RU1734359C

RU1734359C - Process for manufacture of marked moldings

Info

Publication number: RU1734359C
Authority: RU
Inventors: Н.П. Кузьмина; В.В. Лобко; Г.А. Матюшин; В.С. Нечитайло
Original assignee: Научно-исследовательский институт медицинских полимеров
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: processing of polymer materials; manufacture of products characterized by stable marking. SUBSTANCE: essence of this process resides in that finished product is molded from thermoplast-based composition containing 0.1 to 0.9 mass percent titanium dioxide and then it is exposed to impulse laser irradiation (pulse duration: 10^-9-10^-7; thermoplastic die disintegration threshold intensity: 0.1 to 0.5). EFFECT: greater stability of marking. 1 tbl

Description

Изобретение относится к переработке полимерных материалов, в частности к изготовлению из них маркированных изделий. The invention relates to the processing of polymeric materials, in particular to the manufacture of marked products from them.

Известен способ изготовления маркированных изделий, заключающийся в формовании изделий из полимерного материала, содержащего неорганические добавки (иодат свинца, карбонат свинца, изоцианат диоксина и др.), с последующим воздействием лазерного излучения. Недостатком способа является значительное воздействие лазерного излучения на полимерную матрицу, приводящее к ее разрушению и развитию деструктивных процессов. A known method of manufacturing marked products, which consists in the formation of products from a polymeric material containing inorganic additives (lead iodate, lead carbonate, dioxin isocyanate, etc.), followed by exposure to laser radiation. The disadvantage of this method is the significant impact of laser radiation on the polymer matrix, leading to its destruction and the development of destructive processes.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления маркированных изделий, включающий формование изделий из полимерной композиции на основе синтетической смолы (эпоксидной, кремнийорганической, полиамидной), при этом композиция имеет состав, мас.%: Двуокись титана 1-5
Наполнитель (двуокись
кремния, окись алюминия или их смесь) 65-75 Смола Остальное
Недостатком данного способа изготовления маркированных изделий является локализация изображения вблизи поверхности (на глубине менее 0,01 мм), что приводит к его ухудшению при механических, химических и других воздействиях.The closest in technical essence and the achieved effect is a method of manufacturing labeled products, including the molding of products from a polymer composition based on synthetic resin (epoxy, organosilicon, polyamide), while the composition has a composition, wt.%: Titanium dioxide 1-5
Filler (Dioxide
silicon, aluminum oxide or a mixture thereof) 65-75 Resin Else
The disadvantage of this method of manufacturing marked products is the localization of the image near the surface (at a depth of less than 0.01 mm), which leads to its deterioration under mechanical, chemical and other influences.

Кроме того, при воздействии лазерного излучения на поверхность изделия наблюдается разрушение полимерной матрицы, которое инициирует процессы деструкции, приводящие к ухудшению качества изображения (например, к снижению контраста) и сокращению сроков эксплуатации маркированных изделий. In addition, under the action of laser radiation on the surface of the product, the destruction of the polymer matrix is observed, which initiates degradation processes leading to a deterioration in image quality (for example, to a decrease in contrast) and a reduction in the life of marked products.

Целью изобретения является повышение устойчивости маркировки к внешним воздействиям и получение объемного изображения без разрушения полимерной матрицы. The aim of the invention is to increase the resistance of marking to external influences and to obtain a three-dimensional image without destroying the polymer matrix.

Цель изобретения достигается за счет того, что маркированные изделия формуют из полимерной композиции, содержащей двуокись титана, а затем формованное изделие обрабатывают лазерным излучением, причем в отличие от прототипа для формования используют композицию на основе термопласта, содержащую 0,1-0,9 мас.% двуокиси титана, а излучение используют с длиной волны в области прозрачности термопласта длительностью импульса 10^-9-10^-7 с интенсивностью 0,1-0,5 порога разрушения термопласта.The purpose of the invention is achieved due to the fact that the marked products are molded from a polymer composition containing titanium dioxide, and then the molded product is treated with laser radiation, and in contrast to the prototype, a thermoplastic composition containing 0.1-0.9 wt. % titanium dioxide, and the radiation is used with a wavelength in the transparency region of the thermoplastic with a pulse duration of 10 ^-9 -10 ^-7 with an intensity of 0.1-0.5 threshold thermoplastic destruction.

При этом под областью прозрачности полимера понимается спектральный диапазон, в пределах которого коэффициент поглощения полимера не превышает величины ≈ 100 см^-1. Под порогом разрушения полимерной матрицы понимается интенсивность излучения, при которой возникают разрушения (трещины, сколы, пузырьки и т. д. ) полимерной матрицы под действием одного лазерного импульса. Эти разрушения обнаруживают с помощью оптического микроскопа.Moreover, the region of transparency of the polymer refers to the spectral range within which the absorption coefficient of the polymer does not exceed ≈ 100 cm ^-1 . The threshold for the destruction of the polymer matrix is understood as the radiation intensity at which the destruction (cracks, chips, bubbles, etc.) of the polymer matrix occurs under the action of a single laser pulse. These damage is detected using an optical microscope.

П р и м е р 1. Для приготовления полимерной композиции к ≈ 999 г (99,9 мас. % ) пластиката полипропилена марки 21060-30 добавляют 1 г (0,1 мас.%) двуокиси титана (не менее 80% частиц двуокиси титана имеют размер v ≈ 10 мкм ). PRI me R 1. For the preparation of the polymer composition to ≈ 999 g (99.9 wt.%) Polypropylene plastic compound grade 21060-30 add 1 g (0.1 wt.%) Titanium dioxide (at least 80% of the particles of dioxide titanium have a size v ≈ 10 μm).

Для формования изделия полученную смесь перемешивают и загружают в литьевую машину и при температуре 220 ± 10^оС и давлении 110 ± 10 бар получают трубку диаметром 12 мм и толщиной стенки 0,5 мм.For molding articles resulting mixture was stirred and charged into an injection molding machine at a temperature of 220 ± 10 ^{° C} and a pressure of 110 bar ± 10 receive a tube diameter of 12 mm and a wall thickness of 0.5 mm.

Полученную трубку облучают через медный шаблон сфокусированным излучением импульсного твердотельного лазера с длительностью импульса τ= 10^-9 с, интенсивностью J = 2,3 ^.10⁹ Вт/см² (0,1 J_p) на длине волны λ= 1,06 мкм (коэффициент поглощения полипропилена на длине волны 1,06 мкм составляет величину 10 см^-1), что соответствует области прозрачности полипропилена 0,4-3,2 мкм. При использовании шаблона с прямоугольным отверстием 5 х 0,5 мм получают контрастное изображение темно-серого цвета размером 5 х 0,5 мм.The resulting tube is irradiated through a copper template with focused radiation from a pulsed solid-state laser with a pulse duration of τ = 10 ^-9 s, intensity J = 2.3 ^. 10 ⁹ W / cm ² (0.1 J _p ) at a wavelength of λ = 1.06 μm (the absorption coefficient of polypropylene at a wavelength of 1.06 μm is 10 cm ^-1) , which corresponds to a transparency region of polypropylene of 0.4- 3.2 microns. When using a template with a rectangular hole of 5 x 0.5 mm, a contrast image of a dark gray color of 5 x 0.5 mm is obtained.

Глубину полученного изображения и состояние полимерной матрицы определяют с помощью оптического микроскопа МБС-10 путем анализа разреза трубки в месте образовавшегося изображения. Глубина изображения составляет ≈ 0,2 мм, при этом признаков, характеризующих разрушение полимерной матрицы (трещины, сколы, пузырьки и т.д.), не наблюдаются. The depth of the image and the state of the polymer matrix is determined using an MBS-10 optical microscope by analyzing the section of the tube at the site of the image. The image depth is ≈ 0.2 mm, while no signs characterizing the destruction of the polymer matrix (cracks, chips, bubbles, etc.) are observed.

Для определения интенсивности лазерного излучения J_p, при которой происходит разрушение полимерной матрицы, 1000 г пластиката полипропилена указанной выше марки загружают в литьевую машину и при температуре 220 ± 10^оС и давлении 110 ± 10 бар получают трубку диаметром 12 мм и толщиной стенки 0,5 мм. Трубку облучают сфокусированным излучением импульсного твердотельного лазера с τ = 10^-9 с и λ = 1,06 мкм и определяют интенсивность J_p, соответствующую порогу разрушения полимерной матрицы. Разрушение полимерной матрицы определяют с помощью микроскопа МБС-10. Для полипропилена J_p = 23 ^.10⁹ Вт/см².To define the laser intensity J _p, at which the degradation of the polymer matrix, 1000g plastic polypropylene aforementioned mark charged into an injection molding machine at a temperature of 220 ± 10 ^{° C} and a pressure of 110 ± 10 bar prepared tube of 12 mm diameter and a wall thickness of 0, 5 mm. The tube is irradiated with focused radiation from a pulsed solid-state laser with τ = 10 ^-9 s and λ = 1.06 μm and the intensity J _p corresponding to the threshold of destruction of the polymer matrix is determined. The destruction of the polymer matrix is determined using an MBS-10 microscope. For polypropylene, J _p = 23 ^. 10 ⁹ W / cm ² .

Другие примеры конкретного осуществления способа, отличающиеся от примера 1 составом полимерного материала и параметрами воздействующего лазерного излучения, приведены в таблице. Other examples of the specific implementation of the method, different from example 1, the composition of the polymer material and the parameters of the laser radiation are shown in the table.

Claims

METHOD FOR PRODUCING LABELED PRODUCTS, including molding products from a polymer composition containing titanium dioxide, and laser irradiation, characterized in that, in order to increase the resistance of the marking to external influences and obtain a three-dimensional image without destroying the polymer matrix, a composition based on thermoplastic is used for molding containing 0.1 - 0.9 wt.% titanium dioxide, and the radiation is carried out with a wavelength in the transparency region of the thermoplastic with a pulse duration of 10 ^-9 - 10 ^-7 s and intensity Tew 0.1 - 0.5 threshold for the destruction of thermoplastics.