RU2823591C1 - Marking carrier in form of composite laminar heat-resistant material for laser ablation - Google Patents
Marking carrier in form of composite laminar heat-resistant material for laser ablation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823591C1 RU2823591C1 RU2023116850A RU2023116850A RU2823591C1 RU 2823591 C1 RU2823591 C1 RU 2823591C1 RU 2023116850 A RU2023116850 A RU 2023116850A RU 2023116850 A RU2023116850 A RU 2023116850A RU 2823591 C1 RU2823591 C1 RU 2823591C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- marking
- layer
- information
- information layers
- operating temperature
- Prior art date
Links
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 title description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 81
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 229920001558 organosilicon polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000002320 enamel (paints) Substances 0.000 claims abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 10
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 6
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 4
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 89
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 33
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 13
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 9
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- -1 alkalis Chemical class 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 6
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 6
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 6
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 5
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 5
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 238000010147 laser engraving Methods 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 5
- 239000012463 white pigment Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000010330 laser marking Methods 0.000 description 3
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RCYNJDVUURMJOZ-UHFFFAOYSA-N 2-amino-5-[(4-amino-3-hydroxyphenyl)methyl]phenol Chemical compound C1=C(O)C(N)=CC=C1CC1=CC=C(N)C(O)=C1 RCYNJDVUURMJOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C(Cl)=O)=C1 FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GPUADMRJQVPIAS-QCVDVZFFSA-M cerivastatin sodium Chemical compound [Na+].COCC1=C(C(C)C)N=C(C(C)C)C(\C=C\[C@@H](O)C[C@@H](O)CC([O-])=O)=C1C1=CC=C(F)C=C1 GPUADMRJQVPIAS-QCVDVZFFSA-M 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 2
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- FEMYGARSLSSEAT-UHFFFAOYSA-N 3-[3-aminopropyl(dimethyl)silyl]oxypropan-1-amine Chemical class NCCC[Si](C)(C)OCCCN FEMYGARSLSSEAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate Chemical compound [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 125000005375 organosiloxane group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 229920003223 poly(pyromellitimide-1,4-diphenyl ether) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 1
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к композиционным слоистым материалам, а именно, к термостойким композиционным слоистым материалам, применяемым в качестве носителей маркировки: этикеткам, пломбам, ярлыкам, биркам и т.п., при этом маркировка, несущая информацию о маркируемом изделии, наносится на носитель маркировки путем лазерной абляции.The invention relates to composite layered materials, namely, to heat-resistant composite layered materials used as marking carriers: labels, seals, labels, tags, etc., while the marking, which carries information about the product being marked, is applied to the marking carrier by laser ablation.
Лазерная маркировка - это процесс нанесения изображений и надписей на изделия и материалы лазерным лучом. Различают различные методы обработки, например: гравировка, абляция (удаление), отжиг, аннилинг и вспенивание. В зависимости от используемого материала и требуемого качества каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки.Laser marking is the process of applying images and inscriptions to products and materials with a laser beam. There are various processing methods, such as engraving, ablation (removal), annealing, annealing and foaming. Depending on the material used and the quality required, each of these methods has its own advantages and disadvantages.
При лазерной гравировке обрабатываемый материал расплавляется лазером и затем выпаривается (фиг. 1а). Лазерный луч снимает верхний слой материала. Интенсивность излучения должна при этом превышать определенное предельное значение, так называемую пороговую интенсивность. Углубление конической формы, образовавшееся в результате такой обработки, называется гравировкой. Лазерная гравировка считается самой быстрой формой лазерной обработки.In laser engraving, the material being processed is melted by a laser and then evaporated (Fig. 1a). The laser beam removes the top layer of material. The radiation intensity must exceed a certain limit value, the so-called threshold intensity. The conical-shaped depression formed as a result of such processing is called engraving. Laser engraving is considered the fastest form of laser processing.
При лазерной абляции лазерный луч частично удаляет лицевой поверхностный слой, нанесенный на несущую подложку, формируя, таким образом, изображение (фиг. 1б). За счет различий в цвете между лицевым слоем и несущей подложкой появляется контраст. Так как в этих слоях лазерное излучение очень хорошо поглощается, достаточно даже малой мощности лазера, чтобы получать высококонтрастные изображения. Как правило, путем абляции маркируют анодированный алюминий, лакированный металл, пленки и многослойные пластики. При обработке лакированной пластмассы можно удалением цветного покрытия создавать изображения в стиле «день/ночь».In laser ablation, the laser beam partially removes the facial surface layer deposited on the supporting substrate, thus forming an image (Fig. 1b). Due to differences in color, contrast is created between the face layer and the supporting substrate. Since laser radiation is very well absorbed in these layers, even low laser power is sufficient to obtain high-contrast images. Typically, anodized aluminum, lacquered metal, films and multi-layer plastics are marked by ablation. When processing varnished plastic, you can create images in the “day/night” style by removing the colored coating.
[Компания Trotec, раздел сайта «Часто задаваемые вопросы», статья «В чем заключается принцип лазерной маркировки?»[Trotec Company, website section “Frequently Asked Questions”, article “What is the principle of laser marking?”
https://www.troteclaser.com/ru/obuchenie-podderzhka/voprosy/lazernaya-markirovka]https://www.troteclaser.com/ru/obuchenie-podderzhka/voprosy/lazernaya-markirovka]
Известны лазерочувствительные полимерные покрытия [патент RU 2522604, заявка от 08.08.2012]. Изобретение относится к лазерочувствительным полимерным покрытиям для записи информации с высоким разрешением на гидрофильных и гидрофобных поверхностях субстратов различной химической природы. Покрытие изготовлено из композиции, которая включает следующие компоненты: поли(о-гидроксиамид) в качестве полимерного связующего, чувствительного к лазерному излучению, нигрозиновый краситель в качестве лазерочувствительного вещества, амидный растворитель. Поли(о-гидроксиамид) представляет собой продукт поликонденсации дихлорида изофталевой кислоты с 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметаном или дихлорида изофталевой кислоты со смесью 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметана с бис-(3-аминопропил)диметилсилоксаном, взятых в мольном соотношении от 10.0:1.0 до 1.0:10.0. Покрытие получают нанесением композиции непосредственно на поверхность субстрата без ее предварительного аппретирования. Затем подвергают сушке при 100-120°С в течение 15-30 мин. Изобретение позволяет получить покрытия, стабильные во времени, устойчивые к воздействию паров HCl, H2SO4, HNO3, бензина, спирта, аммиака, воды и выдерживающие термоциклические нагрузки от -50 до +200°С.Laser-sensitive polymer coatings are known [patent RU 2522604, application dated 08/08/2012]. The invention relates to laser-sensitive polymer coatings for recording information with high resolution on hydrophilic and hydrophobic surfaces of substrates of various chemical natures. The coating is made of a composition that includes the following components: poly(o-hydroxyamide) as a polymer binder sensitive to laser radiation, nigrosine dye as a laser-sensitive substance, amide solvent. Poly(o-hydroxyamide) is the polycondensation product of isophthalic acid dichloride with 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenylmethane or isophthalic acid dichloride with a mixture of 3,3'-dihydroxy-4,4'-diaminodiphenylmethane with bis-( 3-aminopropyl)dimethylsiloxane, taken in a molar ratio from 10.0:1.0 to 1.0:10.0. The coating is obtained by applying the composition directly to the surface of the substrate without prior sizing. Then dried at 100-120°C for 15-30 minutes. The invention makes it possible to obtain coatings that are stable over time, resistant to the effects of HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 vapors, gasoline, alcohol, ammonia, water and can withstand thermal cyclic loads from -50 to +200°C.
Известен многослойный полимерный материал для лазерной гравировки и способ его получения [патент RU 2736080, заявка от 10.12.2019]. Изобретение относится к многослойному полимерному материалу для изготовления изделий с использованием лазерной гравировки или лазерной резки, таких как защитные этикетки с индикацией несанкционированного воздействия, наклейки, бирки, несущие информацию об изделии. Многослойный полимерный материал включает самонесущий слой полимерного материала, адгезивный слой и антиадгезионный лайнер. Самонесущий слой термопластичного полимерного материала образован из смеси, включающей полиметилметакрилат, полиол и изоцианат и лазерочувствительной добавки и дополнительно импрегнирован лазерочувствительной добавкой частиц пигмента, имеющей градиентную концентрацию вблизи лицевой поверхности самонесущего слоя полимерного материала. При этом эффективная толщина импрегнированной части самонесущего слоя полимерного материала не превышает 10 мкм при общей его толщине 50-100 мкм. Самонесущий слой полимерного термопластичного материала образован полимеризацией смеси, включающей полиметилметакрилат с температурой стеклования 105°С и молекулярной массой не менее 8000 г/моль, полиола, изоцината и лазерочувствительной добавки, нанесенной на рулонную фольгу для горячего тиснения, при температуре ниже температуры стеклования полиметилметакрилата, при одновременном импрегнировании этого слоя дополнительной лазерочувствительной добавкой частиц пигмента за счет термодиффузионного трансфера частиц фольги с получением градиентной концентрации лазерочувствительных частиц вблизи лицевой поверхности самонесущего слоя полимерного материала. После ламинирования самонесущего слоя термопластичного полимерного материала адгезивом и антиадгезионным лайнером отделяют основу рулонной фольги. Технический результат состоит в повышении устойчивости к агрессивным жидкостям, таким как кислоты, щелочи, соленая вода, высоким температурам без растрескивания пленки, стойкостью к истиранию при повышенных циклических нагрузках, что обеспечивает надежную защиту изделия не ниже 2-3 баллов. Материал может быть получен в одностадийном процессе и пригоден к выпуску в рулонах.A multilayer polymer material for laser engraving and a method for its production are known [patent RU 2736080, application dated 12/10/2019]. The invention relates to a multilayer polymer material for the manufacture of products using laser engraving or laser cutting, such as security labels indicating unauthorized exposure, stickers, tags carrying information about the product. The multilayer polymer material includes a self-supporting layer of polymer material, an adhesive layer and a release liner. The self-supporting layer of thermoplastic polymer material is formed from a mixture including polymethyl methacrylate, polyol and isocyanate and a laser-sensitive additive and is additionally impregnated with a laser-sensitive additive of pigment particles having a gradient concentration near the front surface of the self-supporting layer of polymer material. In this case, the effective thickness of the impregnated part of the self-supporting layer of polymer material does not exceed 10 microns with a total thickness of 50-100 microns. A self-supporting layer of polymer thermoplastic material is formed by the polymerization of a mixture including polymethyl methacrylate with a glass transition temperature of 105°C and a molecular weight of at least 8000 g/mol, a polyol, isocynate and a laser-sensitive additive applied to a roll foil for hot stamping, at a temperature below the glass transition temperature of polymethyl methacrylate, at simultaneous impregnation of this layer with an additional laser-sensitive additive of pigment particles due to thermal diffusion transfer of foil particles to obtain a gradient concentration of laser-sensitive particles near the front surface of the self-supporting layer of polymer material. After lamination of the self-supporting layer of thermoplastic polymer material with an adhesive and a release liner, the base of the rolled foil is separated. The technical result is to increase resistance to aggressive liquids, such as acids, alkalis, salt water, high temperatures without cracking the film, resistance to abrasion under increased cyclic loads, which ensures reliable protection of the product at least 2-3 points. The material can be produced in a one-step process and is suitable for production in rolls.
Материал (образец 3) испытан на устойчивость к повышенным температурам. Для испытания использовали образцы размером 3×8 см, наклеенные на поверхность стальных обезжиренных пластин без воздушных включений. Образцы выдерживали 24 часа при комнатной температуре, после чего помещали в термошкаф при выбранных температурах. По истечении времени образцы извлекали из термошкафа, охлаждали их и исследовали сохранение их адгезионных свойств, отсутствие краевого подъема, отсутствие деформаций полимерного слоя, считываемость информации. За результат принималось время в часах, при котором сохранялись все три параметра. Результаты тестирования сведены в таблицу 1.The material (sample 3) was tested for resistance to elevated temperatures. For testing, samples 3x8 cm in size were used, glued to the surface of grease-free steel plates without air inclusions. The samples were kept for 24 hours at room temperature, after which they were placed in a heating cabinet at the selected temperatures. After the time had elapsed, the samples were removed from the heating cabinet, cooled, and the preservation of their adhesive properties, the absence of edge lift, the absence of deformation of the polymer layer, and the readability of information were examined. The result was taken as the time in hours at which all three parameters were preserved. The test results are summarized in Table 1.
В качестве ближайшего аналога выбран пленочный материал TesaLaser 6930 для лазерной абляции, фирма-изготовитель TesaSE (Германия). Пленка TesaLaser 6930 предназначена для изготовления этикеток методом лазерной абляции твердотельными Nd-YAG и волоконными лазерами. Возможна также абляция газовыми СО2 лазерами. Информация представлена на сайте российской научно-производственной компании «Лазерный Центр»TesaLaser 6930 film material for laser ablation, manufactured by TesaSE (Germany), was chosen as the closest analogue. TesaLaser 6930 film is intended for the production of labels using laser ablation using solid-state Nd-YAG and fiber lasers. Ablation with CO 2 gas lasers is also possible. Information is presented on the website of the Russian research and production company "Laser Center"
https://www.newlaser.ru/materials/lenta_info.php.https://www.newlaser.ru/materials/lenta_info.php.
Пленка TesaLaser 6930 представляет собой слоистый материал, содержащий два различно окрашенных слоя твердого до хрупкости и устойчивого к истиранию полиуретан акрилата. Нанесение рисунков и текстов производится частичным по площади выжиганием (удалением, абляцией) на полную толщину верхнего окрашенного слоя при помощи лазера (фиг. 1б). На нижний окрашенный слой нанесен адгезив (модифицированный акрилатный клей постоянного склеивания), защищенный антиадгезивным слоем отделяемой силиконизированной бумаги.TesaLaser 6930 film is a laminated material containing two differently colored layers of hard to brittle and abrasion resistant polyurethane acrylate. Drawings and texts are applied by partial area burning (removal, ablation) to the full thickness of the top colored layer using a laser (Fig. 1b). An adhesive (modified acrylate permanent adhesive) is applied to the bottom painted layer, protected by an anti-adhesive layer of peelable siliconized paper.
Описанный материал является носителем маркировки, при этом верхний слой материала можно назвать информационным слоем, а нижний - несущей подложкой. Слой адгезива с антиадгезивным слоем можно назвать средством фиксации носителя маркировки на маркируемом изделии.The described material is a marking carrier, while the upper layer of the material can be called an information layer, and the lower one can be called a carrier substrate. The adhesive layer with the anti-adhesive layer can be called a means of fixing the marking carrier on the marked product.
Материал лазерной этикетки обладает относительно высокой климатической и термостойкостью (от -50 до +200°С, кратковременно до +300°С), а также устойчивостью к воздействию бензина, масел, растворителей, щелочей, кислот и других агрессивных сред.The laser label material has relatively high climatic and heat resistance (from -50 to +200°C, briefly up to +300°C), as well as resistance to gasoline, oils, solvents, alkalis, acids and other aggressive environments.
Лента для изготовления этикеток TesaLaser 6930 поставляется шириной 70, 90, 100 и 120 мм в рулонах длиной 300 м. Этикетки могут изготавливаться любых размеров в пределах ширины ленты.TesaLaser 6930 label making tape is available in 70, 90, 100 and 120 mm widths in 300 m long rolls. Labels can be produced in any size within the width of the tape.
Лента TesaLaser изготавливается пяти цветов:TesaLaser tape is available in five colors:
- черный матовый или глянцевый (цвет маркировки - белый);- black matte or glossy (marking color - white);
- серебристый глянцевый (цвет маркировки - черный);- silver glossy (marking color - black);
- белый глянцевый (цвет маркировки - черный);- white glossy (marking color - black);
- синий глянцевый (цвет маркировки - белый);- blue glossy (marking color - white);
- красный глянцевый (цвет маркировки - белый).- red glossy (marking color - white).
Общим недостатком всех названных выше материалов является низкая термостойкость, не допускающая длительную эксплуатацию без повреждения при высоких температурах, например, в диапазоне от 300 до 1100°С.A common disadvantage of all the materials mentioned above is low heat resistance, which does not allow long-term operation without damage at high temperatures, for example, in the range from 300 to 1100 ° C.
Задачей заявляемого технического решения является расширение арсенала средств, предназначенных для нанесения изображений и надписей путем лазерной абляции и обеспечивающих возможность эксплуатации в том числе при высоких температурах, в частности, при температуре до 1100°С.The objective of the proposed technical solution is to expand the arsenal of tools intended for applying images and inscriptions by laser ablation and providing the ability to operate at high temperatures, in particular at temperatures up to 1100°C.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что носитель маркировки в виде композиционного слоистого материала для лазерной абляции содержит несущую подложку и по меньшей мере один информационный слой, несущая подложка выполнена из материала с максимальной рабочей температурой применения не менее 300°С, а информационные слои - из кремнийорганической полимерной композиции. При этом:The essence of the claimed invention is that the marking carrier in the form of a composite layered material for laser ablation contains a carrier substrate and at least one information layer, the carrier substrate is made of a material with a maximum operating temperature of at least 300°C, and the information layers are made of organosilicon polymer composition. Wherein:
- Кремнийорганическая полимерная композиция может представлять собой эмалевую краску на кремнийорганической основе, в частности, на основе полиорганосилоксановой смолы.- The organosilicon polymer composition can be an enamel paint based on an organosilicon base, in particular based on an organopolysiloxane resin.
- Суммарная постоянная толщина информационных слоев, без учета толщины выравнивания S, может составлять не более 100 мкм.- The total constant thickness of the information layers, excluding the thickness of the alignment S, can be no more than 100 microns.
- Несущая подложка может быть выполнена из материала с максимальной рабочей температурой применения не менее 600°С, например, из электроизоляционной или базальтовой стеклоткани или ленты, а суммарная постоянная толщина информационных слоев может составлять не более 55 мкм.- The supporting substrate can be made of a material with a maximum operating temperature of at least 600°C, for example, electrical insulating or basalt fiberglass or tape, and the total constant thickness of the information layers can be no more than 55 microns.
- Несущая подложка может быть выполнена из неметаллического материала с максимальной рабочей температурой применения не менее 1000°С, например, из кремнеземной или кварцевой ткани или ленты, керамики или негорючего огнестойкого тканого материала из керамического волокна, а суммарная постоянная толщина информационных слоев может составлять не более 30 мкм.- The supporting substrate can be made of non-metallic material with a maximum operating temperature of at least 1000°C, for example, from silica or quartz fabric or tape, ceramics or non-flammable fire-resistant woven material made of ceramic fiber, and the total constant thickness of the information layers can be no more 30 microns.
- Несущая подложка может быть выполнена из металла или сплава с температурой плавления выше 1200°С и максимальной рабочей температурой применения не менее 1100°С, например, титана или стали, в частности коррозионностойкой, жаростойкой, а суммарная постоянная толщина информационных слоев может составлять не более 30 мкм.- The supporting substrate can be made of metal or alloy with a melting point above 1200°C and a maximum operating temperature of at least 1100°C, for example, titanium or steel, in particular corrosion-resistant, heat-resistant, and the total constant thickness of the information layers can be no more 30 microns.
- На несущую подложку, с противоположной от информационного слоя стороны, может быть нанесен слой клея постоянного склеивания, предназначенный для эксплуатации при температуре до 300°С и защищенный отделяемым антиадгезивным материалом, например, слоем силиконизированной бумаги.- On the supporting substrate, on the side opposite to the information layer, a layer of permanent adhesive can be applied, designed for operation at temperatures up to 300°C and protected by a detachable anti-adhesive material, for example, a layer of siliconized paper.
Технический результат достигается, в частности, за счет использования в качестве информационного слоя эмали на основе кремнийорганической смолы, например, полиорганосилоксановой смолы и состоит в повышении устойчивости материала - носителя маркировки к высоким температурам, увеличении максимальной рабочей температуры применения, термостойкости материала для лазерной абляции, а, следовательно, и расширении диапазона его возможных применений.The technical result is achieved, in particular, through the use of enamel based on organosilicon resin, for example, polyorganosiloxane resin, as an information layer and consists in increasing the resistance of the marking carrier material to high temperatures, increasing the maximum operating temperature of use, the heat resistance of the material for laser ablation, and , therefore, expanding the range of its possible applications.
Перечень чертежей, поясняющих заявляемое техническое решение:List of drawings explaining the proposed technical solution:
- Схематичное изображение лазерной маркировки (фиг. 1): лазерная гравировка на фиг. 1а и лазерная абляция на фиг. 1б.- Schematic representation of laser marking (Fig. 1): laser engraving in Fig. 1a and laser ablation in Fig. 1b.
- Материал - носитель маркировки с гладкой несущей подложкой (фиг. 2-3): на фиг. 2 показан один информационный слой, на фиг. 3 - два информационных слоя.- Material - marking carrier with a smooth supporting substrate (Fig. 2-3): in Fig. 2 shows one information layer, Fig. 3 - two information layers.
- Материал - носитель маркировки с гладкой несущей подложкой, размещенный при помощи средства фиксации (на данном чертеже - при помощи клея, что не исключает другого исполнения средства фиксации) на маркируемом изделии (фиг. 4).- Material - a marking carrier with a smooth supporting substrate, placed using a fixation means (in this drawing - with glue, which does not exclude another design of the fixation means) on the marked product (Fig. 4).
- Материал - носитель маркировки с рельефной несущей подложкой (фиг. 5). На фиг. 5а - материал с неглубоким рельефом и двумя информационными слоями, при этом слой, нанесенный на рельефную несущую подложку, можно назвать выравнивающим. На фиг. 5б - материал с глубоким рельефом и одним информационным слоем.- Material - marking carrier with a relief supporting substrate (Fig. 5). In fig. 5a - material with a shallow relief and two information layers, while the layer applied to the relief carrier substrate can be called leveling. In fig. 5b - material with deep relief and one information layer.
- Образец этикетки, полученной из материала с гладкой несущей подложкой и одним информационным слоем (фиг. 6).- A sample of a label made from a material with a smooth supporting substrate and one information layer (Fig. 6).
- Образец этикетки, полученной из материала с гладкой несущей подложкой и двумя информационными слоями (фиг. 7).- A sample of a label made from a material with a smooth supporting substrate and two information layers (Fig. 7).
- Образец этикетки, полученной из материала с рельефной несущей подложкой и одним информационным слоем (фиг. 8).- A sample of a label made from a material with a relief carrier substrate and one information layer (Fig. 8).
- Образец этикетки, полученной из материала с рельефной несущей подложкой и тремя информационными слоями (фиг. 9).- A sample of a label made from a material with a relief carrier substrate and three information layers (Fig. 9).
- Фотографии результатов испытаний материалов, наклеенных на поверхность пластин из стали 10Х18Н9, после нагрева до 300°С (фиг. 10): TesaLaser 6930 на фиг. 10а и заявляемый материал на фиг. 10б. Размер QR-кода 10×10 мм.- Photos of the test results of materials glued to the surface of plates made of steel 10Х18Н9, after heating to 300°C (Fig. 10): TesaLaser 6930 in Fig. 10a and the claimed material in FIG. 10b. QR code size 10×10 mm.
- Фотографии результатов испытаний заявляемого материала после нагрева (фиг. 11) до: 300°С на фиг. 11а, 400°С на фиг. 11б, 500°С на фиг. 11в и 600°С на фиг. 11г. Размер QR-кода 10×10 мм.- Photographs of the test results of the inventive material after heating (Fig. 11) to: 300°C in Fig. 11a, 400°C in Fig. 11b, 500°C in Fig. 11c and 600°C in Fig. 11 QR code size 10×10 mm.
- Фотографии результатов испытаний заявляемого материала (фиг. 12): до нагрева на фиг. 12а и после нагрева до 1000°С на фиг. 12б. Размер QR-кода 45×45 мм.- Photos of test results of the claimed material (Fig. 12): before heating in Fig. 12a and after heating to 1000°C in FIG. 12b. QR code size 45x45 mm.
- Фотографии результатов испытаний заявляемого материала (фиг. 13): до нагрева на фиг. 13а и после нагрева до 1100°С на фиг. 13б.- Photos of test results of the claimed material (Fig. 13): before heating in Fig. 13a and after heating to 1100°C in FIG. 13b.
На чертежах используются следующие обозначения:The following symbols are used in the drawings:
1 - материал - носитель маркировки;1 - material - marking carrier;
2 - лазер;2 - laser;
3 - несущая подложка;3 - load-bearing substrate;
4 - информационный слой;4 - information layer;
41 - первый информационный слой, прилегающий к несущей подложке;41 - first information layer adjacent to the supporting substrate;
42 - второй информационный слой;42 - second information layer;
43 - третий информационный слой;43 - third information layer;
5 - средство фиксации;5 - means of fixation;
6 - маркируемое изделие;6 - product to be marked;
S - минимальная толщина информационного слоя 41, прилегающего к несущей подложке, когда этот слой выполняет функцию выравнивания поверхности несущей подложки.S is the minimum thickness of the information layer 41 adjacent to the carrier substrate when this layer performs the function of leveling the surface of the carrier substrate.
Заявляемый композиционный слоистый термостойкий материал 1 для лазерной абляции, выполняющий функцию носителя маркировки, содержит, по меньшей мере два слоя: несущую подложку 3 и нанесенный на нее информационный слой 4 (фиг. 2). В частном случае реализации материала 1 он может дополнительно содержать средство фиксации 5 в виде слоя клея постоянного склеивания, предназначенного для длительной эксплуатации при температуре до 300°С и защищенного отделяемым антиадгезивным материалом, например, слоем силиконизированной бумаги, при этом клей нанесен на несущую подложку с противоположной от информационного слоя стороны.The inventive composite layered heat-resistant material 1 for laser ablation, performing the function of a marking carrier, contains at least two layers: a supporting substrate 3 and an information layer 4 applied to it (Fig. 2). In a particular case of implementation of material 1, it may additionally contain a fixation means 5 in the form of a layer of permanent adhesive intended for long-term operation at temperatures up to 300°C and protected by a detachable anti-adhesive material, for example, a layer of siliconized paper, while the adhesive is applied to the supporting substrate with the side opposite to the information layer.
Как это было показано ранее, при лазерной абляции лазерный луч, перемещаясь по поверхности материала 1, формирует изображение, выжигая необходимую текстовую и графическую информацию. Параметры работы лазера выбираются таким образом, чтобы при абляции удалялись необходимые участки информационного слоя 4 на полную толщину, но несущая подложка 3 не повреждалась.As was shown earlier, during laser ablation, a laser beam, moving along the surface of material 1, forms an image, burning out the necessary text and graphic information. The laser operating parameters are selected in such a way that during ablation the necessary sections of the information layer 4 are removed to the full thickness, but the supporting substrate 3 is not damaged.
Несущая подложка 3 может быть изготовлена из гладких (фиг. 2-4) или рельефных (фиг. 5) материалов. Количество информационных слоев 4 может превышать один (например, как это показано на фиг. 3), в этом случае слои 4 нумеруются в порядке увеличения по мере удаления от подложки 3, например, 41, 42, 43 (фиг. 9). При необходимости, слой 41 может выполнять функцию выравнивания подложки 3 с неглубоким рельефом, в этом случае его минимальная толщина S определяется глубиной рельефа подложки 3 (фиг. 5а). На фиг. 5б показан материал 3 с глубоким рельефом (максимальная глубина впадин составляет более 50% толщины прилегающего информационного слоя 4). При этом, необходимая толщина информационного слоя 4 может быть даже меньше глубины рельефа подложки 3, поэтому он не выравнивает, а повторяет, немного сглаживая, текстуру подложки 3. Как будет показано ниже, толщина информационных слоев 4 влияет на максимальную рабочую температуру применения (МРТП) материала этих слоев. С этой точки зрения нерационально проводить полное выравнивание подложек 3 с глубоким рельефом, т.к. это может снизить МРТП.The supporting substrate 3 can be made of smooth (Fig. 2-4) or embossed (Fig. 5) materials. The number of information layers 4 may exceed one (for example, as shown in Fig. 3), in which case the layers 4 are numbered in increasing order as they move away from the substrate 3, for example, 41, 42, 43 (Fig. 9). If necessary, layer 41 can perform the function of leveling the substrate 3 with a shallow relief, in this case its minimum thickness S is determined by the depth of the substrate 3 relief (Fig. 5a). In fig. Figure 5b shows material 3 with deep relief (the maximum depth of the depressions is more than 50% of the thickness of the adjacent information layer 4). At the same time, the required thickness of the information layer 4 may be even less than the depth of the relief of the substrate 3, so it does not level, but repeats, slightly smoothing, the texture of the substrate 3. As will be shown below, the thickness of the information layers 4 affects the maximum operating temperature of the application (MRTP) material of these layers. From this point of view, it is irrational to carry out complete alignment of substrates 3 with deep relief, because this may reduce MRP.
Контраст изображения может быть получен, в частности, за счет различий в цвете между информационным слоем 4 и несущей подложкой 3 (фиг. 6, 8) или цветовых различий между информационными слоями (фиг. 7, 9). Возможна комбинация этих вариантов, когда материал 1 содержит более одного информационного слоя 4, но при этом слой 41 тоже прожигается. В этом случае часть изображения формируется за счет контраста между несущей подложкой 3 и информационным слоем 41.The image contrast can be obtained, in particular, due to differences in color between the information layer 4 and the supporting substrate 3 (Fig. 6, 8) or color differences between the information layers (Fig. 7, 9). A combination of these options is possible, when material 1 contains more than one information layer 4, but layer 41 is also burned. In this case, part of the image is formed due to the contrast between the carrier substrate 3 and the information layer 41.
Известно, что любой цвет может задаваться, например, тремя характеристиками: цветовым тоном, светлотой цвета и насыщенностью. Изменение любой характеристики задает различие между цветами. Восприятие цвета на матовой и глянцевой поверхности также отличается. При выборе контрастирующих цветов можно использовать, в частности, ахроматические (белый, черный, серый) или комплементарные цвета.It is known that any color can be specified, for example, by three characteristics: hue, color lightness and saturation. Changing any characteristic sets the difference between colors. The perception of color on matte and glossy surfaces is also different. When choosing contrasting colors, you can use, in particular, achromatic (white, black, gray) or complementary colors.
Материал 1 фиксируется на маркируемом изделии 6 при помощи средства фиксации 5 (фиг. 4). В качестве этого средства можно использовать разъемное или неразъемное соединение, например, резьбовое, при помощи винтов, болтов или шпилек, заклепочное соединение, сварочное соединение, клееное соединение, в частности, с использованием термостойкого клея, например, КОЗ-1,КОЗ-2 или КОЗ-3.The material 1 is fixed on the marked product 6 using a fixation means 5 (Fig. 4). As this means, you can use a detachable or permanent connection, for example, a threaded connection using screws, bolts or studs, a rivet connection, a welded connection, a glued connection, in particular, using heat-resistant glue, for example, KOZ-1, KOZ-2 or KOZ-3.
Как было сказано, основным недостатком показанных аналогов является низкая термостойкость, не допускающая длительную эксплуатацию материалов для лазерной абляции при температуре выше 250°С. Заявляемый материал можно эксплуатировать в широком диапазоне температур, в частности, превышающем 300°С, точное значение диапазона определяется выбором конкретных материалов и толщиной информационных слоев.As mentioned, the main disadvantage of the analogues shown is their low heat resistance, which does not allow long-term operation of materials for laser ablation at temperatures above 250°C. The inventive material can be used in a wide temperature range, in particular, exceeding 300°C; the exact value of the range is determined by the choice of specific materials and the thickness of the information layers.
Несущая подложка 3 может быть выполнена из различных материалов с максимальной рабочей температурой применения (МРТП) не менее 300°С, где МРТП предусматривает длительную эксплуатацию при этой температуре. В зависимости от необходимой МРТП материала 1, для этой цели могут быть использованы:The supporting substrate 3 can be made of various materials with a maximum operating temperature of use (MOT) of at least 300°C, where the MOT provides for long-term operation at this temperature. Depending on the required MRTP material 1, the following can be used for this purpose:
При работе до 1100°С:When operating up to 1100°C:
- металлы или сплавы с температурой плавления выше 1200°С, например, титан или сталь, в частности коррозионностойкая, жаростойкая, например, сталь 10Х18Н9Т или 15Х27Т.- metals or alloys with a melting point above 1200°C, for example, titanium or steel, in particular corrosion-resistant, heat-resistant, for example, steel 10Х18Н9Т or 15Х27Т.
При работе до 1000°С все материалы, указанные выше, а также:When operating up to 1000°C, all materials listed above, as well as:
- неметаллические материалы с МРТП не менее 1000°С, например, керамика, негорючая огнестойкая ткань или лента, например:- non-metallic materials with an MRP of at least 1000°C, for example, ceramics, non-flammable fire-resistant fabric or tape, for example:
кремнеземная стеклоткань, представляющая собой тканый материал из нитей кремнеземного волокна с содержанием SiO2 не менее 94%, в частности, подвергнутая термообжигу, например, КТ-600-ТО; https:/rpstroi.ru/catalog/kremnezemnaya-tkan/tkan-kremnezemnaya-odnostoronnyaya-s-poliuretanovym-pokrytiem-kt-11-s8-3-pu-/ silica glass fabric, which is a woven material made from silica fiber threads with a SiO 2 content of at least 94%, in particular, subjected to thermal firing, for example, KT-600-TO; https:/rpstroi.ru/catalog/kremnezemnaya-tkan/tkan-kremnezemnaya-odnostoronnyaya-s-poliuretanovym-pokrytiem-kt-11-s8-3-pu-/
кварцевая, представляющая собой тканый материал из нитей кварцевого волокна с содержанием SiO2 не менее 99,95 масс. %, например, ТС-8/3-К-ТО, обожженная https://npo-stekloplastic.ru/products/quartz-fiber-materials/ quartz, which is a woven material made from quartz fiber threads with a SiO 2 content of at least 99.95 wt. %, for example, TS-8/3-K-TO, fired https://npo-stekloplastic.ru/products/quartz-fiber-materials/
негорючая огнестойкая безасбестовая ткань из керамического волокна, например, из нити isoKERAM https://him-stroy.ru/catalog/materialy-ognezashchitnye-/kremnezemnye-materialy/tkan-bezasbestovaya-keramicheskaya/ non-flammable fire-resistant non-asbestos fabric made of ceramic fiber, for example, isoKERAM thread https://him-stroy.ru/catalog/materialy-ognezashchitnye-/kremnezemnye-materialy/tkan-bezasbestovaya-keramicheskaya/
- композиционные материалы с МРТП не менее 1000°С.- composite materials with MRP of at least 1000°C.
При работе до 600°С все материалы, указанные выше, а также:When operating up to 600°C, all materials listed above, as well as:
- стеклоткань или лента из нитей алюмоборосиликатного волокна с содержанием SiO2 не менее 50-60%, например, электроизоляционная Э3/1-200П, обожженная https://www.masterkrowli.ru/steklotkan-elektroizolyacionnaya;- fiberglass or tape made of aluminoborosilicate fiber threads with a SiO 2 content of at least 50-60%, for example, electrical insulating E3/1-200P, fired https://www.masterkrowli.ru/steklotkan-elektroizolyacionnaya;
- базальтовая стеклоткань или лента, представляющая собой тканый материал из нитей базальтового волокна, например, ТБК-100, обожженная; https://termoizol24.ru/collection/bazaltovaya-tkan-lenty/product/tkan-bazaltovaya-tbk-100-s-folgoy.- basalt fiberglass fabric or tape, which is a woven material made from basalt fiber threads, for example, TBK-100, fired; https://termoizol24.ru/collection/bazaltovaya-tkan-lenty/product/tkan-bazaltovaya-tbk-100-s-folgoy.
При работе до 300°С все материалы, указанные выше, а также:When operating up to 300°C, all materials listed above, as well as:
- стеклоткань, например, конструкционная по ГОСТ 19170-2001 И ТУ 6-48-53-90 https://sudizol.ru/catalog/steklotkan/steklotkan-t-11/,- fiberglass, for example, structural according to GOST 19170-2001 AND TU 6-48-53-90 https://sudizol.ru/catalog/steklotkan/steklotkan-t-11/,
электроизоляционная по ГОСТ 19907-2015 https://files.stroyinf.ru/Data/604/60439.pdf;electrical insulating according to GOST 19907-2015 https://files.stroyinf.ru/Data/604/60439.pdf;
- полимерный пленочный материал из комбинации полиакрилов и полиуретанов;- polymer film material made from a combination of polyacrylics and polyurethanes;
- каптон, полиимид http://prizma33.ru/termostoykiy-skotch-kapton-tape-50-mm.- Kapton, polyimide http://prizma33.ru/termostoykiy-skotch-kapton-tape-50-mm.
Толщина указанных материалов несущей подложки 3 должна соответствовать требованиям к МРТП и рекомендациям производителя. Толщина металлической подложки 3 должна быть не менее 0,3 мм, в частности, она может принимать значения от 0,3 до 3 мм.The thickness of the specified materials of the supporting substrate 3 must comply with the requirements for MRTP and the manufacturer’s recommendations. The thickness of the metal substrate 3 must be at least 0.3 mm, in particular it can take values from 0.3 to 3 mm.
В качестве материала для изготовления информационных слоев 4 предлагается использовать кремнийорганическую полимерную композицию. Кремнийорганическая полимерная композиция может иметь, в частности, следующий состав: полиорганосилоксановая смола, толуол, пигмент. Примером указанной композиции может служить термостойкая эмалевая краска на кремнийорганической основе (на основе полиорганосилоксановой смолы) CERTA с термостойкостью до 1200°С. https://certa.ruIt is proposed to use an organosilicon polymer composition as a material for the manufacture of information layers 4. The organosilicon polymer composition may have, in particular, the following composition: organopolysiloxane resin, toluene, pigment. An example of this composition is heat-resistant enamel paint on an organosilicon base (based on polyorganosiloxane resin) CERTA with heat resistance up to 1200°C. https://certa.ru
Кремнийорганические покрытия - уникальное сочетание антикоррозионных свойств и термостойкости. Лакокрасочная продукция на основе полиорганосилоксанов на протяжении нескольких десятилетий входит в ряд важнейших термостойких защитных покрытий, способных противостоять действию температур вплоть до 1200°С.Organosilicon coatings are a unique combination of anti-corrosion properties and heat resistance. For several decades, paint and varnish products based on polyorganosiloxanes have been among the most important heat-resistant protective coatings that can withstand temperatures up to 1200°C.
Эмали на основе чистых полиорганосилоксановых смол используют, например, для окраски дымовых труб, котлов, электрических печей и нагревателей. Эмалевые краски на основе модифицированных полиорганосилоксановых смол, например, специально разработанные композиции для защиты металлических поверхностей от одновременного воздействия влаги и высокой температуры, используют для окраски мостов, питательных резервуаров, водонапорных башен, различного медицинского и сигнализационного оборудования и т.д.Enamels based on pure polyorganosiloxane resins are used, for example, for painting chimneys, boilers, electric furnaces and heaters. Enamel paints based on modified organopolysiloxane resins, for example, specially developed compositions for protecting metal surfaces from simultaneous exposure to moisture and high temperature, are used for painting bridges, feed tanks, water towers, various medical and signaling equipment, etc.
Как известно, под термином «термостойкость лакокрасочного покрытия» подразумевается способность покрытия сохранять свои защитные и физико-механические свойства после воздействия высоких температур. Эти свойства покрытия определяются химической природой и строением полимеров, используемых в качестве пленкообразующих веществ, видом пигментов и наполнителей, входящих в лакокрасочную композицию и оказывающих существенное влияние на свойства покрытий.As is known, the term “heat resistance of a paint and varnish coating” means the ability of a coating to retain its protective and physical-mechanical properties after exposure to high temperatures. These properties of the coating are determined by the chemical nature and structure of the polymers used as film-forming substances, the type of pigments and fillers included in the paint and varnish composition and which have a significant impact on the properties of the coatings.
Синтетические кислородосодержащие кремнийорганические полимеры - полиорганосилоксаны - отличаются высокой прочностью и с трудом разрушаются. Основной структурной единицей цепи этих полимеров является органосилоксановая группа, состоящая из атомов кремния, кислорода и органических радикалов, связанных с атомами кремния.Synthetic oxygen-containing organosilicon polymers - polyorganosiloxanes - are highly durable and difficult to break down. The main structural unit of the chain of these polymers is the organosiloxane group, consisting of silicon atoms, oxygen and organic radicals associated with silicon atoms.
Высокая термическая стойкость полиорганосилоксанов обусловлена большой энергией связи между атомами кремния и кислорода, достигающей 370 кДж/моль (89 ккал/моль), в то время как энергия связи между атомами углерода в макромолекулах обычных полимеров составляет 245 кДж/моль (59 ккал/моль). Это значит, что для разрушения макромолекулы кремнийорганического полимера требуется значительно больше тепловой энергии, чем для разрушения других полимеров.The high thermal stability of polyorganosiloxanes is due to the high binding energy between silicon and oxygen atoms, reaching 370 kJ/mol (89 kcal/mol), while the binding energy between carbon atoms in macromolecules of conventional polymers is 245 kJ/mol (59 kcal/mol) . This means that the destruction of a macromolecule of an organosilicon polymer requires significantly more thermal energy than the destruction of other polymers.
Кремнийорганические лакокрасочные покрытия обладают свойствами высокой термостойкости и в этом отношении они являются уникальными материалами.Organosilicon paint and varnish coatings have high heat resistance properties and in this regard they are unique materials.
Для сравнения, наиболее часто используемые на практике лакокрасочные материалы имеют следующую термостойкость:For comparison, the paints and varnishes most commonly used in practice have the following heat resistance:
- полиуретановые - 140°С;- polyurethane - 140°C;
- полиакрилатные - 180°С;- polyacrylate - 180°C;
- алкидные - 230°С;- alkyd - 230°C;
- эпоксидные - 250°С;- epoxy - 250°C;
- фторсодержащие - 290°С.- fluorine-containing - 290°C.
Кремнийорганические лаки и эмали можно наносить любым методом окрасочной техники. Однако наиболее популярным остается метод пневматического распыления, позволяющий легко регулировать толщину покрытия. Известно, что толщина покрытия влияет на такие его физико-химические характеристики, как адгезия, термо- и атмосферостойкость, защитные свойства, долговечность и т.п.Organosilicon varnishes and enamels can be applied using any painting technique. However, the most popular method remains pneumatic spraying, which allows you to easily adjust the thickness of the coating. It is known that the thickness of the coating affects such physical and chemical characteristics as adhesion, heat and weather resistance, protective properties, durability, etc.
Для целей настоящей работы максимальная рабочая температура применения информационных слоев 4 должна быть не менее 300°С, что всегда выполняется для кремнийорганической полимерной композиции.For the purposes of this work, the maximum operating temperature for using information layers 4 must be at least 300°C, which is always the case for an organosilicon polymer composition.
Толщина информационных слоев 4 должна выбираться в зависимости от планируемой МРТП материала 1, рекомендаций производителя кремнийорганических эмалевых покрытий, а также данных экспериментальных исследований. Обычно, постоянная толщина (не считая выравнивания S) не должна превышать 100 мкм (чем выше температура эксплуатации материала 1, тем тоньше слой). Рекомендуемая максимальная суммарная толщина информационных слоев 4, без учета толщины выравнивания S, показана в табл.2.The thickness of the information layers 4 should be selected depending on the planned MRTP of the material 1, the recommendations of the manufacturer of silicone enamel coatings, as well as experimental data. Typically, the constant thickness (not counting leveling S) should not exceed 100 µm (the higher the operating temperature of material 1, the thinner the layer). The recommended maximum total thickness of information layers 4, excluding the alignment thickness S, is shown in Table 2.
Можно привести следующие примеры осуществления технического решения.The following examples of implementation of a technical solution can be given.
Пример 1. Для эксплуатации при температуре до 300°С заявляемый материал 1 может содержать несущую подложку 3, выполненную, например, из белой конструкционной стеклоткани Т-13, толщиной до 200 мкм, термостойкий акрилатный клей 5 постоянного склеивания, предназначенный для длительной эксплуатации при температуре до 300°С, толщиной до 70 мкм, защищенный отделяемым слоем силиконизированной бумаги, а также два информационных слоя 4, нанесенных распылением на несущую подложку 3 с противоположной от клея 5 стороны. Слой 41 кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент белого цвета, например, диоксид титана, наносится толщиной не более 50 мкм (фиг. 5). Слой 41 высушивается не менее 2 часов при температуре 20±2°С. Далее распылением наносится информационный слой 42, состав которого отличается заменой пигмента с белого на черный, например, технический углерод, толщиной не более 50 мкм и высушивается при температуре 20±2°С не менее 24 часов.Example 1. For operation at temperatures up to 300°C, the claimed material 1 may contain a load-bearing substrate 3, made, for example, of white structural fiberglass T-13, up to 200 microns thick, heat-resistant acrylate adhesive 5 with permanent bonding, intended for long-term operation at temperatures up to 300°C, up to 70 microns thick, protected by a detachable layer of siliconized paper, as well as two information layers 4 sprayed onto the supporting substrate 3 on the side opposite to the adhesive 5. A layer 41 of an organosilicon composition, including an organopolysiloxane resin, toluene and a white pigment, for example, titanium dioxide, is applied with a thickness of no more than 50 μm (Fig. 5). Layer 41 is dried for at least 2 hours at a temperature of 20±2°C. Next, an information layer 42 is applied by spraying, the composition of which differs by replacing the pigment from white to black, for example, carbon black, with a thickness of no more than 50 microns and dried at a temperature of 20±2°C for at least 24 hours.
Пример 2. Для эксплуатации при температуре до 600°С заявляемый материал 1 может содержать несущую подложку 3, выполненную, например, из белой электроизоляционной стеклоткани Э3/1-200П, подвергнутой термоотжигу, толщиной до 200 мкм, а также два информационных слоя 4, нанесенных распылением на несущую подложку 3. Слой 41 кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент белого цвета, например, диоксид титана, наносится толщиной не более 30 мкм (фиг. 5). Слой 41 высушивается не менее 2 часов при температуре 20±2°С. Далее распылением наносится информационный слой 42 состав которого отличается заменой пигмента с белого на черный, например, технический углерод, толщиной не более 25 мкм и высушивается при температуре 20±2°С не менее 24 часов.Example 2. For operation at temperatures up to 600°C, the claimed material 1 may contain a load-bearing substrate 3, made, for example, of white electrically insulating glass fabric E3/1-200P, subjected to thermal annealing, up to 200 microns thick, as well as two information layers 4 applied by spraying onto the supporting substrate 3. A layer 41 of an organosilicon composition, including polyorganosiloxane resin, toluene and a white pigment, for example, titanium dioxide, is applied with a thickness of no more than 30 μm (Fig. 5). Layer 41 is dried for at least 2 hours at a temperature of 20±2°C. Next, an information layer 42 is applied by spraying, the composition of which differs by replacing the pigment from white to black, for example, carbon black, with a thickness of no more than 25 microns and dried at a temperature of 20±2°C for at least 24 hours.
Пример 3. Для эксплуатации при температуре до 1000°С заявляемый материал 1 может содержать несущую подложку 3, выполненную, например, из белой кремнеземной обожженной стеклоткани КТ-600-ТО, толщиной до 600 мкм, а также один информационный слой 41, нанесенный на несущую подложку 3. Слой 41 кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент черного цвета, например, технический углерод, наносится распылением, толщиной не более 30 мкм и высушивается при температуре 20±2°С не менее 24 часов.Example 3. For operation at temperatures up to 1000°C, the claimed material 1 may contain a load-bearing substrate 3, made, for example, of white silica fired glass fabric KT-600-TO, up to 600 microns thick, as well as one information layer 41 applied to the carrier substrate 3. A layer 41 of an organosilicon composition, including polyorganosiloxane resin, toluene and a black pigment, for example, carbon black, is applied by spraying, with a thickness of no more than 30 microns and dried at a temperature of 20±2°C for at least 24 hours.
Пример 4. Для эксплуатации при температуре до 1100°С заявляемый материал 1 может содержать несущую подложку 3, выполненную из аустенитной коррозионно-стойкой стали 10Х18Н9Т, толщиной до 1000 мкм, а также два информационных слоя, нанесенных распылением на несущую подложку 3. Первый слой 41 кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент черного цвета, например, технический углерод, наносится толщиной не более 15 мкм и высушивается при температуре 20±2°С не менее 24 часов. Второй слой 42 кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент белого цвета, например, диоксид титана, наносится толщиной не более 15 мкм и высушивается при температуре 20±2°С не менее 24 часов.Example 4. For operation at temperatures up to 1100°C, the claimed material 1 may contain a load-bearing substrate 3 made of austenitic corrosion-resistant steel 10Х18Н9Т, up to 1000 μm thick, as well as two information layers sprayed onto the load-bearing substrate 3. The first layer 41 an organosilicon composition, including polyorganosiloxane resin, toluene and a black pigment, for example, carbon black, is applied with a thickness of no more than 15 microns and dried at a temperature of 20±2°C for at least 24 hours. The second layer 42 of an organosilicon composition, including polyorganosiloxane resin, toluene and a white pigment, for example, titanium dioxide, is applied with a thickness of no more than 15 microns and dried at a temperature of 20±2°C for at least 24 hours.
Экспериментальные исследования, проведенные для подтверждения возможности использования эмалевой краски на основе полиорганосилоксановой смолы в качестве информационных слоев показали как возможность создания термостойкого материала 1, так и пригодность такой краски для целей лазерной абляции (фиг. 10-13).Experimental studies conducted to confirm the possibility of using enamel paint based on polyorganosiloxane resin as information layers showed both the possibility of creating a heat-resistant material 1 and the suitability of such paint for laser ablation purposes (Fig. 10-13).
На фиг. 10 приведены фотографии результатов испытаний материалов, наклеенных на поверхность пластин из стали 10Х18Н9, после нагрева при 300°С и выдержки в течение двух часов: TesaLaser 6930 показана на фиг. 10а, а заявляемый материал - на фиг. 10б. Размер QR-кода 10×10 мм. Несущая подложка 3 выполнена из белой конструкционной стеклоткани Т-13, толщиной 130 мкм, толщина клеевого слоя 70 мкм, информационный слой 41 из кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол с пигментом белого цвета из диоксида титана, толщиной 45 мкм, информационный слой 42 с пигментом черного цвета из технического углерода, толщиной 45 мкм. Видно, что пленка TesaLaser 6930 не выдержала нагрева и сильно деформировалась, а заявляемый материал выдержал испытание.In fig. 10 shows photographs of the test results of materials glued to the surface of plates made of steel 10Х18Н9, after heating at 300°C and holding for two hours: TesaLaser 6930 is shown in Fig. 10a, and the claimed material is shown in FIG. 10b. QR code size 10×10 mm. The supporting substrate 3 is made of white structural fiberglass T-13, 130 µm thick, the thickness of the adhesive layer is 70 µm, the information layer 41 is made of an organosilicon composition, including polyorganosiloxane resin, toluene with a white pigment made of titanium dioxide, 45 µm thick, the information layer is 42 s black pigment made of carbon black, 45 microns thick. It can be seen that the TesaLaser 6930 film could not withstand the heat and was severely deformed, but the claimed material passed the test.
На фиг. 11 приведены фотографии результатов испытаний заявляемого материала после нагрева до: 300°С на фиг. 11а, 400°С на фиг. 11б, 500°С на фиг. 11в и 600°С на фиг. 11г, и выдержки при указанных температурах в течение двух часов. Размер QR-кода 10×10 мм. Несущая подложка 3 изготовлена из белой электроизоляционной стеклоткани Э3/1-200П, подвергнутой термообжигу, толщиной 160 мкм, информационный слой 41 из кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент белого цвета из диоксида титана, толщиной 30 мкм, информационный слой 42 с пигментом черного цвета из технического углерода, толщиной 25 мкм.In fig. 11 shows photographs of the test results of the inventive material after heating to: 300°C in Fig. 11a, 400°C in Fig. 11b, 500°C in Fig. 11c and 600°C in Fig. 11g, and held at the indicated temperatures for two hours. QR code size 10×10 mm. The supporting substrate 3 is made of white electrically insulating glass fabric E3/1-200P, subjected to heat firing, 160 μm thick, information layer 41 of an organosilicon composition, including polyorganosiloxane resin, toluene and white titanium dioxide pigment, 30 μm thick, information layer 42 with pigment black, carbon black, 25 microns thick.
На фиг. 12 приведены фотографии результатов испытаний заявляемого материала: до нагрева на фиг. 12а и после нагрева до 1000°С на фиг. 12б и выдержки при указанной температуре в течение двух часов. Размер QR-кода 45×45 мм. Несущая подложка 3 выполнена из белой кремнеземной обожженной стеклоткани КТ-600-ТО, толщиной 600 мкм, информационный слой 41 из кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент черного цвета из технического углерода толщиной 30 мкм.In fig. 12 shows photographs of the test results of the inventive material: before heating in FIG. 12a and after heating to 1000°C in FIG. 12b and holding at the specified temperature for two hours. QR code size 45x45 mm. The supporting substrate 3 is made of white silica fired glass fabric KT-600-TO, 600 microns thick, the information layer 41 is made of an organosilicon composition including polyorganosiloxane resin, toluene and a black pigment made of carbon black with a thickness of 30 microns.
На фиг. 13 приведены фотографии результатов испытаний заявляемого материала: до нагрева на фиг. 13а и после нагрева до 1100°С и выдержки в течение двух часов на фиг. 13б. Размер DataMatrix-кода 55×55 мм. Несущая подложка 3 изготовлена из коррозионностойкой стали 10Х18Н9Т толщиной 500 мкм, информационный слой 41 из кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент черного цвета из технического углерода толщиной 15 мкм, информационный слой 42 из кремнийорганической композиции, включающей полиорганосилоксановую смолу, толуол и пигмент белого цвета из диоксида титана толщиной 15 мкм.In fig. 13 shows photographs of the test results of the inventive material: before heating in FIG. 13a and after heating to 1100°C and holding for two hours in FIG. 13b. The size of the DataMatrix code is 55×55 mm. The supporting substrate 3 is made of corrosion-resistant steel 10Х18Н9Т with a thickness of 500 microns, the information layer 41 is made of an organosilicon composition including polyorganosiloxane resin, toluene and a black pigment made of carbon black with a thickness of 15 microns, the information layer 42 is made of an organosilicon composition including polyorganosiloxane resin, toluene and a white pigment colors made of titanium dioxide 15 microns thick.
Claims (7)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2823591C1 true RU2823591C1 (en) | 2024-07-24 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515867A (en) * | 1982-09-20 | 1985-05-07 | Rca Corporation | Method for ablating a coded marking into a glass workpiece and product thereof |
| RU2146200C1 (en) * | 1997-12-26 | 2000-03-10 | Институт автоматики и электрометрии СО РАН | Laser labeling process |
| US6165594A (en) * | 1998-01-15 | 2000-12-26 | 3M Innovative Properties Company | Multilayer, temperature resistant, composite label |
| RU2359001C2 (en) * | 2003-08-28 | 2009-06-20 | Юси-Сеихин Ко., Лтд. | Heat resistant label applied at high temperature |
| RU2736080C1 (en) * | 2019-12-10 | 2020-11-11 | Акционерное общество "Научные приборы" | Multilayer polymer material for laser engraving and method of production thereof |
| RU2766210C1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-02-09 | Акционерное общество «Научно-исследовательский институт технического стекла им. В.Ф.Солинова» | Method for laser marking of articles |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515867A (en) * | 1982-09-20 | 1985-05-07 | Rca Corporation | Method for ablating a coded marking into a glass workpiece and product thereof |
| RU2146200C1 (en) * | 1997-12-26 | 2000-03-10 | Институт автоматики и электрометрии СО РАН | Laser labeling process |
| US6165594A (en) * | 1998-01-15 | 2000-12-26 | 3M Innovative Properties Company | Multilayer, temperature resistant, composite label |
| RU2359001C2 (en) * | 2003-08-28 | 2009-06-20 | Юси-Сеихин Ко., Лтд. | Heat resistant label applied at high temperature |
| RU2736080C1 (en) * | 2019-12-10 | 2020-11-11 | Акционерное общество "Научные приборы" | Multilayer polymer material for laser engraving and method of production thereof |
| RU2766210C1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-02-09 | Акционерное общество «Научно-исследовательский институт технического стекла им. В.Ф.Солинова» | Method for laser marking of articles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100403212B1 (en) | Multilayer Laser Label and How to Use | |
| US20080187770A1 (en) | Metallization process and product produced thereby | |
| KR101985319B1 (en) | Heat-resistant laser-inscribable film | |
| US7438963B2 (en) | Method for producing a laser-printable film | |
| US20190144656A1 (en) | Pvc compositions, films, laminates and related methods | |
| DE102006002595A1 (en) | Process for the production of versatile plastic products with preferably abrasion-resistant surface | |
| WO2007055225A1 (en) | Polyester multilayer film and transfer foil | |
| JP6195563B2 (en) | Self-adhesive film and method for minimizing or eliminating printing defects in this film | |
| WO2002012411A1 (en) | A laser-cuttable multi-layer sheet material | |
| RU2823591C1 (en) | Marking carrier in form of composite laminar heat-resistant material for laser ablation | |
| JP2005510765A (en) | Labels with improved anti-counterfeiting protection measures | |
| JPH09262936A (en) | Mold releasing film | |
| US20180005550A1 (en) | Labels and Tags for High Temperature Applications | |
| CN106976330B (en) | Hot transfer piece | |
| KR100785432B1 (en) | Label and method for preparing the same | |
| JP3304389B2 (en) | Adhesive sheet for toner heat fixing printing | |
| JP2012517916A (en) | Thermal transfer ribbon containing UV crosslinkable protective layer | |
| RU2736080C1 (en) | Multilayer polymer material for laser engraving and method of production thereof | |
| JP2012501874A (en) | Multicolor laser engraved film manufacturing method | |
| DE19960920A1 (en) | Method for providing a temperature-sensitive substrate with excessive temperature indicators involves use of surface microstructures which diffract visible light and melt when a specified temperature is exceeded | |
| RU2808809C1 (en) | Composite film material | |
| JPH04503036A (en) | Articles with permanent markings | |
| CN105324443B (en) | The polycarbonate film of the coating of oil-poor light | |
| RU2825194C1 (en) | Method of color marking on surface of physical medium | |
| JP2003507215A (en) | Heat transferable polyester image protective layer |