有色激光标记制造技术

本发明专利技术涉及基于含聚合物的铭刻介质与塑料表面的焊接的塑料的有色激光标记和激光铭刻。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于含聚合物的铭刻介质与塑料表面的焊接的塑料的有色激光标记和激光铭刻。借助于各种波长的激光束，可以永久标记和铭刻材料和产品。通过激光能量的作用，1.在材料自身上(固有反应)或2.在从外部转移到要铭刻的材料上的铭刻介质上进行标记和铭刻。例如，在标记方法1)中，金属以各种回火色对激光辐照做出反应，在辐照位置木材变暗(炭化)，而依赖于塑料着色，塑料，如PVC显示浅或深的变色(发泡，碳化)。在塑料中的这种效果经常通过激光敏感性颜料的加入而增强或引发。缺点通常在于，只可以达到白和黑或各种灰色和灰白色等级的“颜色”，且激光敏感性颜料必须加入母料中的整个塑料材料中。如果在标记方法2)中，合适能量和波长的激光束(例如IR激光)打在铭刻介质上并且这与要铭刻的材料接触，则将铭刻介质转移到材料上且固定在其上。采用此方式，彩色和黑/白铭刻或标记是可能的。与例如在母料添加(铭刻方法1)中相比，在此铭刻实际要求的激光颜料的数量显著更少。在此由含有激光能量吸收剂，并(依赖于所需的颜色)掺有无机和有机颜料、有机金属物质或金属粉末的玻璃料或玻璃料前体组成的铭刻介质是本领域技术人员公知的。此类型的方法例如，描述于WO99/16625，US 6238847和WO 99/25562。在这些混合物直接施加到要铭刻的介质上，例如通过喷淋，刷涂，撒上，带静电等施加到其上，或施加到载体基材，如带、膜上之后，采用必要的激光能量/密度(cw激光(cw＝连续波)，1-30W或100W/cm2-5MW/cm2)辐照和标记。采用此方式，可以铭刻玻璃、陶瓷、金属、石头、塑料和复合材料。在德国公开说明书DE 10136479A1和DE 19942316A1中描述了由玻璃颜料和塑料颗粒组成的混合物，它们特别对于塑料的有色激光标记和铭刻是激光敏感性的。然而，从现有技术中已知的有色塑料标记的共同特征在于在激光铭刻工艺之后它们在塑料表面上仍然具有过量的未固定着色剂，这经常导致涂脏的不清晰的标记物/铭刻物(击发后粉末残迹)，它们还可能以后渗出或起霜(ausblühen)或剥落。这使得必需耗时和招致成本的后清洁和干燥步骤，这对于带有产物铭刻作为最后工艺步骤的在线生产工艺是特别不希望或不可接受的。此外，在使用时在相应的环境等影响下这种有色的标记物或铭刻物褪色。本专利技术的目的因此是找到一种在激光的作用下，导致塑料的绝对颜色坚牢性的、永久性和耐磨的激光标记和铭刻的方法。令人惊奇地，现在发现如果在激光的作用下将含聚合物的铭刻介质与塑料表面焊接，则可以有色方式铭刻塑料。在此要铭刻的塑料自身必须不包含任何吸收激光性的物质。技术解决方案是以限定的方式将能量吸收剂与真正的赋色铭刻介质分开。本专利技术因此提供塑料的永久性和耐磨的有色铭刻或标记方法，该方法的突出之处在于使用层体系，该层体系由上下重叠放置并用载体膜分隔开的两个层组成，其中第一层由固有地包含或作为层形式包含能量吸收剂的塑料组成，和施加到载体膜上的第二层用作铭刻介质且包含着色剂和聚合物组分，其中在铭刻/标记期间在激光的作用下将聚合物组分与塑料表面焊接。术语“有色的激光标记和铭刻”用于表示在使用所有彩色和非彩色的颜色，包括黑色，白色和所有灰色色调的条件下塑料的标记和铭刻。在根据本专利技术的方法中，·防止了着色剂的任何涂脏和/或以后渗出/起霜/剥落，·省去了不希望的在真正标记和铭刻工艺之后的清洁步骤，·保证了在以后使用期间标记和铭刻的色牢度，·所有有机和无机着色剂的使用是可能的。与现有技术相比，本专利技术中激光能量不用于着色剂的升华或玻璃颜料的熔融，而是用于铭刻介质中聚合物组分与塑料表面的焊接。通过均匀加热含聚合物的铭刻介质和同时避免局部过热而实现了颜色坚牢性的标记和铭刻。在根据本专利技术的方法中，通过激光能量软化或熔融铭刻介质中的聚合物组分。聚合物组分与铭刻介质的着色剂一起溶解，和然后持久地与塑料表面焊接。在此特别是层体系，如附图说明图1-4中所示的层体系，经证明是特别合适的。图1显示由载体层(1’)和(1”)组成的塑料层，该载体层是激光透过性的和对激光稳定性的并具有激光敏感性的能量吸收剂层(2)作为中间层。层(1’)，(1”)和(2)彼此接合作为一个单元。将含聚合物的铭刻介质(3)施加到此载体层体系上作为层，例如以糊剂的形式(采用或不采用载体)施加。载体层(1”)和层(3)彼此牢固接合，例如通过焊接，粘合，层压等。图2显示，作为进一步的变化方案的衍生自图1的层结构，但没有载体层(1’)。与图1和2形成对照，图3显示，铭刻介质可同样由两个层(3’，3”)组成，其中在层(1”)上施加聚合物组分作为额外层(3’)，和在层(3’)上施加着色剂层(3”)。图4显示含有载体层(4)的压缩层结构，该载体层已经用能量吸收剂掺杂和用含聚合物的铭刻介质(3)涂覆。将含有铭刻介质的层(3)放置到要铭刻的塑料上和采用必要的压紧压力或合适粘合剂(永久性或可压力/热量活化的)与要标记的区域紧密接触。然后使用合适的激光，优选在射束偏转或掩模方法中进行铭刻或标记。用于载体层(1’，1”)的合适材料包括所有塑料，该塑料在给定波长范围内对于激光是理想地透明的和/或半透明的和不会通过与激光的相互作用而损坏或破坏。如果载体层体系(1)由两个或更多个层(1’，1”)组成，则这些层可以相同或不同。合适的塑料优选是热塑性塑料。特别地，塑料由聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚缩醛、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯-酯、聚醚-酯、聚苯醚、聚乙缩醛、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩乙醛、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸类酯(ASA)、聚醚-砜和聚醚-酮，及其共聚物和/或混合物。在提及的塑料中，特别优选是聚酯、聚碳酸酯和聚酰亚胺。特别适用于三维塑料部件或表面的铭刻和标记的是由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯和聚酰胺制成的未拉伸的无定形塑料载体膜。塑料载体优选以膜、条或片材的形式使用和优选具有层厚度为2-100μm。载体层体系(1)的最大层厚度是250μm，而与它是否由一个载体层或由多个载体层(1’，1”，等)组成无关。载体层体系包含数量为0.01-20wt％，优选0.05-15wt％，特别地0.1-10wt％的能量吸收剂。在此可以将能量吸收剂在载体层中均匀分布，如图4中所示，或作为层的形式施加到(1”)上(图2)，或包封在两个或更多个塑料载体层(1’，1”)之间(图1)。在后一种情况下，将能量吸收剂搅拌入粘结剂和/或粘合剂中并涂布到塑料载体层(1’)上，例如通过刷涂，喷淋，印刷，辊压，刮涂而进行，和随后施加第二塑料载体层，例如通过胶合或热层压而进行。如果吸收剂层位于层(1”)上或在两个层(1’，1”)之间，则它的厚度为50hm-100μm，优选100nm-50μm和特别地150nm-10μm。用于能量吸收剂层的合适粘结剂或粘合剂是，例如硝酸纤维素、乙酸纤维素、水解/缩醛化聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇缩丁醛、聚丙烯酸酯以及乙烯/乙烯丙烯酸酯的共聚物、环氧树脂、聚酯、聚异丁烯、聚酰胺或其混合物。粘结剂或粘合剂能够实现能量吸收剂向塑料载体层体系(1)上的均匀涂布。可以使用的能量吸收剂是在给定波长范围内足够吸收激光能量并将其本文档来自技高网...

【技术保护点】
塑料的永久性和耐磨性有色铭刻或标记方法，其特征在于使用层体系，该层体系由上下重叠放置的且由载体膜分隔开的两个层组成，其中第一层由固有地包含或作为层形式包含能量吸收剂的塑料组成，和施加到载体膜上的第二层用作铭刻介质和包含着色剂和聚合物组分，其中在铭刻／标记期间在激光的作用下将聚合物组分与塑料表面焊接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W斯托库姆，S科莱恩，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]