. 【請求項2】 レーザー光を吸収し加熱されることによ
    り変色又は脱色する添加物がカーボンブラックであり、
    その配合量が組成物中0.01〜0.5 重量%である請求項1
    記載のレーザーマーキング方法。
  3. 【請求項3】 マーキングがスキャン式のNd:YAGレーザ
    ーを用いて行われる請求項1又は2記載のレーザーマー
    キング方法。
  4. 【請求項4】 熱可塑性樹脂がポリアセタール樹脂又は
    熱可塑性ポリエステル樹脂を主体とするものである請求
    項1〜3の何れか1項記載のレーザーマーキング方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載のレー
    ザーマーキング方法によりマーキングされた成形品。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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