WO1998003583A1 - Lasermarkierbare kunststoffe - Google Patents

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WO1998003583A1
WO1998003583A1 PCT/EP1997/003812 EP9703812W WO9803583A1 WO 1998003583 A1 WO1998003583 A1 WO 1998003583A1 EP 9703812 W EP9703812 W EP 9703812W WO 9803583 A1 WO9803583 A1 WO 9803583A1
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laser
plastic
pigment
pigments
markable
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PCT/EP1997/003812
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English (en)
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Inventor
Hans-Jürgen SOLMS
Manfred Kieser
Original Assignee
Merck Patent Gmbh
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02—Ingredients treated with inorganic substances

Definitions

  • a C0 2 laser which emits light in the infrared range at 10.6 ⁇ m, only produces a weak, barely legible marking on polyolefins, even at very high outputs, since the absorption coefficient of the plastics to be processed with them
  • Wavelengths is not high enough to induce a color change in the polymeric material.
  • the plastic must not fully reflect or let the laser light through, as there is no interaction. However, strong absorption must also not occur, since in this case the plastic evaporates and only one engraving remains.
  • the absorption of the laser beams and thus the interaction with the material depends on the chemical structure of the plastic and the wavelength of the laser used.
  • pearl luster pigments for laser marking is known from the article "Pearl Luster Pigments-Characteristics and Functional Effects" in Specialty Chemicals, May 1982, Vol. 2, No. 2. Pearlescent pigments have the disadvantage that they change the color of the plastic very much, which is often undesirable.
  • the fillers known for laser marking either have the disadvantage that they permanently color the plastic to be labeled and consequently the laser lettering, which is usually dark lettering on a lighter background, then no longer has sufficient contrast, i.e. is readable, or that, e.g. in the case of kaolin, the marking is very weak and is only clearly visible when the aggregate is used in high quantities.
  • the invention therefore relates to laser-markable plastics, characterized in that the plastics contain a mixture of pearlescent pigments or non-glossy metal oxide-coated mica pigments and inorganic platelet-shaped substrates in medium colors.
  • the concentration of the pigments in the plastic depends on the plastic system used and the energy density of the C0 2 laser.
  • the relatively low pigment content changes the plastic system insignificantly and does not affect its processability.
  • the pigment mixture of pearlescent pigment or non-glossy metal oxide-coated mica pigments and inorganic platelet-shaped substrates can be used in almost any conceivable ratio. Mixtures of 1 part pearlescent pigment and 1 -10 parts inorganic platelet-shaped substrates, preferably 2-8 parts, in particular 3-5 parts, of the inorganic platelet-shaped substrates have proven to be particularly suitable.
  • Transparent plastics doped with such pigments in pure coloring largely show a slight metallic shimmer, but retain their transparency.
  • opaque pigments such as titanium dioxide
  • this metallic luster can be completely covered if necessary.
  • color pigments can be added to the plastics, which allow color variations of any kind and at the same time ensure that the laser marking is retained.
  • Substrates are Si0 2 flakes, layered silicates such as annealed and unannealed mica, glass, talc, kaolin or sericite, while muscovite, biotite, phlogopite, venmiculite and synthetic mica are particularly preferred as mica.
  • Mica is preferably used as layered silicate.
  • the layered silicates have particle sizes of 1 to 150 ⁇ m, preferably 5 to 60 ⁇ m.
  • All known pearlescent pigments can be used as absorber material, e.g. in German patents and patent applications 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 545, 22 15 191, 22 44 298,
  • pearlescent pigments based on mica flakes coated with metal oxides in particular titanium dioxide and / or iron oxide, are particularly preferably used. Mica pigments which are not shiny and coated with metal oxides are known from DE 43 40 146 and DE 19 546 058.
  • a combination of a mixture of different sheet silicates or one or more pearlescent pigments can also be used as the absorber material.
  • Verlag VCH can be used for laser marking.
  • Suitable plastics include polyethylene (PE), Polypropylene (PP), polyester, polyphenylene oxide, polyacetal, polybutylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyvinyl acetal, / -acrylonitrile-biradiene styrene (ABS), acrylonitrile-styrene-acrylic ester (ASA), polycarbonate, polyether sulfone, polyether ketones and their copolymers and / and or their mixtures.
  • Polyolefins are particularly suitable because of their mechanical properties and the inexpensive processing methods.
  • PE-HD, PE-LD, PE-LLD and PP as well as PE and PP copolymers are preferably used.
  • the pigment mixture is incorporated into the plastic by mixing the plastic granulate with the layered silicate and pearlescent pigment.
  • the two pigments can be added individually, simultaneously or in succession, or as a mixture.
  • the pigment plastic is then deformed under the influence of heat.
  • adhesives, organic polymer-compatible solvents, stabilizers and / or surfactants which are stable under the working conditions can optionally be added to the plastic granules.
  • the plastic granulate / pigment mixture is generally prepared by placing the plastic granulate in a suitable mixer, wetting it with any additives, and then adding and mixing in the pigments or pigment mixture.
  • the mixture thus obtained can then be processed directly in an extruder or an injection molding machine.
  • the moldings formed during processing usually show a very homogeneous distribution of the pigments.
  • the pigment mixture can also be used in the form of masterbatches for coloring thermoplastics. In this way, even the highest demands on pigment dispersion can be met.
  • the laser marking takes place, preferably with a C0 2 laser.
  • the laser inscription takes place in such a way that the sample body is brought into the beam path of a pulsed laser, preferably a C0 2 laser. Labeling with an Nd-YAG or an excimer laser is also possible. However, are with others conventional laser types that have a wavelength in a high absorption range of the pigment used to achieve the desired results. The hue and depth of color obtained are determined by the laser parameters, such as the irradiation time and irradiation power. Low energy densities lead to bright markings in the pigmented plastic system, while high energy densities lead to dark markings. The power of the lasers used depends on the respective application and can be easily determined by a specialist in individual cases.
  • the pigmented plastic according to the invention can be used in all fields where previously customary printing processes have been used for labeling plastics.
  • moldings made from the plastic according to the invention can be used in the electrical, electronics and motor vehicle industries.
  • the marking and labeling of, for example, cables, lines, decorative strips or functional parts in the heating, ventilation and cooling area or switches, plugs, levers and handles which are made of the plastic according to the invention can be marked even with difficult access by means of laser light .
  • the plastic system according to the invention can be used in packaging in the food sector or in the toy sector.
  • the markings on the packaging are characterized by the fact that they are smudge-proof and scratch-resistant, stable during subsequent sterilization processes, and can be applied hygienically during the marking process.
  • Complete label images can be permanently applied to the packaging for a reusable system.
  • Another important area of application for laser marking is plastic tags for individual identification of animals, so-called cattle tags or ear tags. Laser marking of plastic objects or moldings which consist of the plastic according to the invention is thus possible.
  • the following examples are intended to illustrate the invention without, however, limiting it.
  • the recipe details are given in percent by weight and relate to the already colored material (plastic + pigment).
  • a blue-green PE-HD granulate is mixed with 0.3% Iriodin 120 (mica pigment coated with TiO 2 with a particle size of 5-20 ⁇ m from E. Merck, Darmstadt) and 1.5% Iriodin LS 800 (mica powder with particles ⁇ 15 ⁇ m) pigmented and processed on an injection molding machine.
  • the marking with the C0 2 laser shows a clear bright marking with a low energy density ( ⁇ 2 J / cm ⁇ ) and with an energy density of
  • a blue PE-HD granulate which is colored pearlescent with 0.5% Iriodin 100 silver pearl (mica pigment coated with Ti0 2 with a particle size of 10-60 ⁇ m from E. Merck, Darmstadt) is added by adding 2.5% Iriodin LS 800 processed by injection molding.
  • the finished molding can be marked bright (energy density ⁇ 3 J / cm2) or gray (energy density ⁇ 12 J / cm2).
  • a blue-green PE granulate is colored with 0.3% Iriodin 120 and then processed on an injection molding machine.
  • the molding obtained (platelet) is then labeled with a CO 2 laser. With increasing energy density ( ⁇ -14 J / cm2) of the laser, the lettering gets darker and darker.
  • a blue-green PE granulate is pigmented with 2% Iriodin LS 800 (mica powder with particles ⁇ 15 ⁇ m, annealed) and processed on an injection molding machine.
  • the marking shows bright inscription (2-14 J / cm2), which is only slightly dependent on the energy density.
  • PP granules (PP-HD, Stamylen PPH 10 from DSM) are mixed with 0.5%
  • PE-HD Hostalen GA 7260, Hoechst AG
  • Iriodin® 502 and 0.5% Iriodin® LS 800 pigmented and processed on an injection molding machine.
  • the sharp-edged markings were characterized by their high contrast and were easy to read. Foaming of the plastic system was not observed.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft lasermarkierbare Kunststoffe, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als Absorbermaterial ein Gemisch aus Perlglanzpigmenten bzw. nicht glänzenden Metalloxid-beschichteten Glimmerpigmenten und anorganischen plättchenförmigen Substraten enthalten.

Description

Lasermarkierbare Kunststoffe
Die vorliegende Erfindung betrifft lasermarkierbare Kunststoffe, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als Absorbermaterial ein Gemisch aus Perlglanzpigmenten bzw. nicht glänzenden Metalloxid-beschichteten
Glimmerpigmenten und anorganischen plättchenförmigen Substraten enthalten.
Die Kennzeichnung von Produktionsgütern wird in fast allen Industrie- zweigen zunehmend wichtiger. So müssen häufig zum Beispiel Produktionsdaten, Verfallsdaten, Barcodes, Firmenlogos, Seriennummern etc. aufgebracht werden. Derzeit werden diese Markierungen überwiegend mit konventionellen Techniken wie Drucken, Prägen, Stempeln und Etikettieren ausgeführt. Wachsende Bedeutung gewinnt aber die berührungslose, sehr schnelle und flexible Markierung mit Lasern, insbesondere bei Kunststoffen. Mit dieser Technik ist es möglich graphische Beschriftungen, wie z.B. Barcodes, mit hoher Geschwindigkeit auch auf eine nicht plane Oberfläche aufzubringen. Da sich die Beschriftung im Kunststoffkörper selbst befindet, ist sie dauerhaft und abriebbeständig.
Viele Kunststoffe, wie z.B. Polyolefine, lassen sich bisher nur schwierig oder überhaupt nicht mit Laser markieren. Ein C02-Laser, der Licht im Infrarotbereich bei 10,6 μm aussendet, bewirkt bei Polyolefinen selbst bei sehr hohen Leistungen nur eine schwache, kaum lesbare Markierung, da der Absorptionskoeffizient der zu verarbeitenden Kunststoffe bei diesen
Wellenlängen nicht hoch genug ist, um einen Farbumschlag im polymeren Material zu induzieren. Der Kunststoff darf das Laserlicht nicht völlig reflektieren oder durchlassen, da es dann zu keiner Wechselwirkung kommt. Es darf aber auch nicht zu einer starken Absorption kommen, da in diesem Fall der Kunststoff verdampft und nur eine Gravur zurückbleibt. Die Absorption der Laserstrahlen und somit die Wechselwirkung mit der Materie ist abhängig von dem chemischen Aufbau des Kunststoffes und der verwendeten Wellenlänge des Lasers. Vielfach ist es notwendig, damit Kunststoffe laserbeschriftbar werden, entsprechende Zusatzstoffe, z.B. Absor- ber, zuzugeben. Aus dem Artikel "Pearl Lustre Pigments-Characteristics und Functional Effects" in Speciality Chemicals, Mai 1982, Vol.2, Nr. 2 ist die Verwendung von Perlglanzpigmenten für die Lasermarkierung bekannt. Perlglanzpigmente haben aber den Nachteil, daß sie die koloristische Beschaffenheit des Kunststoffes sehr stark verändern, was oft unerwünscht ist.
In der DE-PS-29 36 926 werden Kunststoffe mit Hilfe verfärbbarer Füllstoffe markiert.
Aus der DE-OS 29 36 926 ist bekannt, die Beschriftung eines polymeren
Materials mittels Laserlicht dadurch zu erzielen, daß man dem Kunststoff einen sich bei der Einwirkung von Energiestrahlung verfärbenden Füllstoff wie Ruß oder Graphit beimischt.
Die für die Lasermarkierung bekannten Füllstoffe besitzen aber entweder den Nachteil, daß sie den zu beschriftenden Kunststoff nachhaltig einfärben und folglich die Laserbeschriftung, die üblicherweise eine dunkle Schrift auf einem helleren Untergrund ist, dann nicht mehr ausreichend kontrastreich, d.h. lesbar, ist oder daß, wie z.B. bei Kaolin, die Markierung sehr schwach ist und erst bei hohen Einsatzmengen des Zuschlagstoffes gut sichtbar wird.
Bei der Lasermarkierung von Polyethylen z.B. findet man eine Abhängigkeit des Kontrastes einer Markierung von der Energiedichte des Lasers, in dem Sinne, daß mit höherer Energiedichte dunklere Markierungen erhalten werden. In Polypropylen, das bei niedrigen Energiedichten im allgemeinen helle Markierungen ergibt, sind nur bei recht hohen Energiedichten auch etwas dunklere Markierungen erzielbar.
Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Absorptionsmitteln sind insbesondere bei mittleren Helligkeiten von Einfärbungen (L-Werte zwischen 10 und 80) nur schwer lesbare und keine zweifarbigen (helle und dunkle) Markierungen gleichzeitig möglich. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher lasermarkierbare Kunststoffe zu finden, die unter Einwirkung von Laserlicht eine zweifarbige Lasermarkierung mit hohem Kontrast ermöglichen und bei entsprechender Wahl der Laserenergiedichten auf einer Einfärbung helle und dunkle Markierungen ermöglichen. Der Füllstoff bzw. das erfolgreiche Absorptionsmittel sollte dabei eine sehr heile neutrale Eigenfarbe bzw. die Eigenschaften des zu markierenden vorgefärbten Kunststoffes besitzen oder nur in geringen Mengen eingesetzt werden müssen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein Gemisch aus Perlglanzpigmenten bzw. nicht glänzenden Metalloxid-beschichteten Glimmerpigmenten und anorganischen plättchenförmigen Substraten in mittleren Einfärbungen kontrastreiche, kantenscharfe und zweifarbige Markierungen ermöglichen.
Gegenstand der Erfindung sind daher lasermarkierbare Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe ein Gemisch aus Perlglanzpigmenten bzw. nicht glänzenden Metalloxid-beschichteten Glimmerpigmenten und anorganischen plättchenförmigen Substraten in mittleren Einfärbungen enthalten.
Durch den Zusatz dieses Pigmentgemisches in Konzentrationen von 0,5 bis 10 Gew.% bezogen auf das Kunststoffsystem, vorzugsweise 1 bis
5 Gew.% und insbesondere 1 ,5 bis 3 Gew.% wird bei der Lasermarkierung ein hoher Kontrast erreicht. Die Konzentration der Pigmente im Kunststoff ist allerdings abhängig von dem eingesetzten Kunststoffsystem und der Energiedichte des C02-Lasers. Der relativ geringe Pigmentanteil verändert das Kunststoffsystem unwesentlich und beeinflußt nicht dessen Verarbeitbarkeit. Das Pigmentgemisch aus Perlglanzpigment bzw. nicht glänzenden Metalloxid-beschichteten Glimmerpigmenten und anorganischen plättchenförmigen Substraten kann in nahezu allen denkbaren Verhältnissen eingesetzt werden. Mischungen aus 1 Teil Perlglanzpigment und 1 -10 Teilen anorganischen plättchenförmigen Substraten, vorzugsweise 2-8 Teilen, insbesondere 3-5 Teilen der anorganischen plättchen- förmigen Substrate haben sich als besonders geeignet erwiesen. Transparente Kunststoffe mit derartigen Pigmenten in Reineinfärbung dotiert zeigen weitgehend ein leicht metallisches Schimmern, behalten aber ihre Transparenz. Durch den Zusatz von 0,2 bis 10 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.% an deckenden Pigmenten, wie z.B. Titandioxid, kann dieser metallische Glanz bei Bedarf völlig überdeckt werden. Ferner können den Kunststoffen Farbpigmente zugesetzt werden, die farbliche Variationen jeder Art zulassen und gleichzeitig eine Beibehaltung der Lasermarkierung gewährleisten.
Die für die Markierung geeigneten anorganischen plättchenförmigen
Substrate sind Si02-Flakes, Schichtsilikate wie geglühter und ungeglühter Glimmer, Glas, Talk, Kaolin oder Sericit, während als Glimmer besonders bevorzugt Muscovit, Biotit, Phlogopit, Venmiculit sowie auch synthetische Glimmer eingesetzt werden. Als Schichtsilikat wird vorzugsweise Glimmer eingesetzt. Die Schichtsilikate weisen Teilchengrößen von 1 - 150 μm, vorzugsweise 5 - 60 μm, auf.
Alle bekannten Perlglanzpigmente können als Absorbermaterial verwendet werden, wie sie z.B. in den deutschen Patenten und Patentanmeldungen 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 545, 22 15 191 , 22 44 298,
23 12 331 , 25 22 572, 31 37 808, 31 37 809, 31 51 343, 31 51 354, 31 51 355, 32 1 1 602, 32 35 017 und 38 42 330 beschrieben sind. Besonders bevorzugt werden jedoch Perlglanzpigmente auf Basis von mit Metalloxiden, insbesondere Titandioxid und/oder Eisenoxid, beschichteten Glimmerschuppen eingesetzt. Nicht glänzende mit Metalloxiden beschichtete Glimmerpigmente sind aus DE 43 40 146 und DE 19 546 058 bekannt.
Als Absorbermaterial kann auch eine Kombination aus einem Gemisch verschiedener Schichtsilikate bzw. ein oder mehreren Perlglaπzpigmenten eingesetzt werden.
Alle bekannten Kunststoffe wie sie z.B. im Ullmann, Bd. 15, S. 457 ff.,
Verlag VCH beschrieben werden, können für die Lasermarkierung Anwendung finden. Geeignete Kunststoffe sind z.B. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyester, Polyphenylenoxid, Poiyacetal, Polybutyien- terephthalat, Polymethylmethacrylat, Polyvinylacetal, /-crylnitril-Bir adien-Styrol (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfon, Polyetherketone und ihre Copolymere und/oder deren Mischungen. Insbesondere geeignet sind Polyolefine aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften und den kostengünstigen Verarbeitungsmethoden.
Vorzugsweise werden PE-HD, PE-LD, PE-LLD und PP sowie PE- und PP-Copolymere eingesetzt.
Die Einarbeitung des Pigmentgemisches in den Kunststoff erfolgt, indem das Kunststoffgranulat mit dem Schichtsilikat und Perlglanzpigment mischt. Die beiden Pigmente können einzeln, gleichzeitig oder nacheinander, oder als Gemisch zugegeben werden. Anschließend wird der pig- mente Kunststoff dann unter Wärmeeinwirkung verformt. Dem Kunststoffgranulat können bei der Einarbeitung der Pigmente gegebenenfalls Haftmittel, organische polymerverträgliche Lösungsmittel, Stabilisatoren und/ oder unter den Arbeitsbedingungen temperaturstabile Tenside zugesetzt werden. Die Herstellung der Kunststoffgranulat/Pigment-Mischung erfolgt in der Regel so, daß in einem geeigneten Mischer das Kunststoffgranulat vorgelegt, mit eventuellen Zusätzen benetzt wird und danach die Pigmente bzw. das Pigmentgemisch zugesetzt und untergemischt werden. Die so erhaltene Mischung kann dann direkt in einem Extruder oder einer Spritzgießmaschine verarbeitet werden. Die bei der Verarbeitung gebildeten Formkörper zeigen meist eine sehr homogene Verteilung der Pigmente.
Auch in Form von Masterbatches läßt sich das Pigmentgemisch zur Ein- färbung von thermoplastischen Kunststoffen einsetzen. Auf diese Weise lassen sich auch die höchsten Anforderungen an die Pigmentdisper- gierung erfüllen. Zuletzt findet die Lasermarkierung, vorzugsweise mit einem C02-Laser, statt.
Die Beschriftung mit dem Laser erfolgt derart, daß der Probenkörper in den Strahlengang eines gepulsten Lasers, vorzugsweise eines C02- Lasers gebracht wird. Ferner ist eine Beschriftung mit einem Nd-YAG- oder einem Excimer-Laser möglich. Jedoch sind auch mit anderen herkömmlichen Lasertypen, die eine Wellenlänge in einem Bereich hoher Absorption des verwendeteten Pigments aufweisen, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Der erhaltene Farbton und die Farbtiefe werden durch die Laserparameter, wie die Bestrahlungszeit und Bestrahlungs- leistung, bestimmt. Niedrige Energiedichten führen im pigmentierten Kunststoffsystem zu hellen Markierungen, während hohe Energiedichten zu dunklen Markierungen führen. Die Leistung der verwendeten Laser hängt von der jeweiligen Anwendung ab und kann im Einzelfall vom Fachmann ohne weiteres ermittelt werden.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen pigmentierten Kunststoffes kann auf allen Gebieten erfolgen, wo bisher übliche Druckverfahren zur Beschriftung von Kunststoffen eingesetzt werden. Beispielsweise können Formkörper aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff in der Elektro-, Elek- tronik- und Kraftfahrzeugindustrie Anwendung finden. Die Kennzeichnung und Beschriftung von z.B. Kabeln, Leitungen, Zierleisten bzw. Funktionsteilen im Heizungs-, Lüftungs- und Kühlbereich oder Schalter, Stecker, Hebel und Griffe, die aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff bestehen, können selbst an schwer zugänglichen Stellen mit Hilfe von Laserlicht markiert werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Kunststoffsystem aufgrund seines geringen Schwermetallanteils bei Verpackungen im Lebensmittelbereich oder im Spielzeugbereich eingesetzt werden. Die Markierungen auf den Verpackungen zeichnen sich dadurch aus, daß sie wisch- und kratzfest, stabil bei nachträglichen Sterilisationsprozessen, hygienisch rein beim Markierungsprozeß aufbringbar sind. Komplette Etikettenbilder können dauerhaft auf die Verpackung für ein Mehrwegsystem aufgebracht werden. Ein werteres wichtiges Anwendungsgebiet für die Laserbeschriftung sind Kunststoffmarken zur individuellen Kennzeichnung von Tieren, sogenannte Cattle Tags oder Ohrmarken. Die Laser- markierung von Kunststoffgegenständen bzw. Formkörpern, die aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff bestehen, ist somit möglich. Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern ohne sie jedoch zu begrenzen. Die Rezepturangaben sind in Gewichtsprozent angegeben und beziehen sich auf das bereits eingefärbte Material (Kunststoff + Pigment).
Beispiele
Beispiel 1
Ein blaugrünes PE-HD-Granulat wird mit 0,3 % Iriodin 120 (mit Ti02 beschichtetes Glimmerpigment der Teilchengröße 5-20 μm der Fa. E. Merck, Darmstadt) und 1 ,5 % Iriodin LS 800 (Glimmerpulver mit Teilchen < 15 μm) pigmentiert und auf einer Spritzgießmaschine ver- arbeitet. Das erhaltene Formteil (Plättchen) wird anschließend mit einem C02-Laser beschriftet. Das Plättchen zeigt bei einer Geometrie von 45 0° folgende Lab-Werte: L = 55,3; a = -46,5; b = -12,7.
Die Markierung mit dem C02-Laser zeigt bei niedriger Energiedichte (~2 J/cm≥) eine deutliche helle Markierung und bei einer Energiedichte von
14 J/cm2 eine dunkle Markierung.
Beispiel 2
Ein blaues PE-HD-Granulat, das mit 0,5 % Iriodin 100 Silberperl (mit Ti02 beschichtetes Glimmerpigment der Teilchengröße 10-60 μm der Fa. E. Merck, Darmstadt) perlglänzend eingefärbt ist, wird durch Zusatz von 2,5 % Iriodin LS 800 im Spritzguß verarbeitet. Der fertige Spritzling läßt sich je nach Energiedichte des Laserstrahls hell (Energiedichte~3 J/cm2) bzw. grau (Energiedichte ~ 12 J/cm2) markieren. Die Farbe der Spritzlinge kann mit L = 40,6; a = -17,5; b = -32,6 bei einer Geometrie von 4570° gemessen werden. Verqleichsbeispiel 1
Ein blaugrünes PE-Granulat wird mit 0,3 % Iriodin 120 eingefärbt und anschließend auf einer Spritzgießmaschine verarbeitet. Das erhaltene Formteil (Plättchen) wird anschließend mit einem C02-Laser beschriftet. Mit zunehmender Energiedichte (~ -14 J/cm2) des Lasers wird die Beschriftung immer dunkler.
Verαleichsbeispiel 2
Ein blaugrünes PE-Granulat wird mit 2 % Iriodin LS 800 (Glimmerpulver mit Teilchen < 15 μm, geglüht) pigmentiert und auf einer Spritzgießmaschine verarbeitet. Die Markierung zeigt eine helle, von der Energie- dichte nur wenig abhängige, Beschriftung (2-14 J/cm2).
Beispiel 3
Ein PP-Granulat (PP-HD, Stamylen PPH 10 der Fa. DSM) wird mit 0,5 %
Iriodin® 123, 1 ,5 % Iriodin® LS 800 und 0,1 % PV Echtblau (Hoechst AG) pigmentiert und auf einer Spritzgußmaschine verarbeitet.
Beispiel 4
Analog Beispiel 3, aber 0,5 % Iriodin® 123 0,5 % Iriodin LS 800 und 0,1 % PV Echtblau Beispiel 5
Analog Beispiel 3, aber 0,5 % Iriodin® LS 810 (Ti0 auf Glimmer) 0,3 % Iriodin® LS 800
0,1 % PV Echtblau
Beispiel 6
Ein PE-Granulat (PE-HD, Hostalen GA 7260, Hoechst AG) wird mit 0,5 %
Iriodin® 502, und 0,5 % Iriodin® LS 800 pigmentiert und auf einer Spritzgußmaschine verarbeitet.
Beispiel 7
Analog Beispiel 6, aber 0,5 % Iriodin 502 (mit Fe203 beschichtetes Glimmerpigment)
1 ,0 % Iriodin LS 800
Beispiel 8
Analog Beispiel 7, aber 0,5 % Iriodin® 502 1 ,5 % Iriodin® LS 800
Die Beschriftung der Muster aus den Beispielen 3-8 erfolgte bei jeder Rezeptur jeweils mit 4 Energiedichten, Helle Markierungen wurden bei Energiedichten von 2,5 J/cm2, 3,2 J/cm2 und 7,2 J/cm2 und dunkle Markierungen bei 9,3 J/cm2 und 30,8 J/cm2 erzielt.
Die kantenscharfen Markierungen zeichneten sich durch ihren hohen Kontrast aus und waren gut lesbar. Ein Aufschäumen des Kunststoffsystems wurde nicht beobachtet.

Claims

Patentansprüche
1. Lasermarkierbare Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe als Absorbermaterial ein Pigmentgemisch, bestehend aus Perlglanzpigmenten bzw. nicht glänzenden Metalloxid-beschichteten Glimmerpigmenten und anorganischen plättchenförmigen Substraten, enthalten.
2. Lasermarkierbare Kunststoffe nach Anspruch 1 , dadurch gekenn- zeichnet, daß das Verhältnis Perlglanzpigment bzw. nicht glänzendes Metalloxid-beschichtetes Glimmerpigment und anorganischem plättchenförmigen Substrat im Pigmentgemisch 1 :1 bis 1 :10 beträgt.
3. Lasermarkierbare Kunststoffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische plättchenförmige Substrat Glimmer ist.
4. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Perlglanzpigment bzw. das nicht glänzende Metalloxid beschichtete Glimmerpigment ein mit Ti02 und/oder Fe203 beschichtetes Glimmersubstrat ist.
5. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Pigmentgemisches
0,5 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Kunststoffsystem, beträgt.
6. Lasermarkierbare Kunststoffe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyethylen oder Polypropylen ist.
7. Lasermarkierbare Kunststoffe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Farbpigmente enthalten.
8. Verwendung der lasermarkierbaren Kunststoffe nach Anspruch 1 als Material zur Herstellung von Formkörpern, die mit Hilfe von Lasern, insbesondere C02-Lasern, markiert werden.
9. Formkörper bestehend aus dem lasermarkierbaren Kunststoff nach Anspruch 1.
PCT/EP1997/003812 1996-07-23 1997-07-16 Lasermarkierbare kunststoffe WO1998003583A1 (de)

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