KR101234802B1 - 레이저 기록성 열가소성 물질에서 주석 포스페이트의 용도 - Google Patents

Abstract

레이저 각인의 기록성을 개선시키기 위해서, 최대 1 중량%의 잔류 수분 함량을 갖는 주석 포스페이트 화합물을 열가소성 물질용 안료로서 사용한다.

주석 포스페이트 화합물, 열가소성 물질용 안료

Description

레이저 기록성 열가소성 물질에서 주석 포스페이트의 용도{USE OF TIN PHOSPHATES IN THERMOPLASTIC MATERIALS THAT CAN BE LASER-INSCRIBED}

본 발명은 레이저 광에 의한 플라스틱 제품의 기록성 또는 마킹성(markability)에 관한 것이다.

플라스틱 제품상의 마킹 및 기록은 오랫동안 공지되어 왔으며, 대부분의 플라스틱 물질이 레이저 광을 흡수하지 못하고 따라서 상기 자체 상에 기록을 할 수가 없음은 이미 수년간 공지되었다. 이러한 이유로, 미분된 안료를 상기 플라스틱 물질에 첨가하며, 상기 안료는 레이저 광을 흡수하고 레이저 광의 영향 하에서 변색한다. 이와 관련하여 변색에 대한 개념은 상기 기전과 독립적으로 고찰된다. 또한 본 발명에서 "변색"은 원래의 색상과 다른 색상이 생성되거나 동일하거나 유사한 색상이 형성되지만, 명도가 상이하다는 사실을 포함한다. 변색은 또한 본 발명에서는 용액이 처음에는 무색이었다가 레이저 광에 의해 소정의 색상을 획득하거나 또는 플라스틱 물질에서 변색이 일어남을 의미한다.

상기와 관련하여 주요한 문제는 한편으로는 명확히 읽기 쉬운 레이저 각인(inscription)이 레이저 광을 조사하기 전에 2 개의 상태간에 강한 색상 콘트라스트를 요구하는 것이며, 다른 한편으로는 상기 각인된 플라스틱 물질 판독 시 상 기와 같은 조사 후에, 상기 두 상태 모두에서의 유사한 색조가 상당한 문제를 수반한다는 것이다.

또한 상기를 목적으로 금속염, 예를 들어 구리 하이드록사이드 포스페이트를 사용하는 것은 이미 공지되어 있지만, 상기 화합물은 여전히 산업상 요구를 항상 만족시키는 것은 아니며, 이러한 이유로 레이저 광 조사 전후에, 주어진 또는 실제로는 모든 플라스틱 물질의 상태들의 색상 콘트라스트를 증가시킴으로써 그의 판독을 용이하게 하는 화합물에 대한 연구가 여전히 계속되고 있다.

놀랍게도, 본 발명에 이르러 상기 목적은 열가소성 물질에 대한 안료로서, 상기 물질의 레이저 기록성을 비약적으로 개선시키는 한, 하나 이상의 주석 포스페이트 염, 특히 삼중 주석 포스페이트를 사용함으로써 획득된다. 삼중 주석 포스페이트 이외에, 피로포스페이트 및 추가로 축합된 폴리인산의 주석 염을 개별적으로 또는 서로 혼합하여 사용하는 것도 또한 가능하다. 몇몇 성질의 개선을 위한 통상적인 첨가제들을 또한 상기 포스페이트에 첨가하거나 또는 제조 시 발생하는 불순물로서 상기 중에 포함시킬 수도 있다.

레이저 기록성을 성취하고 개선시키기 위한 안료를, 기록성으로 만들려는 플라스틱 제품에 전체적으로 또는 일정 부위에, 예를 들어 표면 부위에 가능한 한 균일하게 분포시켜야 한다. 이를 위해서 상기 안료는 미립자이고 미분되어야 하며 20 ㎛ 미만, 바람직하게는 5 ㎛ 미만의 평균 입자 크기(d₅₀)를 수반해야 한다. 상기 평균 그레인 분말도는 상기 성질, 및 따라서 레이저 기록성을 위한 안료로서 사용하기 위한 적합성에 상당한 영향을 미친다.

주석 화합물, 특히 삼중 주석 포스페이트는 매우 높은 벌크 밀도를 갖는다. 낮은 평균 그레인 분말도는 레이저 기록성에 상당한 영향을 미친다. 보다 높은 수준의 그레인 분말도는 필요한 에너지 량을 증가시키는 반면 과도하게 낮은 수준의 그레인 분말도는 플라스틱 물질의 상부 부위에 불필요한 발포를 발생시킨다.

L 값으로서 지칭되는 명도 값은 92 내지 110이며, 따라서 상기 물질은 거의 백색으로서 식별될 수 있으며, 이는 밝은 플라스틱 물질에 혼입될 때 상당한 이점을 제공한다. 상기 개시된 생성물은 낮은 수 함량으로 매우 급속히 건조될 수 있다. 0.5 중량% 미만의 잔류 수분 수준은 칼 피셔(Karl Fischer) 수 측정 방법에 의해 측정된다.

본 발명에 따른 삼중 주석 포스페이트는 8 내지 20 ㎛(d₅₀), 바람직하게는 10 ㎛ 미만, 바람직하게는 5 ㎛ 미만, 특히 1 ㎛ 미만의 평균 그레인 분말도(d₅₀), 92 내지 110의 명도 값(L-값), 및 바람직하게는 1 내지 5 ㎛, 바람직하게는 0.1 ㎛ 초과시 1 중량% 미만의 잔류 수분 수준을 갖는다. 바람직하게는 상기 그레인 분말도의 수준은 10 ㎛(d₅₀) 미만이고, L-값은 바람직하게는 94 내지 98의 범위이고, 잔류 수분 수준은 바람직하게는 0.5 중량% 미만이다. 레이저 광이 조사되지 않은 상태와 레이저 광이 조사된 상태 간의 색상 콘트라스트는 상당하다.

상기 주석 포스페이트의 제조는 문헌["Gmelin, Handbuch der Anorganischen Chemie: Zinn, Part C, 2nd to 8th edition - Springer-Verlag, Berlin, 1975, pages 245-259]에 공지되어 있다.

상기 삼중 주석 포스페이트를 상기 플라스틱 기질에 0.1 내지 1.0 중량%, 바람직하게는 약 0.5 중량%의 양으로 도입시킨다. 상기 주석 오쏘포스페이트 이외에, 다른 안료들, 예를 들어 구리 포스페이트 또는 특정한 성질들을 성취하기 위한 다른 물질들을 혼입시키는 것도 또한 가능하다.

실시예 1

하기 단락에 따라 제조된 주석 오쏘포스페이트를 본 발명에 따라 폴리아미드 기질에 0.5 중량%의 양으로 혼입시키며, 성형 물질을 사출 성형된 플레이트를 구성하도록 가공하고 이어서 4 초과의 K-값을 갖는 마킹을 사용하여 1046 ㎚의 파장에서 Nd-YAG 레이저에 의해 제공한다. 상기와 관련하여 사용된 상기 주석 오쏘포스페이트는 하기와 같이 제조된다:

삼나트륨오쏘포스페이트를 물에 용해시키고 주변 온도에서 1 회 분취량의 염화 주석과 반응시킨다. 30 분의 후-반응 시간을 기다린다. 이어서 흡입 제거를 수행하고 생성되는 3급 주석 포스페이트의 침착물을 물로 세척하여 염화물을 제거한다. 이어서 상기 과정은 P₂O₅ 상에서의 조심스러운 건조 및 분쇄를 수반한다.

상기의 경우에 사용된 3급 주석 포스페이트를 한편으로는 하기와 같이 제조한다:

주석 설페이트를 물에 용해시키고 1 회 분취량의 인산과 혼합하여 3급 주석 포스페이트를 제조한다. 이어서 9의 pH 값을 수산화 나트륨으로 설정하고 상기 생성된 삼중 주석 포스페이트를 분리시키고 세척한다. 이어서 상기 과정은 P₂O₅ 상에서의 조심스러운 건조 및 분쇄를 수반한다.

실시예 2

폴리아미드 기질에의 0.5 중량%의 주석 포스페이트의 첨가 및 0.5 중량% 량의 철 포스파이트의 추가적인 첨가 및 플레이트를 구성하기 위한 후속적인 플라스틱 물질의 가공 및 1064 또는 532 ㎚의 파장에서의 Nd-YAG 레이저에 의한 각인은 3.5 초과의 K-값을 갖는 각인을 제공한다.

Claims (3)

1. 레이저 기록성/마킹성(markability)을 개선시키기 위한 열가소성 물질용 안료로서, 삼중 주석 포스페이트 또는 주석 피로포스페이트를 함유하고, 최대 1 중량%의 잔류 수분 함량을 가지며, L-값에 따른 명도가 92 내지 110 인 것인 열가소성 물질용 안료.
2. 제1항에 있어서, 상기 안료는 평균 그레인 분말도가 10 ㎛ 미만인 것인 열가소성 물질용 안료.
3. 제1항에 있어서, 상기 안료는 평균 그레인 분말도가 5 ㎛ 미만인 것인 열가소성 물질용 안료.