WO2003074281A1 - Problemlos thermisch unformbare kunststofftafel mit kennzeichnungen in der schutzfolie - Google Patents

Problemlos thermisch unformbare kunststofftafel mit kennzeichnungen in der schutzfolie Download PDF

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plastic
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Jürgen Krautter
Reiner Delp
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Röhm GmbH & Co. KG
Merck Patent Gmbh
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    • B44C1/16Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects for applying transfer pictures or the like
    • B44C1/165Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing decorative surface effects for applying transfer pictures or the like for decalcomanias; sheet material therefor
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    • B44C1/1704Decalcomanias provided with a particular decorative layer, e.g. specially adapted to allow the formation of a metallic or dyestuff layer on a substrate unsuitable for direct deposition
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41MPRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/267Marking of plastic artifacts, e.g. with laser

Definitions

  • the invention relates to a laser-markable protective film for molded plastic articles and thus protected molded plastic articles.
  • Plastic moldings such as sheets made of cast polymethyl methacrylate (PMMA-GS) or extruded polymethyl methacrylate (PMMA-XT) are provided with a protective film, for example made of polyethylene, at the factory after production.
  • PMMA-GS cast polymethyl methacrylate
  • PMMA-XT extruded polymethyl methacrylate
  • a protective film for example made of polyethylene
  • the protective film serves to ensure the high surface quality of the plastic moldings during storage, transport, forming, installation and further processing of the plastic moldings until final use.
  • the protective films are usually attached to both sides of the plastic molded body.
  • the manufacturer of the plastic moldings frequently writes information on these protective films using common printing processes, for example using an inkjet printer, such as, for example, type, batch number, production designation or an article number. This information ensures that the production batch is traced in the event of a complaint.
  • the protective film remains on the end product made from the molded plastic body, such as shower trays, bathtubs, sinks or domelights until it is finally installed, in order to protect its surface against the usual stresses on the construction site.
  • the plastic moldings are therefore preferably formed with a protective film.
  • Installation frame is covered.
  • the task is therefore to develop a printing process for the protective films which allows the protected plastic object to be bled without bleeding to process the lettering, in particular to thermally reform it.
  • the protective films are to be conventionally processable and inexpensive to produce, even with the equipment according to the invention.
  • a laser-absorbing pigment or additive ensures that the absorption of an energy-rich light beam, for example a laser beam, causes carbonization or foaming in the film layer and thus the permanent, high-contrast marking is achieved.
  • the solution according to the invention for the marking of the protective film for plastic panels is that the laser-absorbing pigments, for example, Iriodin ® LS (manufactured and sold by Merck KGaA) to embed into the protective film or the markable layer, with the content of laser-absorbing pigments, by means of coextrusion, painting , Printing or other coating methods to apply to the Grundfoiie.
  • the laser-absorbing pigments and / or additives consist, for example, of one or more metal oxides or mica flakes, mica, layered silicates, copper hydroxide phosphate or molybdenum disulfide coated with them.
  • Polyethylene Polypropylene, polyamide, polyester, polyester ester, polyether ester, polyphenylene ether, Polyacetal, polybutylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyvinyl acetal, polystyrene, acyl nitrile butadiene styrene (ABS), acrylonitrile styrene acrylic ester (ASA), polycarbonate, polyether sulfones and polyether ketones and their copolymers in question.
  • ABS acyl nitrile butadiene styrene
  • ASA acrylonitrile styrene acrylic ester
  • the protective films usually consist of polyethylene or polypropylene and optionally other copolymers, for example with polyvinyl acetate.
  • Monolithic or also multi-layer coextrusion films can be used, produced by the blown film or chill-roll process.
  • the films can additionally be provided with adhesive layers or lacquer layers.
  • the foils can be "naturally colored” or colored with non-migrating colorants, e.g. titanium dioxide, in all or possibly only in one of the layers.
  • At least one of the layers of the selected film structure must contain a laser-absorbing pigment or additive.
  • platelet-shaped pigments are known and for the most part commercially available, e.g. B. under the brand Iriodin ® LS from Merck KGaA, or can be prepared according to standard methods known to those skilled in the art. Pigments based on transparent or semi-transparent, platelet-shaped substrates are used, for. B. described in German patents and patent applications 1467 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 545, 22 15 191, 22 44 298, 23 13331, 25 22 572, 31
  • Multi-layer pigments based on layered silicates are known, for example, from the German published documents DE 196 18 569, DE 196 38708, DE 197 07 806 and DE 198 03 550.
  • the amount of laser pigment in the selected carrier layer is 0.05 and 4.0% by weight, based on the carrier layer; contents of 0.1-2.0% by weight are preferred. of laser pigment.
  • Comparative test Forming test with a conventional protective film.
  • a protective film (manufacturer: Bischof & Klein, type: GHX 243, thickness: 70my) was labeled with an inkjet printer (manufacturer: Domino Amjet GmbH, type: Codebox2).
  • the film was on a plastic body made of Plexiglas GS 2399 with the dimensions 900mmX1800mmX4mm.
  • the plastic body was then formed into a bathtub (heating: 10min. / 170 ° C).
  • a protective film made of HDPE was equipped with 0.5% laser pigment Iriodin ® LS 825. The addition was carried out via a masterbatch in order to achieve a homogeneous distribution. After the protective film had been applied to a plastic plate (Plexiglas ® GS 2286, manufactured and sold by Röhm GmbH & Co. KG), it was covered with an NdYAG laser at a Labeled wavelength of 1064nm. The lettering achieved is dark, rich in contrast and easy to read. After the reshaping, the surface of the molded plastic body was flawless (heating conditions: 10 min. / 170 ° C), the lettering on the protective film remained legible.
  • a protective film made of LDPE was equipped with 0.5% laser pigment Iriodin ® LS 825. The addition was carried out via a masterbatch in order to achieve a homogeneous distribution. After the protective film had been applied to a plastic plate (Plexiglas ® GS 017, manufactured and sold by Röhm GmbH & Co. KG), it was labeled with an NdYAG laser at a wavelength of 1064 nm. The lettering achieved is dark, rich in contrast and easy to read. After the reshaping, the surface of the molded plastic body was flawless (heating conditions: 10 min. / 170 ° C), the lettering on the protective film remained legible.
  • a protective film made of HDPE (70 ⁇ m thick) was equipped with 1% Iriodin ® LS 800 laser pigment. The addition was carried out via a masterbatch in order to achieve a homogeneous distribution. After the protective film had been applied to a plastic plate (Plexiglas ® GS 2286 / 4mm, manufactured and sold by Röhm GmbH & Co. KG), it was labeled with a C02 laser at a wavelength of 10.6 ⁇ m. The lettering achieved is dark, rich in contrast and easy to read. After the reshaping, the surface of the molded plastic body was flawless (heating conditionsIO min. / 170 ° C), the lettering on the protective film was still clearly legible.
  • Example 4 Example 4:
  • a protective film made of HDPE (70 ⁇ m thick) was equipped with 1.5% Iriodin ® LS 835 laser pigment. The addition was carried out via a masterbatch in order to achieve a homogeneous distribution. After the protective film had been applied to a plastic plate (Plexiglas ® GS 003, manufactured and sold by Röhm GmbH & Co. KG), it was labeled with an NdYAG laser at a wavelength of 1064 nm. The lettering achieved is bright, rich in contrast and easy to read. After the reshaping, the surface of the molded plastic body was flawless (heating conditions: 10 min. / 170 ° C), the lettering on the protective film remained legible.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine lasermarkierbare Folie für Kunststoffformkörper und damit geschützte Formkörper. Die Lasermarkierung der Folie verhindert zuverlässig ein Ausbluten der Farbe in den Kunststoffformkörper.

Description

Problemlos thermisch unformbare Kunststofftafel mit Kennzeichnungen in der Schutzfolie
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine lasermarkierbare Schutzfolie für Kunststoffformkörper und damit geschützte Kunststoffformkörper.
Stand der Technik
Kunststoffformkörper wie beispielsweise Tafeln aus gegossenem Polymethylmethacrylat (PMMA-GS) oder extrudiertem Polymethylmethacrylat (PMMA-XT) werden nach der Produktion werksseitig mit einer Schutzfolie, beispielsweise aus Polyethylen, versehen. Diese Produkte werden als Plexiglas ® GS (gegossenes Plexiglas) oder Plexiglas ®XT (extrudiertes Plexiglas) von der Röhm GmbH & Co. KG in den Handel gebracht.
Die Schutzfolie dient dazu, die hohe Oberflächenqualität der Kunststoffformkörper während Lagerung, Transport, Umformung, Einbau und Weiterverarbeitung der Kunststoffformkörper bis zum endgültigen Gebrauch zu gewährleisten.
Die Schutzfolien werden in der Regel auf beiden Seiten der Kunststoffformkörper angebracht.
Auf diese Schutzfolien werden vom Hersteller der Kunststoffformkörper mit gängigen Druckverfahren z.B. per Tintenstrahldrucker, häufig Informationen geschrieben, wie beispielsweise Typ, Chargennummer, Herstellungsbezeichnung oder eine Artikelnummer. Diese Informationen gewährleisten die Rückverfolgung der Produktionscharge bei eventuellen Reklamationsfällen. In den meisten Fällen verbleibt die Schutzfolie auf dem aus dem Kunststoffformkörper gefertigten Endprodukt, wie beispielsweise Duschtassen, Badewannen, Waschbecken oder Lichtkuppeln bis zum endgültigen Einbau, um deren Oberfläche gegen die übliche Beanspruchungen auf der Baustelle zu schützen.
Beim thermischen Verformungsprozess werden daher die Kunststoffformkörper bevorzugt mit Schutzfolie umgeformt.
Fehler aus dem Herstellungsprozess, die unter der Schutzfolie verborgen waren, werden erst nach Entfernung derselben offensichtlich..
Die Zuordnung der Fehler zu den Produktionsdaten ist nur möglich, wenn jedes Fertigteil eine Kennzeichnung mit Zuordnung zu den Produktionsdaten hat.
Leider ist zu beobachten, dass beim thermischen Umformen von mit üblichen Druckverfahren gekennzeichneten Schutzfolien die Farbstoffe der Druckfarben durch die Schutzfolie hindurch in die Oberfläche des Kunststoffformkörpers migrieren.
Da es bisher keine Lösung dieses Problems gab, unterblieb die Kennzeichnung zur Gänze oder sie wurde nur im Randbereich, der üblicherweise durch z. B.
Einbaurahmen abgedeckt wird, vorgenommen.
Eine Rückverfolgung war nicht oder nur schwer möglich.
Insbesondere für Formteile, deren Abmaße nur Bruchteile des
Fertigungsmaßes der Kunststofftafeln betragen, gibt es bisher keine Lösung
Aufgabe
Es besteht also die Aufgabe, ein Druckverfahren für die Schutzfolien zu entwickeln, das es erlaubt, den geschützten Kunststoffgegenstand ohne Ausbluten der Beschriftung weiter zu verarbeiten, ihn insbesondere thermisch umzuformen.
Die Schutzfolien sollen - auch mit der erfindungsgemäßen Ausrüstung - konventionell verarbeitbar und preiswert herstellbar sein.
Lösung
Es ist bekannt, Nahrungsmittelhüllen auf Basis natürlicher oder synthetischer Polymere mehrschichtig auszubilden, wobei die Markierbarkeit durch den Zusatz von lasersensitiven Pigmenten zu mindestens einer Schicht erreicht wird (DE 198 10 952).
Durch Verwendung eines laserabsorbierenden Pigmentes oder Additivs wird erreicht, dass durch die Absorption eines energiereichen Lichtstrahls, beispielsweise eines Laserstrahls eine Karbonisierung oder ein Aufschäumen in der Folienschicht erfolgt und damit die dauerhafte, kontrastreiche Markierung erreicht wird.
Die erfindungsgemäße Lösung für die Markierung der Schutzfolie für Kunststofftafeln besteht darin, die laserabsorbierenden Pigmente, beispielsweise Iriodin ® LS (hergestellt und vertrieben von der Merck KGaA) in die Schutzfolie einzubetten oder die markierbare Schicht, mit dem Gehalt an laserabsorbierenden Pigmenten, mittels Coextrusion, Lackierung, Bedruckung oder anderer Beschichtungsverfahren auf die Grundfoiie aufzubringen. Die laserabsorbierenden Pigmente und /oder Additive bestehen beispielsweise aus einem oder mehreren Metalloxiden oder mit diesen beschichtete Glimmerschuppen, Glimmer, Schichtsilikaten, Kupferhydroxidphosphat oder Molybdendisulfid.
Als Material für die Kunststoffformkörper kommen Polyethylen, Polyproylen, Polyamid, Polyester, Polyesterester, Polyetherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephtalat, Polymethylmetacrylat, Polyviylacetal, Polystyrol, Acylnitril-Butadien-Styrol(ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren in Frage.
Die Schutzfolien bestehen üblicherweise aus Polyethylen oder Polypropylen und gegebenenfalls weiteren Copoymeren, beispielsweise mit Polyvinylacetat. Ferner können Polyamid, Polyester, Polyesterester, Polyetherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephtalat, Polymethylmetacrylat, Polyviylacetal, Polystyrol, Acylnitril-Butadien-Styrol(ABS), Acrylnitril-Styrol- Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren und oder Mischung aus den vorgenannten Polymeren als Material für die Schutzfolien eingesetzt werden.
Es können monolithische oder auch Mehrschichtcoextrusionsfolien eingesetzt werden, hergestellt nach dem Blasfolien- oder Chill-Roll-Verfahren. Die Folien können zusätzlich mit Klebeschichten oder Lackschichten versehen sein. Die Folien können „naturfarben" oder mit nicht migrierenden Farbmitteln z.B. Titandioxid, in allen oder ggf nur in einer der Schichten eingefärbt sein.
Mindestens eine der Schichten des gewählten Folienaufbaus muß ein laserabsorbierendes Pigment oder Additiv enthalten. Diese plättchenförmigen Pigmente sind bekannt und größtenteils kommerziell erhältlich, z. B. unter der Marke Iriodin® LS der Fa. Merck KGaA, oder können nach den dem Fachmann bekannten Standardverfahren hergestellt werden. Pigmente auf der Basis transparenter oder semitransparenter, plättchenförmiger Substrate werden z. B. beschrieben in den deutschen Patenten und Patentanmeldungen 1467 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 545, 22 15 191 , 22 44 298, 23 13331 , 25 22 572, 31
37 808, 31 37 809, 31 51 343, 31 51 354, 31 51 355, 32 11 602, 32 35 017 und
38 42 330. Mehrschichtpigmente basierend auf Schichtsilikaten sind beispielsweise aus den deutschen Offenlegungsschriften DE 196 18 569, DE 196 38708, DE 197 07 806 und DE 198 03 550 bekannt. Die Menge an Laser-Pigment in der gewählten Trägerschicht beträgt 0,05 und 4,0 Gew.-%, bezogen auf die Trägerschicht, bevorzugt sind Gehalte von 0,1 - 2,0 Gew.-%. an Laser-Pigment.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern ohne sie jedoch zu begrenzen. Die angegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozente.
Vergleichsversuch: Umformversuch mit einer herkömmlichen Schutzfolie.
Eine Schutzfolie (Hersteller: Bischof & Klein, Typ: GHX 243, Dicke: 70my) wurde mit einem Tintenstrahldrucker (Hersteller: Domino Amjet GmbH, Typ:Codebox2) beschriftet. Die Folie befand sich auf einem Kunststoffkörper aus Plexiglas GS 2399 mit den Abmessungen 900mmX1800mmX4mm. Der Kunststoffkörper wurde anschließend zu einer Badewanne umgeformt (Erwärmung: 10Min. / 170°C).
Nach Entfernung der Schutzfolie fanden sich Reste der Tintenstrahldruckermarkierung auf der Oberfläche des Kunststoffformkörpers bzw waren diese in oberflächennahe Schichten migriert. Der Kunststoffformkörper war unbrauchbar.
Umformversuche eines Kunststoffkörpers mit der erfindungsgemäßen Schutzfolie.
Beispiel 1:
Eine Schutzfolie aus HDPE (Dicke: 70μm), wurde mit 0,5% Laserpigment Iriodin ® LS 825 ausgerüstet. Die Zugabe erfolgte über ein Masterbatch, um eine homogene Verteilung zu erzielen. Nach dem Aufbringen der Schutzfolie auf eine Kunststoffplatte (Plexiglas ® GS 2286, hergestellt und vertrieben von der Röhm GmbH & Co. KG) wurde diese mit einem NdYAG Laser bei einer Wellenlänge von 1064nm beschriftet. Die erzielte Beschriftung ist dunkel, kontrastreich und gut lesbar. Nach dem Umformen war die Oberfläche des geformten Kunststoffkörpers makellos (Erwärmungsbedingungen: 10 Min. / 170°C), die Beschriftung der Schutzfolie unverändert gut lesbar.
Beispiel 2:
Eine Schutzfolie aus LDPE (Dicke 70μm) wurde mit 0,5% Laserpigment Iriodin ® LS 825 ausgerüstet. Die Zugabe erfolgte über ein Masterbatch, um eine homogene Verteilung zu erzielen. Nach dem Aufbringen der Schutzfolie auf eine Kunststoffplatte (Plexiglas ® GS 017, hergestellt und vertrieben von der Röhm GmbH & Co. KG) wurde diese mit einem NdYAG Laser bei einer Wellenlänge von 1064nm beschriftet. Die erzielte Beschriftung ist dunkel, kontrastreich und gut lesbar. Nach dem Umformen war die Oberfläche des geformten Kunststoffkörpers makellos (Erwärmungsbedingungen:, 10 Min. / 170°C), die Beschriftung der Schutzfolie unverändert gut lesbar.
Beispiel 3:
Eine Schutzfolie aus HDPE( Dicke 70μm), wurde mit 1 % Laserpigment Iriodin ® LS 800 ausgerüstet. Die Zugabe erfolgte über ein Masterbatch, um eine homogene Verteilung zu erzielen. Nach dem Aufbringen der Schutzfolie auf eine Kunststoffplatte(Plexiglas ® GS 2286 /4mm, hergestellt und vertrieben von der Röhm GmbH & Co. KG) wurde diese mit einem C02- Laser bei einer Wellenlänge von 10,6μm beschriftet. Die erzielte Beschriftung ist dunkel, kontrastreich und gut lesbar. Nach dem Umformen war die Oberfläche des geformten Kunststoffkörpers makellos (ErwärmungsbedingungenIO Min. / 170°C), die Beschriftung der Schutzfolie unverändert gut lesbar. Beispiel 4:
Eine Schutzfolie aus HDPE (Dicke 70μm), wurde mit 1,5 % Laserpigment Iriodin ®LS 835 ausgerüstet. Die Zugabe erfolgte über ein Masterbatch, um eine homogene Verteilung zu erzielen. Nach dem Aufbringen der Schutzfolie auf eine Kunststoffplatte (Plexiglas ®GS 003, hergestellt und vertrieben von der Röhm GmbH & Co. KG) wurde diese mit einem NdYAG Laser bei einer Wellenlänge von 1064 nm beschriftet. Die erzielte Beschriftung ist hell, kontrastreich und gut lesbar. Nach dem Umformen war die Oberfläche des geformten Kunststoffkörpers makellos (Erwärmungsbedingungen: 10 Min. / 170°C), die Beschriftung der Schutzfolie unverändert gut lesbar.

Claims

Patentansprüche
1. Kunststoffformkörper aus Polyethylen, Polyproylen, Polyamid, Polyester, Polyesterester, Polyetherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephtalat, Polymethylmetacrylat, Polyviylacetal, Polystyrol, Acylnitril-Butadien-Styrol(ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren und oder Mischung mit einer Schutzfolie,
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Schutzfolie laserabsorbierende Pigmente und/oder Additive eingearbeitet sind.
Kunststoffformkörper nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die lasermarkierbaren Pigmente und /oder Additive ein oder mehrere Metalloxide oder mit diesen beschichtete Glimmerschuppen, Glimmer, Schichtsilikate, Kupferhydroxidphosphat, Molybdendisulfid sind. Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1 - 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Menge an lasermarkierbaren Pigmenten und /oder Additiven in der Schutzfolie zwischen 0,01 und 6,0 Gew.-% beträgt.
Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schutzfolie neben den lasermarkierbaren Pigmenten weitere Farbmittel enthält
Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Menge an lasermarkierbaren Pigmenten in der Schutzfolie zwischen 0,1 und 2,0 Gew.-% beträgt.
Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1 - 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schutzfolie ein Polyethylen, Polyproylen, Polyamid, Polyester, Polyesterester, Polyetherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephtalat, Polymethylmetacrylat, Polyviylacetal, Polystyrol, Acylnitril-Butadien-Styrol(ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren und oder Mischung aus den vorgenannten Polymeren ist.
Kunststoffformkörper nach den Ansprüchen 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schutzfolie mit Laserlicht beschriftet wird.
Kunststoffformkörper nach Anspruch 1 - 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der verwendete Laser ein Nd:YAG Laser, Co2-Laser oder ein Excimerlaser ist. Verfahren zur Herstellung von umgeformten Kunststoffformkörpern nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass er aus einem Kunststoff nach Anspruch 1 herstellbar ist.
Verfahren zur Herstellung von farbig beschrifteten oder markierten Kunststoffen nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die lasermarkierbare Schicht auf die Schutzfolie durch Coextrusion einer mit dem lasermarkierbaren Pigment gefüllten Coextusionsmasse aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung von farbig beschrifteten oder markierten Kunststoffen nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die lasermarkierbare Schicht der Schutzfolie durch Lackierung, Bedruckung oder Beschichtung aufgebracht wird.
Verwendung des lasermarkierbaren Kunststoffkörpers nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Markierung und Kennzeichnung von Kunststoffkörpern.
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