激光可标记的塑料制造技术

本发明专利技术涉及激光可标记塑料，该塑料的特征是它包含作为掺杂剂的下列物质：至少一种选自铝、硼、钛、镁、铜、锡、硅和锌的金属粉末和／或半金属粉末，和一种或多种基于页硅酸盐的有效颜料。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
激光可标记的塑料本专利技术涉及激光可标记的塑料，该塑料的特征是它包含至少一种选自铝、硼、钛、镁、铜、锡、硅和锌的金属粉末和/或半金属粉末与一种或多种以页硅酸盐为主要成分的有效颜料作为掺杂剂。产品的识别标记在几乎所有工业部门都正变得越来越重要。例如，常常需要将生产日期、保质期限、条形码、公司标识、编号等项目记录在塑料或聚合物薄膜上。目前，这些标记主要是采用常规技术(如印刷、凸印、压印和贴标签)完成的。然而，尤其对于塑料来说，采用激光、以高速非接触形成的柔性标记已逐渐变得重要起来。这种技术可快速将图形标志如条形码甚至记录在非平面的表面上。由于这种标志是记录在塑料制件本身内的，因此是持久耐磨的。许多塑料(如聚烯烃和聚苯乙烯)到目前为止还很难或者甚至还不可能利用激光进行标记。发出10.6微米红外光的CO2激光器甚至在输出功率很高的情况下，所发出的激光也只是在聚烯烃和聚苯乙烯上产生模糊的、几乎不能识别的标记。在弹性体如聚氨酯和聚醚酯情况下，它们不与Nd:YAG激光发生相互作用，而CO2激光能对它们产生刻痕作用。塑料不可以完全反射或透射激光，因为如果完全反射或透射激光的话，激光就不会与塑料发生相互作用。然而，塑料也不可以对激光呈强吸收，在这种情况下塑料会发生蒸发而只留下刻痕。塑料对激光的吸收(即激光与物质的相互作用)随塑料的化学结构和所用的激光波长而不同。在许多情况中，必需添加适当的添加剂如吸收剂以使塑料成为激光可标志的。对于塑料的激光识别标记来说，除了CO2激光外，正越来越多地采用Nd:YAG激光。YAG激光器通常用来发射具有1064纳米或532纳米特征波长的脉冲能量光束。吸收剂必须在特定的近红外区有明显的吸收，以在快速标志过程中保证有足够的反应速率。-->然而，先有技术中已知的掺杂剂都存在会使待进行标志的塑料持久着色的缺点，由此会使激光标志缺乏足够的对比度，在光背景下常常是暗的。此外，这些掺杂剂的添加浓度还必须相当高，因而在许多情况下会变成有害而不符合要求。因此本专利技术的目的是获得在受到激光照射时会形成高对比度标记的激光可标记的塑料。填料或成功的吸收剂的固有色泽应非常浅，或只需使用极少量。已出乎意料地发现，可通过采用包含金属或半金属粉末和一种或多种以页硅酸盐为主要成分的有效颜料的混合物来改进塑料的激光标记性，具体说可改善标记的对比度。在Speciality Chemicals，“珠光颜料-表征及功能效果(PearlLustre Pigments-Characteristics and Functional Effects)”,5.1982中已首次对含珠光颜料的塑料的激光标记作了介绍。通过添加浓度为0.5-10(重量)％，优选0.5-7(重量)％，具体说为0.5-5(重量)％(以有效颜料计)的金属或半金属粉末，可使热塑性塑料的激光标记具有相当高的对比度。因此，本专利技术提供激光可标记的塑料，其特征在于该热塑性塑料包含至少一种选自铝、硼、钛、镁、铜、锡、硅和锌的金属粉末或半金属粉末与一种或多种以页状硅酸盐为主要成分的有效颜料作为掺杂剂。然而，掺杂剂在塑料中的浓度随所用塑料体系而定。少量的掺杂剂不会明显地改变塑料体系也不会影响塑料加工性。在提及的金属或半金属粉末中，硅粉末是优选的。除有效颜料外，金属或半金属粉末混合物也可用作掺杂剂。优选的混合比为1∶10-10∶1。金属和/或半金属粉末可以任何比例相互混合。优选的金属粉末混合物是硅/硼、硅/铝、硼/铝以及硅/锌的混合物。某些掺杂剂组合物中，另外添加少量金属卤化物，优选为氯化钙，有利于改进塑料的激光标记对比度。包含上述以直接着色的掺杂剂的透明热塑性塑料稍呈金属闪光，-->但仍保持其透明性。这种金属闪光，尤其在聚烯烃中，如果需要可添加0.2-10(重量)％，优选0.5-3(重量)％的遮盖颜料(如二氧化钛)而被完全掩盖。此外，可向塑料添加任何类型的着色剂，但同时保证能保持激光标记。具体地说，适用的着色剂包括有色的金属氧化物颜料，也包括有机颜料和染料。适用于标记的有效颜料优选主要是片晶状基材，优选的是包含例如页硅酸盐(如合成或天然云母、滑石、高岭土或丝云母)的透明或半透明基材。然而，该有效颜料也可包括玻璃片、SiO2片晶、Al2O3片晶和/或TiO2片晶。特别优选的基材是涂有一种或多种金属氧化物的云母片。用于本文中的金属氧化物包括具有高折射率的无色金属氧化物(具体说如二氧化钛和/或氧化锡)，也包括有色的金属氧化物(如锑-锡氧化物、氧化铁(Fe2O3、Fe3O4)和/或氧化铬(Ⅲ))。此外，在颜料结构中也可存在低折射率的氧化物层(例如二氧化硅)。片晶状颜料是众所周知的，而且很大程度上都是可商购的，例如Merck  KGaA制造的商标名为Iriodin的产品，或者由技术熟练人员熟知的标准方法制得。在德国专利和德国专利中请例如1467468、1959998、2009566、2214454、2215191、2244298、2313331、2522572、3137808、3137809、3151343、3151354、3151355、3211602、3235017和3842330中已对以透明或半透明的、片晶状基材为主要成分的有效颜料作了说明。特别适用的有效颜料是具有下列结构的颜料：云母+SnO2+TiO2云母+TiO2云母+TiO2+Fe2O3云母+TiO2+(Sn,Sb)O2如在Ullmann,Vol.15,p.457,Verlag VCH所述的所有已知热塑性塑料都可用来进行激光标记。适用塑料的实例是聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚酯酯、聚醚酯、聚苯醚、聚缩醛、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、聚苯乙烯、丙烯腈--->丁二烯-苯乙烯(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)、聚碳酸酯、聚醚砜和聚醚酮，以及它们的共聚物和/或共混物。通过使塑料粒料与掺杂剂混合，然后在加热条件下使混合物成形的方法来实施有效颜料与金属和/或半金属粉末掺混入热塑性塑料中。金属粉末和/或半金属粉末可各自地或它们的粉末混合物与有效颜料同时或逐个地添加到塑料中。向塑料粒料掺混掺杂剂时，也可掺入任何增粘剂、与聚合物相容的有机溶剂、稳定剂和/或在操作条件下热稳定的表面活性剂。掺杂的塑料粒料一般是通过将塑料粒料导入适宜的混合机中，以任何一种添加剂润湿后，再添加掺杂剂并经混合而制成的。通常，塑料是采用浓色母料(母料)或采用配混配方着色的。按这种方法得到的混合物可直接在挤塑机中或在注塑机中进行加工。在以这种加工过程成形的模塑制品中，掺杂剂分布是很均匀的。随后，可用适宜的激光器进行激光标记。本专利技术还提供制造本专利技术激光可标记塑料的方法，该方法的特征在于使热塑性塑料与掺杂剂相混合，然后在加热条件下成形。将试样置于脉冲激光器(优选Nd:YAG激光器)的光路中就能对该试样实施激光标志。采用掩蔽技术以准分子激光器进行标志也是可能的。然而，也可采用会发射为所用颜料高度吸收的波长的其它常规型激光器来达到所希望的结果。所得的标记是由曝光时间(或对于脉冲激光器来说是脉冲数)和激光器的辐射输出功率以及所标记的塑料体系所决定的。激光器的输出功率随具体用途而定，并可由技术熟练人员根据个别本文档来自技高网...

【技术保护点】
激光可标记的塑料，其特征在于该热塑性塑料包含作为掺杂剂的下列物质：至少一种选自铝、硼、钛、镁、铜、锡、硅和锌的金属粉末和／或半金属粉末，和一种或多种以页硅酸盐为主要成分的有效颜料。

【技术特征摘要】
DE 2000-4-14 10018600.91．激光可标记的塑料，其特征在于该热塑性塑料包含作为掺杂剂的下列物质：至少一种选自铝、硼、钛、镁、铜、锡、硅和锌的金属粉末和/或半金属粉末，和一种或多种以页硅酸盐为主要成分的有效颜料。2．根据权利要求1的激光可标记塑料，其特征在于金属粉末和/或半金属粉末是硅。3．根据权利要求2的激光可标记塑料，其特征在于热塑性塑料包含作为有效颜料的基于天然或合成云母片晶的珠光颜料。4．根据权利要求1-3中任一项的激光可标记塑料，其特征在于珠光颜料是涂有TiO2和/或涂有锑-锡氧化物的云母颜料。5．根据权利要求1-4中任一项的激光可标记塑料，其特征在于金属粉末和/或半...

【专利技术属性】
技术研发人员：H尼布，D海因兹，R德尔普，G普法夫，M孔茨，
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]