JPH06227112A - レーザービーム高吸収性熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

レーザービーム高吸収性熱硬化性樹脂組成物

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JPH06227112A
JPH06227112A JP5034577A JP3457793A JPH06227112A JP H06227112 A JPH06227112 A JP H06227112A JP 5034577 A JP5034577 A JP 5034577A JP 3457793 A JP3457793 A JP 3457793A JP H06227112 A JPH06227112 A JP H06227112A
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zeolite
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純 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザービームマーキングにより鮮明な画像を
与える熱硬化性樹脂組成物及びその熱硬化性樹脂組成物
の成形品表面に対するレーザーマーキング方法を提供す
る。 【構成】 熱分解性及び/又は熱変色性着色剤ととも
に、ゼオライトを含有することを特徴とするレーザービ
ーム高吸収性熱硬化性樹脂組成物。熱分解性及び/又は
熱変色性着色剤とともに、ゼオライトを含む熱硬化性樹
脂成形品の表面に、レーザービームを照射して画像を形
成させることを特徴とする樹脂成形品のレーザービーム
マーキング方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザービーム吸収性
にすぐれた熱硬化性樹脂組成物及びその熱硬化性樹脂組
成物の成形品表面にレーザービームにより画像を形成す
る方法に関するものである。
【0002】
【従来技術及びその問題点】従来、電子部品等の物品表
面に文字や記号を表示するためには、熱硬化型や紫外線
硬化型のインクを用いた転写印刷法が行われていた。し
かし、この方法は、物品表面へのゴミの付着防止や、物
品表面へのインクのなじみの調整に困難を伴なう上に、
印刷後にインクの硬化工程を必要とする等の問題があ
る。また、前記印刷法に代わる方法として、あらかじめ
レーザーマーキング材料を配合した樹脂の成形品表面
に、レーザービームを照射し、その表面に画像を形成さ
せる方法が提案されている。
【0003】レーザーマーキング材料としては、熱分解
性及び/又は熱変色性着色剤、例えば、鉛化合物(特願
平1−222994号、特願平2−48984号)、シ
ュウ酸銅(特開平3−52945号)、シュウ酸コバル
ト(特開平3−59062号)、アセチルアセトンアル
ミニウム(特開平3−59063号)、シュウ酸ビスマ
ス(特開平3−59064号)、酢酸銀(特開平3−5
9065号)、チタン酸金属塩(特開平3−10884
号)等が知られている。しかし、これらのマーキング材
料を含む熱硬化性樹脂組成物は、鮮明なマークを与えな
い等の問題点を有し、未だ満足し得るものではなかっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザービ
ームマーキングにより鮮明な画像を与える熱硬化性樹脂
組成物及びその熱硬化性樹脂組成物の成形品表面に対す
るレーザーマーキング方法を提供することをその課題と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、熱分解性及び/又は
熱変色性着色剤とともに、ゼオライトを含有することを
特徴とするレーザービーム高吸収性熱硬化性樹脂組成物
が提供される。また、本発明によれば、熱分解性及び/
又は熱変色性着色剤とともに、ゼオライトを含む熱硬化
性樹脂成形品の表面に、レーザービームを照射して画像
を形成させることを特徴とする樹脂成形品のレーザービ
ームマーキング方法が提供される。
【0006】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、熱分解性
及び/又は熱変色性着色剤とともに、ゼオライトを含有
することを特徴とする。本発明者らは、ゼオライトを含
む熱硬化性樹脂組成物は、そのゼオライトのレーザービ
ーム吸収性が高いために、レーザービームを照射した時
に、そのレーザービーム照射個所のみが著しく高温に加
熱され、その個所の樹脂が熱分解して瞬時に除去される
ことを見出すとともに、この組成物にあらかじめ熱分解
性及び/又は熱変色性着色剤を含有させておくと、レー
ザービームの照射により、その着色剤の熱分解又は熱変
色による鮮明な画像が効率よく形成されることを見出し
た。本発明は、このような知見に基づいてなされたもの
である。
【0007】本発明で用いるゼオライトは、結晶性シリ
ケートを意味し、シリカライト、結晶性アルミノシリケ
ート、結晶性アルミノメタロシリレート(結晶性アルミ
ノガロシリケート、結晶性アルミノボロシリケート等)
等が挙げられる。ゼオライトは合成又は天然のもの(例
えば、ホージャサイト、モルデナイト)であることがで
きる。ゼオライトの有効細孔径は、特に限定されない
が、通常、2Å以上、好ましくは2〜5Åである。ま
た、ゼオライトは乾燥、未乾燥のものが使用されるが、
好ましくは乾燥品である。ゼオライトは、粉末状で用い
られ、その粒径は小さい程好ましいが、一般には、平均
粒子径は、50μm以下、好ましくは0.5〜15μm
の範囲である。樹脂に対するゼオライトの配合量は、多
い程好ましいが、その配合量は、他の無機充填剤を併用
しない場合、樹脂100重量部当り、10重量部以上、
好ましくは50〜300重量部である。また、ゼオライ
トは、他の無機充填剤との混合物の形で用いることがで
きる。このような無機充填剤としては、コージュライ
ト、アルミナ、シリカ、マグネシア、三酸化アンチモ
ン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、マイカ、クレ
イ、セピオライト、珪酸ジルコニア等が挙げられる。こ
れらの無機充填剤の平均粒径は0.3〜50μm、好ま
しくは0.5〜30μmである。また、この充填剤とし
てはチクソトロピック付与性を有するもの、例えば、平
均粒子径が100nm以下の超微粒子のシリカやアルミ
ナ、平均粒径が3μm以下の水酸化アルミニウム、繊維
状マグネシウムオキサルフェート、繊維状シリカ、繊維
状チタン酸カリウム、燐片状マイカ、いわゆるベントナ
イトとよばれているモンモリロナイト−有機塩基複塩な
どを用いることができる。本発明においては、ゼオライ
トと併用する無機充填剤としては、特に、シリカやコー
ジュライトの使用が好ましい。シリカには、球状や破壊
型のアモルファスシリカ(溶融シリカ)の他、破砕型の
結晶シリカ等が包含される。シリカやコージュライトの
平均粒径は50μm以下、好ましくは0.5〜30μm
である。ゼオライトを無機充填剤との混合物として用い
る場合、そのゼオライトの混合割合は、樹脂100重量
部に対し、5重量部以上、好ましくは10〜300重量
部の割合にするのがよい。また、そのゼオライトと他の
無機充填剤との混合物中のゼオライト含有量は、5重量
%以上、好ましくは10重量%以上、より好ましくは2
0重量%以上である。
【0008】本発明で用いる熱分解性及び/又は熱変色
性着色剤としては、高温で熱分解反応や熱変色反応を受
けて、分解消失するものや、その着色を失うもの、他の
色に変色するもの、白色や有色の着色剤がより鮮明な白
色や着色を生じるものであればどのようなものでも使用
される。このような熱分解性及び/又は熱変色性着色剤
の具体例としては、前記した従来公知の各種の着色剤、
例えば、鉛丹、塩基性亜燐酸亜硫酸鉛、塩基性亜燐酸
鉛、塩基性亜硫酸鉛、シュウ酸銅、シュウ酸コバルト、
アセチルアセトンアルミニウム、シュウ酸ビスマス、チ
タン酸金属塩、塩基性炭酸ニッケル、塩基性炭酸銅、酸
化ビスマス、水酸化第二鉄、バナジン酸アンモニウム、
水和アルミナ、ほう酸亜鉛、炭酸亜鉛、カーボンブラッ
ク、各種の有機染顔料等が挙げられる。使用する着色剤
がレーザービーム加熱によって他の色に変色する場合、
硬化成形品上には、加熱前の成形品の色を背景色とした
他の色の着色又は白色の画像が形成される。一方、使用
する着色剤がレーザービーム加熱によって分解消失する
場合には、硬化成形品上には、加熱前の成形品の色を背
景色とした他の色の着色又は白色が形成される。この場
合、成形品に形成される画像の色は、その熱分解により
消失する着色剤を添加する前の色、例えば、硬化成形品
が非熱分解性の着色剤を含む場合にはその着色剤の色と
なり、白色の無機充填剤あるいは無機顔料を含む場合に
は、その白色となる。また、加熱前の色が白色で、加熱
後の色が有色の熱分解性及び/又は熱変色性着色剤を含
有する白色の硬化成形品においては、レーザービーム加
熱により白色の成形品上に着色画像が形成される。熱硬
化性樹脂に対して熱分解性及び/又は熱変色性着色剤を
配合する場合、それらの着色剤は、所望の着色が得られ
るように、単独又は混合物の形で配合することができ、
また、この場合、必要に応じ、加熱により熱変色を生じ
ない熱安定性のよいベンガラ等の着色剤を併用すること
もできる。着色剤の配合量は、全組成物中、0.1〜5
0重量%、好ましくは1〜30重量%である。
【0009】本発明で用いる熱硬化性樹脂としては、例
えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド
樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げ
られる。
【0010】本発明で用いる好ましい樹脂はエポキシ樹
脂であり、以下、エポキシ樹脂組成物について詳述す
る。エポキシ樹脂としては、常温で液状又は固体状を示
すものであればよく、従来公知のものを用いることがで
きる。このようなものとしては、例えば、ビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹
脂、フェノールノボラック型又はクレゾールノボラック
型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、水添ビスフェノ
ールA型もしくはAD型エポキシ樹脂、プロピレングリ
コールジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポ
リグリシジルエーテルなどの脂肪族系エポキシ樹脂、脂
肪族もしくは芳香族カルボン酸とエピクロルヒドリンと
から得られるエポキシ樹脂、脂肪族若しくは芳香族アミ
ンとエピクロルヒドリンとから得られるエポキシ樹脂、
複素環エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、エポ
キシ変性樹脂等をあげることができる。エポキシ樹脂に
は、必要に応じて、熱可塑性樹脂を配合することができ
る。
【0011】前記エポキシ樹脂用の硬化剤としては、酸
無水物が好ましく使用される。酸無水物としては、脂肪
族系及び芳香族系の酸無水物が使用されるが、好ましく
は芳香族系酸無水物が使用される。酸無水物の具体例と
しては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、
無水ピロメリット酸、3,3′,4,4′-ベンゾフェノンテト
ラカルボン酸無水物、エチレングリコール-アンヒドロ
トリメリテート、グリセロール-トリスアンヒドロトリ
メリテート、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフリル)-3-
メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、テ
トラヒドロフタル酸無水物、4,4′-オキシジフタル酸無
水物等をあげることができる。また、硬化剤としては、
前記した酸無水物の他、他の硬化剤を用いることができ
る。このような硬化剤としては、例えば、メルカプタン
系、アミン系、ポリアミド系、ホウ素系、ジシアンジア
ミド系、ヒドラジド系、イミダゾール系、フェノール
系、アミンイミド系等の硬化剤を挙げることができる
が、好ましくはフェノール樹脂が用いられる。硬化剤の
使用割合は、エポキシ樹脂のエポキシ当量当り、官能基
の当量で0.5〜1.5当量、好ましくは0.7〜1.
2当量の割合である。
【0012】硬化剤として酸無水物を用いる場合、フェ
ノール樹脂を併用するのが好ましい。このような、好ま
しく併用されるフェノール樹脂は、フェノール類とホル
ムアルデヒドより合成される、1分子中にOH基を2個
以上含むものである。このようなものとしては、フェノ
ールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、t−
ブチルフェノールノボラック樹脂、オクチルフェノール
ノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂、ビ
スフェノールノボラック樹脂等がある。また、フェノー
ル樹脂は、前記各種フェノール樹脂の混合物であっても
よいし、その製造に際し、フェノールと他のフェノール
類、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ブ
チルフェノール、ノニルフェノール等の1種又は2種以
上との混合フェノール類を原料とし、これにホルムアル
デヒドを反応させたものであってもよい。本発明で用い
る酸無水物は、これをあらかじめフェノール樹脂と溶融
混練し、フェノール樹脂中に混入しておいてもよい。
【0013】エポキシ樹脂組成物には、必要に応じ、硬
化促進剤を配合することができる。硬化促進剤として
は、従来からエポキシ樹脂に用いられている各種のもの
を使用することができる。具体的には、トリエチルアミ
ン、N,N−ジメチルベンジルアミン、2,4,6−ト
リス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N,N−ジ
メチルアニリンなどの第3級アミン:2−メチルイミダ
ゾール、2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール化
合物;イミダゾール化合物のトリアジン塩、シアノエチ
ル塩、シアノエチルトリメリット酸塩等のイミダゾール
化合物の各種塩類;酢酸亜鉛、酢酸ナトリウムなどの金
属系化合物;テトラアンモニウムブロマイド等の第4級
アンモニウム塩の他、アミド化合物、過酸化物、アゾ化
合物、シアネート化合物、イソシアネート化合物、トリ
フェニルホスフィン、DBUのフェノールノボラック塩
等をあげることができる。硬化促進剤の使用量は、エポ
キシ樹脂100重量部に対して0.05〜10重量部、
好ましくは0.1〜5.0重量部である。
【0014】エポキシ樹脂組成物には、前記成分の他、
必要に応じ、さらに、ヘキサブロムベンゼン、三酸化ア
ンチモン、テトラブロモビスフェノールA等の難燃剤;
ジルコアルミニウム系、シラン系、チタン系の各種カッ
プリング剤や、アクリル酸エステルオリゴマーからなる
レベリング剤、ブチラール樹脂、ゴム成分(CTBN、
NBR等)、ポリエステル樹脂等を適量含有することが
できる。
【0015】エポキシ樹脂組成物において、これに熱分
解性及び/又は熱変色性着色剤を添加してレーザービー
ムマーキング可能な組成物を得る場合、その着色剤の種
類によっては増粘現象を生じる。この増粘現象は、常温
で液状のエポキシ樹脂組成物では、保管中の組成物の粘
度上昇として現われ、一方、固体状のエポキシ樹脂組成
物では、溶融粘度の上昇として現われる。そして、この
ような増粘現象は、組成物の作業性を損うとともに、硬
化条件に影響を与え、得られる硬化物の物性の悪化原因
となる。本発明者らは、この増粘現象について鋭意研究
を重ねた結果、その原因が組成物中に混入した水分に起
因することを知見するとともに、その増粘現象は、硬化
剤/着色剤の関係が酸/塩基の関係にあるとき、即ち、
硬化剤が酸無水物系やフェノール系等の酸性を示すもの
である場合に塩基性着色剤(塩基性塩、水酸化物、酸化
物等)を用いるときや、逆に、硬化剤がアミン系や、イ
ミダゾール系、ジシアンジアミド系、アミンイミド系等
の塩基性を示すものである場合に、酸性着色剤(シュウ
酸塩、ギ酸塩、硫酸塩、硝酸塩等の酸性塩等)を用いる
ときに、特に強く発現することが見出された。
【0016】本発明者らは、前記増粘現象は、実質的に
吸着水を含有しない実質的ゼオライトの添加によって効
果的に防止し得ることを見出した。即ち、本発明により
着色剤とともにゼオライトをエポキシ樹脂組成物に添加
することによって、組成物のレーザービームマーキング
性を著しく向上させると同時に、増粘現象を効果的に防
止することができる。ゼオライトの添加により増粘現象
を防止し得る理由は、ゼオライトが組成物中の水分を吸
着して、水分により促進される硬化剤と着色剤との相互
作用を制止させることによるものと考えられる。
【0017】増粘現象を防止するためのゼオライトとし
ては、細孔径が2〜10Å、好ましくは2〜5Åのもの
で、水分吸着性にすぐれかつその細孔内に水分を実質的
に含まないもの、即ち、200℃以上の温度であらかじ
め乾燥又は焼成処理されたものが用いられる。このゼオ
ライトの添加量は、組成物中の水分を1wt%以下、好
ましくは0.5wt%以下に保持するような量で、一般
には、組成物中、0.5〜50wt%、好ましくは5〜
20wt%である。
【0018】
【発明の効果】本発明の組成物は、固体状又は液体状
で、成形材料や塗装材料として使用される。成形材料と
して用いる場合、その成形方法としては、トランスファ
ー成形法、射出成形法、圧縮成形法、注型成形法、ディ
ッピング成形法等が挙げられる。また、塗装材料として
用いる場合、その塗装方法として、流動浸漬法、静電ス
プレー法、はけ塗り法等が挙げられる。本発明の組成物
を液状エポキシ樹脂組成物として用いる場合、エポキシ
樹脂、充填剤、その他の添加成分からなる混合液と、硬
化剤及び硬化促進剤からなる混合液を作り、使用に際
し、両者を混合して液状エポキシ樹脂組成物とし、成形
材料や塗装材料として用いる。
【0019】本発明によるエポキシ樹脂組成物におい
て、ゼオライトとして、細孔径が2〜10Åで、実質上
水分を含有しないものを用いることにより、熱分解性及
び/又は熱変色性着色剤の添加に起因する増粘現象を防
止することができる。
【0020】本発明の熱硬化性樹脂組成物から得られる
成形物や塗装物に対しては、レーザービームにより、成
形品表面に成形品の表面色とは異なった鮮明な色調の画
像あるいはマークを形成することができる。レーザーマ
ーキング対象となる物品の具体例としては、例えば、表
面樹脂塗装されたコンデンサー、抵抗、ダイオード、I
C等の電子・電気部品の他、封止用の樹脂ケーシング等
の各種のものが挙げられる。レーザービームとしては、
波長10〜11μmの波長、とりわけ波長10.6μm
を主波長として含む近赤外線が用いられる。このような
レーザービームマーキング発生装置としては、炭酸ガス
レーザービームマーキング発生装置を初めとし、YAG
レーザー発生装置等の従来公知の各種のものが用いられ
る。
【0021】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例1 表1〜表6に示した成分組成のエポキシ樹脂組成物を、
アルミニウム金属片(縦:50mm、横:50mm、厚
さ:1.5mm)の表面に厚さ0.5mmに塗布し、1
00℃で3時間加熱して硬化樹脂膜を形成した。なお、
表1〜表6に示した熱変色性着色剤は、いずれも、加熱
により他の着色した色に変色するものである。次に、こ
の硬化樹脂膜を有する試料の表面に対して波長10.6
μmを主波長とするレーザービームを照射してマークを
形成した。この場合、使用したレーザービームマーキン
グ装置はIEA CO2レーザー、ユニマーク400の
4J(ジュール)型(ウシオ電気社製)であった。ま
た、この場合に形成したマークの線の太さは0.2mm
であった。
【0022】前記のようにしてマークを付した試料につ
いて、その視認性(読取りやすさ)を、下記基準で評価
した。 〔視認性〕 (1)変色度 0:殆んど変色しない 1:変色性悪い 2:変色性ややわるい 3:普通の変色性 4:普通よりよい変色性 5:変色性非常に良好 (2)画像均一性 ×:画像の欠落あり △:画像に部分的かすれあり ○:画像の均一表示性良好 ◎:画像の均一表示性非常に良好
【0023】なお、以下の表において示した物質の具体
的内容は次の通りである。 (1)酸無水物A:メチルテトラヒドロ無水フタル酸 (2)酸無水物B:ベンゾフェノンテトラカルボン酸無
水物 (3)フェノール樹脂:フェノールノボラック樹脂(タ
マノル754、水酸基当量104、荒川化学工業社製) (4)BDMA :ベンジルジメチルアミン (5)TPP :トリフェニルホスフィン (6)シリカ :「クリスタライトA−1」
((株)龍森)、平均粒子径:12μm (7)ゼオライト4A:細孔径:4Å、平均粒子径:1
0μm(ユニオン昭和株式会社製) (8)タイペーク R−830:ルチル型酸化チタン、
白色顔料、石原産業社製 (9)シアニンブルーPI:フタロシアニン系顔料
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【表3】
【0027】
【表4】
【0028】
【表5】
【0029】実施例2 表7〜表9に示す成分組成のエポキシ樹脂組成物を用い
た以外は実施例1と同様にして実験を行った。その結果
を表7〜表9に示す。なお、これらの組成物において用
いられた熱分解性着色剤は、加熱により鮮明な白色物に
変換されるものである。また、補助剤として用いたタイ
ペークR−830は白色顔料であり、ベンガラは熱によ
って変色しない着色顔料である。
【0030】
【表6】
【0031】
【表7】
【0032】
【表8】
【0033】実施例3 表9に示した成分組成(重量部)のA剤100重量部と
B剤63重量部とを混合し、この混合物を40℃で保持
するとともに、その混合物の粘度(cps、25℃)の
経時変化を調べた。その結果を表9に示す。なお、本実
施例で用いたゼオライトは実施例1で示したものと同じ
ものであり、また、表中に符号で示した成分の具体的内
容は以下の通りである。 B−570:メチルテトラヒドロ無水フタル酸(大日本
インキ化学工業(株)) K−54 :トリス(2,4,6−ジメチルアミノメチ
ル)フェノール(アンカーケミカル(株))
【0034】
【表9】
【0035】比較例1 実施例3において、ゼオライトを添加しない以外は同様
にして実験を行った。表10に組成物の成分組成(重量
部)及び組成物粘度(cps、25℃)の経時変化を示
す。
【0036】
【表10】
【0037】前記実施例3と比較例1から、組成物に水
が混入すると増粘現象が生じ、この増粘現象は、組成物
中の硬化剤(酸性物質)とは逆の塩基性着色剤(塩基性
炭酸銅)を添加したときに著しいことがわかる。そし
て、この増粘現象はゼオライトを添加し、混入水をゼオ
ライトに吸着させることにより効果的に防止し得ること
がわかる。以上のことから、着色剤の添加により生じる
増粘現象の防止は、十分な量の水吸着性ゼオライトを加
え、組成物中の遊離水をほぼ完全に吸着除去することに
よって達成されることがわかる。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱分解性及び/又は熱変色性着色剤とと
    もに、ゼオライトを含有するレーザービーム高吸収性熱
    硬化性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 該熱分解性及び/又は熱変色性着色剤
    が、加熱により白色以外の着色を生じるものである請求
    項1の組成物。
  3. 【請求項3】 該熱分解性及び/又は熱変色性着色剤
    が、加熱により消失するか又は白色を生じるものである
    請求項1の組成物。
  4. 【請求項4】 ゼオライトの含有量が、熱硬化性樹脂1
    00重量部当り、10重量部以上である請求項1〜3の
    いずれかの組成物。
  5. 【請求項5】 ゼオライト以外の充填剤を含有する請求
    項1〜4のいずれかの組成物。
  6. 【請求項6】 エポキシ樹脂、硬化剤及び熱分解性及び
    /又は熱変色性着色剤を含有する組成物において、該エ
    ポキシ樹脂100重量部当り、ゼオライトを10重量部
    以上配合したことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
  7. 【請求項7】 配合するゼオライトが、細孔径2〜10
    Åを有し、実質的に吸着水を含有しないものである請求
    項6の組成物。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7のいずれかの組成物から得
    られた熱硬化性樹脂成形品の表面に、レーザービームを
    照射して画像を形成させることを特徴とする熱硬化性樹
    脂成形品のレーザービームマーキング方法。
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