JP4960243B2 - レーザー書き込み可能な熱可塑性物質におけるリン酸錫の使用 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光でもってのプラスチック製品の書き込み性能又は加工性能に関する。

プラスチック製の物品の上にマークを付したり書き込むことは長い間知られたことである。また、殆どのプラスチック物質がレーザー光を吸収しないことから、その上に書き込むことができないことも長い年月知られていることである。この理由から、微細にされた顔料をプラスチック物質の中に添加し、該顔料にレーザー光を吸収させ、レーザー光の影響下に色を変えることがなされている。これに関して色を変えるとの概念はそのメカニズムとは関係なく観察されるのである。加えて、本明細書中、用語「色の変化」とは、元々の色と異なる色が生まれること、あるいは、同じ色又は類似の色が形成されることを意味し、明るさのレベルは異なっていても良いことを意味する。また、色の変化とは、本明細書中、溶液が最初は無色で、レーザー光の働きにより所定の色を獲得するものであること、あるいは、色の変化がプラスチック物質の中で発生することを意味することができる。

なし

これに関して広く認められる問題としては、明瞭に判読できるようにレーザーで刻み込むには、レーザー光を照射する前の状態とレーザー光を照射した後の状態との二つの状態の間での色のコントラストが強いことが求められる。両方の状態で類似した色の明暗（濃淡）の度合いでは、刻み込みのなされたプラスチック物質を読む場合にかなりの問題を伴うこととなる。

その目的のために例えば、水酸化銅ホスファートなどの金属塩を使用することも既に知られている。しかし、そうした化合物は依然として必ずしも工業的な要求を満足するものではない。そのため、レーザー光を照射する前及び照射した後の、所定のプラスチック物質の状態又は実用上のあらゆるプラスチック物質の状態での色のコントラストを高めることにより、それを読むのを改善するといった化合物についての研究が依然なされている。

驚くことに、熱可塑性物質（熱可塑性プラスチック）用顔料（ピグメント）として、錫のリン酸塩の少なくとも一つを使用することにより、特に、リン酸トリ錫を使用することにより、この目的は達成され、そのレーザー書き込み性能が予想外に改善されるということが見出された。リン酸トリ錫に加えて、ピロリン酸錫又はさらに縮合したポリリン酸の錫塩のそれぞれ、又は、互いに配合されたものを使用することも可能である。ある種の性状を改善するための添加物を該リン酸塩に添加することもできるし、あるいは、それが製造に不可避の不純物としてそこに含められていてもよい。

レーザーによる書き込み性を達成し且つ改善するための顔料は、全体的にあるいはある種の領域、例えば、表面領域などで、書き込み可能とされるプラスチック物品中でできるだけ均一に分布していなけらばならない。その目的のためには、該顔料は、微粒子であるか、細かくされているものであるべきである。該顔料は、20 μmを下回る平均粒子サイズ(d₅₀)、好ましくは5 μmを下回る平均粒子サイズ(d₅₀)を有するものであるべきである。該平均粒度は、実質的にその性状に影響を与えるもので、かくしてレーザー書き込み性のための顔料の用途に適している。

該錫化合物、特にリン酸トリ錫は、非常に嵩密度が高い。その低い平均粒度は、実質的にレーザー書き込み性に影響を与える。粒子の微細度が高いレベルであると、必要とされるエネルギーの量を増大させることとなる一方、粒子の微細度が過度に低いレベルであると、プラスチック物質の上方の領域で望ましくない泡の形成が生ずることとなる。

L-値として示される明るさの値（明度値）が、92 〜 110の間にあると、この物質は殆ど白色と同じであるとみなされることができ、薄い色のプラスチック物質に入れられたときに実質的に有利である。該記載の生成物は、低い水分含量にまで速やかに乾燥せしめられることができる。0.5重量%よりも低い残留湿度レベルは、カールフィッシャー法(Karl Fischer)の水分測定により決定した。

本発明のリン酸トリ錫（リン酸三錫）は、8 〜 20 μm (d₅₀)の平均粒度(d₅₀)、好ましくは10 μmより小さな平均粒度(d₅₀)、さらに好ましくは5 μmより小さな平均粒度(d₅₀)、特には1 μmより小さな平均粒度(d₅₀)を持っており、92 〜 110の明度値（L-値）と1重量%よりも低い残留湿度レベルを有しており、好ましくは1 〜 5 μmのところのもので、さらに好ましくは0.1 μmを上回るところのものである。好ましくは粒子の微細度のレベルは、10 μm (d₅₀) より小さなもので、そのL-値は好ましくは94 〜 98の範囲にあるもので、その残留湿度レベルは好ましくは0.5重量%よりも低いものである。レーザー光による照射を受けていない状態とレーザー光の照射を受けた状態との間での色のコントラストが相当程度に大きなものである。

リン酸錫類の製造法は、「グメリン、無機化学ハンドブック(Gmelin, Handbuch der Anorganischen Chemie)」: Zinn, part C, 2nd to 8th edition - Springer-Verlag, Berlin, 1975, 245-259頁より公知である。

リン酸トリ錫はプラスチックのマトリックス中に0.1 〜 1.0重量%の量で、好ましくはおおよそ0.5重量%の量で配合される。そのリン酸トリ錫に加えて、例えば、リン酸銅などのその他の顔料又は特定の性状を付与するその他の物質を配合することもできる。

下記の手法に従って製造されたオルトリン酸錫を、本発明に従ってポリアミドのマトリックスに0.5 重量%の量配合した。得られた成形材を加工処理し、射出成形された板を得て、次に1046 nmの波長を有するNd-YAGレーザーによってマークをつけたが、そのマークは４を超えるK-値を有していた。

上記で使用されたオルトリン酸錫は、次のようにして製造された。
オルトリン酸三ナトリウムを水に溶解し、常温で塩化錫の一部と反応させた。反応後30分間置いてから、液を吸引して除き、得られた沈殿物の第三級錫ホスファートを水で洗って、塩素不含のものとした。次にP₂O₅上で注意深く乾燥し、粉砕した。

第三級錫ホスファートの別の合成法としては、次のようなものが挙げられる。
硫酸錫を水に溶解し、リン酸の適当量と混合し、第三級錫ホスファートを生成せしめた。次に水酸化ナトリウムでpH-値を９にして、生成したリン酸トリ錫を分離し、洗浄した。次にP₂O₅上で注意深く乾燥し、粉砕した。

0.5 重量%のリン酸錫をポリアミドのマトリックスに添加し、さらに0.5 重量%の量の鉄ホスフィット（亜リン酸鉄）を添加し、該プラスチック物質を処理して板（プレート）を形成し、1064 nm又は532 nmの波長のNd-YAGレーザーによって刻み込んで、3.5を超えるK-値を有する刻みマークを得た。

Claims (2)

1. レーザー書き込み性／レーザー加工性を改善するため、熱可塑性物質用顔料として最大で1重量%の残留湿度を含有しており、且つ92〜110のL-値に相当する明度を有するリン酸錫化合物の使用。
2. 請求項１に記載の、20μmより小さな平均粒度を持っているリン酸錫化合物の使用。