高透明度的激光－可标记及激光－可熔接塑料材料的制作方法

专利名称：高透明度的激光－可标记及激光－可熔接塑料材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及高透明度的塑料材料，其由于含有纳米尺度的激光敏感金属氧化物而能够激光-可标记和/或激光-可熔接，并涉及一种用于制备这类塑料材料的方法以及其用途。
背景技术：
塑料通过激光标记的识别以及塑料也使用激光能量的熔接就其本身而言是众所周知的。这两种都是通过激光能量在塑料材料中的吸收或者直接通过与聚合物的相互作用或者间接使用加入到塑料材料中的激光敏感剂而引起的。激光敏感剂可以是通过激光能量的吸收而导致塑料材料局部明显变色的有机着色剂或颜料。它可以是一种在用激光辐射时从看不见的、无色的形式转变成可看得见形式的化合物。在激光熔接中，塑料材料在连接区域通过激光能量的吸收被强烈地热化以使得材料熔化并且两部分彼此熔接在一起。
生产产品的标识在几乎所有的工业分支中变得越来越重要。重要到如此程度，例如生产日期、批号、有效期、产品识别、条形码、公司标志等必须使用。与传统的识别技术如打印、压纹，盖印及标签相比，激光标识明显更迅速，因为它无需接触操作，因此更加准确，并且可以应用于即使是不平的表面而无需进一步的测量。由于在材料中激光标记在表面下产生，因而它们是永久的、稳定的并且明显更耐删除、改变或者甚至伪造。由于这个原因，与其它介质接触，例如在液体容器中并封闭下也是不重要的-首要条件是塑料基体具有抵抗力。产品识别的安全性和永久性，以及免除污染性，例如在医药品、食品和饮料的包装方面是格外重要的。
实际上，激光熔接中连接部分之间复合物形成的原则基于朝向激光源的连接部分具有对于具有特定波长的激光源的光线来说足够的透明度，以使得辐射能够达到位于下面的辐射被吸收的连接部分。由于这个吸收，热被释放，以便在连接部分的接触区域，不仅吸收材料而且透明材料局部熔化并部分混合，通过这样冷却后形成复合物。结果两部分以这种方式彼此熔接在一起。
激光可标记性或激光可熔接性是所基于的塑料材料和/或聚合物的性质、所有激光敏感添加剂的性质和含量，以及所使用激光的波长和辐射能量的函数。除二氧化碳和准分子激光器外，具有典型波长1064nm和532nm的Nd:YAG激光(钕掺杂的钇-铝-石榴石激光)，越来越多地用于这项技术，近年来甚至使用二极管激光器。在激光标记中，好的识别能力-在亮的背景前面尽可能黑-以及高反差是所希望的。
包含以着色剂和/或颜料形式存在的激光敏感添加剂的激光可标记或激光可熔接塑料材料，通常具有或多或少明显的着色效应和/或不透明性。在激光熔接的情况下，用来制备激光吸收剂的模制化合物最经常通过引入炭黑而这样配备。
例如，EP 0797 511B1中描述了激光可标记的包含由掺杂的锡氧化物制成的含有导电层的颜料的塑料材料。这些以0.1～4重量％浓度包含在材料中的颜料，基于片状的透明或半透明基体，特别是层状的硅酸盐如云母。透明的含有这类颜料的热塑性塑料材料显示出金属的微光，然而，其可以通过加入遮盖颜料而被完全遮盖。因此，可以不使用这类颜料制备高透明度的激光可标记塑料材料。
WO 01/00719中描述了包含具有粒度超过0.5μm的三氧化二锑作为激光标记颜料的激光可标记产品。可以得到亮背景上黑的标记以及好的反差。然而，由于颜料的粒度，所以产品不再是透明的。
只有少数几个聚合物体系在无需进一步添加激光敏感添加剂的情况下本身是激光可标记或激光可熔接的。出于这个目的，优选使用在激光辐射的作用下很容易倾向于碳化的含有环形或芳香结构的聚合物。这类聚合材料由于它们的成分因而是不耐大气老化的。刻写的反差差，并且只有通过添加激光敏感微粒或着色剂才能改进。由于缺乏激光透明性，这些聚合材料也是不可熔接的。
WO 98/28365中描述了由含有丙烯酸酯共聚单体的聚甲基丙烯酸酯及第二个由苯乙烯和马来酸酐制成的聚合物所制成的、还可能进一步包含添加剂的激光可标记聚合物成分。由于苯乙烯和马来酸酐的含量，因此不需要额外的激光敏感颜料。模制件含有大约5-10％的浊度。含有大约5-10％的浊度的塑料模制体不能满足现有要求，然而。低于1％、或至少低于2％的浊度，对于高透明性要求来说是必需的。
DE 10054859A1中描述了一种用于塑料模制件激光熔接的方法，激光束传导穿过激光透明模制件I，并且在激光吸收模制件II中造成热化，从而发生熔接。模制件以这样一种方式包含彼此配合以致产生均匀颜色底色的激光透明和激光吸收着色剂和颜料，特别是炭黑。材料自然是不透明的。
高透明度激光可标记及激光可熔接的塑料材料，特别是那些额外耐大气老化的塑料材料，不能从现有技术而得知。

发明内容
因此本发明基于提供高透明度激光可标记及激光可熔接塑料材料的目的。特别是，可以使用这些用于塑料材料的激光敏感添加剂的材料在不损害材料透明度的前提下而被制成激光可标记和/或激光可熔接的材料。
发明者惊讶地发现高透明度塑料材料可以通过加入一定量纳米尺度的激光敏感金属氧化物在不损害透明度的前提下而被制成激光可标记和/或激光可熔接的塑料材料。
因此本发明的目的是高透明度塑料材料，其特征在于它们是激光可标记和/或激光可熔接的，这归因于其含有纳米尺度的激光敏感金属氧化物。
本发明的目的也包括纳米尺度的激光敏感金属氧化物用于制备高透明度激光可标记和/或激光可熔接塑料材料的用途。
此外，本发明的目的包括一种借助于纳米尺度的激光敏感金属氧化物而制备高透明度激光可标记和/或激光可熔接塑料材料的方法，金属氧化物在高剪切作用下结合到塑料基体中。
本发明基于对从相关领域而得知的激光标记颜料就它们的粒度和它们的形态而言不适合用于高透明度体系方面的认知，因为它们通常极大地超出大约80nm的可见光波长四分之一的临界尺寸。具有原生颗粒低于80nm粒子尺寸的激光敏感颜料是众所周知的，但是这些不是以孤立的原生粒子或小的聚集体的形式而提供的，而是象在炭黑的情况下，例如，仅仅作为高度聚集的、部分团聚的具有相当更大粒子直径的粒子而得到。因此所周知的激光标记颜料会导致相当大的光散射并且因此而导致塑料材料的发白。
依照本发明，将纳米尺度的激光敏感金属氧化物加入到塑料材料中，特别是那些本身具有高透明性的塑料材料中，以便将它们制成激光可标记和/或激光可熔接的塑料材料。
高透明度塑料材料被理解为那些在2mm的材料厚度下具有透过超过85％、特别是超过90％并且混浊少于3％、优选少于2％、特别是少于1％的塑料材料。透过和混浊依照ASTM D 1003而测定。
激光敏感金属氧化物被理解为所有的在所使用的激光特征波长范围内吸收并且因而能够在它们所加入的塑料基体中产生局部可见变化的无机金属氧化物如金属氧化物、混合的金属氧化物及复合氧化物。
纳米尺度被理解为这些激光敏感金属氧化物的离散颗粒的最大直径小于1μm，即在纳米范围内。在这种情况下，这个尺寸定义涉及所有可能的颗粒形态如原生粒子以及可能的聚集体和团聚体。激光敏感金属氧化物的粒子大小优选为1～500nm，特别是5～100nm。如果选择粒子大小低于100nm，金属氧化物颗粒就其本身而言不再是可见的并且不会损害塑料基体的透明度。
塑料材料中，激光敏感金属氧化物的含量相对于塑料材料而言优选为0.0001～0.1重量％，更优选为0.001～0.01重量％。对所有开始被考虑的塑料材料来说，在这个浓度范围内，通常会引起塑料基体的充分激光可标记性或激光可熔接性。
如果适当选择粒度和浓度在给定的范围内，那么即使对于高透明度的基体材料来说，也可以避免固有透明度的损伤。因而优选的是对于具有粒度高于100nm的激光敏感颜料来说选择更低的浓度范围，而对于粒度低于100nm的也可以选择更高的浓度。
掺杂的铟氧化物、掺杂的锡氧化物以及掺杂的锑氧化物优选开始考虑作为纳米尺度的激光敏感金属氧化物用于制备高透明度的激光可标记和/或激光可熔接塑料材料。
特别适宜的金属氧化物为铟-锡氧化物(ITO)或锑-锡氧化物(ATO)以及掺杂的铟-锡和/或锑-锡氧化物。铟-锡氧化物是特别优选的并且通过部分还原方法依次能够得到其“蓝色的”铟-锡氧化物。非还原的“黄色的”铟-锡氧化物可以在更高的浓度和/或处于上限范围的粒度下导致塑料材料视觉上可看到的轻微黄色斑点，而“蓝色的”铟-锡氧化物不会引起任何可看到的颜色变化。
依照本发明所要使用的激光敏感金属氧化物就其本身而言是众所周知的并且即使以纳米尺度的形式，即作为具有尺寸低于1μm、特别是在这里优选的尺寸范围内、通常以分散体的形式存在的离散颗粒是商业上可得到的。
激光敏感金属氧化物通常作为团聚的颗粒，例如，作为颗粒尺寸可以从1μm～数毫米的团聚体而提供。可以使用依照本发明的方法在强的剪切作用下将这些团聚体结合到塑料基体中，其中团聚体被打碎成纳米尺度的原生粒子。
团聚程度的测试按照(1972年8月)的DIN 53206中所规定的方法进行。
纳米尺度的金属氧化物特别可以例如通过热解法而制备。例如，EP 1 142 830A、EP 1 270 511A或DE 103 11 645中描述了这种方法。此外，纳米尺度的金属氧化物也可以通过沉淀法，例如如DE 100 22037中所描述的方法而制备。
纳米尺度的激光敏感金属氧化物可以混合到几乎所有塑料体系中以提供它们激光可标记性或激光可熔接性。其中塑料基体基于聚(甲基)丙烯酸酯、聚酰胺、聚氨酯、聚烯烃、苯乙烯聚合物和苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、硅树脂、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚酮、聚醚酮、PEEK、聚苯硫醚、聚酯(如PET、PEN、PBT)、聚环氧乙烷、聚氨酯、聚烯烃或包含氟的聚合物(如PVDF、EFEP、PTFE)的塑料材料是常用的。混合到包含上述塑料材料作为组分的掺杂物中，或混合到由这类聚合物通过随后反应而改变所衍生的聚合物中也是可能的。这些材料是众所周知的，并且商业上可以以多种形式而得到。纳米尺度的金属氧化物依照本发明的优点特别归结于高透明度的塑料体系如聚碳酸酯、透明聚酰胺(如GrilamidTR55、TR90、TrogamidT5000、CX7323)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚砜、聚醚砜、环烯共聚物(Topas、Zeonex)、聚甲基丙烯酸酯及其它们的共聚物，因为它们不会影响材料的透明性。此外，可以引用透明的聚苯乙烯和聚丙烯以及所有部分可以通过使用生核剂或特殊处理条件而经加工进入到透明膜或模制体中的结晶的塑料。
依照本发明的透明聚酰胺通常从以下组分制备支链的和无支链的脂肪族(6～14个C原子)、烷基取代或未被取代的脂环族(14～22个C原子)、芳基脂肪族二胺(C14～C22)以及脂肪族和脂环族二羧酸(C6～C44)；后者可以被芳族二羧酸部分取代。特别是，透明的聚酰胺可以另外由具有6个C原子、11个C原子和/或12个C原子的单体组分组成，其衍生于内酰胺或ω-氨基羧酸。
优选地，但不是排他地，依照本发明的透明聚酰胺由下列组分制备三月桂酸甘油酯内酰胺或ω-氨基正十二烷酸、壬二酸、癸二酸、正十二烷二酸、脂肪酸(C18-C36；举例来说，商品名为Pripol)、环己烷二羧酸，这些脂肪族酸部分或全部被异对苯二酸、对苯二酸、萘二甲酸、三丁基间苯二酸取代。此外，也可以使用以无支链、支链和取代的形式存在的十烷二胺、十二烷二胺、壬烷二胺、六亚甲基二胺以及烷基取代/未被取代的脂环族二胺的典型代表双-(4-氨基环己基)-甲烷、双-(3-甲基-4-氨基环己基)-甲烷、双-(4-氨基环己基)-丙烷、双-(氨基环己烷)、双-(氨基甲基)-环己烷、异氟尔酮二胺或者甚至取代的五甲基二胺类。
例如，在EP 0 725 100和EP 0725 101中描述了相应的透明聚酰胺的例子。
基于聚甲基丙烯酸酯、双酚-A-聚碳酸酯、聚酰胺以及由降冰片烯和α-烯烃制成的环烯共聚物的高透明度塑料体系是特别优选的，其可以在没有损害材料透明度的前提下借助于依照本发明的纳米尺度的金属氧化物而被制成激光可标记或激光可熔接的塑料材料。
依照本发明的高透明度激光可标记的塑料材料可以作为模制体、半成品、模制化合物或漆而提供。依照本发明的高透明度激光可熔接的塑料材料通常作为模制体或半成品而提供。
依照本发明高透明度的激光可标记和/或激光可熔接塑料材料的制备以就其本身而言众所周知的方式按照目前塑料材料制造和加工中的工艺和方法进行。可以使用本领域的技术人员所熟知的相应塑料材料的具体制造方法，在聚合或缩聚之前或期间将激光敏感添加剂引入到单独的反应物或反应混合物中或者也可以在反应过程中加入它们。在缩聚物如聚酰胺的情况下，例如可以将添加剂混合到单体组分中的一种单体中。然后可以将这个单体组分与剩余的反应物一起以通常的方法进行缩聚反应。此外，在大分子形成以后，也可以将所得到的高分子量的中间或最终产物与激光敏感添加剂混合，在这种情况下，同样能够使用所有对本领域的技术人员来说熟知的方法。
在用于此目的的常用设备和装置如反应器、搅拌釜、混合器、轧制机、挤出机等中，将流体、半流体和固体的配方组分或单体以及可能必需的添加剂如聚合引发剂、稳定剂(如紫外光吸收剂、热稳定剂)、视觉增白剂、抗静电剂、软化剂、脱模剂、润滑剂、分散剂、抗静电剂，而且包括填料和增强剂或耐冲击改性剂混合并均化，也许成型，然后进行固化，这取决于塑料基体材料的配比组成。为了这个目的，将纳米尺度的激光敏感金属氧化物在适当的时候加入到材料中并均匀混合。纳米尺度的激光敏感金属氧化物以浓缩的预混和物(母体混和物)的形式与同种或相容的塑料材料的混合是特别优选的。
如果纳米尺度的激光敏感金属氧化物加入到塑料基体中的混合是在塑料基体中高剪切作用下进行的，那么它是优选的。这可以通过搅拌器、轧制机和挤出机的适当设置而进行。这样，可以有效地防止任何可能的纳米尺度金属氧化物团聚或聚集成更大的块；所有存在的大颗粒被打碎。所要选择的相应工艺和具体的方法参数对本领域的技术人员来说是众所周知的。
塑料模制体和半成品可以由单体和/或预聚体经过注射成型或从模制化合物挤出或通过浇铸方法而得到。
聚合可以通过本领域的技术人员所熟知的方法，例如，通过加入一种或多种聚合引发剂并通过加热或辐射引发聚合而进行。为了使单体完全转化，聚合后可以进行回火步骤。
通过将纳米尺度的激光敏感氧化物分散在常用的漆配方中、涂刷以及漆层的干燥或硬化而得到激光可标记和激光可熔接的涂漆。
适宜的涂漆组包括，例如，粉末漆，物理干燥漆，可辐射固化漆，单组分或多组分反应漆如双组分聚氨酯漆。
在用包含纳米尺度的激光敏感金属氧化物的塑料材料制造塑料模制件或涂漆之后，它们可以使用激光通过辐射而标记或熔接。
激光标记可以在商业上可得到的激光标记设备上进行，如Baasel制造的具有65W的平均激光输出以及1～200mm/s的记录速度的StarMark SMM65型激光器。将要被刻写的模制体插入设备中并且在无色面上进行白色到深灰色的具有明显轮廓和好的可读性的写入，辐射后得到透明基体。在一个具体实施方案中，也可以优选在基体上方聚焦激光束。大多数颜料微粒如此被激发并加强，从而即使在低的颜料浓度下也可以得到高反差的刻写印迹。对应于写入速度的所需能量是所使用的激光敏感氧化物成分和数量的函数。氧化物含量越高，对应于越高的激光束最大写入速度的所需能量越低。在个别情况下必要的设置也可以在没有任何更多影响的前提下而确定。
激光熔接可以在商业上可得到的激光标记设备上进行，如Baasel制造的具有0.1～22安培输出以及1～100mm/s前进速度的StarMarkSMM65型激光器。当设置激光能量和前进速度时，应确保输出不要选择得太高并且前进速度不要选择得太低，以避免所不希望的碳化。在太低的输出和太高的前进速度下，熔接会不充分。在个别情况下必要的设置也可以根据这个目的在没有任何更多影响的前提下而确定。
对于熔接塑料模制体或塑料半成品来说，必要的是至少一个要被连接的部分至少在表面区域包括依照本发明的塑料材料，连接表面利用对于塑料材料中所包含金属氧化物来说敏感的激光进行辐射。适当实施这个方法以便朝向激光束的连接部分不吸收激光能量，第二个连接部分由依照本发明的塑料材料制成，这个部分在相界被强烈热化以使得两个部分彼此熔接。为得到材料的结合，一定的接触压力是必要的。
特别优选使用依照本发明的高透明度激光敏感塑料材料用于制备激光可标记的生产产品。由这些塑料材料所制成的生产产品的识别，通过用对于塑料材料中所包含金属氧化物来说敏感的激光辐射它们而进行。
具体实施例方式
比较例A使用Degussa AG公司高性能聚合物部门Marl的商业化产品TrogamidCX 7323作为塑料模制化合物。使用0.2重量％浓度Darmstadt的Merck KgaA公司生产的IriodinLS800作为激光敏感颜料。
在可见光范围内的光透过率为80％，浊度为5％。
比较例B将Degussa AG公司甲基丙烯酸酯部门Darmstadt的商业化产品Plexiglas7N在240℃下于带有脱气区域的Storck 35型挤出机中复合并粒化。使用0.2重量％浓度Darmstadt的Merck KgaA公司生产的IriodinLS800作为激光敏感颜料。
在可见光范围内的光透过率为85％，浊度为4％。
实施例1高透明度激光敏感塑料模制体的制备将一种包含激光敏感纳米尺度颜料的塑料模制化合物，在挤出机中熔化并注射到注射模具中以形成以薄板形式存在的塑料模制体或被挤出形成平板、薄膜或管材。
在强的剪切作用下进行激光敏感颜料加入到塑料模制化合物中的混合以便将可能存在的团聚粒子打碎成纳米尺度的原生粒子。
实施方案A)使用Degussa AG公司高性能聚合物部门Marl的商业化产品TrogamidCX 7323作为塑料模制化合物。使用0.01重量％浓度Nanogate公司生产的纳米尺度的铟-锡氧化物NanoITO IT-05C5000作为激光敏感颜料。在可见光范围内的光透过率为90％，浊度为1.5％。
实施方案B)使用Degussa AG公司甲基丙烯酸酯部门Darmstadt的商业化产品Plexiglas7N作为塑料模制化合物。使用0.001重量％浓度的Nanogate公司生产的纳米尺度的铟-锡氧化物NanoITO IT-05C5000作为激光敏感颜料。在挤出的情况下，也可以优选使用Plexiglas7H型的高分子量模制化合物。在可见光范围内的光透过率为92％，浊度＜1％。
实施例2高透明度激光敏感塑料模制化合物的还原实施方案A)使用Degussa AG公司高性能聚合物部门Marl的商业化产品TrogamidCX 7323作为塑料模制化合物，与0.01重量％浓度Nanogate公司生产的作为激光敏感颜料的纳米尺度铟-锡氧化物NanoITO IT-05C5000在300℃下于Berstorff ZE 2533D挤出机中复合并粒化。在可见光范围内的光透过率为90％，浊度为1.5％。
实施方案B)将Degussa AG公司甲基丙烯酸酯部门Darmstadt的商业化产品Plexiglas7N与0.001重量％浓度Nanogate公司生产的作为激光敏感颜料的纳米尺度铟-锡氧化物NanoITO IT-05 C5000在240℃下于带有脱气区域的Storck 35型挤出机中复合并粒化。在可见光范围内的光透过率为92％，浊度＜1％。
实施例3高透明度激光敏感漆和涂漆的制备实施方案A)将由40重量份季戊四醇三丙烯酸酯、60重量份己烷二醇二丙烯酸酯、100重量份Degussa生产的纳米尺度的铟-锡氧化物VPAdNanoITO R50以及200重量份乙醇制成的可辐射固化的丙烯酸酯漆在辊式工作台上的玻璃容器中分散66小时同时加入1mm直径的玻璃球，在去除玻璃球后混合2份光引发剂Irgacure184，并且用金属丝制的刮刀通过刮涂将其涂在塑料材料平板上。在简短的通风时间后通过使用商业上可得到的Fusion F 400紫外干燥机在1m/min的前进速度及惰性气体保护下辐射进行固化。在可见光范围内的光透过率为90％，浊度＜2％。
实施方案B)通过在辊式工作台上的玻璃容器中将100重量份Degussa生产的纳米尺度的铟-锡氧化物VP AdNanoITO R50、100重量份聚甲基丙烯酸酯(Degalan742)和200重量份醋酸丁酯分散66小时同时加入1mm直径的玻璃球而制备物理干燥漆。通过使用24μm金属丝制成的刮刀刮涂并在室温下干燥漆而进行涂层。
在可见光范围内的光透过率为90％，浊度＜2％。
实施例4实施激光标记(含有0.01重量％ITO含量的浇铸PMMA)将由含有0.01重量％ITO含量的浇铸PMMA制成的高透明度的激光敏感塑料板(尺寸100mm*60mm*2mm)插入到Baasel-Lasertechnik公司生产的Starmark激光器SMM65工具中。确保平板与工具的下方支撑面保持至少10mm的间距。将激光束的焦点设置在平板厚度的中部。在激光的控制单元上设置频率(2250Hz)、灯电流(21.0A)以及写入速度(100mms-1)的参数。在输入所希望的刻写文字后，启动激光。在刻写过程的结尾，可以将塑料板从设备上去除。
反差被评级为4个。
使用以下的定性方法测定反差反差等级0没有刻写可能。
反差等级1观察到塑料材料表面的脱色，没有能够读出文字。
反差等级2刻写是很好读的。
反差等级3刻写以及Arial 18粗体的刻写文字是很好读的。
反差等级4刻写、Arial 18粗体的刻写文字以及Arial 12的刻写文字是很好读的。
实施例5实施激光标记(含有0.0001重量％ITO含量的浇铸PMMA)将由含有0.0001重量％ITO含量的浇铸PMMA制成的高透明度的激光敏感塑料板(尺寸100mm*60mm*2mm)插入到Baasel-Lasertechnik公司生产的Starmark激光器SMM65工具中。确保平板与工具的下方支撑面保持至少10mm的间距。将激光束的焦点设置在平板厚度中部上方20mm处。在激光的控制单元上设置频率(2250Hz)、灯电流(22.0A)以及写入速度(10mms-1)的参数。在输入所希望的刻写文字后，启动激光。在刻写过程的结尾，可以将塑料板从设备上去除。
反差被评级为4个。
实施例6实施激光标记(涂有PMMA漆的包含0.001重量％ITO的浇铸PMMA)将由包含0.001重量％ITO的、两面都涂有PMMA漆的浇铸PMMA制成的高透明度激光敏感塑料板(尺寸100mm*60mm*2mm)插入到Baasel-Lasertechnik公司生产的Starmark激光器SMM65工具中。确保平板与工具的下方支撑面保持至少10mm的间距。将激光束的焦点设置在平板厚度中部上方20mm处。在激光的控制单元上设置频率(2250Hz)、灯电流(21.0A)以及写入速度(15mms-1)的参数。在输入所希望的刻写文字后，启动激光。在刻写过程的结尾，可以将塑料板从设备上去除。
反差被评级为4个。
实施例7实施激光标记(含有0.1重量％ITO含量的PA12)将由含有0.1重量％ITO含量的PA12制成的高透明度激光敏感标准注射模制塑料板(尺寸60mm*60mm*2mm)插入到Baasel-Lasertechnik公司生产的Starmark激光器SMM65工具中。确保平板与工具的下方支撑面保持至少10mm的间距。将激光束的焦点设置在平板厚度的中部。在激光的控制单元上设置频率(2250Hz)、灯电流(20.0A)以及写入速度(50mms-1)的参数。在输入所希望的刻写文字后，启动激光。在刻写过程的结尾，可以将塑料板从设备上去除。
反差被评级为4个。
实施例8实施激光标记(含有0.01重量％ITO含量的PA12)将由含有0.01重量％ITO含量的PA12制成的高透明度激光敏感标准注射模制塑料板(尺寸60mm*60mm*2mm)插入到Baasel-Lasertechnik公司生产的Starmark激光器SMM65工具中。确保平板与工具的下方支撑面保持至少10mm的间距。将激光束的焦点设置在平板厚度的中部。在激光的控制单元上设置频率(2250Hz)、灯电流(20.0A)以及写入速度(50mms-1)的参数。在输入所希望的刻写文字后，启动激光。在刻写过程的结尾，可以将塑料板从设备上去除。
反差被评级为4个。
实施例9实施激光熔接(含有0.01重量％ITO含量的浇铸PMMA)将由含有0.01重量％ITO含量的浇铸PMMA制成的高透明度激光敏感塑料板(尺寸60mm*60mm*2mm)与第二块由未掺杂的浇铸PMMA制成的塑料板要被熔接的表面相接触。将板以这样一种方式插入到Baasel-Lasertechnik公司生产的Starmark激光器SMM65的熔接支座中以使得未掺杂的板放置在上面，即，未掺杂的板首先被激光束穿透。将激光束的焦点设置到两块板的接触面。在激光的控制单元上设置参数频率(2250Hz)、灯电流(22.0A)以及前进速度(30mms-1)。在输入要被熔接面积的尺寸(22*4mm2)后，启动激光。在熔接过程的结尾，可以将熔接的塑料板从设备上去除。
利用手撕试验得到具有4个等级的粘附力值。
粘附力评价如下0 没有粘附力。
1 轻微的粘附力。
2 有一些粘附力；分离有一点困难。
3 好的粘附力；只有在很困难的情况下并也许借助于工具才能分离。
4 不可分离的粘附力；只有通过内聚破坏才能分离。
实施例10实施激光熔接(含有0.01重量％ITO含量的PA12)将由含有0.01重量％ITO含量的PA12制成的高透明度激光敏感标准注射模制塑料板(尺寸60mm*60mm*2mm)与第二块由未掺杂的PA12制成的标准注射模制塑料板(尺寸60mm*60mm*2mm)要被熔接的表面相接触。将板以这样一种方式插入到Baasel-Lasertechnik公司生产的Starmark激光器SMM65的熔接支座中以使得未掺杂的板放置在上面，即，未掺杂的板首先被激光束穿透。将激光束的焦点设置到两块板的接触面。在激光的控制单元上设置参数频率(2250Hz)、灯电流(22.0A)以及前进速度(10mms-1)。在输入要被熔接面积的尺寸(22*4mm2)后，启动激光。在熔接过程的结尾，可以将熔接的塑料板从设备上去除。
利用手撕试验得到具有4个等级的粘附力值。
权利要求
1.高透明度塑料材料，其特征在于由于含有纳米尺度的激光敏感金属氧化物，其是激光可标记和/或激光可熔接的。
2.依照权利要求1或2的塑料材料，其特征在于所包含的金属氧化物的粒度为1～500nm。
3.依照权利要求3的塑料材料，其特征在于所包含的金属氧化物的粒度为5～100nm。
4.依照权利要求1～3之一的塑料材料，其特征在于金属氧化物的含量相对于塑料材料为0.0001～0.1重量％，优选为0.001～0.01重量％。
5.依照权利要求1～4之一的塑料材料，其特征在于其包含掺杂的铟氧化物、掺杂的锡氧化物或掺杂的锑氧化物作为所述纳米尺度的激光敏感金属氧化物。
6.依照权利要求5的塑料材料，其特征在于其包含铟-锡氧化物或锑-锡氧化物作为所述纳米尺度的激光敏感金属氧化物。
7.依照权利要求6的塑料材料，其特征在于其包含蓝色的铟-锡氧化物作为所述纳米尺度的激光敏感金属氧化物。
8.依照权利要求1～7之一的塑料材料，其特征在于塑料基体基于聚(甲基)丙烯酸酯、聚酰胺、聚氨酯、聚烯烃、苯乙烯聚合物和苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、硅树脂、聚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚酮、聚醚酮、聚苯硫醚、聚酯、聚环氧乙烷、聚氨酯、聚烯烃或含氟聚合物。
9.依照权利要求1～8之一的塑料材料，其特征在于其基于聚甲基丙烯酸甲酯。
10.依照权利要求1～8之一的塑料材料，其特征在于其基于双酚A-聚碳酸酯。
11.依照权利要求1～8之一的塑料材料，其特征在于其基于聚酰胺。
12.依照权利要求1～11之一的塑料材料，其特征在于其被提供作为模制体、半成品、模制化合物或漆。
13.纳米尺度的激光敏感金属氧化物用于制备高透明度激光可标记和/或激光可熔接塑料材料的用途。
14.一种用于制备依照权利要求1～12之一的高透明度激光可标记和/或激光可熔接塑料材料的方法，其特征在于将纳米尺度的激光敏感金属氧化物在高剪切作用下结合到塑料基体中。
15.依照权利要求12的方法，其特征在于将纳米尺度的激光敏感金属氧化物与塑料材料以浓缩的预混合物的形式结合到塑料基体中。
16.一种用于熔接塑料模制体或塑料半成品的方法，至少一个要被连接的部件至少在表面区域包含依照权利要求1～12之一的塑料材料，其中利用所述塑料材料中所包含的金属氧化物敏感的激光辐射所述连接面。
17.依照权利要求1～12之一的塑料材料用于制备激光可标记生产产品的应用。
18.一种用于识别由依照权利要求1～12之一的塑料材料所制备的生产产品的方法，其中利用所述塑料材料中所包含的金属氧化物敏感的激光辐射这些产品。
全文摘要
本发明涉及激光可标记和/或激光可熔接的高透明度塑料材料，其归结于含有一定量的纳米尺度的激光敏感金属氧化物。这些可以作为模制体、半成品、模制化合物或漆而被提供的塑料材料，特别包含具有粒度为5～100nm以及0.0001～0.1重量％浓度的金属氧化物。典型的金属氧化物为纳米尺度的铟－锡氧化物或锑－锡氧化物。这些材料可以特别用于制备激光可标记的生产产品。
文档编号C08K3/22GK1925990SQ200580006906
公开日2007年3月7日 申请日期2005年2月18日 优先权日2004年3月4日
发明者哈拉尔德·黑格尔, 托马斯·哈斯克尔, 罗兰·乌尔舍, 京特·伊特曼, 汉斯－京特·洛肯佩尔, 克劳斯-迪特尔·许贝尔 申请人:德古萨股份公司