WO2019042906A1 - Laser additive and additive for lds plastics - Google Patents

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WO2019042906A1
WO2019042906A1 PCT/EP2018/072952 EP2018072952W WO2019042906A1 WO 2019042906 A1 WO2019042906 A1 WO 2019042906A1 EP 2018072952 W EP2018072952 W EP 2018072952W WO 2019042906 A1 WO2019042906 A1 WO 2019042906A1
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WO
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laser
additive
base body
pigments
lds
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PCT/EP2018/072952
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Inventor
Markus HEIDEBRECHT
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Merck Patent Gmbh
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    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/40Compounds of aluminium
    • C09C1/42Clays
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    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
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    • C08K9/12Adsorbed ingredients, e.g. ingredients on carriers
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    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14Glass

Definitions

  • the present invention relates to a laser additive for plastics and to an LDS-active additive for LDS plastics, and in particular to pigments based on an iron-modified phyllosilicate, their use as laser additive or LDS additive in polymer compositions suitable for the Production of a laser marking or for an LDS method are used, on a polymer composition containing such an additive, as well as on articles which are provided with a laser marking or articles with metallized conductor tracks, in which in each case a polymeric body of the article or a polymeric Coating on a base body contains a laser additive or an LDS additive of the type mentioned.
  • the marking of assets by laser beam is a common technology, which promises great advantages by applying durable and customizable markings on various surfaces containing plastic and can be carried out efficiently with comparatively little technological effort.
  • the plastic materials are added suitable additives that absorb the energy of the laser beam and thus either show a color change itself or cause the surrounding matrix to a color change.
  • a variety of different laser additives are commercially available that meet different technological requirements. Particularly desirable are, in particular, those additives which produce a readily visible color change in the plastic matrix under the action of lasers and which are readily available in terms of their starting materials and which are also inexpensive to produce, cost-effective and environmentally neutral as products.
  • Coatings of antimony-doped tin oxide which can optionally be combined with other metal oxide coatings on the sheet silicate substrates and lead to a very good laser activity of the resulting pigments, have proven to be a particularly effective coating.
  • tin oxide on the world market is increasingly limited and the use of heavy metals such as antimony is not allowed in every application and, moreover, is not free from environmental legislation
  • MIDs Molded Interconnect Devices
  • the LDS process (laser direct structuring method) developed by the company LPKF makes it possible to introduce circuit structures by means of a laser beam directly and individually adapted into a plastic base body or a plastic-containing coating on a base body and then to metallize.
  • the plastic base body or the plastic-containing In order to obtain metallizable circuit structures by laser beam, the plastic base body or the plastic-containing must be obtained.
  • LDS additive Coating a so-called LDS additive can be added. This must react to laser radiation and simultaneously prepare the subsequent metallization.
  • the LDS additive is generally metal compounds that are activated during processing with the laser beam on the surfaces machined by the laser in such a way that metal nuclei are released, which are the subsequent attachment of electrically conductive metals for the formation of electrical circuits to the activated Favor digits in the plastic. At the same time, these metal compounds react in a laser-active manner (usually laser-absorbing) and ensure that the plastic on the surfaces machined by the laser is ablated, so that a circuit structure is engraved in the plastic base body. At the points not activated by the laser in the plastic, the metal compounds remain unchanged.
  • the LDS additives may either be added to the plastic mass as a whole prior to deformation to the plastic base part or merely as a component in a separate plastic-containing layer, on the surface into which the circuit structure is to be cut by laser beam
  • Coating a lacquer layer, or the like may be present.
  • a microrough surface is also created within the circuit structure, which creates the prerequisite for the conductive metal, as a rule, to be Copper, during the subsequent metallization adherent to the plastic can anchor.
  • the metallization is then usually carried out in electroless copper baths, which can be followed by another application of nickel and gold layers, also in electroless baths.
  • nickel and gold layers also in electroless baths.
  • other metals such as tin, silver and palladium may also be applied, optionally in combination with, for example, gold.
  • the pre-structured plastic components are equipped with the individual electronic components.
  • the objective of the LDS method is to produce two- or three-dimensional electrically conductive switching structures on two- or three-dimensional plastic basic bodies or basic bodies with plastic-containing coating. It goes without saying that for this purpose, only the generated metallized switching structures may have an electrical conductivity, but not the plastic base body or the coating itself.
  • LDS additive organic heavy metal complexes were provided, which are in particular palladium-containing (EP 0 917 597 B1).
  • plastics are added as an LDS additive to inorganic metal compounds which are insoluble in the application medium and constitute inorganic metal compounds of metals of the d and f group of the periodic table with nonmetals. Preference is given to using copper compounds, in particular copper spinels.
  • Organic Pd complexes, or copper spinels also have a dark inherent color and also impart a dark color to plastics that contain them.
  • the copper compounds fertilize a partial degradation of the surrounding plastic molecules.
  • the degradation of the plastic base is undesirable.
  • WO 2012/126831 has proposed LDS-compatible plastics and a corresponding LDS process in which an LDS additive containing antimony-doped tin dioxide is added and in the ClELab color space has an L * value (brightness) of at least 45.
  • it is doped with antimony
  • Zinndioxid coated mica in amounts of 2 to 25 wt.%, Based on the total plastic composition used.
  • Modern plastics are often provided with fillers.
  • they are reinforced with optical fibers to set advantageous mechanical properties.
  • various laser additives or even LDS additives reduce the mechanical strength that is achieved by glass fibers, because they have such a high intrinsic hardness that the glass fibers in the polymer composition
  • thermoplastic resin composition for use in the LDS process has been proposed in which as LDS additive
  • antimony is subject to administrative restrictions in some countries because it fears environmental damage, the especially in the manufacture or recycling of the corresponding compounds or components containing them.
  • the object of the present invention is therefore a
  • a laser additive for plastics which is equally suitable as an LDS additive for LDS plastics and is free of antimony, tin and copper, used in glass fiber reinforced plastic compositions without mechanical impairment of the glass fibers
  • a good metallizability of the circuit structures obtainable in the LDS method as well as a good laser markability when using the widest possible range of laser parameters possible the starting materials are good and inexpensive available on the market and which can be produced in an economic process.
  • Another object of the present invention is to provide
  • An additional object of the present invention is to provide articles which have a laser marking or a circuit structure produced in the LDS method and have the above-mentioned properties.
  • the object of the present invention is achieved by pigments which have a base body of a modified phyllosilicate which contains alkali metal and / or alkaline earth metal ions in the unmodified state, the modification consisting in that at least part of the alkali metal and / or alkaline earth metal ions are replaced by iron in the oxidation state Fe (0) is replaced.
  • At least a portion of the alkali and / or alkaline earth ions are replaced by iron in the oxidation states Fe (0) and Fe (II).
  • the object of the invention is also achieved by the
  • pigments as laser additive or LDS additive (Laser direct structuring additive) in a polymeric composition.
  • the object of the present invention is also achieved by a polymeric composition
  • a polymeric composition comprising at least one polymeric plastic and a laser additive or LDS additive, wherein the laser additive or LDS additive contains pigments which have a base body of a modified sheet silicate, which in the unmodified Condition contains alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein the
  • Modification consists in that at least part of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the oxidation state Fe (0) or in the
  • the object of the invention is achieved by an article with a laser marking consisting of a plastic base body or a plastic-containing coating having base body, wherein the plastic base body or the plastic-containing coating of the base body contains a laser additive containing pigments, which comprises a base body of a modified Have phyllosilicate, which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, the modification is that at least a portion of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the oxidation state (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II) is replaced.
  • the object of the invention is likewise achieved by an article having a circuit structure produced in an LDS method, consisting of a plastic main body or a plastic-containing one
  • Coating having body and located on the surface of the body or the coating metallic conductor tracks, wherein the plastic body or the plastic-containing
  • Coating of the main body contains an LDS additive containing pigments, which is a base body of a modified sheet silicate which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein at least a part of the alkali and / or alkaline earth ions is replaced by iron in the oxidation state Fe (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II).
  • LDS additive containing pigments which is a base body of a modified sheet silicate which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein at least a part of the alkali and / or alkaline earth ions is replaced by iron in the oxidation state Fe (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II).
  • layer silicates have surprisingly been found according to the present invention, which are selectively modified.
  • the usual unmodified phyllosilicates show an extremely weak intrinsic laser activity, which, however, is not sufficient to be considered the only laser additive or LDS additive.
  • some phyllosilicates have a high ion exchange capacity.
  • the phyllosilicates from the group of smectites and vermiculites swell easily in aqueous suspension, so that the ions which are in the interlayers and / or on the phyllosilicate surface can be exchanged.
  • alkali metal and / or alkaline earth metal ions are suitable for use as the base body of the pigments according to the invention.
  • alkali metal and / or alkaline earth metal ions are to be understood as meaning, in particular, the ions of the alkali elements lithium and sodium and the ions of the alkaline earth elements magnesium and calcium.
  • Vermiculite and almost all members of the smectite group contain the said alkali and / or alkaline earth metal ions. Preference is given to
  • montmorillonite is due its very good availability and good swelling capacity, which leads to a high ion exchange efficiency, most preferred.
  • sheet silicates which are mixtures of various clay materials with a main constituent (> 50% by weight) of montmorillonite, for example bentonite or fuller's earth.
  • the phyllosilicates mentioned can be made from natural
  • Occurrences originate or be manufactured synthetically.
  • the good ion exchange capacity of the mentioned phyllosilicates is known and is already used for various purposes.
  • phyllosilicates are modified by incorporation of rare earth luminescent substances into the crystal structure.
  • the corresponding products can be used in bioanalytics or for security marking of objects.
  • Na-fluorohectorite can be modified by ion exchange by specific stable iron complex cations, namely trisbipyridine iron ( Il) cations ([Fe (bpy) 3] 2+ ).
  • the modified clay filler is proposed in admixture with polystyrene for delaying the inflammability of polystyrene. The preparation and use of reduced species of this species is not discussed.
  • modified sheet silicates in particular those sheet silicates which contain alkali metal and / or alkaline earth metal ions and have a good ion exchange activity, are well suited as laser additives or LDS additives in the form of pigments, if at least some of the alkali metal and / or alkaline earth ions is replaced by iron in the oxidation state Fe (0).
  • Metallic iron can not be introduced directly into the layer structure of phyllosilicates.
  • the pigments according to the present invention are therefore particles of a sheet silicate containing alkali and / or alkaline earth metal ions and a good swelling on contact with solvents, in particular with water, suspended in water, and treated with a solution, the Fe (II) -containing ions of an organic iron complex, in particular [Fe (bpy) 3] 2+ ions, containing, after appropriate reaction time and at a suitable temperature, at least a portion of the alkali and / or alkaline earth metal ions in the layered silicate by divalent iron containing ions of the organic iron complex, in particular [Fe (bpy) 3] 2+ ions, is replaced. The resulting precipitate is washed, dried and ground and sieved if necessary. The reduction of Fe (II) to Fe (0) is then carried out under protective gas at a temperature in the range of 700 ° C to 1 100 ° C. The obtained
  • pigments may subsequently be ground again and / or screened in order to adjust the desired particle size.
  • the solution containing the [Fe (bpy) 3] 2+ ions may be a solution of a previously prepared [Fe (bpy) 3] Cl2 complex which is used in aqueous solution, or an aqueous / alcoholic solution of a - situ produced [Fe (bpy) 3] Cl2 complex.
  • the latter is prepared as is known from solutions of FeCl2 * 4H2O and 2,2'-bipyridine in water or alcohol by mixing.
  • the reaction time for the ion exchange is generally between 0.25 and 8 hours, preferably between 1 and 6 hours and takes place in a temperature range from 25 ° C to 150 ° C, preferably from 25 ° C to 80 ° C instead.
  • the precipitate is dried at a temperature in the range of 100 ° C to 130 ° C.
  • the reduction of Fe (II) to Fe (0) can, surprisingly, be carried out only under protective gas, for example in a nitrogen atmosphere, without the need for a proportion of reducing gas, for example when using forming gas (H2 / N2).
  • a reduction is with
  • Forming gas also suitable and can be carried out alternatively.
  • the reduction temperature is preferably set in the range of 750 ° C to 1050 ° C.
  • the duration of the reduction reaction is in the range of 40 to 200 minutes, in particular in the range of 60 to 120 minutes.
  • At least a portion of the alkali and / or alkaline earth ions in the phyllosilicate used is replaced in this way by atomic iron Fe (0).
  • the degree of replacement of the alkali and / or alkaline earth ions in the first reaction stage can be influenced by the reaction time and the reaction temperature. It is therefore not excluded that all
  • Iron complex to be replaced. During the subsequent reduction step, Fe (II) is reduced to Fe (0). However, it is not excluded here that at least part of the ions of the organic iron (II) complex are not reduced to metallic iron Fe (0) and therefore in addition to iron in the
  • Oxidation state Fe (0) also iron in the oxidation state Fe (II) in
  • the resulting product is present, which was introduced in advance via the organic iron complex in the layered silicate.
  • the organic complex component here, the pyridine component
  • at least parts of the organic complex component may be decomposed, so that atomic carbon e may be present in the resulting product.
  • the course of the ion exchange and the reduction reaction in the corresponding starting materials, intermediates and end products can be traced very well using the [Fe (bpy) 3] 2+ -lone-containing complexes based on the altered color position of the respective products.
  • sheet silicates the sheet silicates of the smectite group or vermiculite already described above are suitable, in particular the species beidellite, hectorite, montmorillonite, nontronite and saponite, all of which have good swelling behavior in aqueous suspension and contain alkali metal and / or alkaline earth metal ions, montmorillonite, Nontronite and saponite are particularly well available on the market and montmorillonite or mineral products containing montmorillonite as the main ingredient are the most preferred starting materials for the pigments according to the present invention.
  • the shape of the pigments according to the invention is not critical and may be platelet-shaped, rod-shaped, needle-shaped or regularly or irregularly granular.
  • platelet-shaped or acicular-shaped pigments are preferred, but in particular platelet-shaped
  • the pigments according to the invention have particle sizes in the range from 0.1 to 100 ⁇ m, preferably in the range from 1 to 50 ⁇ m, and in particular in the range from 1 to 25 ⁇ m. Particular preference is given to pigments having particle sizes in the range from 1 to 25 ⁇ , in which the dgs value is less than 15 ⁇ .
  • a dgs value of ⁇ 15 ⁇ means that 95 vol.% Of the particles of a pigment bed have a particle size of less than 15 ⁇ .
  • the corresponding dso value is ⁇ 10 ⁇ .
  • the specified particle sizes can be determined by conventional methods for particle size determination. Particularly preferred is a method for particle size determination according to the laser diffraction method, in which advantageously both the nominal particle size of the individual particles and their percentage particle size distribution can be determined.
  • a Malvern 3000 device from Malvern Instruments Ltd., UK is used under standard conditions of ISO / DIS 13320.
  • the pigments according to the invention consist of the base body, that is to say they consist of a modified phyllosilicate which contains alkali metal and / or alkaline earth metal ions in the unmodified state, the modification being that at least part of the alkali metal and / or alkaline earth metal ions replaced by iron in the oxidation state Fe (0).
  • the pigments are prepared as previously described.
  • Incorporation in the various application media behave as the unmodified original phyllosilicates, as the base material can generally be used with a good dispersing behavior and overall good incorporation properties in the application media.
  • the application medium requires a particular surface finish of the pigments and / or that the properties of the pigments according to the invention are to be changed or improved with regard to their coloring, their laser sensitivity or generally their incorporation properties into the corresponding medium, the novel pigments can be used Pigments on their surface also have a surface coating. This surface coating can be constructed as one or more layers and consist of inorganic and / or organic materials.
  • organic coatings containing fatty acids, silanes, siloxanes and the like alter the incorporation properties of the pigments into the application medium in the desired manner.
  • Inorganic coatings in particular of metal oxides such as, for example, SiO 2, Al 2 O 3, T 2 O 2, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 , SnO 2, ZrO 2, Cr 2 O 3, CuO, Ce 2 O 3, in some cases also in doped form, are suitable both for changing the color properties and for changing the surface properties or Change in the laser sensitivity of the pigments according to the invention.
  • the appropriate layer thicknesses of the Metal oxide-containing layers on the base body preferably do not exceed 100 nm, ie at 1 to 100 nm, in particular 1 to 50 nm.
  • the present invention also relates to the use of the pigments of the invention as a laser additive or as an LDS additive (laser direct structuring additive) in a polymeric composition.
  • the plastic bodies provided with the laser-absorbing additives should not have a large-area electrical conductivity. Therefore, specially developed additives are regularly used for the application in the LDS process. It is therefore possible with the present invention in a surprising manner to develop pigments which are suitable for both the one and the other method and with appropriate adjustment of the laser parameters when used for laser marking to the desired edge sharp marks with a consistently smooth surface of the lasered plastic-containing body, while in use for an LDS method and according to different laser parameters chosen the desired micro-rough surface structure is obtained and metal nuclei are released, which allow the subsequent metallization of the laser beam preformed conductive structure.
  • the pigments of the invention are in the respective polymeric
  • Composition as laser additive or as LDS additive in an amount of 0.1 to 30 wt .-%, preferably from 0.5 to 15 wt .-%, and in particular> 1 to 10 wt .-%, each based on the total weight the polymeric composition. They may also be used in mixtures with other laser additives known in the art or LDS additives in the particular polymeric composition. In the latter case, the proportion of the pigments according to the invention is reduced by the proportion of the other or the other laser additive or LDS additive. In sum, the proportion of laser additives or LDS additives is usually not more than the above-mentioned 30 wt .-%, based on the total weight of the respective polymeric composition. Preferably, the pigments according to the invention are used as the only laser additive or LDS additive in the respective polymeric compositions.
  • the polymeric composition contains, in addition to the pigments according to the invention, at least one polymeric plastic.
  • at least one polymeric plastic In principle, all types of plastic come into question, which usually already for the
  • the pigments of the invention can be used very well in plastic compositions containing glass fibers as a filler.
  • Plastics reinforced with glass fibers have a high mechanical stability and are therefore preferably used for modern plastics applications. If, however, these plastics are additionally mixed with particulate additives for other purposes, for example for the suitability for laser marking or for use in an LDS process, the effect of such additives often has the effect of mechanically destroying the glass fibers in the plastic, because the additives used have a high Mohs hardness, which significantly exceeds the Mohs hardness of the glass fibers.
  • the pigments according to the invention do not have this disadvantage because their base body has a Mohs hardness in the range of only 1 to 2 and the replacement of the alkali metal and / or alkaline earth metal ions by Fe (O) does not lead to a marked increase in these values. Therefore, the pigments of the invention are very suitable for use in glass fiber reinforced plastics.
  • the present invention is also a polymeric
  • Composition comprising at least one polymeric plastic and a laser additive or LDS additive, wherein the laser additive or LDS additive contains pigments which have a base body of a modified layered silicate, which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein the modification therein There is at least a part of the alkali and / or alkaline earth ions is replaced by iron in the oxidation state Fe (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II).
  • the polymeric composition may be both a thermoplastic polymeric composition and a thermosetting polymeric composition. Depending on the desired application of the polymeric materials and on a use for Laser marking or for the LDS process, either the thermoplastic or the thermosetting composition may be preferred in each case.
  • the polymeric compositions are composed to a predominant proportion (usually> 50 wt .-%) of thermoplastic or thermosetting plastics.
  • thermoplastics are amorphous and semi-crystalline thermoplastics in a wide range of materials, such as various polyamides (PA), polycarbonate (PC), polyphthalamide (PPA), polyphenylene oxide (PPO), polybutylene terephthalate (PBT), cycloolefin polymers (COP), polyaryl ethers - ketones, such as Polyetheretherketone (PEEK), liquid crystal polymers (LCP) or their copolymers or blends, such as acrylonitrile-butadiene-styrene / polycarbonate blend (PC / ABS) or PBT / PET. They are suitable by all well-known polymer manufacturers
  • thermosetting plastics in particular different polyurethanes ne, melamine resins, phenolic resins, polyesters and epoxy resins are suitable.
  • polysilicones of various compositions are suitable in principle as plastics in the polymeric composition.
  • the proportion of the pigments according to the invention in the polymeric composition according to the invention is 0.1 to 30 wt.%, Preferably 0.5 to 15 wt .-%, and in particular> 1 to 10 wt .-%, based on the Total weight of the polymeric composition, and is measured in detail depending on the current application for laser marking or in an LDS method. For the most
  • Applications range from percentages in the range of> 1 to 5 wt.%, based on the total weight of the polymeric composition, completely.
  • the pigments according to the invention are very particularly suitable as laser additive or LDS additive in glass fiber-reinforced plastics, as already explained above.
  • glass fibers it is possible to use all glass fibers customarily used in the production of polymeric plastic articles, regardless of their concrete material composition, size and shape.
  • the glass fibers, as well as the polymeric materials for the polymeric compositions, are commercially available from a variety of manufacturers. The material
  • composition, shape, size and amount of the glass fibers depends on the desired mechanical properties of the polymeric compositions and can be selected by the skilled person according to his general knowledge relevant thereto.
  • Composition can be effected for example by compounding, via masterbatches, pastes or by direct addition in the shaping processing step.
  • polymeric compositions containing the pigments according to the invention as laser additive or LDS additive may optionally additionally contain further fillers and / or colorants as well as stabilizers, auxiliaries and / or flame retardants.
  • Suitable further fillers are, for example, various natural or synthetic silicates, S1O2, talc, kaolin, mica, wollastonite, glass beads, carbon fibers or the like.
  • Suitable colorants are both organic dyes and inorganic or organic color pigments. They serve the coloring Change or the lightening of the polymer plastic compositions, which have a rather dark color due to the addition of the pigments of the invention as a laser additive or LDS additive depending on the percentage content.
  • white pigments ⁇ 2, ZnO, BaSO 4 and CaCO3 are mentioned here.
  • the amount and type of added fillers and / or colorants is limited only by the particular concrete material nature of the individual polymeric compositions, in particular the plastics used.
  • the pigments according to the invention have a high laser activity and can be advantageously used both for laser marking and in LDS processes.
  • bright, edge-sharp markings on a dark background result under the influence of the laser beam, with the surface of the lasered plastic body intact.
  • the use of the pigments according to the invention results in the desired microrough surfaces within the laser beam ablated and carbonized
  • Laser additive or LDS additive in plastic-containing polymer compositions also not to a degradation of the additives surrounding organic polymer molecules.
  • the pigments according to the invention are free of antimony, tin and copper and are especially suitable for suitable for use in glass fiber reinforced polymeric compositions.
  • the polymeric composition according to the invention is intended for use in a laser marking process or in an LDS process (laser direct structuring process) for producing metallized switching structures.
  • the plastic bodies used in each case consist of either two- or three-dimensional plastic base bodies or have coatings containing plastic on two- or three-dimensional basic bodies.
  • the polymeric composition can be provided with a permanent, edge-sharp laser marking by means of a laser marking process or, by adding the pigments according to the invention as LDS additive, good metallizability of the laser structures generated by laser beam structures, wherein the laser parameters can be selected in a wide range ,
  • the added LDS additive is free of antimony, tin and copper, so that no chemical influence due to degradation of the polymer matrix has to be feared. In addition, no mechanical impairment of glass fiber reinforced polymer masses takes place.
  • the present invention is also an article with laser marking, consisting of a Kunststoffsigkorper or a plastic-containing coating having basic body, wherein the Kunststoffgrinper or the plastic-containing coating of the base body contains a laser additive containing pigments having a base body of a modified sheet silicate, which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein the modification consists in that at least part of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the oxidation state (0) or in the
  • Oxidation levels Fe (0) and Fe (II) is replaced.
  • the subject matter of the present invention is also an article with a circuit structure produced in an LDS method, consisting of a plastic main body or a plastic-containing one
  • Coating base body as well as located on the surface of the body or the coating metallic
  • alkaline earth ions wherein at least a portion of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the oxidation state Fe (0) or in the
  • Oxidation levels Fe (0) and Fe (II) is replaced.
  • Laser marking articles can be used in virtually all fields of technology in which permanent inscriptions on plastic-containing bodies, films or coatings are advantageous, for example as semi-finished or finished parts in the electrical, electronics and automotive industries, as marked or labeled cables , Cables, plugs, handles, switches, moldings, functional parts in the heating, ventilation or cooling, in packaging or labels, as consumables in the medical field, as animal ear tags or the like.
  • Articles with a circuit structure that is produced in the LDS process are used, for example, in telecommunications, in medical technology or in the automotive industry, where they are used, for example, as electronic components of mobile telephones, hearing aids, dental Instruments, car electronics and the like can be used.
  • the laser types and laser parameters for both the laser marking method and for the LDS method are known to those skilled in the art and can be selected from the usual used equipment and parameters are selected without special adjustments are needed.
  • the dried particles are ground in a ball mill to a particle size of ⁇ 40 ⁇ and then reduced at 800 ° C under nitrogen over a period of 60 to 120 minutes. There are black ones
  • Pigments which are optionally comminuted and sieved again.
  • the resulting particle size is ⁇ 40 ⁇ .
  • Nanoclay PGV composition and manufacturer see above
  • EXAMPLE 2 a A PVB-containing film produced as described above with a content of 5% by weight of the pigment according to Example 1 B is mixed with a 10W yttrium vanadate laser ( ⁇ : 1064 nm) with a test grid at different laser power and provided speed. Sharp-edged, clear, bright marks on black ground are obtained over almost the entire range tested.
  • PVB-containing films with the following ingredients are subjected in parallel to the same laser treatment:
  • test plates are processed with different laser power and frequency in the range of 3-16 W and 60-100 kHz in screened test fields by means of a 10W yttrium vanadate laser ( ⁇ : 1064 nm) so that a low material removal with simultaneous carbonation of the edited Surface is created.
  • a 10W yttrium vanadate laser ⁇ : 1064 nm
  • the metallization with copper in a commercially available reductive copper bath (MID Copper 100 XB, MacDermid).
  • MID Copper 100 XB commercially available reductive copper bath
  • shoulder bar type 1A, EN ISO 527-2, total length 170 mm, width at the ends 20 mm, width of the narrow parallel portion 10 mm, thickness 4 mm
  • the shoulder bars contain the LDS additive homogeneously and finely distributed and can be used for tensile tests according to DIN EN ISO 527-2.
  • Equal shoulder bars are used for notched impact testing by milling a 10 mm notch into the center of the parallel part. The introduction of the notch and the test is carried out according to DIN EN ISO 179-1. Comparative Examples 4b to 4d:

Landscapes

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Abstract

The present invention relates to a laser additive for plastics and to an LDS-active additive for LDS plastics, to a polymer composition containing such an additive, and to an article having a laser marking or metalized conductive tracks, a polymeric base of the article or a polymeric coating on a base containing an LDS additive of said type.

Description

Laseradditiv und Additiv für LDS-Kunststoffe  Laser additive and additive for LDS plastics
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Laseradditiv für Kunststoffe sowie auf ein LDS-aktives Additiv für LDS-Kunststoffe, und insbesondere auf Pigmente, die auf einem mit Eisen modifizierten Schichtsilikat basieren, deren Verwendung als Laseradditiv oder LDS-Additiv in Polymerzusammensetzungen, die für die Herstellung einer Lasermarkierung oder für ein LDS-Verfahren verwendet werden, auf eine Polymerzusammensetzung, enthaltend ein solches Additiv, sowie auf Artikel, die mit einer Lasermar- kierung versehen sind oder Artikel mit metallisierten Leiterbahnen, bei denen jeweils ein polymerer Grundkörper des Artikels oder eine polymere Beschichtung auf einem Grundkörper ein Laseradditiv oder ein LDS-Additiv der genannten Art enthält. In fast allen Industriezweigen ist die Kennzeichnung von Wirtschaftsgütern per Laserstrahl eine gängige Technologie, die durch das Anbringen haltbarer und individualisierbarer Markierungen auf verschiedenen kunststoff- haltigen Oberflächen große Vorteile verspricht und mit vergleichsweise geringem technologischen Aufwand effizient durchführbar ist. Da nicht alle Kunststoffe per se lasermarkierbar sind, werden den Kunststoffmassen geeignete Zusätze beigefügt, die die Energie des Laserstrahls absorbieren und dadurch entweder selbst einen Farbumschlag zeigen oder die umgebende Matrix zu einem Farbumschlag veranlassen. Eine Vielzahl verschiedener Laseradditive ist kommerziell erhältlich, die unterschiedliche techno- logische Anforderungen erfüllen. Erstrebenswert sind insbesondere solche Additive, die unter Lasereinwirkung einen gut sichtbaren Farbumschlag in der Kunststoffmatrix erzeugen und dabei in Bezug auf ihre Ausgangsstoffe gut verfügbar und außerdem als Produkte unaufwändig herstellbar, kostengünstig und umweltneutral sind. The present invention relates to a laser additive for plastics and to an LDS-active additive for LDS plastics, and in particular to pigments based on an iron-modified phyllosilicate, their use as laser additive or LDS additive in polymer compositions suitable for the Production of a laser marking or for an LDS method are used, on a polymer composition containing such an additive, as well as on articles which are provided with a laser marking or articles with metallized conductor tracks, in which in each case a polymeric body of the article or a polymeric Coating on a base body contains a laser additive or an LDS additive of the type mentioned. In nearly all branches of industry, the marking of assets by laser beam is a common technology, which promises great advantages by applying durable and customizable markings on various surfaces containing plastic and can be carried out efficiently with comparatively little technological effort. Since not all plastics per se are laser markable, the plastic materials are added suitable additives that absorb the energy of the laser beam and thus either show a color change itself or cause the surrounding matrix to a color change. A variety of different laser additives are commercially available that meet different technological requirements. Particularly desirable are, in particular, those additives which produce a readily visible color change in the plastic matrix under the action of lasers and which are readily available in terms of their starting materials and which are also inexpensive to produce, cost-effective and environmentally neutral as products.
Weltweit sehr gut verfügbar und kostengünstig erhältlich sind Schichtsilikate wie Glimmer, Talk, Kaolin, Sericit und dergleichen. In unbehandelter Form weisen sie, als Partikel eingesetzt, eine schwache bis sehr schwache Laseraktivität auf, d.h. sind in der Lage, die Energie des Laserstahls zu absorbieren und teilweise an die sie umgebende Kunststoffmatrix abzugeben. Die dadurch erhältlichen Markierungen in der Kunststoffmatrix sind allerdings weder in ihrer Intensität noch in ihrer Kantenschärfe ausreichend um eine Nutzung dieser Schichtsilikate als alleiniges Laseradditiv in Erwägung zu ziehen. Daher hat es in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, Schichtsilikatpartikel mit einer oder mehreren Beschichtungen, insbesondere aus Metalloxiden oder dotierten Metalloxiden, zu versehen, um deren Laseraktivität zu erhöhen. Als besonders wirkungsvolle Beschich- tung haben sich dabei Schichten aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid erwiesen, die wahlweise noch mit anderen Metalloxidbeschichtungen auf den Schichtsilikatsubstraten kombiniert werden können und zu einer sehr gute Laseraktivität der resultierenden Pigmente führen. Allerdings ist die Verfügbarkeit von Zinnoxid am Weltmarkt zunehmend eingeschränkt und die Verwendung von Schwermetallen wie Antimon nicht in jeder Anwendung erlaubt und darüber hinaus nicht frei von umweltrechtlichen Very readily available and inexpensive worldwide are phyllosilicates such as mica, talc, kaolin, sericite and the like. In untreated Form, when used as a particle, they show weak to very weak laser activity, ie they are able to absorb the energy of the laser beam and partly release it to the surrounding plastic matrix. However, the markings in the plastic matrix that are obtainable in this way are neither sufficient in their intensity nor in their edge sharpness to consider using this layered silicate as the sole laser additive. Therefore, attempts have not been made in the past to provide layered silicate particles with one or more coatings, in particular metal oxides or doped metal oxides, in order to increase their laser activity. Coatings of antimony-doped tin oxide, which can optionally be combined with other metal oxide coatings on the sheet silicate substrates and lead to a very good laser activity of the resulting pigments, have proven to be a particularly effective coating. However, the availability of tin oxide on the world market is increasingly limited and the use of heavy metals such as antimony is not allowed in every application and, moreover, is not free from environmental legislation
Bedenken. Daher besteht weiterhin ein Bedarf an Laseradditiven, die bei guter Verfügbarkeit eine hohe Lasersensibilität aufweisen ohne die beschriebenen Nachteile zu besitzen. Concerns. Therefore, there continues to be a need for laser additives which, with good availability, have high laser sensitivity without having the disadvantages described.
Auch dreidimensionale Kunststoffbauteile, die Schaltungen tragen, so genannte MIDs (Moulded Interconnect Devices) haben sich seit Jahren am Markt etabliert und entscheidend dazu beigetragen, modernste Technologien in Bezug auf viele Anwendungen, beispielsweise in der Telekommunikation, im Automobilbau oder der Medizintechnik, zu ermöglichen. Also, three-dimensional plastic components that carry circuits, so-called MIDs (Molded Interconnect Devices) have been established on the market for years and contributed significantly to enabling state-of-the-art technologies in many applications, for example in telecommunications, automotive or medical technology.
Gleichermaßen leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Miniaturisierung und Komplexität der einzelnen elektronischen Bauteile in derartigen Likewise, they make a significant contribution to the miniaturization and complexity of the individual electronic components in such
Anwendungen. Das von der Firma LPKF entwickelte LDS-Verfahren (Laser-Direktstruktur- ierungs-Verfahren) erlaubt es, Schaltungsstrukturen durch einen Laserstrahl direkt und individuell angepasst in einen Kunststoffgrundkörper oder eine kunststoffhaltige Beschichtung auf einem Grundkörper einzubringen und anschließend zu metallisieren. Applications. The LDS process (laser direct structuring method) developed by the company LPKF makes it possible to introduce circuit structures by means of a laser beam directly and individually adapted into a plastic base body or a plastic-containing coating on a base body and then to metallize.
Um per Laserstrahl metallisierbare Schaltungsstrukturen erhalten zu können, muss dem Kunststoffgrundkörper oder der Kunststoff-haltigen In order to obtain metallizable circuit structures by laser beam, the plastic base body or the plastic-containing must
Beschichtung ein so genanntes LDS-Additiv zugesetzt werden. Dieses muss auf Laserstrahlung reagieren und gleichzeitig die spätere Metallisierung vorbereiten. Bei dem LDS-Additiv handelt es sich generell um Metallverbindungen, die während der Bearbeitung mit dem Laserstrahl an den vom Laser bearbeiteten Flächen derart aktiviert werden, dass Metallkeime freigesetzt werden, die die spätere Anlagerung von elektrisch leitfähigen Metallen zur Ausbildung von elektrischen Schaltungen an den aktivierten Stellen im Kunststoff begünstigen. Gleichzeitig reagieren diese Metallverbindungen laseraktiv (in der Regel laserabsorbierend) und sorgen dafür, dass der Kunststoff an den vom Laser bearbeiteten Flächen ablatiert wird, sodass eine Schaltungsstruktur in den Kunststoffgrundkörper eingra- viert wird. An den nicht durch den Laser aktivierten Stellen im Kunststoff bleiben die Metallverbindungen unverändert erhalten. Die LDS-Additive können entweder der Kunststoffmasse als Ganzes vor der Verformung zum Kunststoffbasisteil zugesetzt werden oder aber lediglich an der Oberfläche, in die die Schaltungsstruktur per Laserstrahl eingeschnitten werden soll, als Bestandteil in einer gesonderten Kunststoff-haltigen Schicht, einer Coating a so-called LDS additive can be added. This must react to laser radiation and simultaneously prepare the subsequent metallization. The LDS additive is generally metal compounds that are activated during processing with the laser beam on the surfaces machined by the laser in such a way that metal nuclei are released, which are the subsequent attachment of electrically conductive metals for the formation of electrical circuits to the activated Favor digits in the plastic. At the same time, these metal compounds react in a laser-active manner (usually laser-absorbing) and ensure that the plastic on the surfaces machined by the laser is ablated, so that a circuit structure is engraved in the plastic base body. At the points not activated by the laser in the plastic, the metal compounds remain unchanged. The LDS additives may either be added to the plastic mass as a whole prior to deformation to the plastic base part or merely as a component in a separate plastic-containing layer, on the surface into which the circuit structure is to be cut by laser beam
Beschichtung, einer Lackschicht, oder dergleichen, vorhanden sein. Coating, a lacquer layer, or the like may be present.
Bei der Bearbeitung mit dem Laserstrahl entsteht neben der zukünftigen Schaltungsstruktur, die Metallkeime enthält, auch eine mikroraue Ober- fläche innerhalb der Schaltungsstruktur, die die Voraussetzung dafür schafft, dass sich das leitfähige Metall, in der Regel handelt es sich um Kupfer, während der anschließenden Metallisierung haftfest am Kunststoff verankern kann. During laser beam processing, in addition to the future circuit structure, which contains metal nuclei, a microrough surface is also created within the circuit structure, which creates the prerequisite for the conductive metal, as a rule, to be Copper, during the subsequent metallization adherent to the plastic can anchor.
Die Metallisierung erfolgt anschließend in der Regel in stromlosen Kupfer- bädern, an die sich ein weiterer Auftrag von Nickel- und Goldschichten, ebenfalls in stromlosen Bädern, anschließen kann. Es können jedoch auch andere Metalle wie Zinn, Silber und Palladium, gegebenenfalls in Kombination mit beispielsweise Gold, aufgebracht werden. Anschließend werden die so vorstrukturierten Kunststoffbauteile mit den individuellen elektroni- sehen Bauteilen bestückt. The metallization is then usually carried out in electroless copper baths, which can be followed by another application of nickel and gold layers, also in electroless baths. However, other metals such as tin, silver and palladium may also be applied, optionally in combination with, for example, gold. Subsequently, the pre-structured plastic components are equipped with the individual electronic components.
Die Zielstellung des LDS-Verfahrens besteht darin, zwei- oder dreidimensionale elektrisch leitfähige Schaltstrukturen auf zwei- oder dreidimensionalen Kunststoffgrundkörpern oder Grundkörpern mit Kunststoff-haltiger Beschichtung zu erzeugen. Es versteht sich von selbst, dass zu diesem Zwecke lediglich die erzeugten metallisierten Schaltstrukturen eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen dürfen, nicht jedoch die Kunststoffgrundkörper oder die Beschichtung selbst. Ursprünglich waren als LDS-Additiv organische Schwermetall komplexe vorgesehen, die insbesondere Palladium-haltig sind (EP 0 917 597 B1 ). The objective of the LDS method is to produce two- or three-dimensional electrically conductive switching structures on two- or three-dimensional plastic basic bodies or basic bodies with plastic-containing coating. It goes without saying that for this purpose, only the generated metallized switching structures may have an electrical conductivity, but not the plastic base body or the coating itself. Originally LDS additive organic heavy metal complexes were provided, which are in particular palladium-containing (EP 0 917 597 B1).
In der EP 1 274 288 B1 werden Kunststoffen als LDS-Additiv anorganische Metallverbindungen zugesetzt, die im Anwendungsmedium nicht löslich sind und anorganische Metallverbindungen von Metallen der d-und f- Gruppe des Periodensystems mit Nichtmetallen darstellen. Bevorzugt werden Kupferverbindungen eingesetzt, insbesondere Kupferspinelle. In EP 1 274 288 B1, plastics are added as an LDS additive to inorganic metal compounds which are insoluble in the application medium and constitute inorganic metal compounds of metals of the d and f group of the periodic table with nonmetals. Preference is given to using copper compounds, in particular copper spinels.
Organische Pd-Komplexe oder auch Kupferspinelle weisen eine dunkle Eigenfärbung auf und verleihen Kunststoffen, die sie enthalten, ebenfalls eine dunkle Farbe. Außerdem bewirken insbesondere die Kupferverbin- düngen eine teilweise Degradation der sie umgebenden Kunststoffmoleküle. Selbstverständlich ist die Degradation der Kunststoffbasis unerwünscht. Um Kunststoffe mit einer hellen Eigenfarbe für das LDS-Verfahren zugänglich zu machen, wurden in der WO 2012/126831 LDS-taugliche Kunststoffe und ein entsprechendes LDS-Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein LDS-Additiv zugegeben wird, welches mit Antimon dotiertes Zinndioxid enthält und im ClELab-Farbraum einen L*-Wert (Helligkeit) von mindestens 45 aufweist. Vorzugsweise wird mit Antimon dotiertem Organic Pd complexes, or copper spinels, also have a dark inherent color and also impart a dark color to plastics that contain them. In addition, in particular, the copper compounds fertilize a partial degradation of the surrounding plastic molecules. Of course, the degradation of the plastic base is undesirable. In order to make plastics with a light inherent color available for the LDS process, WO 2012/126831 has proposed LDS-compatible plastics and a corresponding LDS process in which an LDS additive containing antimony-doped tin dioxide is added and in the ClELab color space has an L * value (brightness) of at least 45. Preferably, it is doped with antimony
Zinndioxid beschichteter Glimmer in Mengen von 2 bis 25 Gew.%, bezogen auf die Gesamtkunststoffmasse, eingesetzt.  Zinndioxid coated mica in amounts of 2 to 25 wt.%, Based on the total plastic composition used.
Moderne Kunststoffe sind häufig mit Füllstoffen versehen. Insbesondere werden sie zur Einstellung vorteilhafter mechanischer Eigenschaften mit Glasfasern verstärkt. Es hat sich aber herausgestellt, dass verschiedene Laseradditive oder auch LDS-Additive die mechanische Festigkeit, die durch Glasfasern erzielt wird, herabsetzen, weil sie eine derart hohe Eigenhärte aufweisen, dass die Glasfasern in der Polymermasse Modern plastics are often provided with fillers. In particular, they are reinforced with optical fibers to set advantageous mechanical properties. However, it has been found that various laser additives or even LDS additives reduce the mechanical strength that is achieved by glass fibers, because they have such a high intrinsic hardness that the glass fibers in the polymer composition
beschädigt oder gar zerstört werden. Aus diesem Grunde ist in der EP 2damaged or even destroyed. For this reason, in EP 2
676 799 A1 eine thermoplastische Harzzusammensetzung zur Verwendung im LDS-Verfahren vorgeschlagen worden, bei der als LDS-Additiv 676 799 A1, a thermoplastic resin composition for use in the LDS process has been proposed in which as LDS additive
Materialien eingesetzt werden, die mindestens ein Element, ausgewählt aus Kupfer, Antimon und Zinn, enthalten und eine Mohshärte aufweisen, die mindestens um 1 ,5 geringer ist als die Mohshärte der zugesetzten anorganischen Fasern, wobei es sich in der Regel um Glasfasern handelt. Materials containing at least one element selected from copper, antimony and tin, and having a Mohs hardness which is at least 1, 5 lower than the Mohs hardness of the added inorganic fibers, which are usually glass fibers.
Der Zusatz Kupfer-haltiger Verbindungen kann aber zu einer Degradation der Kunststoffmatrix führen, wie oben bereits beschrieben wurde. However, the addition of copper-containing compounds can lead to a degradation of the plastic matrix, as already described above.
Der Einsatz von Antimon unterliegt in einigen Ländern administrativen Beschränkungen, weil dadurch Umweltschäden befürchtet werden, die insbesondere bei der Herstellung oder dem Recycling der entsprechenden Verbindungen oder diese enthaltenden Bauteile auftreten könnten. The use of antimony is subject to administrative restrictions in some countries because it fears environmental damage, the especially in the manufacture or recycling of the corresponding compounds or components containing them.
Dieselben Beschränkungen gelten länderspezifisch teilweise auch für Verbindungen, die andere Schwermetalle enthalten. The same restrictions apply country-specifically in part to compounds containing other heavy metals.
Beim Einsatz von Zinn sind zwar keine Umweltschäden zu befürchten, aber seine Verfügbarkeit am Weltmarkt sinkt, wie vorab in Bezug auf Laseradditive bereits erwähnt, weil natürliche Vorräte limitiert sind und Recyclingprodukte nicht überall eingesetzt werden können. Es besteht daher weiterhin ein Bedarf an Laseradditiven mit guter Although there is no fear of environmental damage from the use of tin, its availability on the world market is falling, as previously mentioned with regard to laser additives, because natural supplies are limited and recycling products can not be used everywhere. There is therefore still a need for laser additives with good
Verfügbarkeit und Lasersensibilität sowie an LDS-Additiven, die alle Availability and laser sensitivity as well as LDS additives, all
Anforderungen hinsichtlich einer guten Metallisierbarkeit und einer hohen mechanischen Festigkeit der damit versehenen Kunststoffmassen bei einem Einsatz im LDS-Verfahren erfüllen und gleichzeitig keinen Ein- schränkungen hinsichtlich Verfügbarkeit der Rohstoffe oder administrativen Anwendungsbeschränkungen unterliegen. Dabei müssen selbstverständlich alle Anforderungen an Laseradditive beziehungsweise LDS-Additive eingehalten werden, nämlich die Aktivierbarkeit durch Laserstrahlung sowie die Erzeugung von kantenscharfen, gut sichtbaren Markierungen bei Laseradditiven aber auch die Freisetzung von Metall keimen durch den Laserbeschuss sowie die Ausbildung einer mikrorauen Oberfläche durch den Laserstrahl als Basis für die nachfolgende Metallisierung bei LDS- Additiven. Gleichzeitig besteht ein Bedarf an Additiven für Kunststoffe, die sowohl als Laseradditive als auch als LDS-Additive eingesetzt werden können, da eine solche gleichermaßen gute Eignung für beide Anwendungsfälle nicht automatisch gegeben ist. Meet the requirements for good metallizability and high mechanical strength of the plastic compositions provided therewith when used in the LDS process and at the same time are not subject to any restrictions with regard to the availability of the raw materials or administrative application restrictions. Of course, all requirements for laser additives or LDS additives must be complied with, namely the ability to be activated by laser radiation and the generation of edge-sharp, highly visible marks in laser additives but also the release of metal germinate by the laser bombardment and the formation of a microrough surface by the laser beam Basis for the subsequent metallization of LDS additives. At the same time there is a need for additives for plastics, which can be used both as laser additives and as LDS additives, since such an equally good suitability for both applications is not automatically given.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht folglich darin, ein The object of the present invention is therefore a
Laseradditiv für Kunststoffe zur Verfügung zu stellen, welches gleicher- maßen als LDS-Additiv für LDS- Kunststoffe geeignet ist und frei ist von Antimon, Zinn und Kupfer, in glasfaserverstärkten Kunststoffzusammensetzungen ohne mechanische Beeinträchtigung der Glasfasern eingesetzt werden kann und darüber hinaus eine gute Metallisierbarkeit der im LDS- Verfahren erhältlichen Schaltungsstrukturen sowie eine gute Lasermarkier- barkeit beim Einsatz einer größtmöglichen Bandbreite an Laserparametern ermöglicht, dessen Ausgangsstoffe am Markt gut und kostengünstig verfügbar sind und welches in einem wirtschaftlichen Verfahren herstellbar ist. To provide a laser additive for plastics, which is equally suitable as an LDS additive for LDS plastics and is free of antimony, tin and copper, used in glass fiber reinforced plastic compositions without mechanical impairment of the glass fibers In addition, a good metallizability of the circuit structures obtainable in the LDS method as well as a good laser markability when using the widest possible range of laser parameters possible, the starting materials are good and inexpensive available on the market and which can be produced in an economic process.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Another object of the present invention is to provide
Verwendung von derartigen Laseradditiven und LDS-Additiven Use of such laser additives and LDS additives
vorzuschlagen und polymere Zusammensetzungen zur Verfügung zu stellen, welche sich für die Lasermarkierung oder zur Anwendung in einem LDS-Verfahren eignen und die oben beschriebenen Eigenschaften aufweisen. Eine zusätzliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Artikel zur Verfügung zu stellen, die eine Lasermarkierung oder eine im LDS- Verfahren erzeugte Schaltungsstruktur aufweisen und über die oben genannten Eigenschaften verfügen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch Pigmente, die einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die Modifizierung darin besteht, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) ersetzt ist. to propose and provide polymeric compositions which are suitable for laser marking or for use in an LDS process and have the properties described above. An additional object of the present invention is to provide articles which have a laser marking or a circuit structure produced in the LDS method and have the above-mentioned properties. The object of the present invention is achieved by pigments which have a base body of a modified phyllosilicate which contains alkali metal and / or alkaline earth metal ions in the unmodified state, the modification consisting in that at least part of the alkali metal and / or alkaline earth metal ions are replaced by iron in the oxidation state Fe (0) is replaced.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in den Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt. Die Aufgabe der Erfindung wird darüber hinaus auch gelöst durch dieIn a preferred embodiment, at least a portion of the alkali and / or alkaline earth ions are replaced by iron in the oxidation states Fe (0) and Fe (II). The object of the invention is also achieved by the
Verwendung der genannten Pigmente als Laseradditiv oder LDS-Additiv (Laser-Direktstrukturierungs-Additiv) in einer polymeren Zusammensetzung. Use of said pigments as laser additive or LDS additive (Laser direct structuring additive) in a polymeric composition.
Des Weiteren wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung auch gelöst durch eine polymere Zusammensetzung, enthaltend mindestens einen polymeren Kunststoff und ein Laseradditiv oder LDS-Additiv, wobei das Laseradditiv oder LDS-Additiv Pigmente enthält, welche einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die Furthermore, the object of the present invention is also achieved by a polymeric composition comprising at least one polymeric plastic and a laser additive or LDS additive, wherein the laser additive or LDS additive contains pigments which have a base body of a modified sheet silicate, which in the unmodified Condition contains alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein the
Modifizierung darin besteht, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) oder in den Modification consists in that at least part of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the oxidation state Fe (0) or in the
Oxidtionsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Oxidtionsstufen Fe (0) and Fe (II) is replaced.
Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch einen Artikel mit einer Lasermarkierung, bestehend aus einem Kunststoffgrundkörper oder einem eine kunststoffhaltige Beschichtung aufweisenden Grundkörper, wobei der Kunststoffgrundkörper oder die kunststoffhaltige Beschichtung des Grundkörpers ein Laseradditiv enthält, welches Pigmente enthält, die einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die Modifizierung darin besteht, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe (0) oder in den Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst durch einen Artikel mit einer in einem LDS-Verfahren erzeugten Schaltungsstruktur, bestehend aus einem Kunststoffgrundkörper oder einem eine kunststoffhaltige In addition, the object of the invention is achieved by an article with a laser marking consisting of a plastic base body or a plastic-containing coating having base body, wherein the plastic base body or the plastic-containing coating of the base body contains a laser additive containing pigments, which comprises a base body of a modified Have phyllosilicate, which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, the modification is that at least a portion of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the oxidation state (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II) is replaced. The object of the invention is likewise achieved by an article having a circuit structure produced in an LDS method, consisting of a plastic main body or a plastic-containing one
Beschichtung aufweisenden Grundkörper sowie auf der Oberfläche des Grundkörpers oder der Beschichtung befindlichen metallischen Leiter- bahnen, wobei der Kunststoffgrundkörper oder die kunststoffhaltige Coating having body and located on the surface of the body or the coating metallic conductor tracks, wherein the plastic body or the plastic-containing
Beschichtung des Grundkörpers ein LDS-Additiv enthält, welches Pigmente enthält, die einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) oder in den Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Coating of the main body contains an LDS additive containing pigments, which is a base body of a modified sheet silicate which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein at least a part of the alkali and / or alkaline earth ions is replaced by iron in the oxidation state Fe (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II).
Als für Laseradditive beziehungsweise LDS-Additive besonders gut geeignet haben sich gemäß der vorliegenden Erfindung in überraschender Weise Schichtsilikate herausgestellt, die gezielt modifiziert werden. Wie bereits vorab erwähnt, zeigen die üblichen nicht modifizierten Schichtsili- kate eine äußerst schwache eigene Laseraktivität, die jedoch nicht ausreicht um als alleiniges Laseradditiv oder LDS-Additiv infrage zu kommen. Einige Schichtsilikate verfügen jedoch über ein hohes lonenaustausch- vermögen. Insbesondere die Schichtsilikate aus der Gruppe der Smectite und Vermiculite quellen in wässriger Suspension leicht auf, so dass die lonen, die sich in den Zwischenschichten und/oder auf der Schichtsilikatoberfläche befinden, ausgetauscht werden können. As particularly suitable for laser additives or LDS additives, layer silicates have surprisingly been found according to the present invention, which are selectively modified. As already mentioned above, the usual unmodified phyllosilicates show an extremely weak intrinsic laser activity, which, however, is not sufficient to be considered the only laser additive or LDS additive. However, some phyllosilicates have a high ion exchange capacity. In particular, the phyllosilicates from the group of smectites and vermiculites swell easily in aqueous suspension, so that the ions which are in the interlayers and / or on the phyllosilicate surface can be exchanged.
Für den Einsatz als Basiskörper der erfindungsgemäßen Pigmente eignen sich daher insbesondere Schichtsilikate, die in ihrem Kristallgitter Alkali- und/oder Erdalkaliionen aufweisen, insbesondere Schichtsilikate aus der Gruppe der Smectite sowie Vermiculit, die in ihrem Kristallgitter Alkali- und/oder Erdalkaliionen aufweisen. Unter Alkali- und/oder Erdalkaliionen sind gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere die lonen der Alkalielemente Lithium und Natrium und die lonen der Erdalkalielemente Magnesium und Kalzium zu verstehen. Therefore, phyllosilicates which have alkali metal and / or alkaline earth metal ions in their crystal lattice, in particular phyllosilicates from the group of smectites and vermiculite which have alkali metal and / or alkaline earth metal ions in their crystal lattice, are suitable for use as the base body of the pigments according to the invention. According to the present invention, alkali metal and / or alkaline earth metal ions are to be understood as meaning, in particular, the ions of the alkali elements lithium and sodium and the ions of the alkaline earth elements magnesium and calcium.
Vermiculit und nahezu alle Mitglieder der Smectitgruppe enthalten die genannten Alkali- und/oder Erdalkaliionen. Bevorzugt werden die Vermiculite and almost all members of the smectite group contain the said alkali and / or alkaline earth metal ions. Preference is given to
Schichtsilikate Beidellit, Hectorit, Montmorillonit, Nontronit und Saponit eingesetzt, wobei Montmorillonit, Nontronit und Saponit die am häufigsten vorkommenden Mitglieder der Smectitgruppe sind und daher besonders bevorzugt eingesetzt werden. Insbesondere Montmorillonit ist auf Grund seiner sehr guten Verfügbarkeit und seines guten Quellvermögens, welches zu einer hohen lonenaustauscheffizienz führt, am meisten bevorzugt. Besonders bevorzugt eingesetzt werden auch Schichtsilikate, die Mischungen verschiedener Tonmaterialien mit einem Hauptbestandteil (> 50 Gew.%) an Montmorillonit darstellen, beispielsweise Bentonit oder Bleicherde. Die genannten Schichtsilikate können aus natürlichen Phyllosilicates beidellite, hectorite, montmorillonite, nontronite and saponite, montmorillonite, nontronite and saponite being the most frequently occurring members of the smectite group and are therefore used with particular preference. In particular, montmorillonite is due its very good availability and good swelling capacity, which leads to a high ion exchange efficiency, most preferred. It is also particularly preferred to use sheet silicates which are mixtures of various clay materials with a main constituent (> 50% by weight) of montmorillonite, for example bentonite or fuller's earth. The phyllosilicates mentioned can be made from natural
Vorkommen stammen oder synthetisch hergestellt sein. Occurrences originate or be manufactured synthetically.
Das gute lonenaustauschvermögen der genannten Schichtsilikate ist bekannt und wird auch bereits für verschiedene Zwecke genutzt. The good ion exchange capacity of the mentioned phyllosilicates is known and is already used for various purposes.
So werden gemäß US 5,866,645 verschiedene Polymere in die Zwischenräume der Kristallgitter von Schichtsilikaten, insbesondere von Hectorit, eingebracht und die entsprechend erhaltenen Produkte für die Nutzung als verstärkende Füllstoffe oder Mittel zur Rheologiekontrolle in organischen Polymeren vorgeschlagen.  Thus, according to US Pat. No. 5,866,645, various polymers are introduced into the interstices of the crystal lattices of phyllosilicates, in particular of hectorite, and the correspondingly obtained products are proposed for use as reinforcing fillers or rheology control agents in organic polymers.
Gemäß DE 10 2009 024 673 A1 werden Schichtsilikate durch die Einlagerung von Lumineszenzstoffen der seltenen Erden in die Kristallstruktur modifiziert. Die entsprechenden Produkte können in der Bioanalytik oder zur Sicherheitsmarkierung von Gegenständen eingesetzt werden. According to DE 10 2009 024 673 A1, phyllosilicates are modified by incorporation of rare earth luminescent substances into the crystal structure. The corresponding products can be used in bioanalytics or for security marking of objects.
Aus J. Hausner etai, Polymer Degradation and Stability 128 (2016) 141- 148, Elsevier Ltd., 2016, ist bekannt, dass Na-Fluorhectorit modifiziert werden kann, indem ein lonenaustausch durch spezielle stabile Eisenkom- plexkationen, nämlich Trisbipyridin-Eisen (Il)-Kationen ([Fe(bpy)3]2+), erfolgen kann. Der so modifizierte Ton-Füllstoff wird im Gemisch mit Polystyrol zum Einsatz für eine Verzögerung der Entzündlichkeit von Polystyrol vorgeschlagen. Die Herstellung und der Einsatz von reduzierten Spezies dieser Art wird nicht diskutiert. Es wurde nun überraschend gefunden, dass sich modifizierte Schichtsilikate, insbesondere solche Schichtsilikate, die Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthalten und über eine gute lonenaustauschaktivität verfügen, in Form von Pigmenten gut als Laseradditive oder LDS-Additive eignen, wenn zumindest ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) ersetzt ist. It is known from J. Hausner et al., Polymer Degradation and Stability 128 (2016) 141-148, Elsevier Ltd., 2016, that Na-fluorohectorite can be modified by ion exchange by specific stable iron complex cations, namely trisbipyridine iron ( Il) cations ([Fe (bpy) 3] 2+ ). The modified clay filler is proposed in admixture with polystyrene for delaying the inflammability of polystyrene. The preparation and use of reduced species of this species is not discussed. It has now surprisingly been found that modified sheet silicates, in particular those sheet silicates which contain alkali metal and / or alkaline earth metal ions and have a good ion exchange activity, are well suited as laser additives or LDS additives in the form of pigments, if at least some of the alkali metal and / or alkaline earth ions is replaced by iron in the oxidation state Fe (0).
Metallisches Eisen lässt sich in die Schichtstruktur von Schichtsilikaten nicht auf direktem Wege einbringen. Metallic iron can not be introduced directly into the layer structure of phyllosilicates.
Zur Herstellung der Pigmente gemäß der vorliegenden Erfindung werden daher Partikel eines Schichtsilikats, welches Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält und über eine gute Quellfähigkeit beim Kontakt mit Lösemitteln, insbesondere mit Wasser, verfügt, in Wasser suspendiert, und mit einer Lösung versetzt, die Fe(ll)-haltige Ionen eines organischen Eisenkomplexes, und zwar insbesondere [Fe(bpy)3]2+ -Ionen, enthält, wobei nach entsprechender Reaktionszeit und bei geeigneter Temperatur zumindest ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen im Schichtsilikat durch zweiwertiges Eisen enthaltende Ionen des organischen Eisenkomplexes, insbesondere [Fe(bpy)3]2+ -Ionen, ersetzt wird. Der erhaltene Niederschlag wird gewaschen, getrocknet und bei Bedarf gemahlen und gesiebt. Die Reduktion von Fe(ll) zu Fe(0) erfolgt anschließend unter Schutzgas bei einer Temperatur im Bereich von 700°C bis 1 100°C. Die erhaltenen For the preparation of the pigments according to the present invention are therefore particles of a sheet silicate containing alkali and / or alkaline earth metal ions and a good swelling on contact with solvents, in particular with water, suspended in water, and treated with a solution, the Fe (II) -containing ions of an organic iron complex, in particular [Fe (bpy) 3] 2+ ions, containing, after appropriate reaction time and at a suitable temperature, at least a portion of the alkali and / or alkaline earth metal ions in the layered silicate by divalent iron containing ions of the organic iron complex, in particular [Fe (bpy) 3] 2+ ions, is replaced. The resulting precipitate is washed, dried and ground and sieved if necessary. The reduction of Fe (II) to Fe (0) is then carried out under protective gas at a temperature in the range of 700 ° C to 1 100 ° C. The obtained
Pigmente können nachfolgend gegebenenfalls erneut gemahlen und/oder gesiebt werden um die gewünschte Partikelgröße einzustellen. If appropriate, pigments may subsequently be ground again and / or screened in order to adjust the desired particle size.
Die die [Fe(bpy)3]2+ -Ionen enthaltende Lösung kann dabei eine Lösung aus einem vorab hergestellten [Fe(bpy)3]Cl2-Komplex sein, welcher in wässriger Lösung eingesetzt wird, oder eine wässrig/alkoholische Lösung eines in- situ hergestellten [Fe(bpy)3]Cl2-Komplexes. Letzterer wird wie bekannt aus Lösungen von FeCl2*4H2O und 2,2'-Bipyridin in Wasser beziehungsweise Alkohol durch Mischen hergestellt. Die Reaktionszeit für den lonenaustausch beträgt im allgemeinen zwischen 0,25 und 8 Stunden, vorzugsweise zwischen 1 und 6 Stunden und findet in einem Temperaturbereich von 25°C bis 150°C, vorzugsweise von 25°C bis 80°C, statt. Der Niederschlag wird bei einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 130°C getrocknet. The solution containing the [Fe (bpy) 3] 2+ ions may be a solution of a previously prepared [Fe (bpy) 3] Cl2 complex which is used in aqueous solution, or an aqueous / alcoholic solution of a - situ produced [Fe (bpy) 3] Cl2 complex. The latter is prepared as is known from solutions of FeCl2 * 4H2O and 2,2'-bipyridine in water or alcohol by mixing. The reaction time for the ion exchange is generally between 0.25 and 8 hours, preferably between 1 and 6 hours and takes place in a temperature range from 25 ° C to 150 ° C, preferably from 25 ° C to 80 ° C instead. The precipitate is dried at a temperature in the range of 100 ° C to 130 ° C.
Die Reduktion von Fe(ll) zu Fe(0) kann erstaunlicherweise lediglich unter Schutzgas, beispielsweise in Stickstoffatmosphäre, durchgeführt werden, ohne dass ein Anteil an Reduktionsgas wie beispielsweise beim Einsatz von Formiergas (H2/N2) nötig ist. Allerdings ist eine Reduktion mit The reduction of Fe (II) to Fe (0) can, surprisingly, be carried out only under protective gas, for example in a nitrogen atmosphere, without the need for a proportion of reducing gas, for example when using forming gas (H2 / N2). However, a reduction is with
Formiergas ebenfalls geeignet und kann alternativ durchgeführt werden. Die Reduktionstemperatur wird vorzugsweise im Bereich von 750°C bis 1050°C eingestellt. Die Dauer der Reduktionsreaktion liegt im Bereich von 40 bis 200 Minuten, insbesondere im Bereich von 60 bis 120 Minuten.  Forming gas also suitable and can be carried out alternatively. The reduction temperature is preferably set in the range of 750 ° C to 1050 ° C. The duration of the reduction reaction is in the range of 40 to 200 minutes, in particular in the range of 60 to 120 minutes.
Mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen im eingesetzten Schichtsilikat wird auf diese Weise durch atomares Eisen Fe(0) ersetzt. Der Grad des Ersetzens der Alkali- und/oder Erdalkaliionen in der ersten Reaktionsstufe lässt sich durch die Reaktionszeit und die Reaktions- temperatur beeinflussen. Es ist daher nicht ausgeschlossen, dass alleAt least a portion of the alkali and / or alkaline earth ions in the phyllosilicate used is replaced in this way by atomic iron Fe (0). The degree of replacement of the alkali and / or alkaline earth ions in the first reaction stage can be influenced by the reaction time and the reaction temperature. It is therefore not excluded that all
Alkali- und/oder Erdalkaliionen im eingesetzten Schichtsilikat während der ersten Reaktionsstufe durch Fe(ll)-haltige Ionen des organischen Alkali metal and / or alkaline earth metal ions in the phyllosilicate used during the first reaction stage by Fe (II) -containing ions of the organic
Eisenkomplexes ersetzt werden. Während des anschließenden Reduktionsschrittes wird Fe(ll) zu Fe(0) reduziert. Allerdings ist es hier nicht ausgeschlossen, dass zumindest ein Teil der Ionen des organischen Eisen(ll)-Komplexes nicht zu metallischem Eisen Fe(0) reduziert werden und demzufolge neben Eisen in der Iron complex to be replaced. During the subsequent reduction step, Fe (II) is reduced to Fe (0). However, it is not excluded here that at least part of the ions of the organic iron (II) complex are not reduced to metallic iron Fe (0) and therefore in addition to iron in the
Oxidationsstufe Fe(0) auch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(ll) im Oxidation state Fe (0) also iron in the oxidation state Fe (II) in
resultierenden Produkt vorhanden ist, welches vorab über den organischen Eisenkomplex in das Schichtsilikat eingebracht wurde. Darüber hinaus können auch zumindest Teile des organischen Komplexbestandteils (hier des Pyridinbestandteils) zersetzt werden, so dass atomarer Kohlenstoff e im resultierenden Produkt vorhanden sein kann. Der Verlauf des lonenaustauschs und der Reduktionsreaktion in den entsprechenden Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukten lässt sich beim Einsatz von [Fe(bpy)3]2+-lonen haltigen Komplexen sehr gut anhand der veränderten Farbstellung der jeweiligen Produkte nachverfolgen. resulting product is present, which was introduced in advance via the organic iron complex in the layered silicate. In addition, at least parts of the organic complex component (here, the pyridine component) may be decomposed, so that atomic carbon e may be present in the resulting product. The course of the ion exchange and the reduction reaction in the corresponding starting materials, intermediates and end products can be traced very well using the [Fe (bpy) 3] 2+ -lone-containing complexes based on the altered color position of the respective products.
Während es sich bei den als Ausgangsstoffen verwendeten Schicht- Silikatpartikeln um helle Produkte praktisch ohne Eigenfärbung handelt (weißlich-grau), ist das den organischen Eisenkomplex enthaltende Whilst the layer silicate particles used as starting materials are light products with virtually no inherent color (whitish-gray), this is the organic iron complex containing
Zwischenprodukt tiefrot und das nach dem Reduktionsprozeß vorliegende Endprodukt nahezu schwarz gefärbt. Als Schichtsilikate kommen die bereits oben beschriebenen Schichtsilikate der Smectit-Gruppe oder Vermiculit infrage, insbesondere die Spezies Beidellit, Hectorit, Montmorillonit, Nontronit und Saponit, die alle ein gutes Quellverhalten in wässriger Suspension aufweisen und Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthalten, wobei Montmorillonit, Nontronit und Saponit besonders gut am Markt verfügbar sind und Montmorillonit beziehungsweise mineralische Produkte, die Montmorillonit als Hauptbestandteil enthalten, die am meisten bevorzugten Ausgangsmaterialien für die Pigmente gemäß der vorliegenden Erfindung sind. Prinzipiell ist die Form der erfindungsgemäßen Pigmente nicht entscheidend und kann plättchenförmig, stäbchenförmig, nadeiförmig oder regelmäßig bzw. unregelmäßig granulär sein. Auf Grund des ursprünglichen Vorliegens der nicht modifizierten Schichtsilikate in Nadelform beziehungsweise in einer Schichtstruktur, die beim Zerkleinern leicht in eine Plättchen- form übergeht, sind plättchenförmige beziehungsweise nadeiförmige Pigmente jedoch bevorzugt, insbesondere jedoch plättchenförmige Intermediate deep red and the present after the reduction process end product almost black. As sheet silicates, the sheet silicates of the smectite group or vermiculite already described above are suitable, in particular the species beidellite, hectorite, montmorillonite, nontronite and saponite, all of which have good swelling behavior in aqueous suspension and contain alkali metal and / or alkaline earth metal ions, montmorillonite, Nontronite and saponite are particularly well available on the market and montmorillonite or mineral products containing montmorillonite as the main ingredient are the most preferred starting materials for the pigments according to the present invention. In principle, the shape of the pigments according to the invention is not critical and may be platelet-shaped, rod-shaped, needle-shaped or regularly or irregularly granular. However, because of the original presence of the unmodified phyllosilicates in needle form or in a layer structure which readily changes into a platelet form during comminution, platelet-shaped or acicular-shaped pigments are preferred, but in particular platelet-shaped
Pigmente. Die erfindungsgemäßen Pigmente weisen Partikelgrößen im Bereich von 0,1 bis 100 μιτι, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 μιτι und insbesondere im Bereich von 1 bis 25 μιτι, auf. Besonders bevorzugt sind Pigmente mit Partikelgrößen im Bereich von 1 bis 25 μιτι, bei denen der dgs-Wert kleiner ist als 15 μιτι. Ein dgs-Wert von < 15 μιτι bedeutet, dass 95 Vol.% der Partikel einer Pigmentschüttung eine Partikelgröße von kleiner als 15 μιτι aufweisen. Vorzugsweise liegt der entsprechende dso-Wert bei < 10 μιτι. Pigments. The pigments according to the invention have particle sizes in the range from 0.1 to 100 μm, preferably in the range from 1 to 50 μm, and in particular in the range from 1 to 25 μm. Particular preference is given to pigments having particle sizes in the range from 1 to 25 μιτι, in which the dgs value is less than 15 μιτι. A dgs value of <15 μιτι means that 95 vol.% Of the particles of a pigment bed have a particle size of less than 15 μιτι. Preferably, the corresponding dso value is <10 μιτι.
Die angegebenen Partikelgrößen können dabei mit üblichen Methoden zur Partikelgrößenbestimmung ermittelt werden. Insbesondere bevorzugt ist ein Verfahren zur Partikelgrößenbestimmung nach der Laserdiffraktionsmetho- de, bei der vorteilhafterweise sowohl die nominale Partikelgröße der Einzel- partikel als auch deren prozentuale Partikelgrößenverteilung bestimmt werden kann. Bevorzugt wird ein Gerät vom Typ Malvern 3000 der Firma Malvern Instruments Ltd., UK, unter Standardbedingungen der ISO/DIS 13320 verwendet. In einer ersten Ausführungsform bestehen die erfindungsgemäßen Pigmente aus dem Basiskörper, das heißt sie bestehen aus einem modifizierten Schichtsilikat, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die Modifizierung darin besteht, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidations- stufe Fe(0) ersetzt ist. Die Pigmente werden wie vorab bereits beschrieben hergestellt. The specified particle sizes can be determined by conventional methods for particle size determination. Particularly preferred is a method for particle size determination according to the laser diffraction method, in which advantageously both the nominal particle size of the individual particles and their percentage particle size distribution can be determined. Preferably, a Malvern 3000 device from Malvern Instruments Ltd., UK is used under standard conditions of ISO / DIS 13320. In a first embodiment, the pigments according to the invention consist of the base body, that is to say they consist of a modified phyllosilicate which contains alkali metal and / or alkaline earth metal ions in the unmodified state, the modification being that at least part of the alkali metal and / or alkaline earth metal ions replaced by iron in the oxidation state Fe (0). The pigments are prepared as previously described.
Da diese Pigmente, deren Grobstruktur und deren Hauptbestandteile denen der unmodifizierten Schichtsilikate entsprechen, sich bei der Since these pigments, their coarse structure and their main components correspond to those of the unmodified phyllosilicates, in the
Einarbeitung in die verschiedenen Applikationsmedien so verhalten wie die nicht modifizierten ursprünglichen Schichtsilikate, die als Basismaterial verwendet werden, kann im allgemeinen mit einem guten Dispergier- verhalten und insgesamt mit guten Einarbeitungseigenschaften in die Applikationsmedien gerechnet werden. Für den Fall, dass aber das Applikationsmedium eine besondere Ober- flächenbeschaffenheit der Pigmente erfordert und/oder dass die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Pigmente in Bezug auf ihre Farbgebung, ihre Laserempfindlichkeit oder allgemein ihre Einarbeitungseigenschaften in das entsprechende Medium verändert oder verbessert werden sollen, können die erfindungsgemäßen Pigmente auf ihrer Oberfläche auch zusätzlich eine Oberflächenbeschichtung aufweisen. Diese Oberflächenbe- schichtung kann ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein und aus anorganischen und/oder organischen Materialien bestehen. So können organische Beschichtungen, die Fettsäuren, Silane, Siloxane und dergleichen enthalten, beispielsweise die Einarbeitungseigenschaften der Pigmente in das Applikationsmedium auf die gewünschte Art verändern. Anorganische Beschichtungen, insbesondere aus Metalloxiden wie beispielsweise S1O2, AI2O3, T1O2, Fe2O3, Fe3O4, SnO2, ZrO2, Cr2O3, CuO, Ce2O3, teilweise auch in dotierter Form, eignen sich sowohl zur Veränderung der Farbeigenschaften als auch zur Veränderung der Oberflächeneigenschaften beziehungsweise zur Veränderung der Lasersensibilität der erfindungsgemäßen Pigmente. Allerdings werden mit diesen Metalloxiden teilweise wieder Metallionen in die erfindungsgemäßen Pigmente eingeführt, die den Schwermetallen zuzurechnen sind oder aus anderen Gründen (SnO2) gemäß der vorliegenden Aufgabe der Erfindung vermieden werden sollen. Daher sind beim zusätzlichen Einsatz der genannten Metalloxide Vorteile und Nachteile gut gegeneinander abzuwägen. Falls ein Einsatz erwogen wird, sollte die entsprechenden Schichtdicken der die Metalloxide enthaltenden Schichten auf dem Basiskörper 100 nm möglichst nicht übersteigen, also bei 1 bis 100 nm, insbesondere 1 bis 50 nm, liegen. Incorporation in the various application media behave as the unmodified original phyllosilicates, as the base material can generally be used with a good dispersing behavior and overall good incorporation properties in the application media. If, however, the application medium requires a particular surface finish of the pigments and / or that the properties of the pigments according to the invention are to be changed or improved with regard to their coloring, their laser sensitivity or generally their incorporation properties into the corresponding medium, the novel pigments can be used Pigments on their surface also have a surface coating. This surface coating can be constructed as one or more layers and consist of inorganic and / or organic materials. Thus, organic coatings containing fatty acids, silanes, siloxanes and the like, for example, alter the incorporation properties of the pigments into the application medium in the desired manner. Inorganic coatings, in particular of metal oxides such as, for example, SiO 2, Al 2 O 3, T 2 O 2, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4 , SnO 2, ZrO 2, Cr 2 O 3, CuO, Ce 2 O 3, in some cases also in doped form, are suitable both for changing the color properties and for changing the surface properties or Change in the laser sensitivity of the pigments according to the invention. However, with these metal oxides some metal ions are again introduced into the pigments according to the invention, which are attributable to the heavy metals or for other reasons (SnO 2) should be avoided according to the present object of the invention. Therefore, the additional use of said metal oxides advantages and disadvantages are well balanced against each other. If an application is considered, the appropriate layer thicknesses of the Metal oxide-containing layers on the base body preferably do not exceed 100 nm, ie at 1 to 100 nm, in particular 1 to 50 nm.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Pigmente als Laseradditiv oder als LDS-Additiv (Laser- Direktstrukturierungs-Additiv) in einer polymeren Zusammensetzung. The present invention also relates to the use of the pigments of the invention as a laser additive or as an LDS additive (laser direct structuring additive) in a polymeric composition.
Die übliche Lasermarkierung von Kunststoffen unterscheidet sich wesentlich von der Laserbearbeitung von Kunststoffen im LDS-Verfahren. Bei der üblichen Lasermarkierung nimmt ein laserabsorbierendes Additiv dieThe usual laser marking of plastics differs significantly from the laser processing of plastics in the LDS process. In conventional laser marking, a laser-absorbing additive takes the
Energie des Laserstrahls auf und gibt sie an die umgebende Kunststoff- matrix ab, sodass letztere entweder aufgeschäumt oder carbonisiert wird, was die gewünschte Lasermarkierung hervorruft. Dabei soll die Oberfläche des Kunststoffkörpers, falls keine Ablatierung der Oberfläche erwünscht ist, unbeschädigt bleiben und die Markierung lediglich im Inneren des Kunststoffkörpers unterhalb der Oberfläche erzeugt werden. Die für das Verfahren nötige Energie des Laserstrahls wird entsprechend eingestellt. Energy of the laser beam on and gives it to the surrounding plastic matrix, so that the latter either foamed or carbonized, which causes the desired laser marking. In this case, the surface of the plastic body, if no ablation of the surface is desired to remain undamaged and the mark are generated only in the interior of the plastic body below the surface. The energy required for the process of the laser beam is adjusted accordingly.
Bei der Erzeugung von Schaltstrukturen mit Hilfe eines Laserstrahls im LDS-Verfahren soll dagegen die künftige Schaltstruktur mit Hilfe desIn the generation of switching structures by means of a laser beam in the LDS method, however, the future switching structure using the
Laserstrahls in die Oberfläche des entsprechenden Körpers eingraviert und gleichzeitig eine raue Oberflächenstruktur und Metallkeime erzeugt werden, die die spätere Anlagerung reiner Metalle im Metallbad (Plattierung) ermöglichen. Die Erzeugung solcher Oberflächenstrukturen muss über einen breiten Bereich an Laserparametern möglich sein und die entsprechende anschließende Metallisierung ausreichend stark, um als Engraved laser beam into the surface of the corresponding body and at the same time a rough surface structure and metal nuclei are generated, which allow the subsequent attachment of pure metals in the metal bath (plating). The generation of such surface structures must be possible over a wide range of laser parameters and the corresponding subsequent metallization sufficiently strong to
Leitungsstruktur für Mikroelektronik überhaupt in Frage zu kommen. Lead structure for microelectronics in question at all.
Außerdem sollen die mit den laserabsorbierenden Additiven versehenen Kunststoffkörper nicht über eine großflächige elektrische Leitfähigkeit verfügen. Daher werden für die Anwendung im LDS-Verfahren regelmäßig speziell dafür entwickelte Additive eingesetzt. Es ist daher mit der vorliegenden Erfindung in überraschender Weise gelungen, Pigmente zu entwickeln, die sowohl für das eine als auch für das andere Verfahren geeignet sind und bei entsprechender Einstellung der Laserparameter beim Einsatz für die Lasermarkierung zu den gewünschten kantenscharfen Markierungen bei gleichbleibend glatter Oberfläche des gelaserten Kunststoff-haltigen Körpers führen, während beim Einsatz für ein LDS-Verfahren und entsprechend anders gewählten Laserparametern die gewünschte mikroraue Oberflächenstruktur erhalten wird und Metallkeime freigesetzt werden, die die anschließende Metallisierung der per Laserstrahl vorgeformten Leitungsstruktur ermöglichen. In addition, the plastic bodies provided with the laser-absorbing additives should not have a large-area electrical conductivity. Therefore, specially developed additives are regularly used for the application in the LDS process. It is therefore possible with the present invention in a surprising manner to develop pigments which are suitable for both the one and the other method and with appropriate adjustment of the laser parameters when used for laser marking to the desired edge sharp marks with a consistently smooth surface of the lasered plastic-containing body, while in use for an LDS method and according to different laser parameters chosen the desired micro-rough surface structure is obtained and metal nuclei are released, which allow the subsequent metallization of the laser beam preformed conductive structure.
Die erfindungsgemäßen Pigmente sind in der jeweiligen polymeren The pigments of the invention are in the respective polymeric
Zusammensetzung als Laseradditiv oder als LDS-Additiv in einer Menge von 0,1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 15 Gew.-%, und insbesondere >1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Zusammensetzung, enthalten. Sie können auch in Gemischen mit anderen, aus dem Stand der Technik bekannten, Laseradditiven oder LDS-Additiven in der jeweiligen polymeren Zusammensetzung eingesetzt werden. Im letzteren Falle verringert sich der Anteil an den erfin- dungsgemäßen Pigmenten um den Anteil der anderen oder des anderen Laseradditivs oder LDS-Additivs. In der Summe beträgt der Anteil an Laseradditiven oder LDS-Additiven in der Regel nicht mehr als die oben angeführten 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der jeweiligen polymeren Zusammensetzung. Vorzugsweise werden die erfindungsge- mäßen Pigmente als einziges Laseradditiv oder LDS-Additiv in den jeweiligen polymeren Zusammensetzungen eingesetzt. Composition as laser additive or as LDS additive in an amount of 0.1 to 30 wt .-%, preferably from 0.5 to 15 wt .-%, and in particular> 1 to 10 wt .-%, each based on the total weight the polymeric composition. They may also be used in mixtures with other laser additives known in the art or LDS additives in the particular polymeric composition. In the latter case, the proportion of the pigments according to the invention is reduced by the proportion of the other or the other laser additive or LDS additive. In sum, the proportion of laser additives or LDS additives is usually not more than the above-mentioned 30 wt .-%, based on the total weight of the respective polymeric composition. Preferably, the pigments according to the invention are used as the only laser additive or LDS additive in the respective polymeric compositions.
Die polymere Zusammensetzung enthält neben den erfindungsgemäßen Pigmenten mindestens einen polymeren Kunststoff. Dafür kommen prinzipiell alle Kunststofftypen in Frage, die gewöhnlich bereits für denThe polymeric composition contains, in addition to the pigments according to the invention, at least one polymeric plastic. In principle, all types of plastic come into question, which usually already for the
Einsatz in einem Lasermarkierungsverfahren oder in einem LDS-Verfahren vorgesehen sind. Außerdem hat es sich auch herausgestellt, dass die erfindungsgemäßen Pigmente sehr gut in Kunststoffzusammensetzungen eingesetzt werden können, die Glasfasern als Füllstoff enthalten. Mit Glasfasern verstärkte Kunststoffe weisen eine hohe mechanische Stabilität auf und werden daher für moderne Kunststoffanwendungen bevorzugt eingesetzt. Sollen diese Kunststoffe jedoch für andere Zwecke, beispielsweise für die Eignung zur Lasermarkierung oder für einen Einsatz in einem LDS-Verfahren zusätzlich mit partikulären Additiven versetzt werden, tritt bei guter Wirksamkeit solcher Additive häufig der Effekt ein, dass die Glasfasern im Kunststoff mechanisch zerstört werden, weil die eingesetzten Additive eine hohe Mohs-Härte aufweisen, die die Mohs-Härte der Glasfasern deutlich übertrifft. Die erfindungsgemäßen Pigmente weisen diesen Nachteil nicht auf, weil ihr Grundkörper eine Mohs-Härte im Bereich von lediglich 1 bis 2 aufweist und der Austausch der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Fe(0) nicht zu einer merklichen Erhöhung dieser Werte führt. Daher eignen sich die erfindungsgemäßen Pigmente sehr gut für den Einsatz in Glasfaserverstärkten Kunststoffen. Use in a laser marking method or in an LDS method are provided. In addition, it has also been found that the pigments of the invention can be used very well in plastic compositions containing glass fibers as a filler. Plastics reinforced with glass fibers have a high mechanical stability and are therefore preferably used for modern plastics applications. If, however, these plastics are additionally mixed with particulate additives for other purposes, for example for the suitability for laser marking or for use in an LDS process, the effect of such additives often has the effect of mechanically destroying the glass fibers in the plastic, because the additives used have a high Mohs hardness, which significantly exceeds the Mohs hardness of the glass fibers. The pigments according to the invention do not have this disadvantage because their base body has a Mohs hardness in the range of only 1 to 2 and the replacement of the alkali metal and / or alkaline earth metal ions by Fe (O) does not lead to a marked increase in these values. Therefore, the pigments of the invention are very suitable for use in glass fiber reinforced plastics.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine polymere The present invention is also a polymeric
Zusammensetzung, enthaltend mindestens einen polymeren Kunststoff und ein Laseradditiv oder LDS-Additiv, wobei das Laseradditiv oder LDS-Additiv Pigmente enthält, welche einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die Modifizierung darin besteht, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) oder in den Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Composition comprising at least one polymeric plastic and a laser additive or LDS additive, wherein the laser additive or LDS additive contains pigments which have a base body of a modified layered silicate, which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein the modification therein There is at least a part of the alkali and / or alkaline earth ions is replaced by iron in the oxidation state Fe (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II).
Bei der polymeren Zusammensetzung kann es sich sowohl um eine ther- moplastische polymere Zusammensetzung als auch um eine duroplastische polymere Zusammensetzung handeln. Abhängig von der gewünschten Applikation der polymeren Werkstoffe und von einem Einsatz zur Lasermarkierung oder für das LDS-Verfahren kann dabei jeweils entweder die thermoplastische oder auch die duroplastische Zusammensetzung bevorzugt sein. Die polymeren Zusammensetzungen sind dabei zu einem überwiegenden Anteil (in der Regel >50 Gew.-%) aus thermoplastischen bzw. duroplastischen Kunststoffen zusammengesetzt. The polymeric composition may be both a thermoplastic polymeric composition and a thermosetting polymeric composition. Depending on the desired application of the polymeric materials and on a use for Laser marking or for the LDS process, either the thermoplastic or the thermosetting composition may be preferred in each case. The polymeric compositions are composed to a predominant proportion (usually> 50 wt .-%) of thermoplastic or thermosetting plastics.
Als thermoplastische Kunststoffe eignen sich amorphe und semi-kristalline Thermoplasten in großer Materialauswahl, wie verschiedenste Polyamide (PA), Polycarbonat (PC), Polyphthalamid (PPA), Polyphenylenoxid (PPO), Polybutylenterephthalat (PBT), Cycloolefin-Polymere (COP), Polyarylether- ketone, wie z.B. Polyetheretherketon (PEEK), Flüssigkristallpolymere (LCP) oder auch deren Mischpolymerisate oder Blends, wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol/Polycarbonat-Blend (PC/ABS) oder PBT/PET. Sie werden von allen namhaften Polymerherstellern in geeigneten Suitable thermoplastics are amorphous and semi-crystalline thermoplastics in a wide range of materials, such as various polyamides (PA), polycarbonate (PC), polyphthalamide (PPA), polyphenylene oxide (PPO), polybutylene terephthalate (PBT), cycloolefin polymers (COP), polyaryl ethers - ketones, such as Polyetheretherketone (PEEK), liquid crystal polymers (LCP) or their copolymers or blends, such as acrylonitrile-butadiene-styrene / polycarbonate blend (PC / ABS) or PBT / PET. They are suitable by all well-known polymer manufacturers
Qualitäten angeboten. Qualities offered.
Als duroplastische Kunststoffe sind insbesondere verschiedene Polyuretha- ne, Melaminharze, Phenolharze, Polyester und Epoxidharze geeignet. As thermosetting plastics, in particular different polyurethanes ne, melamine resins, phenolic resins, polyesters and epoxy resins are suitable.
Auch Polysilikone der verschiedensten Zusammensetzungen sind prinzipiell als Kunststoffe in der polymeren Zusammensetzung geeignet. Wie vorab bereits beschreiben, beträgt der Anteil der erfindungsgemäßen Pigmente in der erfindungsgemäßen polymeren Zusammensetzung 0,1 bis 30 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 15 Gew.-%, und insbesondere >1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Zusammensetzung, und wird im Detail je nach dem aktuellen Einsatz zur Laser- beschriftung oder in einem LDS-Verfahren bemessen. Für die meistenAlso polysilicones of various compositions are suitable in principle as plastics in the polymeric composition. As already described above, the proportion of the pigments according to the invention in the polymeric composition according to the invention is 0.1 to 30 wt.%, Preferably 0.5 to 15 wt .-%, and in particular> 1 to 10 wt .-%, based on the Total weight of the polymeric composition, and is measured in detail depending on the current application for laser marking or in an LDS method. For the most
Anwendungen reichen prozentuale Anteile im Bereich von >1 bis 5 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Zusammensetzung, völlig aus. Applications range from percentages in the range of> 1 to 5 wt.%, based on the total weight of the polymeric composition, completely.
Ganz besonders eignen sich die erfindungsgemäßen Pigmente jedoch als Laseradditiv oder LDS-Additiv in Glasfaser-verstärkten Kunststoffen, wie oben bereits ausgeführt. Als Glasfasern können dabei alle üblicherweise bei der Herstellung von polymeren Kunststoffartikeln verwendeten Glasfasern, unabhängig von deren konkreter stofflicher Zusammensetzung, Größe und Form, eingesetzt werden. Die Glasfasern werden, ebenso wie die polymeren Materialien für die polymeren Zusammensetzungen, von einer Vielzahl von Herstellern kommerziell angeboten. Die stoffliche However, the pigments according to the invention are very particularly suitable as laser additive or LDS additive in glass fiber-reinforced plastics, as already explained above. As glass fibers, it is possible to use all glass fibers customarily used in the production of polymeric plastic articles, regardless of their concrete material composition, size and shape. The glass fibers, as well as the polymeric materials for the polymeric compositions, are commercially available from a variety of manufacturers. The material
Zusammensetzung, Form, Größe und Menge der Glasfasern richtet sich dabei nach den angestrebten mechanischen Eigenschaften der polymeren Zusammensetzungen und kann vom Fachmann entsprechend seiner diesbezüglichen allgemeinen Kenntnisse fachgemäß ausgewählt werden. The composition, shape, size and amount of the glass fibers depends on the desired mechanical properties of the polymeric compositions and can be selected by the skilled person according to his general knowledge relevant thereto.
Die Einarbeitung der erfindungsgemäßen Pigmente in die polymere The incorporation of the pigments according to the invention into the polymers
Zusammensetzung kann beispielsweise durch Compoundierung, über Masterbatches, über Pasten oder durch direkte Zugabe im formgebenden Verarbeitungsschritt erfolgen. Composition can be effected for example by compounding, via masterbatches, pastes or by direct addition in the shaping processing step.
Darüber hinaus können die polymeren Zusammensetzungen, die die erfindungsgemäßen Pigmente als Laseradditiv oder LDS-Additiv enthalten, optional noch zusätzlich weitere Füllstoffe und/oder Farbmittel sowie Stabilisatoren, Hilfsstoffe und/oder Flammschutzmittel enthalten. In addition, the polymeric compositions containing the pigments according to the invention as laser additive or LDS additive may optionally additionally contain further fillers and / or colorants as well as stabilizers, auxiliaries and / or flame retardants.
Als weitere Füllstoffe geeignet sind beispielsweise verschiedene natürliche oder synthetische Silikate, S1O2, Talk, Kaolin, Glimmer, Wollastonit, Glaskugeln, Carbonfasern oder dergleichen. Als Farbmittel kommen sowohl organische Farbstoffe als auch anorganische oder organische Farbpigmente in Betracht. Sie dienen der Färb- Veränderung bzw. der Aufhellung der polymeren Kunststoffzusammensetzungen, die durch die Zugabe der erfindungsgemäßen Pigmente als Laseradditiv oder LDS-Additiv je nach prozentualem Gehalt eine eher dunkle Farbgebung aufweisen. Als Beispiele sollen hier lediglich die besonders häufig verwendeten Weißpigmente ΤΊΟ2, ZnO, BaSO4 und CaCO3 genannt werden. Die Menge und Art der zugesetzten Füllstoffe und/oder Farbmittel wird dabei lediglich durch die jeweilige konkrete stoffliche Beschaffenheit der einzelnen polymeren Zusammensetzungen, insbesondere der verwendeten Kunststoffe, limitiert. Suitable further fillers are, for example, various natural or synthetic silicates, S1O2, talc, kaolin, mica, wollastonite, glass beads, carbon fibers or the like. Suitable colorants are both organic dyes and inorganic or organic color pigments. They serve the coloring Change or the lightening of the polymer plastic compositions, which have a rather dark color due to the addition of the pigments of the invention as a laser additive or LDS additive depending on the percentage content. As examples, only the most commonly used white pigments ΤΊΟ2, ZnO, BaSO 4 and CaCO3 are mentioned here. The amount and type of added fillers and / or colorants is limited only by the particular concrete material nature of the individual polymeric compositions, in particular the plastics used.
Die erfindungsgemäßen Pigmente verfügen über eine hohe Laseraktivität und können sowohl zur Lasermarkierung als auch in LDS-Verfahren vorteilhaft eingesetzt werden. Beim Einsatz in der Lasermarkierung ergeben sich unter dem Einfluss des Laserstrahls helle, kantenscharfe Markie- rungen auf dunklem Grund bei intakter Oberfläche der gelaserten Kunst- stoffkörper. Bei Lasereinwirkung gemäß dem LDS-Verfahren und den daran angepassten Laserparametern führt der Einsatz der erfindungsgemäßen Pigmente zu den gewünschten mikrorauen Oberflächen innerhalb der durch den Laserstrahl ablatierten und carbonisierten The pigments according to the invention have a high laser activity and can be advantageously used both for laser marking and in LDS processes. When used in laser marking, bright, edge-sharp markings on a dark background result under the influence of the laser beam, with the surface of the lasered plastic body intact. When laser action according to the LDS method and the laser parameters adapted thereto, the use of the pigments according to the invention results in the desired microrough surfaces within the laser beam ablated and carbonized
Leitungsstrukturen, so dass eine nachfolgende Metallisierung in guter Qualität möglich ist. Dabei ist eine sehr gute Metallisierbarkeit bei einer großen Bandbreite an verschiedenen Lasereinstellungen möglich. Damit können für das LDS-Verfahren jeweils die für die tatsächlich vorhandenen Gegebenheiten am besten geeigneten Bedingungen für die Laseraktion gewählt werden, ohne dass bei der nachfolgenden Metallisierung Conductor structures, so that a subsequent metallization in good quality is possible. In this case, a very good metallizability is possible with a wide range of different laser settings. Thus, for the LDS method, the most suitable conditions for the laser action that are most suitable for the actual circumstances can be selected without the subsequent metallization
Qualitätseinbrüche zu erwarten wären. Quality losses would be expected.
Außerdem führt der Einsatz der erfindungsgemäßen Pigmente als In addition, the use of the pigments according to the invention as
Laseradditiv oder LDS-Additiv in Kunststoff-haltigen polymeren Zusammen- Setzungen auch nicht zu einer Degradation der die Additive umgebenden organischen Polymermoleküle. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Pigmente frei von Antimon, Zinn und Kupfer und sind besonders für den Einsatz in glasfaserverstärkten polymeren Zusammensetzungen geeignet. Laser additive or LDS additive in plastic-containing polymer compositions also not to a degradation of the additives surrounding organic polymer molecules. In addition, the pigments according to the invention are free of antimony, tin and copper and are especially suitable for suitable for use in glass fiber reinforced polymeric compositions.
Die erfindungsgemäße polymere Zusammensetzung ist für den Einsatz in einem Lasermarkierungsverfahren oder in einem LDS-Verfahren (Laser- Direktstrukturierungsverfahren) zur Erzeugung von metallisierten Schaltstrukturen vorgesehen. Die dabei jeweils zum Einsatz kommenden Kunst- stoffkörper bestehen entweder aus zwei- oder dreidimensionalen Kunst- stoffgrundkörpern oder weisen Kunststoff-haltige Beschichtungen auf zwei- oder dreidimensionalen Grundkörpern auf. Die polymere Zusammensetzung kann dabei je nach Bedarf mittels eines Lasermarkierungsverfahrens mit einer dauerhaften, kantenscharfen Lasermarkierung versehen werden oder bewirkt durch die Zugabe der erfindungsgemäßen Pigmente als LDS-Additiv eine gute Metallisierbarkeit der per Laserstrahl erzeugten Leitungsstrukturen, wobei die Laserparameter in einem breiten Spektrum gewählt werden können. Dabei ist das zugesetzte LDS-Additiv frei von Antimon, Zinn und Kupfer, sodass keine chemische Beeinflussung durch Degradation der Polymermatrix befürchtet werden muss. Außerdem findet auch keine mechanische Beeinträchtigung glasfaserverstärkter Polymer- massen statt. The polymeric composition according to the invention is intended for use in a laser marking process or in an LDS process (laser direct structuring process) for producing metallized switching structures. The plastic bodies used in each case consist of either two- or three-dimensional plastic base bodies or have coatings containing plastic on two- or three-dimensional basic bodies. Depending on requirements, the polymeric composition can be provided with a permanent, edge-sharp laser marking by means of a laser marking process or, by adding the pigments according to the invention as LDS additive, good metallizability of the laser structures generated by laser beam structures, wherein the laser parameters can be selected in a wide range , The added LDS additive is free of antimony, tin and copper, so that no chemical influence due to degradation of the polymer matrix has to be feared. In addition, no mechanical impairment of glass fiber reinforced polymer masses takes place.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Artikel mit Lasermarkierung, bestehend aus einem Kunststoffgrundkorper oder einem eine kunststoffhaltige Beschichtung aufweisenden Grundkörper, wobei der Kunststoffgrundkorper oder die kunststoffhaltige Beschichtung des Grundkörpers ein Laseradditiv enthält, welches Pigmente enthält, die einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im un modifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die Modifizierung darin besteht, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe (0) oder in den The present invention is also an article with laser marking, consisting of a Kunststoffgrundkorper or a plastic-containing coating having basic body, wherein the Kunststoffgrundkorper or the plastic-containing coating of the base body contains a laser additive containing pigments having a base body of a modified sheet silicate, which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein the modification consists in that at least part of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the oxidation state (0) or in the
Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Außerdem ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung auch ein Artikel mit einer in einem LDS-Verfahren erzeugten Schaltungsstruktur, bestehend aus einem Kunststoffgrundkörper oder einem eine kunststoffhaltige Oxidation levels Fe (0) and Fe (II) is replaced. In addition, the subject matter of the present invention is also an article with a circuit structure produced in an LDS method, consisting of a plastic main body or a plastic-containing one
Beschichtung aufweisenden Grundkörper sowie auf der Oberfläche des Grundkörpers oder der Beschichtung befindlichen metallischen Coating base body as well as located on the surface of the body or the coating metallic
Leiterbahnen, wobei der Kunststoffgrundkörper oder die kunststoffhaltige Beschichtung des Grundkörpers ein LDS-Additiv enthält, welches Pigmente enthält, die einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im un modifizierten Zustand Alkali- und/oder  Conductor tracks, wherein the plastic base body or the plastic-containing coating of the base body contains an LDS additive containing pigments which have a base body of a modified sheet silicate, which in the unmodified state alkali and / or
Erdalkaliionen enthält, wobei mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) oder in den Contains alkaline earth ions, wherein at least a portion of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the oxidation state Fe (0) or in the
Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Oxidation levels Fe (0) and Fe (II) is replaced.
Artikel mit Lasermarkierung können in praktisch allen Gebieten der Technik eingesetzt werden, in denen dauerhafte Beschriftungen auf kunststoffhalti- gen Körpern, Folien oder Beschichtungen von Vorteil sind, beispielsweise als Halbzeuge oder Fertigteile in der Elektro-, Elektronik- und Kraftfahrzeugindustrie, als gekennzeichnete oder beschriftete Kabel, Leitungen, Stecker, Griffe, Schalter, Zierleisten, Funktionsteile im Heizungs-, Lüftungs- oder Kühlbereich, bei Verpackungen oder Etiketten, als Verbrauchsmaterialien im Medizinbereich, als Tierohrmarken oder dergleichen mehr. Laser marking articles can be used in virtually all fields of technology in which permanent inscriptions on plastic-containing bodies, films or coatings are advantageous, for example as semi-finished or finished parts in the electrical, electronics and automotive industries, as marked or labeled cables , Cables, plugs, handles, switches, moldings, functional parts in the heating, ventilation or cooling, in packaging or labels, as consumables in the medical field, as animal ear tags or the like.
Artikel mit einer Schaltungsstruktur, die im LDS-Verfahren erzeugt wird, insbesondere Artikel aus organischen thermoplastischen oder duroplasti- sehen Kunststoffen, finden Einsatz beispielsweise in der Telekommunikation, der Medizintechnik oder im Automobilbau, wo sie zum Beispiel als elektronische Bauteile von Mobiltelefonen, Hörgeräten, zahnärztlichen Instrumenten, Autoelektronik und dergleichen verwendet werden. Die Lasertypen und Laserparameter sowohl für das Lasermarkierungsverfahren als auch für das LDS-Verfahren sind dem entsprechenden Fachmann bekannt und können fachgemäß aus den üblicherweise eingesetzten Apparaturen und Parametern ausgewählt werden, ohne dass besondere Anpassungen nötig werden. Articles with a circuit structure that is produced in the LDS process, in particular articles made of organic thermoplastic or thermosetting plastics, are used, for example, in telecommunications, in medical technology or in the automotive industry, where they are used, for example, as electronic components of mobile telephones, hearing aids, dental Instruments, car electronics and the like can be used. The laser types and laser parameters for both the laser marking method and for the LDS method are known to those skilled in the art and can be selected from the usual used equipment and parameters are selected without special adjustments are needed.
Die vorliegende Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen erläutert, nicht jedoch auf diese beschränkt werden. The present invention will be explained below by means of examples, but not limited to these.
Beispiel 1 : Example 1 :
Herstellung des erfindungsgemäßen Pigmentes A)21 ,2 g FeCI2 *4H20 werden in Wasser gelöst und mit 50 g in Ethanol gelöstem 2,2' Bipyridin in einer Kristallisationsschalle gemischt. Die Preparation of the pigment of the invention A) 21, 2 g of FeCl 2 * 4H 2 0 is dissolved in water and mixed with 50 g of ethanol dissolved in 2,2 'bipyridine in a crystallization sounds. The
Abscheidung von tiefroten [Fe(bpy)3]Cl2 -Kristallen erfolgt innerhalb mehrerer Tage bei Raumtemperatur. 43,14 g des [Fe(bpy)3]Cl2 -Komplexes werden in Wasser gelöst und langsam zu einer Suspension von 75 g Nanoclay PGV (hydrophiles Bentonit, Produkt der Fa. Nanocor, Partikelgröße < 25 μιτι) in Wasser getropft. Unter Rühren bei 70°C über einen Zeitraum von ca. 5 Stunden erfolgt der lonenaustausch von Alkali- und/oder Erdalkaliionen im Bentonit. Die entstandenen roten Partikel werden abgesaugt, der Feststoff mitDeposition of deep red [Fe (bpy) 3] Cl2 crystals occurs within several days at room temperature. 43.14 g of the [Fe (bpy) 3] Cl2 complex are dissolved in water and slowly added dropwise to a suspension of 75 g Nanoclay PGV (hydrophilic bentonite, product of Nanocor, particle size <25 μm) in water. With stirring at 70 ° C over a period of about 5 hours, the ion exchange of alkali and / or alkaline earth ions in bentonite takes place. The resulting red particles are sucked off, the solid with
Wasser und Aceton gewaschen und bei 1 10°C getrocknet. Die getrockneten Partikel werden in einer Kugelmühle auf eine Partikelgröße von < 40 μιτι gemahlen und anschließend bei 800°C unter Stickstoff über einen Zeitraum von 60 bis 120 Minuten reduziert. Es entstehen schwarze Washed water and acetone and dried at 1 10 ° C. The dried particles are ground in a ball mill to a particle size of <40 μιτι and then reduced at 800 ° C under nitrogen over a period of 60 to 120 minutes. There are black ones
Pigmente, die wahlweise erneut zerkleinert und gesiebt werden. Die resultierende Partikelgröße beträgt < 40 μιτι. Pigments, which are optionally comminuted and sieved again. The resulting particle size is <40 μιτι.
B) 150 g Nanoclay PGV (Zusammensetzung und Hersteller siehe oben) werden in Wasser suspendiert und bei 60°C mit einer Mischung aus 28,81 g FeCI2 *4H20 in Wasser und 67,94 g 2,2' Bipyridin in Ethanol versetzt. Die Suspension wird über einen Zeitraum von 1 Stunde bei 50°C nachgerührt. In dieser Zeitspanne erfolgt der lonenaustausch von Alkali- und/oder Erdalkaliionen im Bentonit. B) 150 g Nanoclay PGV (composition and manufacturer see above) are suspended in water and at 60 ° C with a mixture of 28.81 g FeCl 2 * 4H 2 0 in water and 67.94 g of 2,2 'bipyridine in ethanol added. The suspension is stirred for a further 1 hour at 50.degree. In this period, the ion exchange of alkali and / or alkaline earth ions in bentonite takes place.
Die Aufarbeitung der dabei entstehenden roten Partikel erfolgt wie unter A) beschrieben.  The workup of the resulting red particles is carried out as described under A).
Der Vorteil des in Variante B) beschriebenen Verfahrens liegt in der verkürzten Herstellungszeit. The advantage of the method described in variant B) lies in the shortened production time.
Beispiel 2: Example 2:
Anwendung als Laseradditiv  Application as laser additive
Herstellung des Probekörpers: Preparation of the test specimen:
60 g eines PVBs (Movital B 20H, Fa. Kuraray) werden in Ethanol unter Rückfluss bei einer Temperatur von 92°C gelöst. 4,25 g der erhaltenen Lösung werden mit 0,5 g Triethylenglycol-Monobutylether und 0,25 des Pigmentes gemäß Beispiel 1 B versetzt und bei 2800 rpm für 2 min gemischt. Der so erhaltene Lack wird mit einer 500 μηη-Rakel auf eine Triacetat-Trägerfolie aufgebracht und über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Nachfolgend wird die Lackschicht von der Trägerfolie entfernt. Beispiel 2 a: Eine wie oben beschrieben hergestellte PVB enthaltende Folie mit einem Anteil von 5 Gew.% des Pigmentes gemäß Beispiel 1 B wird mit einem 10W-Yttrium-Vanadat-Laser (λ: 1064 nm) mit einem Testraster bei unterschiedlicher Laserleistung und -geschwindigkeit versehen. Es werden nahezu über den gesamten getesteten Bereich hinweg kantenscharfe, deutliche helle Markierungen auf schwarzem Grund erhalten.  60 g of a PVB (Movital B 20H, Kuraray) are dissolved in ethanol at reflux at a temperature of 92 ° C. 4.25 g of the resulting solution are mixed with 0.5 g of triethylene glycol monobutyl ether and 0.25 of the pigment according to Example 1 B and mixed at 2800 rpm for 2 min. The paint obtained in this way is applied to a triacetate support film with a 500 μm doctor blade and dried overnight at room temperature. Subsequently, the lacquer layer is removed from the carrier film. EXAMPLE 2 a: A PVB-containing film produced as described above with a content of 5% by weight of the pigment according to Example 1 B is mixed with a 10W yttrium vanadate laser (λ: 1064 nm) with a test grid at different laser power and provided speed. Sharp-edged, clear, bright marks on black ground are obtained over almost the entire range tested.
Vergleichsbeispiele 2a bis 2e: Comparative Examples 2a to 2e:
Als Vergleich werden PVB-enthaltende Folien mit folgenden Inhaltsstoffen parallel derselben Laserbehandlung unterworfen: For comparison, PVB-containing films with the following ingredients are subjected in parallel to the same laser treatment:
2b: 5 Gew.% von [Fe(bpy)3]Cl2 ^ rote Folie, keine Lasermarkierung; 2c: 5 Gew.% Nanociay PGV ^helle Folie, sehr schwache stellenweise 2b: 5% by weight of [Fe (bpy) 3] Cl2 ^ red film, no laser marking; 2c: 5 wt.% Nanociay PGV ^ bright film, very weak in places
Markierung schlechter Qualität;  Bad quality mark;
2d: 5 Gew.% physikalische Mischung aus [Fe(bpy)3]Cl2 und Nanociay PGV im Verhältnis 1 :1 ^rote Folie, geringe rötliche Markierung in wenigen Testfeldern; 2d: 5% by weight physical mixture of [Fe (bpy) 3] Cl2 and Nanociay PGV in the ratio 1: 1 ^ red film, low reddish marking in a few test fields;
2e: 5 Gew.% des ionenausgetauschten Nanociay PGV aus Beispiel 1 B vor der Reduktion ^rote Folie, einige wenige rötliche  2e: 5% by weight of the ion-exchanged Nanociay PGV from Example 1 B before the reduction red film, a few reddish
Markierungen in einzelnen Testfeldern Aus Beispiel 2a im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen 2b bis 2e ist deutlich ersichtlich, dass nur die reduzierte Spezies gemäß der vorliegenden Erfindung die gewünschte Lasermarkierung hervorbringt.  Markings in Individual Test Fields From Example 2a, in comparison with Comparative Examples 2b to 2e, it can be clearly seen that only the reduced species according to the present invention produces the desired laser marking.
Beispiel 3: Example 3:
Anwendung als LDS-Additiv: Application as LDS additive:
Mittels eines gleichsinnig drehenden Doppelschneckenextruders (Prism Eurolab, Thermo Scientific) werden 5 Gew.-% des LDS-Additivs (Pigment gemäß Beispiel 1 B) in PC/ABS (Xantar C CM 406, Mitsubishi Engineering Plastics) eingearbeitet. Die Dosierung des zuvor gemahlenen Polymers und des LDS-Additivs erfolgt als Vormischung über den Haupttrichter. Der Extruder hat einen Schneckendurchmesser von 16 mm und ein L/D- Verhältnis von 32. Das Extrudat wird stranggranuliert und anschließend 4 Stunden bei 100 °C getrocknet. Danach werden auf einer Spritzguß- maschine (Arburg Allrounder 320 M) Testplatten der Abmessungen 60 x 90 x 1 ,5 mm spritzgegossen. Die Testplatten enthalten das LDS-Additiv homogen und fein verteilt. By means of a co-rotating twin-screw extruder (Prism Eurolab, Thermo Scientific) 5 wt .-% of the LDS additive (pigment according to Example 1 B) in PC / ABS (Xantar C CM 406, Mitsubishi Engineering Plastics) incorporated. The metering of the previously ground polymer and the LDS additive takes place as a premix via the main hopper. The extruder has a screw diameter of 16 mm and an L / D ratio of 32. The extrudate is strand granulated and then dried at 100 ° C for 4 hours. Thereafter, test plates measuring 60 × 90 × 1.5 mm are injection-molded on an injection molding machine (Arburg Allrounder 320 M). The test plates contain the LDS additive homogeneously and finely distributed.
Die Testplatten werden mit unterschiedlicher Laserleistung und -frequenz im Bereich von 3-16 W und 60-100 kHz in gerasterten Testfeldern mittels eines 10W-Yttrium-Vanadate-Lasers (λ: 1064 nm) so bearbeitet, dass ein geringer Materialabtrag bei gleichzeitiger Karbonisierung der bearbeiteten Fläche entsteht. Anschließend erfolgt die Metallisierung mit Kupfer in einem handelsüblichen reduktiven Kupferbad (MID Copper 100 XB, MacDermid). Die Metallisierungseigenschaften werden anhand des Aufbaus der The test plates are processed with different laser power and frequency in the range of 3-16 W and 60-100 kHz in screened test fields by means of a 10W yttrium vanadate laser (λ: 1064 nm) so that a low material removal with simultaneous carbonation of the edited Surface is created. Subsequently, the metallization with copper in a commercially available reductive copper bath (MID Copper 100 XB, MacDermid). The metallization properties are based on the structure of the
Kupferschicht auf dem Substrat beurteilt. Copper layer on the substrate assessed.
Es wird eine gute, gleichmäßige Metallisierung über nahezu das gesamte Testraster erhalten. It will get a good, uniform metallization over almost the entire test grid.
Beispiel 4: Example 4:
Mechanische Festigkeit der Proben  Mechanical strength of the samples
4a: Mittels eines gleichsinnig drehenden Doppelschneckenextruders (Prism Eurolab, Thermo Scientific) werden 5 Gew.% des LDS-Additivs (Pigment gemäß Beispiel 1 B) in PA6-GF30 (Durethan BG30X, Lanxess, 30% Glasfasern/Glaskugeln) eingearbeitet. Die Dosierung des zuvor gemahlenen Polymers und des LDS-Additivs erfolgt als Vormischung über den Haupttrichter. Der Extruder hat einen Schneckendurchmesser von 16 mm und ein L/D-Verhältnis von 32. Das Extrudat wird stranggranuliert und anschließend 24 Stunden bei 70 °C getrocknet. Danach werden auf einer Spritzgußmaschine Normkörper (Schulterstab, Typ 1A, EN ISO 527-2, Gesamtlänge 170 mm, Breite an den Enden 20 mm, Breite des engen parallelen Teils 10 mm, Stärke 4 mm) spritzgegossen. Die Schulterstäbe enthalten das LDS- Additiv homogen und fein verteilt und können für Zugversuche nach DIN EN ISO 527-2 genutzt werden. Gleiche Schulterstäbe werden für die Prüfung der Kerbschlagzähigkeit genutzt, indem man in die Mitte des parallelen Teils durch Fräsen eine 10 mm lange Kerbe einbringt. Das Einbringen der Kerbe und die Prüfung erfolgt nach DIN EN ISO 179-1 . Vergleichsbeispiele 4b bis 4d: 4a: Using a co-rotating twin-screw extruder (Prism Eurolab, Thermo Scientific), 5% by weight of the LDS additive (pigment according to Example 1 B) are incorporated in PA6-GF30 (Durethan BG30X, Lanxess, 30% glass fibers / glass beads). The metering of the previously ground polymer and the LDS additive takes place as a premix via the main hopper. The extruder has a screw diameter of 16 mm and a L / D ratio of 32. The extrudate is strand granulated and then dried at 70 ° C for 24 hours. Thereafter, standard bodies (shoulder bar, type 1A, EN ISO 527-2, total length 170 mm, width at the ends 20 mm, width of the narrow parallel portion 10 mm, thickness 4 mm) are injection-molded on an injection molding machine. The shoulder bars contain the LDS additive homogeneously and finely distributed and can be used for tensile tests according to DIN EN ISO 527-2. Equal shoulder bars are used for notched impact testing by milling a 10 mm notch into the center of the parallel part. The introduction of the notch and the test is carried out according to DIN EN ISO 179-1. Comparative Examples 4b to 4d:
Analog Beispiel 4a werden 5 Gew.% eines Kupferspinells als LDS-Additiv in PA6-GF30 eingearbeitet und Schulterstäbe daraus gefertigt (4d). Als weitere Vergleichsproben dienen Nullproben des PA6-GF30 Polymers in folgender Form: 5% by weight of a copper spinel are incorporated as an LDS additive in PA6-GF30 analogously to Example 4a, and shoulder rods are produced therefrom (FIG. 4d). As further comparative samples serve zero samples of the PA6-GF30 polymer in the following form:
Vergleich 4b: Polymer ohne LDS-Additiv, ohne Extrusion, im  Comparison 4b: Polymer without LDS additive, without extrusion, in
Anlieferungszustand,  Delivery condition
Vergleich 4c: Polymer ohne LDS-Additiv, extrudiert Comparison 4c: Polymer without LDS additive, extruded
Die Probekörper werden hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Geprüft werden folgende Parameter: The specimens are examined for their mechanical strength. The results are shown in Table 1. The following parameters are checked:
Prüfart Norm Einheit Prüfbedingung Type of test Standard Unit Test condition
Zug-E-Modul DIN EN ISO 527-2/1A MPa 1 mm/minTensile modulus DIN EN ISO 527-2 / 1A MPa 1 mm / min
Bruchspannung DIN EN ISO 527-2/1A MPa 5 mm/minBreaking stress DIN EN ISO 527-2 / 1A MPa 5 mm / min
Bruchdehnung DIN EN ISO 527-2/1A % 5 mm/min Charpy Elongation at break DIN EN ISO 527-2 / 1A% 5 mm / min Charpy
Kerbschlagzähigkeit DIN EN ISO-179-1/1 eA kJ/m2 23°C Notched impact strength DIN EN ISO-179-1 / 1 eA kJ / m 2 23 ° C
Ergebnisse der Prüfung: Tabelle 2 Results of the test: Table 2
Vergleich 4b Vergleich 4c Vergl.bsp.4d Bsp.4a Comparison 4b Comparison 4c Compare example 4d Ex.4a
Zug-E-Modul 6100 5600 5600 5800Pull-E module 6100 5600 5600 5800
Bruchspannung 106 75 70 89Breaking stress 106 75 70 89
Bruchdehnung 2,7 1 ,6 1 ,5 2,3 Charpy Elongation at break 2.7 1, 6 1, 5 2.3 Charpy
Kerbschlagzähigkeit 4 3,4 2,8 3,5  Notched Toughness 4 3.4 2.8 3.5
Die Ergebnisse zeigen, dass bei der Verwendung des erfindungsgemäß als LDS-Additiv eingesetzten Pigmentes in glasfaserverstärkten Kunststoffen bezüglich der mechanischen Festigkeit sowohl eine höhere Bruchspannung als auch Charpy Kerbschlagzähigkeit erzielt werden kann, verglichen mit dem Einsatz von Kupferspinell. Hinsichtlich des Zug-E-Moduls ist das erfindungsgemäße Beispiel vergleichbar mit den Werten, die mit dem extrudierten, unpigmentierten Polymer erzielt werden können. The results show that with the use of the pigment used according to the invention as an LDS additive in glass fiber reinforced plastics in terms of mechanical strength both a higher fracture stress and Charpy notched impact strength can be achieved compared to the use of copper spinel. With regard to the train E modulus is Example according to the invention comparable to the values that can be achieved with the extruded, unpigmented polymer.
Beim Einsatz von Kupferspinell (Vergleichsbeispiel 4d) als LDS-Additiv ist dagegen erwartungsgemäß ein deutlicher Abfall bei Bruchspannung und Kerbschlagzähigkeit gegenüber Vergleich 4c festzustellen, welcher auf die Schädigung und damit Kürzung der Glasfaser zurückzuführen ist. When using copper spinel (Comparative Example 4d) as LDS additive, however, as expected, a significant drop in stress at break and notched impact strength compared to Comparison 4c is observed, which is due to the damage and thus reduction of the glass fiber.

Claims

Patentansprüche claims
Pigmente, die einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die Modifizierung darin besteht, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) ersetzt ist. Pigments which have a base body of a modified sheet silicate which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein the modification consists in that at least a part of the alkali and / or alkaline earth ions replaced by iron in the oxidation state Fe (0) is.
Pigmente gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in den Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Pigments according to claim 1, characterized in that at least a part of the alkali and / or alkaline earth ions is replaced by iron in the oxidation states Fe (0) and Fe (II).
Pigmente gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Basiskörper um ein modifiziertes Schichtsilikat aus der Gruppe der Smectite handelt. Pigments according to Claim 1 or 2, characterized in that the base body is a modified sheet silicate from the group of smectites.
Pigmente gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Basiskörper um ein modifiziertes Montmorillonit oder ein modifiziertes Bentonit handelt. Pigments according to claim 3, characterized in that the base body is a modified montmorillonite or a modified bentonite.
Pigmente gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper zusätzlich Kohlenstoff enthält. Pigments according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the base body additionally contains carbon.
Pigmente gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Plättchenform oder Nadelform Pigments according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that they have a platelet or needle shape
aufweisen. respectively.
Pigmente gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Partikelgröße im Bereich von jeweils 0,1 bis 100 μιτι aufweisen. Pigments according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that they have a particle size in the range of 0.1 to 100 μιτι each.
Pigmente gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus dem Basiskörper bestehen. Pigments according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that they consist of the base body.
9. Pigmente gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf dem Basiskörper eine Oberflächen- beschichtung aufweisen. 9. Pigments according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that they have a surface coating on the base body.
10. Pigmente gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) durch Austausch von Alkali- und/oder Erdalkaliionen gegen einen organischen Fe(ll)-Komplex und eine nachfolgende Reduktion von Fe(ll) zu Fe(0) in den Basiskörper eingebracht wird.10. Pigments according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the iron in the oxidation state Fe (0) by exchange of alkali and / or alkaline earth ions against an organic Fe (II) complex and a subsequent reduction of Fe (II) is introduced to Fe (0) in the base body.
0 0
1 1 .Verwendung von Pigmenten gemäß einem oder mehreren der  1 1 .Verwendung of pigments according to one or more of
Ansprüche 1 bis 10 als Laseradditiv oder LDS-Additiv (Laser-Direkt- strukturierungs-Additiv) in einer polymeren Zusammensetzung.  Claims 1 to 10 as a laser additive or LDS additive (laser direct structuring additive) in a polymeric composition.
12. Verwendung gemäß Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente in der polymeren Zusammensetzung mit einem Anteil im Bereich von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Zusammensetzung, vorliegen. 12. Use according to claim 1 1, characterized in that the pigments in the polymeric composition in a proportion in the range of 0.1 to 30 wt .-%, based on the total weight of the polymeric composition, are present.
13. Verwendung gemäß Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet,0 13. Use according to claim 1 1 or 12, characterized in that 0
dass die polymere Zusammensetzung neben dem Laseradditiv oder LDS-Additiv mindestens einen polymeren Kunststoff enthält.  in that the polymeric composition contains at least one polymeric plastic in addition to the laser additive or LDS additive.
14. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die polymere Zusammensetzung5 Glasfasern als Füllstoff enthält. 14. Use according to one or more of claims 1 1 to 13, characterized in that the polymeric composition contains 5 glass fibers as filler.
15. Verwendung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Pigment im Gemisch mit weiteren üblichen Laseradditiven oder LDS Additiven in der polymerenQ Zusammensetzung vorliegt. 15. Use according to one or more of claims 11 to 14, characterized in that the pigment is present in admixture with other customary laser additives or LDS additives in the polymeric composition.
16. Polymere Zusammensetzung, enthaltend mindestens einen polymeren Kunststoff und ein Laseradditiv oder LDS-Additiv, wobei das Laseradditiv oder LDS-Additiv Pigmente enthält, welche einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifi- 5 zierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die 16. A polymeric composition containing at least one polymeric plastic and a laser additive or LDS additive, wherein the laser additive or LDS additive contains pigments which have a base body made of a modified phyllosilicate, which in the non-modified state, alkali metal and / or alkaline earth metal ions contains, where the
Modifizierung darin besteht, dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Oxidationsstufe Fe(0) oder in den Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist.  Modification consists in that at least part of the alkali and / or alkaline earth metal ions is replaced by iron in the oxidation state Fe (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II).
^ Q^ Q
17. Polymere Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, dadurch 17. A polymeric composition according to claim 15, characterized
gekennzeichnet, dass das Laseradditiv oder LDS-Additiv mit einem Anteil von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der polymeren Zusammensetzung, in der polymeren Zusammensetzung enthalten ist.  in that the laser additive or LDS additive is contained in the polymeric composition in a proportion of 0.1 to 30% by weight, based on the total weight of the polymeric composition.
15  15
18. Polymere Zusammensetzung gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei  18. A polymeric composition according to claim 15 or 16, wherein
Glasfasern als Füllstoff enthalten sind.  Glass fibers are included as a filler.
19. Polymere Zusammensetzung gemäß einem oder mehreren der 19. Polymeric composition according to one or more of
Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Claims 15 to 17, characterized in that it is in the
20 polymeren Zusammensetzung um ein thermoplastisches Material, ein duroplastisches Material oder um ein Polysilikon handelt. 20 polymeric composition is a thermoplastic material, a thermosetting material or a polysilicon.
20. Artikel mit Lasermarkierung, bestehend aus einem Kunststoffgrundkorper oder einem eine kunststoffhaltige Beschichtung aufweisenden20. Article with laser marking, consisting of a Kunststoffgrundkorper or having a plastic-containing coating
25 Grundkörper, wobei der Kunststoffgrundkorper oder die kunststoffhaltige 25 basic body, wherein the Kunststoffgrundkorper or the plastic-containing
Beschichtung des Grundkörpers ein Laseradditiv enthält, welches Pigmente enthält, die einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei die Modifizierung darin besteht, Coating of the base body contains a laser additive which contains pigments which have a base body of a modified sheet silicate, which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein the modification consists in
2Q dass mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch 2Q that at least a portion of the alkali and / or alkaline earth metal ions by
Eisen in der Oxidationsstufe (0) oder in den Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Artikel mit einer in einem LDS-Verfahren erzeugten Schaltungsstruktur, bestehend aus einem Kunststoffgrundkörper oder einem eine kunst- stoffhaltige Beschichtung aufweisenden Grundkörper sowie auf der Oberfläche des Grundkörpers oder der Beschichtung befindlichen metallischen Leiterbahnen, wobei der Kunststoffgrundkorper oder die kunststoffhaltige Beschichtung des Grundkörpers ein LDS-Additiv enthält, welches Pigmente enthält, die einen Basiskörper aus einem modifizierten Schichtsilikat aufweisen, welches im unmodifizierten Zustand Alkali- und/oder Erdalkaliionen enthält, wobei mindestens ein Teil der Alkali- und/oder Erdalkaliionen durch Eisen in der Iron in the oxidation state (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II) is replaced. Article having a circuit structure produced in an LDS method, consisting of a plastic base body or a base body containing a plastic-containing coating, and metal traces located on the surface of the base body or coating, the plastic base body or the plastic-containing coating of the base body being an LDS additive contains, which contains pigments, which have a base body of a modified sheet silicate, which contains in the unmodified state alkali and / or alkaline earth metal ions, wherein at least a portion of the alkali and / or alkaline earth metal ions by iron in the
Oxidationsstufe Fe(0) oder in den Oxidationsstufen Fe(0) und Fe(ll) ersetzt ist. Oxidation stage Fe (0) or in the oxidation states Fe (0) and Fe (II) is replaced.
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