DE19523086A1 - Verwendung von Polymerformmassen zur partiellen farblichen Veränderung durch Laserenergie zur Erzeugung von optischen Informationen mit sehr guten Kontrasten - Google Patents
Verwendung von Polymerformmassen zur partiellen farblichen Veränderung durch Laserenergie zur Erzeugung von optischen Informationen mit sehr guten KontrastenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Polymerformmassen zur partiellen
farblichen Veränderung durch Laserenergie, insbesondere zur Erzeugung von
optischen Informationen, z. B. Buchstaben, Zahlen, Mustern und/oder Bildern usw.
mit sehr guten Kontrasten.
Die Aufbringung von Mustern, Buchstaben, Zahlen und/oder Bildern mittels Laser
strahlenschreiber zur Kennzeichnung und Dekoration von Formteilen aus
Kunststoffen gewinnt in zunehmendem Maße an Bedeutung. Neben der Wirt
schaftlichkeit gegenüber herkömmlichen Beschriftungsverfahren bietet die Laserbe
schriftung hohe Flexibilität hinsichtlich Schriftart, Schriftgröße und Schriftdesign,
unabhängig von der Lotgröße. Das Markieren von elektrischen/elektronischen
Bauelementen, Tastenkappen, Gehäusen und Ausweiskarten ist eine klassische An
wendung für Laserbeschriftung.
Folgende Möglichkeiten zur Kennzeichnung von Kunststoffen mittels Laserbe
schriftung sind bekannt.
Eine Polymermatrix wird mit hellen Färbemitteln - Pigmenten oder Farb
stoffen - eingefärbt. Bei der Laserbeschriftung wird durch Absorption der
Laserenergie die Polymermatrix/das Färbemittel partiell carbonisiert. Dabei
entsteht eine dunkle Verfärbung der hellen Polymermatrix. Dieses Ver
halten ist auf Polymere, die zum Carbonisieren neigen, beschränkt.
Die hierdurch erreichbaren Kontrastverhältnisse reichen für viele Einsatz
gebiete nicht aus. Die Zugabe von Färbemitteln, die durch Absorption der
Laserenergie ihre Farbe ändern, wird in EP-A 0 190 997 beschrieben. So
wird z. B. Polybutylenterephthalat mit Eisenoxid rot gefärbt. Bei der
Laserbeschriftung entstehen dunkle Zeichen auf rotem Hintergrund. Das
Kontrastverhältnis hat sich als nicht ausreichend erwiesen.
Für diese Art der Beschriftung haben sich Polymere, Färbemittel oder
Additive, die durch Absorption der Laserenergie zum Schäumen neigen,
bewährt. Durch das Aufschäumen entstehen helle Schriften auf dunklem
Untergrund. Die erreichbaren Kontrastverhältnisse sind für viele Einsatz
gebiete nicht ausreichend.
Die vorliegende Erfindung betrifft Polymerformmassen, die bei Absorption
der Laserenergie helle Zeichen auf dunklem Hintergrund mit sehr hohem
Kontrastverhältnis ergeben.
Überraschend wurde gefunden, daß durch die Verwendung von sehr fein
verteiltem Ruß in der Polymermatrix helle Zeichen auf dunklem
Hintergrund durch Absorption der Laserenergie erreicht werden können.
Durch Veränderung der Laserenergie können verschiedene Graustufen
erhalten werden.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Polymerformmassen bestehend
aus:
- A) 99,95 bis 50 Gew.-% Polymermatrix,
- B) 0,03 bis 0,2 Gew.-% Ruß,
- C) 0 bis 2,0 Gew.-% weißes Pigment,
- D) 0 bis 50 Gew.-% Verstärkungsstoffe,
- E) 0 bis 20 Gew.-% Elastomermodifikator,
- F) 0 bis 55 Gew.-% Flammschutzadditive und
- G) 0 bis 2 Gew.-% Verarbeitungsadditiven
zur Erzeugung von hellen oder grauen Zeichen auf dunklem Hintergrund mittels
Laserstrahlenschreiber.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der gefärbten Poly
mere zur Herstellung von Formgegenständen, die mittels Laserstrahlenschreiber
beschriftet, gekennzeichnet oder mit bildlichen Darstellungen versehen werden
können.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Polymerformmassen kann auf
handelsüblichen Einwellen- und Zweiwellenextrudern erfolgen. Die Dosierung des
Rußes erfolgt als Farbkonzentrat. Zur Herstellung der Formteile können
handelsübliche Spritzgießmaschinen verwendet werden.
Als Polymermatrix A) für die erfindungsgemäß verwendeten Formmassen eignen
sich 99,5 bis 50 Gew.-% Polymere z. B. auf Basis Polyamid, Polyester,
Polyacrylat, Polymethacrylat, ABS, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Poly
vinylchlorid, Polyoxymethylen, Polyimid, Polyether und Polyetherketone oder
Mischungen daraus.
Als Ruß B) der erfindungsgemäß verwendeten Formmassen eignen sich 0,03 bis
0,2 Gew.-% sehr fein verteilte Ruße. Der Ruß kann als reiner Ruß (Teilchengröße
13 bis 20 nm), in Perlenformen oder als Konzentrat wie z. B. in Microlen
Schwarz B® der Fa. Ciba Geigy (Basel), eingesetzt werden.
Als weißes Pigment C) können bis zu 2 Gew.-% Titandioxid und/oder Zinksulfid
verwendet werden.
Als Verstärkung D) der erfindungsgemäß verwendeten Formmassen werden bis zu
50 Gew.-% handelsübliche Glasfasern und/oder Mineralfasern und/oder minera
lische Füllstoffe wie Kaolin, Wollastonit, Talkum oder Kreide verwendet.
Als Elastomermodifikator E) gemäß dieser Erfindung werden bis zu 20 Gew.-%
handelsübliche EP(D)M-Kautschuke, Pfropfkautschuke auf Basis Butadien Styrol
Acrylnitril, Acrylatkautschuke, Polyurethane oder EVA.Copolymere mit oder ohne
funktionelle Kopplungsgruppen verwendet.
Als Flammschutzadditive F) werden bis zu 55 Gew.-% handelsübliche organische
Verbindungen oder Halogenverbindungen mit Synergisten oder handelsübliche
organische Stickstoffverbindungen oder organisch/anorganische Phosphorverbin
dungen verwendet. Auch mineralische Flammschutzadditive wie Mg-Hydroxid
oder Ca-Mg-Carbonat-Hydrat können eingesetzt werden.
Die Verarbeitungsadditive G) bestehen aus bis zu 2 Gew.-% handelsüblichen
Gleitmitteln, Stabilisatoren, Entformungsmitteln und Nukleierungsmitteln.
Als Energiequellen können handelsübliche Lasersysteme, bevorzugt Nd-YAG-Fest
körper, verwendet werden. Die Wellenlänge kann zwischen 193 nm und
10600 nm, bevorzugt 1064 nm, liegen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Formmassen können zur Aufbringung von
optischen Informationen in Form von Mustern, Graphiken, Zahlen, Buchstaben,
Schriftzeichen, Bildern (z. B. Paßbildern, Portraits, Fotos) usw. mittels
Laserenergie, z. B. durch Laserstrahlenschreiber eingesetzt werden.
So können z. B. fotographische Abbildungen auf die erfindungsgemäß verwendeten
Formmassen übertragen werden.
Folgende Produkte wurden in den Beispielen verwendet:
Polyamid 6 = Durethan B 31SK® der Bayer AG
Polyamid 6 glasfaserverstärkt (30%) = Durethan BKV 30 H® der Bayer AG
Polyamid 6 glasfaserverstärkt (30%) schlagzähmod. = Durethan BKV 130® der Bayer AG
Polyamid 6 glasfaserverstärkt (30%) mit ted. Wasseraufnahme = Durethan
RM KU 2-2501® der Bayer AG
Polyamid 6 glasfaser- und mineralverstärkt = Durethan BG 30 X® der Bayer AG
Teilaromat. Polyamid = Durethan T 40® der Bayer AG
Polybutylenterephthalat = Pocan B 1506® der Bayer AG
Polybutylenterephthalat glasfaserverstärkt (25%) = Pocon B 3225® der Bayer AG
ABS = Novodur P2H® der Bayer AG
ABS + Polycarbonat flammgeschützt = Bayblend FR 90®
PMMA = Plexiglas 7N® der Fa. Röhm GmbH Darmstadt
Bayertitan PKB-2® der Bayer AG
Ruß Microlen Schwarz B©/Ciba Geigy
Printex 300®/Degussa
Raven 2000®/Rhein Chemie, 20%iges Konzentrat
KN 2014®Cabbot (Belgien)
Sachtolith® der Fa. Sachtleben
Polyamid 6 = Durethan B 31SK® der Bayer AG
Polyamid 6 glasfaserverstärkt (30%) = Durethan BKV 30 H® der Bayer AG
Polyamid 6 glasfaserverstärkt (30%) schlagzähmod. = Durethan BKV 130® der Bayer AG
Polyamid 6 glasfaserverstärkt (30%) mit ted. Wasseraufnahme = Durethan
RM KU 2-2501® der Bayer AG
Polyamid 6 glasfaser- und mineralverstärkt = Durethan BG 30 X® der Bayer AG
Teilaromat. Polyamid = Durethan T 40® der Bayer AG
Polybutylenterephthalat = Pocan B 1506® der Bayer AG
Polybutylenterephthalat glasfaserverstärkt (25%) = Pocon B 3225® der Bayer AG
ABS = Novodur P2H® der Bayer AG
ABS + Polycarbonat flammgeschützt = Bayblend FR 90®
PMMA = Plexiglas 7N® der Fa. Röhm GmbH Darmstadt
Bayertitan PKB-2® der Bayer AG
Ruß Microlen Schwarz B©/Ciba Geigy
Printex 300®/Degussa
Raven 2000®/Rhein Chemie, 20%iges Konzentrat
KN 2014®Cabbot (Belgien)
Sachtolith® der Fa. Sachtleben
Die Farbstoffe wurden mit dem Granulat vorgemischt und über einen
Zweiwellenschneckenkneter extrudiert und granuliert. Das erhaltene Granulat
wurde auf einer Arburg-Spritzgießmaschine zu Platten verspritzt und mit einem
FOBALLAS ND-YAG-Laser beschriftet.
Je nach Intensität der Laserstrahlenenergie werden weiße oder ganze Zeichen auf
schwarzem Hintergrund erzeugt. Alle Schriftzeichen und Symbole zeichnen sich
durch sehr gute Kontraste mit unterschiedlichen Graustufungen aus.
Claims (12)
1. Verwendung von Polymerformmassen aus
- A) 99,95 bis 50 Gew.-% Polymermatrix,
- B) 0,03 bis 0,2 Gew.-% Ruß,
- C) 0 bis 2,0 Gew.-% weißes Pigment,
- D) 0 bis 50 Gew.-% Verstärkungsstoffe,
- E) 0 bis 20 Gew.-% Elastomermodifikator,
- F) 0 bis 55 Gew.-% Flammschutzadditive und
- G) 0 bis 2 Gew.-% Verarbeitungsadditiven
zur Erzeugung von heller oder grauen Zeichen auf dunklen Hintergrund
mittels Laserbeschriftung.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Microlen
Schwarz B® als 50%iges Konzentrat als feinverteilten Ruß enthalten.
3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als
Polymere 99,5% bis 50 Gew.-% Polyamid, Polyester, Polyacrylat, Poly
methacrylat, ABS, Polyyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinyl
chlorid, Polyoxyymethylen, Polyimid, Polyether, oder Polyetherketone bzw.
Mischungen daraus enthalten.
4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als
Verstärkungsstoffe 0 bis 50% Glasfasern, Mineralfasern oder mineralische
Füllstoffe enthalten.
5. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als
Elastomermodifikator 0 bis 20 Gew.-% EPM, EPDM, Acrylatkautschuke
oder EVA-Copolymere enthalten.
6. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Flamm
schutzmittel 0 bis 55 Gew.-% handelsübliche Flammschutzadditive auf
Basis organischer Halogen-, Stickstoff-, Phosphorverbindungen, oder Mg-
Hydroxid, oder Ca-Mg-Carbonat-Hydrat enthalten.
7. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als
Verarbeitungsadditive 0 bis 2% Gleitmittel, Stabilisatoren, Entformungs
mittel und Nukleierungsmittel enthalten.
8. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als
Verarbeitungsadditive 0 bis 2% Gleitmittel, Stabilisatoren, Entformungs
mittel und Nukleierungsmittel enthalten.
9. Verwendung nach Anspruch 1 zur Aufbringung von optischen
Informationen mittels Laserenergie.
10. Bilder gemäß Anspruch 1 und 9.
11. Paßbild, Portrait, Foto übertragen gemäß Anspruch 10.
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