JP2012116145A - Laser marking method and urea resin product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ユリア樹脂を主成分とするユリア樹脂成形体に対してマーキングをするレーザマーキング方法、およびユリア樹脂成形体に関する。 The present invention relates to a laser marking method for marking a urea resin molded body mainly containing a urea resin, and a urea resin molded body.
上記ユリア樹脂成形体として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。
当該文献１では、活性エネルギー線に対して感応するマーキング成分を透明樹脂に含有することにより、所定の色のマーキングを形成している。
As the urea resin molded body, for example, the one described in Patent Document 1 is known.
In the said literature 1, the marking of a predetermined color is formed by containing the marking component sensitive to an active energy ray in transparent resin.
ところで、ユリア樹脂成形体に対してＣＯ２レーザのような長波長のレーザを照射すると、発泡し、レーザ照射した部分が白くなる。
このため、緑色等白色以外に着色されたユリア樹脂成形体に対しては、レーザによりマーキングを行うことにより視認性の高いマーキングを形成する。一方、白色系に着色されたユリア樹脂成形体に対しては、レーザマーキングを行うと印字されたマーキングが白色であり母体の色と見分けがつかず視認性が高くないため、レーザマーキングを行うことができない。そこで、白色系のユリア樹脂成形体については、スタンピング等の方法によりマーキングを行っている。
By the way, if a urea resin molded body is irradiated with a long wavelength laser such as a CO 2 laser, foaming occurs, and the laser irradiated portion becomes white.
For this reason, a highly visible marking is formed by marking the urea resin molded body colored other than white, such as green, with a laser. On the other hand, for the urea resin molded body colored white, laser marking is performed because the printed marking is white and is indistinguishable from the color of the mother body and is not highly visible. I can't. Therefore, the white urea resin molded body is marked by a method such as stamping.
しかし、スタンピング等のマーキングでは、レーザマーキングに比較して、マーキングの内容を容易に変更することができない。このため、白色系のユリア樹脂成形体に対し、視認することができる程度のマーキングをレーザにより行う方法が求められているが、未だその方法が提案されていない。 However, marking such as stamping cannot easily change the content of marking compared to laser marking. For this reason, there is a demand for a method of marking the white-colored urea resin molded body with a laser that can be visually recognized, but no method has been proposed yet.
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユリア樹脂成形体に対して視認可能なマーキングをすることができるレーザマーキング方法、および視認可能なマーキングが形成されたユリア樹脂成形体を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a laser marking method capable of performing a visible marking on a urea resin molded body, and a urea formed with a visible marking. It is in providing a resin molding.
本発明のレーザマーキング方法は、３．０質量％以上の二酸化チタンを含有する前記ユリア樹脂成形体に対して、１０６４ｎｍ以下の波長のレーザを照射してレーザマーキングすることを特徴としている。 The laser marking method of the present invention is characterized in that laser marking is performed by irradiating a laser having a wavelength of 1064 nm or less to the urea resin molded body containing 3.0% by mass or more of titanium dioxide.
本発明のレーザマーキング方法は、０．１質量％以上の二酸化チタンを含有した前記ユリア樹脂成形体に対して５３２ｎｍ以下の波長のレーザを照射してレーザマーキングすることを特徴としている。 The laser marking method of the present invention is characterized in that laser marking is performed by irradiating a laser having a wavelength of 532 nm or less to the urea resin molded body containing 0.1% by mass or more of titanium dioxide.
本発明のレーザマーキング方法において、レーザとしてパルス幅が２０ｎｓ未満のパルス光を用いることが好ましい。
本発明のユリア樹脂成形体は、ユリア樹脂を主成分とし、３．０質量％以上の二酸化チタンを含有するものであり、１０６４ｎｍ以下の波長のレーザによりレーザマーキングされていることを特徴としている。
In the laser marking method of the present invention, it is preferable to use pulsed light having a pulse width of less than 20 ns as the laser.
The urea resin molded body of the present invention contains urea resin as a main component, contains 3.0% by mass or more of titanium dioxide, and is characterized by being laser-marked by a laser having a wavelength of 1064 nm or less.
本発明のユリア樹脂成形体は、ユリア樹脂を主成分とし、０．１質量％以上の二酸化チタンを含有するものであり、５３２ｎｍ以下の波長のレーザによりレーザマーキングされていることを特徴としている。 The urea resin molded body of the present invention contains a urea resin as a main component and contains 0.1% by mass or more of titanium dioxide, and is characterized by being laser-marked by a laser having a wavelength of 532 nm or less.
本発明によれば、ユリア樹脂成形体に対して視認可能なマーキングをすることのできるレーザマーキング方法、および視認可能なマーキングが形成されたユリア樹脂成形体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a laser marking method capable of performing a visible marking on a urea resin molded body, and a urea resin molded body on which a visible marking is formed.
図１を参照して本発明の一実施形態について説明する。
＜ユリア樹脂成形体＞
本実施形態のユリア樹脂成形体ＹＰは、主成分であるユリア樹脂のほか、充填剤としてのパルプ、ユリア樹脂成形体ＹＰの型離れをよくするための離型剤、着色剤としての二酸化チタン、樹脂を硬化させるための硬化剤を含有する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
<Urea resin molding>
The urea resin molded body YP of the present embodiment includes a urea resin as a main component, pulp as a filler, a mold release agent for improving mold release of the urea resin molded body YP, titanium dioxide as a colorant, Contains a curing agent for curing the resin.
ユリア樹脂成形体ＹＰは、次のような工程により形成される。液状のユリア樹脂に、パルプ、安定剤、硬化剤および二酸化チタンを加え、これらを加熱しながら混合して混練物とし、この混練物を乾燥させる。次に、乾燥した混練物（以下、「ドライミックス」）に、離型剤を加えて、ボールミルにより粉砕し、パウダー状のユリア樹脂成形材料とする。さらに、このパウダー状のユリア樹脂成形材料を混練し、粉砕することにより粒状のユリア樹脂成形材料を得る。そして、この粒状のユリア樹脂成形材料を用いて圧縮形成によりユリア樹脂成形体ＹＰを形成する。なお、ユリア樹脂成形体ＹＰを白色以外の色に着色するときは、混練物を形成するときに、着色顔料が加えられる。ユリア樹脂は混練物に対して８０質量％以上とされ、充填材は１〜１０質量％とされる。 The urea resin molded body YP is formed by the following process. Pulp, a stabilizer, a hardener and titanium dioxide are added to a liquid urea resin, and these are mixed while heating to obtain a kneaded product, which is dried. Next, a release agent is added to the dried kneaded product (hereinafter referred to as “dry mix”) and pulverized by a ball mill to obtain a powdery urea resin molding material. Further, the powdery urea resin molding material is kneaded and pulverized to obtain a granular urea resin molding material. And the urea resin molding YP is formed by compression formation using this granular urea resin molding material. In addition, when coloring the urea resin molding YP into a color other than white, a color pigment is added when forming a kneaded material. The urea resin is 80% by mass or more with respect to the kneaded product, and the filler is 1 to 10% by mass.
二酸化チタンは、ユリア樹脂成形体ＹＰを白色に着色する着色剤として用いられている。また、二酸化チタンは、レーザ照射により、マーキングを可能とするため添加剤としても機能する。 Titanium dioxide is used as a colorant for coloring the urea resin molded body YP to white. Titanium dioxide also functions as an additive to enable marking by laser irradiation.
ユリア樹脂成形体ＹＰはレーザの照射により発泡する。発泡したところは肉眼により白色に視認される。この発泡は、レーザ波長に関係なく生じる。具体的には、波長が１０．２μｍであるＣＯ２レーザ、または波長が１０６４ｎｍであるＹＶＯ４レーザを用いても発泡が生じる。また、ＹＶＯ４レーザの第二高調波を用いたレーザ（以下、「ＳＨＧレーザ」）、またはＹＶＯ４レーザの第三高調波を用いたレーザ（以下、「ＴＨＧレーザ」）を用いても発泡が生じる。また、ユリア樹脂成形体ＹＰが着色されているとき、無色透明のとき、いずれの場合でも白色に発泡する。 The urea resin molded body YP is foamed by laser irradiation. The foamed portion is visually recognized as white by the naked eye. This foaming occurs regardless of the laser wavelength. Specifically, foaming occurs even when a CO 2 laser having a wavelength of 10.2 μm or a YVO 4 laser having a wavelength of 1064 nm is used. Further, even if a laser using a second harmonic of a YVO 4 laser (hereinafter referred to as “SHG laser”) or a laser using a third harmonic of a YVO 4 laser (hereinafter referred to as “THG laser”) is used for foaming. Arise. In addition, when the urea resin molded body YP is colored or colorless and transparent, it foams white in any case.
二酸化チタンは、レーザの照射により黒色に変化する。このような変色は、次式（１）に示すように、二酸化チタンの光の吸収または光による加熱により生じるチタンの４価から３価への還元に起因する。 Titanium dioxide turns black by laser irradiation. Such discoloration is caused by the reduction of titanium from tetravalent to trivalent caused by absorption of light of titanium dioxide or heating by light, as shown in the following formula (1).
図１〜３を参照して、レーザ波長による二酸化チタンの変色度合いについて説明する。なお、二酸化チタンの原色は白色であることから、黒色に近い色に変色するほど変色度合いが高いとする。 With reference to FIGS. 1-3, the discoloration degree of the titanium dioxide by a laser wavelength is demonstrated. Since the primary color of titanium dioxide is white, it is assumed that the degree of color change increases as the color changes to a color close to black.
図１を参照して、レーザによる二酸化チタンの変色試験について説明する。
スライドガラス１に粉末状の二酸化チタンを載せ、二酸化チタンを透明テープ２で固定する。そして、スライドガラス１側からレーザを照射する。本変色試験では、波長が３５５ｎｍであるＴＨＧレーザ、波長が５３２ｎｍであるＳＨＧレーザ、波長が１０６４ｎｍであるＹＶＯ４レーザ、および波長が１０．２μｍのＣＯ２レーザを用いて、二酸化チタンの変色試験を行った。
With reference to FIG. 1, the discoloration test of titanium dioxide by a laser will be described.
Powdered titanium dioxide is placed on the slide glass 1 and the titanium dioxide is fixed with a transparent tape 2. And a laser is irradiated from the slide glass 1 side. In this discoloration test, a discoloration test of titanium dioxide was performed using a THG laser with a wavelength of 355 nm, a SHG laser with a wavelength of 532 nm, a YVO 4 laser with a wavelength of 1064 nm, and a CO 2 laser with a wavelength of 10.2 μm. went.
図２は、レーザ照射された二酸化チタンの写真である。
図２（Ａ）は、ＴＨＧレーザの光を照射した二酸化チタンの写真である。同図に示されるように、ＴＨＧレーザの照射により、二酸化チタンは白色から黒色系に変色する。図２（Ｂ）は、ＳＨＧレーザの光を照射した二酸化チタンの写真である。同図に示されるように、ＳＨＧレーザの照射により、二酸化チタンは白色から黒色系に変色する。図２（Ｃ）は、ＹＶＯ４レーザの光を照射した二酸化チタンの写真である。同図に示されるように、ＹＶＯ４レーザの照射により、二酸化チタンは白色から黒色系に変色する。
FIG. 2 is a photograph of laser irradiated titanium dioxide.
FIG. 2A is a photograph of titanium dioxide irradiated with THG laser light. As shown in the figure, the titanium dioxide changes color from white to black by irradiation with the THG laser. FIG. 2B is a photograph of titanium dioxide irradiated with SHG laser light. As shown in the figure, the titanium dioxide changes color from white to black by irradiation with the SHG laser. FIG. 2C is a photograph of titanium dioxide irradiated with YVO 4 laser light. As shown in the figure, the titanium dioxide changes color from white to black by irradiation with the YVO 4 laser.
なお、ＣＯ２レーザの光を二酸化チタンに照射することによっても二酸化チタンは変色する。ＣＯ２レーザによる二酸化チタンの変色度合いは、ＴＨＧレーザによる二酸化チタンの変色度合い、ＳＨＧレーザによる二酸化チタンの変色度合い、およびＹＶＯ４レーザによる二酸化チタンの変色度合いのいずれ場合よりも小さい。 Note that the titanium dioxide is also discolored by irradiating the titanium dioxide with CO 2 laser light. The degree of discoloration of titanium dioxide by the CO 2 laser is smaller than any of the degree of discoloration of titanium dioxide by the THG laser, the degree of discoloration of titanium dioxide by the SHG laser, and the degree of discoloration of titanium dioxide by the YVO 4 laser.
図３に、二酸化チタンを含有したユリア樹脂成形体ＹＰ（以下、「試料品」）の吸収スペクトルと、二酸化チタンを含有していないユリア樹脂成形体ＹＰ（以下、「比較品」）の吸収スペクトルを示す。 FIG. 3 shows an absorption spectrum of a urea resin molded body YP containing titanium dioxide (hereinafter “sample product”) and an absorption spectrum of a urea resin molded body YP not containing titanium dioxide (hereinafter referred to as “comparative product”). Indicates.
試料品および比較品の吸収スペクトルは、波長４００ｎｍ以下の範囲および波長１１４５ｎｍ以上の範囲に吸収率４０％の吸収帯を有する。波長４００ｎｍ〜１１４５ｎｍの範囲においては、吸収率２０％以上の吸収帯を有する。試料品と比較品とを比較すると、波長３５５ｎｍ付近に吸収率の差があり、試料品の吸収率は比較品の吸収率よりも高い。この部分の吸収率は二酸化チタンの有無による。すなわち、この吸収帯では、ＴＨＧレーザの光が効率的に二酸化チタンに吸収される。 The absorption spectra of the sample product and the comparative product have an absorption band with an absorption rate of 40% in the wavelength range of 400 nm or less and the wavelength range of 1145 nm or more. In the wavelength range of 400 nm to 1145 nm, it has an absorption band with an absorption rate of 20% or more. When comparing the sample product and the comparative product, there is a difference in the absorption rate near the wavelength of 355 nm, and the absorption rate of the sample product is higher than the absorption rate of the comparative product. The absorption rate of this part depends on the presence or absence of titanium dioxide. That is, in this absorption band, the light of the THG laser is efficiently absorbed by titanium dioxide.
図４を参照して、５３２ｎｍの光のユリア樹脂成形体ＹＰへの拡散経路と、１０６４ｎｍの光のユリア樹脂成形体ＹＰへの拡散経路との経路の相違を説明する。図４に示すように、１０６４ｎｍの光のほうが、５３２ｎｍの光よりもユリア樹脂成形体ＹＰの深いところまで透過する。このため、１０６４ｎｍの光による照射によれば、５３２ｎｍの光の照射によりも深いところで二酸化チタンの変色が生じると考えられる。 With reference to FIG. 4, the difference in the path | route between the diffusion path | route to the urea resin molding YP of 532 nm light and the diffusion path | route to the urea resin molding YP of 1064 nm light is demonstrated. As shown in FIG. 4, the 1064 nm light is transmitted deeper in the urea resin molded body YP than the 532 nm light. For this reason, it is considered that the discoloration of titanium dioxide occurs by the irradiation with the light of 1064 nm at a deeper position than the irradiation of the light of 532 nm.
また、光がユリア樹脂成形体ＹＰに進入してから外部に出るまでの経路を比較すると、１０６４ｎｍの光の方が５３２ｎｍの光よりも長い。このため、１０６４ｎｍのレーザを照射するほうが、５３２ｎｍの光を照射するときよりも、ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡量が多くなる。 Further, when comparing the path from when light enters the urea resin molded body YP to the outside, the light at 1064 nm is longer than the light at 532 nm. For this reason, the amount of foaming of the urea resin molded body YP is larger when the laser of 1064 nm is irradiated than when the light of 532 nm is irradiated.
ところで、レーザによるユリア樹脂成形体ＹＰの変色度合いは、ユリア樹脂成形体ＹＰに含まれる二酸化チタンの含有率に依存する。以下、この点について説明する。
図５〜図８を参照して、二酸化チタンの含有率に対するレーザ照射部分の明度および明度差について説明する。明度は、白色に近いほど大きい値を示し、黒色に近いほど小さい値を示す。明度差は、図５および図６のデータに基づいて算出している。図５および図６の各データは、次の条件により得ている。なお、図中の二酸化チタンの含有率は、ユリア樹脂の質量を１００としたときの割合を示す。
［試料］
（ユリア樹脂成形体の組成）
・ユリア樹脂の質量比：〜９０質量％
・パルプの質量比：１〜１０質量％
・二酸化チタンの質量比：０．０９〜１０質量％
［マーキング条件］
・レーザ掃引速度（ｍｍ／ｓ）およびレーザ強度（Ｗ）は、照射部分と非照射部分との明度差が最も大きくなる条件に調整される。例えば、酸化チタンの濃度が質量比で０．５質量％のユリア樹脂成形体の場合、レーザ掃引速度は９００ｍｍ／ｓ、レーザ強度は１．５Ｗに調整される。
By the way, the degree of discoloration of the urea resin molded body YP by the laser depends on the content of titanium dioxide contained in the urea resin molded body YP. Hereinafter, this point will be described.
With reference to FIGS. 5 to 8, the brightness and brightness difference of the laser irradiated portion with respect to the titanium dioxide content will be described. The lightness shows a larger value as it gets closer to white, and shows a smaller value as it gets closer to black. The brightness difference is calculated based on the data shown in FIGS. Each data in FIG. 5 and FIG. 6 is obtained under the following conditions. In addition, the content rate of the titanium dioxide in a figure shows a ratio when the mass of urea resin is set to 100.
[sample]
(Composition of urea resin molding)
-Mass ratio of urea resin: ~ 90% by mass
-Mass ratio of pulp: 1 to 10% by mass
-Mass ratio of titanium dioxide: 0.09-10 mass%
[Marking conditions]
The laser sweep speed (mm / s) and the laser intensity (W) are adjusted so that the brightness difference between the irradiated part and the non-irradiated part is maximized. For example, in the case of a urea resin molded body having a titanium oxide concentration of 0.5 mass% by mass, the laser sweep speed is adjusted to 900 mm / s and the laser intensity is adjusted to 1.5 W.
明度は、分光測色計（ミノルタ製 ＣＭ−２００２）により計測した値を示す。明度差は、当該ユリア樹脂成形体ＹＰにおいてレーザが照射されていない部分（非照射部分）の明度と、当該ユリア樹脂成形体ＹＰにレーザを照射したときの当該照射部分の明度との差を示す。 The brightness indicates a value measured by a spectrocolorimeter (CM-2002 manufactured by Minolta). The lightness difference indicates the difference between the lightness of a portion of the urea resin molded body YP that is not irradiated with a laser (non-irradiated portion) and the lightness of the irradiated portion when the urea resin molded body YP is irradiated with a laser. .
図５に示すように、ユリア樹脂成形体ＹＰの明度は、二酸化チタンの含有率が１．０質量％以上では、その含有率に拘わらず略一定となる。一方、図６に示すように、二酸化チタンの含有率が１．０質量％より小さいとき、ユリア樹脂成形体ＹＰを透過する光量が多くなるため、明度が小さくなる。 As shown in FIG. 5, the brightness of the urea resin molded body YP is substantially constant regardless of the content when the content of titanium dioxide is 1.0 mass% or more. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the content of titanium dioxide is smaller than 1.0% by mass, the amount of light transmitted through the urea resin molded body YP increases, and therefore the brightness decreases.
図５および図６に示すように、ＹＶＯ４レーザが照射された照射部分の明度は、二酸化チタンの含有量を多くするほど、小さくなる。照射部分と非照射部分との明度差について言えば、図７に示すように、二酸化チタンの含有量を３．０質量％以上としたとき、照射部分とユリア樹脂成形体ＹＰの非照射部分との明度差が１以上となる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the brightness of the irradiated portion irradiated with the YVO 4 laser decreases as the content of titanium dioxide increases. Regarding the brightness difference between the irradiated part and the non-irradiated part, as shown in FIG. 7, when the content of titanium dioxide is 3.0% by mass or more, the irradiated part and the non-irradiated part of the urea resin molded body YP The brightness difference is 1 or more.
図５および図６に示すように、ＳＨＧレーザが照射された照射部分の明度は、二酸化チタンの含有量を多くするほど、小さくなる。照射部分と非照射部分との明度差について言えば、図７および図８に示すように、二酸化チタンの含有量を０．１質量％以上としたとき、ユリア樹脂成形体ＹＰとの明度差が１以上となる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the brightness of the irradiated portion irradiated with the SHG laser decreases as the content of titanium dioxide increases. Speaking of the brightness difference between the irradiated part and the non-irradiated part, as shown in FIGS. 7 and 8, when the titanium dioxide content is 0.1% by mass or more, the brightness difference with the urea resin molded body YP is as follows. 1 or more.
明度差が１以上のとき、レーザの照射部分とレーザが照射されていない非照射部分との差が明確となるため、レーザによるマークを視認により判別することができる。したがって、明度差が１以上となることを視認可能の基準とすると、ユリア樹脂成形体ＹＰの組成とレーザ波長との関係は、次のようになる。
（１）「３．０質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰ」は、「１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザにより視認可能なレーザマーキングが可能」である。
（２）「０．１質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰ」は、「５３２ｎｍ以下の波長を有するレーザにより視認可能なレーザマーキングが可能」である。
When the brightness difference is 1 or more, the difference between the laser irradiated part and the non-irradiated part not irradiated with the laser becomes clear, so that the mark by the laser can be discriminated visually. Therefore, assuming that the lightness difference is 1 or more as a visible standard, the relationship between the composition of the urea resin molded body YP and the laser wavelength is as follows.
(1) “A urea resin molded body YP containing 3.0% by mass or more of titanium dioxide” is “capable of laser marking visible with a laser having a wavelength of 1064 nm or less”.
(2) “A urea resin molded product YP containing 0.1% by mass or more of titanium dioxide” is “capable of laser marking visible with a laser having a wavelength of 532 nm or less”.
なお、データとして示していないが、ＴＨＧレーザによるレーザマーキングによれば、０．１質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰに対するレーザマーキングのマークは、十分視認可能であり、明度差が１以上となる。 Although not shown as data, according to the laser marking by the THG laser, the mark of the laser marking on the urea resin molded body YP containing 0.1% by mass or more of titanium dioxide is sufficiently visible, and there is a difference in brightness. 1 or more.
＜レーザマーキング方法＞
レーザマーキング方法について説明する。
上記に示したように、ユリア樹脂成形体ＹＰは、二酸化チタンの含有率により、視認可能なマークを形成することができるレーザ波長が異なる。すなわち、二酸化チタンの含有率が少ないときは、短波長のレーザによるレーザマーキングが好ましい。二酸化チタンの含有率が多いときは、長波長のレーザによるレーザマーキングでも視認可能なマークを形成することができる。例えば、以下のように、二酸化チタンの含有率に応じてレーザ波長を選択する。
（１）「３．０質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰ」に対しては、「１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザ」を用いて、レーザマーキングをする。
（２）「０．１質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰ」に対しては、「５３２ｎｍ以下の波長を有するレーザ」を用いて、レーザマーキングをする。
<Laser marking method>
A laser marking method will be described.
As described above, the urea resin molded body YP has different laser wavelengths that can form visible marks depending on the content of titanium dioxide. That is, when the content of titanium dioxide is low, laser marking with a short wavelength laser is preferable. When the content of titanium dioxide is large, a mark that can be visually recognized even by laser marking with a long-wavelength laser can be formed. For example, the laser wavelength is selected according to the content of titanium dioxide as follows.
(1) For “a urea resin molded body YP containing 3.0% by mass or more of titanium dioxide”, laser marking is performed using “a laser having a wavelength of 1064 nm or less”.
(2) For “a urea resin molded product YP containing 0.1% by mass or more of titanium dioxide”, laser marking is performed using “a laser having a wavelength of 532 nm or less”.
ところで、ユリア樹脂成形体ＹＰにレーザマーキングをするとき、レーザの照射条件、例えばパルス幅や掃引速度によって、マークの変色度合いが変化する。このため、レーザによる照射部分とマーキングがされていない非照射部分との明度差が大きくなるようにレーザの照射条件が調整される。 By the way, when laser marking is performed on the urea resin molded body YP, the degree of discoloration of the mark changes depending on the laser irradiation conditions such as the pulse width and the sweep speed. For this reason, the laser irradiation conditions are adjusted so that the brightness difference between the irradiated portion by the laser and the non-irradiated portion not marked is increased.
図９を参照して、レーザの掃引速度に対するユリア樹脂成形体ＹＰの変色度合いについて説明する。
図９（Ａ）は、レーザによりユリア樹脂成形体ＹＰに形成される発泡量の傾向を示す。
The degree of discoloration of the urea resin molded body YP with respect to the laser sweep speed will be described with reference to FIG.
FIG. 9A shows the tendency of the amount of foaming formed on the urea resin molded body YP by the laser.
発泡量はレーザの掃引速度を遅くするほど多くなる。すなわち、レーザの掃引速度が遅くなるほど同じ箇所にレーザの照射時間が長くなり、加えられる熱量が大きくなる。このため、ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡量しやすくなる。 The amount of foaming increases as the sweep speed of the laser is decreased. That is, the slower the laser sweep speed, the longer the laser irradiation time at the same location, and the greater the amount of heat applied. For this reason, it becomes easy to foam the urea resin molded body YP.
仮に、二酸化チタンの含有量およびレーザ波長が認識可能なマークを形成する条件を満たしている場合であっても、掃引速度が所定速度よりも遅いとき、照射部分が黒く変色せず、ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡のため白色系に変色する。例えば、二酸化チタンの含有量が３．０質量％において、ＹＶＯ４レーザを用いてマーキングしたとき、所定掃引速度よりも遅い掃引速度では白色系のマークが形成される。 Even if the content of titanium dioxide and the conditions for forming a recognizable mark for the laser wavelength are satisfied, when the sweep speed is slower than the predetermined speed, the irradiated part does not turn black and the urea resin molding Due to foaming of the body YP, the color changes to white. For example, when the content of titanium dioxide is 3.0 mass% and marking is performed using a YVO 4 laser, a white mark is formed at a sweep speed slower than a predetermined sweep speed.
図９（Ｂ）は、掃引速度に対する二酸化チタンの変色度合いの傾向を示す。
変色度はレーザの掃引速度を速くするほど小さくなる。すなわち、レーザの掃引速度が速くなるほど同じところにレーザが照射される時間が短くなり、加えられる光および熱が小さくなる。このため、ユリア樹脂成形体ＹＰが変色しにくくなる。
FIG. 9B shows the tendency of the degree of discoloration of titanium dioxide with respect to the sweep speed.
The degree of discoloration decreases as the laser sweep speed increases. That is, the faster the laser sweep speed, the shorter the time that the laser is irradiated at the same location, and the less light and heat applied. For this reason, it becomes difficult for the urea resin molding YP to change color.
仮に、二酸化チタンの含有量およびレーザ波長が認識可能なマークを形成する条件を満たしていたとしても、掃引速度が所定速度よりも速いとき、照射部分が黒く変色しない。例えば、二酸化チタンの含有量が３．０質量％においてＹＶＯ４レーザを用いてマーキングするとき、所定掃引速度よりも速い掃引速度では変色が生じない。 Even if the content of titanium dioxide and the conditions for forming a mark that can recognize the laser wavelength are satisfied, when the sweep speed is faster than a predetermined speed, the irradiated portion does not turn black. For example, when marking is performed using a YVO 4 laser when the content of titanium dioxide is 3.0 mass%, discoloration does not occur at a sweep speed faster than a predetermined sweep speed.
図９（Ｃ）は、二酸化チタンを含有したユリア樹脂成形体ＹＰについて、掃引速度に対するユリア樹脂成形体ＹＰのマークの変色度の傾向を示す。なお、同図は、レーザによる発泡と二酸化チタンの変色度合いとを考慮したものである。 FIG. 9C shows the tendency of the color change degree of the mark of the urea resin molded body YP with respect to the sweep speed for the urea resin molded body YP containing titanium dioxide. This figure considers the foaming by laser and the degree of discoloration of titanium dioxide.
レーザの掃引速度が遅いときは、ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡が支配的となる。このとき、レーザによるマークは白色系となる。すなわち、マークの色とユリア樹脂成形体ＹＰの色とが同系となるため、マークの視認性は低い。 When the laser sweep speed is slow, foaming of the urea resin molded body YP becomes dominant. At this time, the mark by the laser is white. That is, since the color of the mark and the color of the urea resin molded body YP are the same, the visibility of the mark is low.
レーザの掃引速度が所定掃引速度Ａよりも大きく掃引速度Ｂよりも小さいとき、ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡が少なくなり、二酸化チタンの変色が目立つようになる。このとき、レーザによるマークは黒色系となる。すなわち、マークの色はユリア樹脂成形体ＹＰの色と異なるため、マークの視認性が高くなる。 When the laser sweep speed is larger than the predetermined sweep speed A and smaller than the sweep speed B, foaming of the urea resin molded body YP is reduced, and the discoloration of titanium dioxide becomes conspicuous. At this time, the mark by the laser is black. That is, since the color of the mark is different from the color of the urea resin molded body YP, the visibility of the mark is increased.
レーザの掃引速度が掃引速度Ｂよりも大きいとき、一箇所に照射されるレーザの光量が少なくなるため、ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡量および二酸化チタンの変色度合いが小さくなる。このとき、ユリア樹脂成形体ＹＰにはレーザによるマークの痕跡が少なくなる。 When the laser sweep speed is higher than the sweep speed B, the amount of laser light applied to one place is reduced, and the foam amount of the urea resin molded body YP and the degree of discoloration of titanium dioxide are reduced. At this time, the trace of the mark by the laser is reduced in the urea resin molded body YP.
次に、レーザのパルス幅によるユリア樹脂成形体ＹＰの変色度合いについて説明する。
ＹＶＯ４レーザ波長は１０６４ｎｍであり、そのパルス幅は約１０ｎｓである。ＹＡＧレーザ波長は１０６４ｎｍであり、そのパルス幅は約１００ｎｓである。ＹＶＯ４レーザのレーザ強度とＹＡＧレーザのレーザ強度を同じとし、ユリア樹脂成形体ＹＰにそれぞれのレーザによりレーザマーキングしたとき、前者の方が照射部分の変色度合いが大きい。すなわち、同じ波長を有するレーザを用いてレーザマーキングするときでも、パルス幅が短いレーザによりレーザマーキングを行う方がより視認性の高いマークを形成することができる。パルス幅が短いレーザによれば、短時間でエネルギーの高いレーザを照射することができるため、照射部分からの熱の拡散を抑制することができ、結果的に発泡部分の面積を小さくすることができる。
Next, the degree of discoloration of the urea resin molded body YP depending on the pulse width of the laser will be described.
The YVO 4 laser wavelength is 1064 nm and its pulse width is about 10 ns. The YAG laser wavelength is 1064 nm and its pulse width is about 100 ns. When the laser intensity of the YVO 4 laser and the laser intensity of the YAG laser are the same, and the laser marking is performed on the urea resin molded body YP with the respective lasers, the former has a higher degree of discoloration of the irradiated portion. That is, even when laser marking is performed using a laser having the same wavelength, a mark with higher visibility can be formed by performing laser marking with a laser having a short pulse width. With a laser with a short pulse width, a high-energy laser can be irradiated in a short time, so that it is possible to suppress the diffusion of heat from the irradiated portion, and consequently reduce the area of the foamed portion. it can.
本実施形態よれば以下の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態によれば、３．０質量％以上の二酸化チタンを含有するユリア樹脂成形体ＹＰに対して、１０６４ｎｍ以下の波長のレーザを照射してレーザマーキングする。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) According to the present embodiment, laser marking is performed by irradiating a urea resin molded body YP containing 3.0% by mass or more of titanium dioxide with a laser having a wavelength of 1064 nm or less.
二酸化チタンを含有したユリア樹脂成形体ＹＰに所定波長以下のレーザを照射したとき、ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡と二酸化チタンの還元が生じる。ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡部分は白色に視認され、二酸化チタンが還元されたものは黒色に視認される。このため、ユリア樹脂成形体ＹＰの発泡量が、二酸化チタンの還元量よりも大きいときは、レーザが照射された照射部分は白色に視認される。 When the urea resin molded body YP containing titanium dioxide is irradiated with a laser having a predetermined wavelength or less, foaming of the urea resin molded body YP and reduction of titanium dioxide occur. The foamed portion of the urea resin molded body YP is visually recognized as white, and the reduced titanium dioxide is visually recognized as black. For this reason, when the foaming amount of the urea resin molded body YP is larger than the reduction amount of titanium dioxide, the irradiated portion irradiated with the laser is visually recognized as white.
具体的には、二酸化チタンの含有量が３．０質量％より少ないユリア樹脂成形体ＹＰに、１０６４ｎｍの波長のレーザを照射したとき、発泡が支配的となり、照射部分の変色度合いが小さくなり、レーザによるマークを視認しにくくなる。 Specifically, when the urea resin molded body YP having a titanium dioxide content of less than 3.0% by mass is irradiated with a laser having a wavelength of 1064 nm, foaming becomes dominant, and the degree of discoloration of the irradiated portion is reduced. It becomes difficult to visually recognize the mark by the laser.
上記方法では、二酸化チタンの含有量が３．０質量％以上のユリア樹脂成形体ＹＰに１０６４ｎｍ以下の波長のレーザを照射する。これにより、二酸化チタンの含有量が３．０質量％より少ないユリア樹脂成形体ＹＰに１０６４ｎｍ以上の波長のレーザを照射したときと比較して、視認しやすいマークを形成することができる。 In the above method, a urea resin molded body YP having a titanium dioxide content of 3.0% by mass or more is irradiated with a laser having a wavelength of 1064 nm or less. As a result, it is possible to form a mark that is easier to visually recognize than when a urea resin molded body YP having a titanium dioxide content of less than 3.0 mass% is irradiated with a laser having a wavelength of 1064 nm or more.
（２）本実施形態によれば、０．１質量％以上の二酸化チタンを含有したユリア樹脂成形体ＹＰに対して５３２ｎｍ以下の波長のレーザを照射してレーザマーキングする。
二酸化チタンの含有量が０．１質量％より少ないユリア樹脂成形体ＹＰに、５３２ｎｍの波長のレーザを照射したとき、発泡が支配的となり、照射部分の変色度合いが小さくなり、レーザによるマークを視認しにくくなる。これに対し、上記方法では、二酸化チタンの含有量が０．１質量％以上のユリア樹脂成形体ＹＰに５３２ｎｍ以下の波長のレーザを照射する。これにより、二酸化チタンの含有量が０．１質量より少ないユリア樹脂成形体ＹＰに５３２ｎｍ以上の波長のレーザを照射したときと比較して、視認しやすいマークを形成することができる。
(2) According to the present embodiment, laser marking is performed by irradiating a urea resin molded body YP containing 0.1% by mass or more of titanium dioxide with a laser having a wavelength of 532 nm or less.
When a urea resin molded body YP having a titanium dioxide content of less than 0.1% by mass is irradiated with a laser beam having a wavelength of 532 nm, foaming becomes dominant, the degree of discoloration of the irradiated portion becomes small, and the laser mark is visually recognized. It becomes difficult to do. In contrast, in the above method, a urea resin molded body YP having a titanium dioxide content of 0.1% by mass or more is irradiated with a laser having a wavelength of 532 nm or less. As a result, it is possible to form a mark that is easier to visually recognize than when a urea resin molded body YP having a titanium dioxide content of less than 0.1 mass is irradiated with a laser having a wavelength of 532 nm or more.
（３）本実施形態によれば、ユリア樹脂成形体ＹＰに印字するためのレーザとしてパルス幅が２０ｎｓ未満のパルス光を用いる。
二酸化チタンを含有するユリア樹脂成形体ＹＰの黒色系への変色は、同じ波長かつ同じ出力であっても、パルス幅が長いレーザにより照射するときよりも、パルス幅が短いレーザにより照射するときの方が、その変色度合いが大きい。上記方法では、パルス幅が２０ｎｓ未満のパルス光を用いるため、２０ｎｓ以上のパルス幅のレーザによりレーザ照射する場合と比較して、照射部分をより黒色系に変色させることができる。
(3) According to this embodiment, pulsed light having a pulse width of less than 20 ns is used as a laser for printing on the urea resin molded body YP.
The discoloration of the urea resin molded body YP containing titanium dioxide into the black system is the same as that when irradiating with a laser having a short pulse width, even when the same wavelength and the same output are applied. The degree of discoloration is greater. In the above method, since pulse light having a pulse width of less than 20 ns is used, the irradiated portion can be changed to a black color as compared with the case of laser irradiation with a laser having a pulse width of 20 ns or more.
（４）本実施形態によれば、ユリア樹脂成形体ＹＰは、ユリア樹脂を主成分とし、３．０質量％以上の二酸化チタンを含有し、１０６４ｎｍ以下の波長のレーザによりレーザマーキングされている。 (4) According to the present embodiment, the urea resin molded body YP contains urea resin as a main component, contains 3.0% by mass or more of titanium dioxide, and is laser-marked by a laser having a wavelength of 1064 nm or less.
二酸化チタンの含有量が３．０質量％より少ないユリア樹脂成形体ＹＰでは、１０６４ｎｍの波長のレーザを照射したときレーザによるマークを視認しにくくなる。この点、上記構成では、３．０質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰに対して１０６４ｎｍ以下の波長のレーザによりレーザマーキングしている。このため、二酸化チタンの含有量が３．０質量％未満のユリア樹脂成形体ＹＰに対して１０６４ｎｍより大きい波長のレーザによりレーザマーキングしたものと比較して、マークをより視認しやすいユリア樹脂成形体ＹＰにすることができる。 In the urea resin molded body YP having a titanium dioxide content of less than 3.0% by mass, it is difficult to visually recognize the mark by the laser when irradiated with a laser having a wavelength of 1064 nm. In this regard, in the above configuration, laser marking is performed on the urea resin molded body YP containing 3.0% by mass or more of titanium dioxide with a laser having a wavelength of 1064 nm or less. For this reason, compared with what performed laser marking with the laser of a wavelength larger than 1064 nm with respect to the urea resin molding YP whose content of titanium dioxide is less than 3.0 mass%, the urea resin molding which is easy to visually recognize a mark. YP can be used.
（５）本実施形態によれば、ユリア樹脂成形体ＹＰは、ユリア樹脂を主成分とし、０．１質量％以上の二酸化チタンを含有し、５３２ｎｍ以下の波長のレーザによりレーザマーキングされている。 (5) According to this embodiment, the urea resin molding YP contains urea resin as a main component, contains 0.1% by mass or more of titanium dioxide, and is laser-marked by a laser having a wavelength of 532 nm or less.
二酸化チタンの含有量が０．１質量％より少ないユリア樹脂成形体ＹＰでは、５３２ｎｍの波長のレーザを照射したときレーザによるマークを視認しにくくなる。この点、上記構成では、０．１質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰに対して５３２ｎｍ以下の波長のレーザによりレーザマーキングしている。このため、二酸化チタンの含有量が０．１質量％未満のユリア樹脂成形体ＹＰに対して５３２ｎｍより大きい波長のレーザによりレーザマーキングしたものと比較して、マークをより視認しやすいユリア樹脂成形体ＹＰにすることができる。 In the urea resin molded body YP having a titanium dioxide content of less than 0.1% by mass, it is difficult to visually recognize the mark by the laser when a laser beam having a wavelength of 532 nm is irradiated. In this regard, in the above configuration, laser marking is performed on the urea resin molded body YP containing 0.1% by mass or more of titanium dioxide with a laser having a wavelength of 532 nm or less. For this reason, compared with what performed laser marking with the laser of wavelength larger than 532 nm with respect to the urea resin molding YP whose content of titanium dioxide is less than 0.1 mass%, the urea resin molding which is easy to visually recognize a mark. YP can be used.
（その他の実施形態）
なお、本発明の実施態様は上記実施形態にて例示した態様に限られるものではなく、これを例えば以下に示すように変更して実施することもできる。また以下の各変形例は、上記各実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を互いに組み合わせて実施することもできる。
(Other embodiments)
In addition, the embodiment of the present invention is not limited to the embodiment exemplified in the above-described embodiment, and can be implemented by changing it as shown below, for example. The following modifications are not applied only to the above embodiments, and different modifications can be combined with each other.
・上記実施形態では、二酸化チタンを還元する還元剤を用いていないが、ユリア樹脂成形体ＹＰの成分として還元剤を含めることもできる。
・上記実施形態では、マークの視認性のパラメータとして明度差を基準としている。しかし、ユリア樹脂成形体ＹＰが白色以外に着色されているとき、明度差が１以上でないときであっても、マークを視認することができる場合がある。そこで、明度を視認性のパラメータとすることもできる。
-In the said embodiment, although the reducing agent which reduces titanium dioxide is not used, a reducing agent can also be included as a component of the urea resin molding YP.
In the above embodiment, the brightness difference is used as a reference as a mark visibility parameter. However, when the urea resin molded body YP is colored other than white, the mark may be visually recognized even when the brightness difference is not 1 or more. Therefore, the brightness can be used as a visibility parameter.
例えば、レーザによる照射部分の明度が８．５以下となることを視認可能の基準とすると、図５〜図８のデータに基づいて、ユリア樹脂成形体ＹＰの組成とレーザ波長との関係は、次のようになる。
（１）「４．０質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰ」は、「１０６４ｎｍ以下の波長を有するレーザによりレーザマーキング可能」である。
（２）「０．０５質量％以上の二酸化チタンを含むユリア樹脂成形体ＹＰ」は、「５３２ｎｍ以下の波長を有するレーザによりレーザマーキング可能」である。
For example, assuming that the lightness of the portion irradiated by the laser is 8.5 or less, based on the data in FIGS. 5 to 8, the relationship between the composition of the urea resin molded body YP and the laser wavelength is It becomes as follows.
(1) “A urea resin molded product YP containing 4.0% by mass or more of titanium dioxide” is “capable of laser marking with a laser having a wavelength of 1064 nm or less”.
(2) “A urea resin molded product YP containing 0.05% by mass or more of titanium dioxide” is “capable of laser marking with a laser having a wavelength of 532 nm or less”.
・上記実施形態では、ＹＶＯ４レーザを用いているが、ＹＡＧレーザを用いて、第二高調波、第三高調波のレーザを形成することもできる。また、固体レーザに限定されず、液体レーザまたは気体レーザを用いることもできる。 In the above embodiment, a YVO 4 laser is used, but a second harmonic and a third harmonic laser can also be formed using a YAG laser. Moreover, it is not limited to a solid-state laser, A liquid laser or a gas laser can also be used.
１…スライドガラス、２…透明テープ。 1 ... slide glass, 2 ... transparent tape.
Claims (5)
３．０質量％以上の二酸化チタンを含有する前記ユリア樹脂成形体に対して、１０６４ｎｍ以下の波長のレーザを照射してレーザマーキングする
ことを特徴とするレーザマーキング方法。 In the laser marking method for marking on a urea resin molded body mainly composed of urea resin,
Laser marking which irradiates a laser with a wavelength of 1064 nm or less to the urea resin molding containing 3.0 mass% or more of titanium dioxide.
０．１質量％以上の二酸化チタンを含有した前記ユリア樹脂成形体に対して５３２ｎｍ以下の波長のレーザを照射してレーザマーキングする
ことを特徴とするレーザマーキング方法。 In the laser marking method for marking on a urea resin molded body mainly composed of urea resin,
Laser marking by irradiating a laser having a wavelength of 532 nm or less to the urea resin molding containing 0.1% by mass or more of titanium dioxide.
前記レーザとしてパルス幅が２０ｎｓ未満のパルス光を用いる
ことを特徴とするレーザマーキング方法。 In the laser marking method according to claim 1 or 2,
A laser marking method, wherein pulsed light having a pulse width of less than 20 ns is used as the laser.
３．０質量％以上の二酸化チタンを含有するものであり、
１０６４ｎｍ以下の波長のレーザによりレーザマーキングされている
ことを特徴とするユリア樹脂成形体。 In a urea resin molded body mainly composed of urea resin,
It contains 3.0% by mass or more of titanium dioxide,
A urea resin molded product, which is laser-marked by a laser having a wavelength of 1064 nm or less.
０．１質量％以上の二酸化チタンを含有するものであり、
５３２ｎｍ以下の波長のレーザによりレーザマーキングされている
ことを特徴とするユリア樹脂成形体。 In a urea resin molded body mainly composed of urea resin,
Containing 0.1% by mass or more of titanium dioxide,
A urea resin molded product, which is laser-marked by a laser having a wavelength of 532 nm or less.
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