DE202004003362U1

DE202004003362U1 - Highly transparent laser-markable and laser-weldable plastic materials

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Publication number: DE202004003362U1
Application number: DE202004003362U
Authority: DE
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2014-03-05
Also published as: IL177819A0; DE102004051457A1; CN1925989A; CN1925989B; SG151314A1; TWI308163B; TW200609285A

Abstract

Hochtransparente Kunststoffmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Metalloxiden lasermarkierbar und/oder laserschweißbar sind.Highly transparent plastic materials, characterized in that they are laser-markable and / or laser-weldable due to their content of nanoscale laser-sensitive metal oxides.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft hochtransparente Kunststoffmaterialien, die durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Metalloxiden lasermarkierbar und/oder laserschweißbar sind, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kunststoffmaterialien sowie deren Verwendung.The present invention relates to highly transparent plastic materials characterized by a content of nanoscale laser-sensitive metal oxides laser-markable and / or laser welding are a method for producing such plastic materials as well as their use.

Die Kennzeichnung von Kunststoffen durch Lasermarkierung wie auch das Schweißen von Kunststoffteilen mittels Laserenergie ist an sich bekannt. Beides wird durch Absorption der Laserenergie im Kunststoffmaterial entweder direkt durch Wechselwirkung mit dem Polymer oder indirekt mit einem dem Kunststoffmaterial zugesetzten lasersensitiven Mittel bewirkt. Das lasersensitive Mittel kann ein organischer Farbstoff oder ein Pigment sein, welches durch Absorption der Laserenergie eine lokale sichtbare Verfärbung des Kunststoffes bewirkt. Es kann auch eine Verbindung sein, die bei Bestrahlung mit Laserlicht von einer unsichtbaren, farblosen in eine sichtbare Form umgewandelt wird. Beim Laserschweißen wird das Kunststoffmaterial durch Absorption der Laserenergie im Fügebereich so stark erwärmt, dass das Material aufschmilzt und beide Teile miteinander verschweißen.The labeling of plastics through laser marking as well as the welding of plastic parts by means of Laser energy is known per se. Both are absorbed Laser energy in the plastic material either directly through interaction with the polymer or indirectly with one added to the plastic material causes laser-sensitive agents. The laser-sensitive agent can be a organic dye or a pigment, which by absorption the laser energy causes local visible discoloration of the plastic. It can also be a compound that when irradiated with laser light converted from an invisible, colorless to a visible form becomes. When laser welding the plastic material is absorbed by the laser energy in the joining area warmed up so much that the material melts and weld the two parts together.

Die Kennzeichnung von Produktionsgütern wird in nahezu allen Industriezweigen zunehmend wichtiger. So müssen etwa Produktionsdaten, Chargennummern, Verfallsdaten, Produktkennungen, Barcodes, Firmenlogos etc. aufgebracht werden. Gegenüber konventionellen Kennzeichnungstechniken wie Drucken, Prägen, Stempeln, Etikettieren ist die Lasermarkierung deutlich schneller, da berührungslos arbeitend, präziser und ohne weiteres auch auf nicht planen Oberflächen aufzubringen. Da die Lasermarkierungen unter der Oberfläche im Material erzeugt werden, sind diese dauerhaft, haltbar und wesentlich sicherer gegenüber Entfernung, Veränderung oder gar Fälschung. Kontakt mit anderen Medien, etwa bei Flüssigkeitsbehältern und Verschlüssen, ist aus diesem Grund – unter der selbstverständlichen Voraussetzung, daß die Kunststoffmatrix beständig ist – ebenfalls unkritisch. Sicherheit und Dauerhaftigkeit von Produktionskennungen sowie Kontaminationsfreiheit sind äußerst wichtig etwa bei Verpackungen von Pharmazeutika, Lebensmitteln und Getränken.The labeling of production goods will increasingly important in almost all branches of industry. So about Production data, batch numbers, expiry dates, product identifiers, barcodes, Company logos etc. can be applied. Compared to conventional labeling techniques such as Printing, embossing, Stamping, labeling, laser marking is significantly faster, there without contact working, more precise and can also be easily applied to non-planar surfaces. Because the laser marks under the surface generated in the material, they are durable, durable and essential safer towards Distance, change or even fake. Contact with other media, such as liquid containers and Closures, is for this reason - under the obvious Prerequisite that the Resistant plastic matrix is also critical. Security and durability of production identifiers and freedom from contamination are extremely important for packaging, for example of pharmaceuticals, food and beverages.

Das Prinzip der Verbundbildung zwischen Fügepartnern beim Laserschweißen beruht darauf, daß ein der Laserquelle zugewandter Fügepartner eine für das Licht der Laserquelle, das eine spezifische Wellenlänge aufweist, ausreichende Transparenz besitzt, so daß die Strahlung den darunterliegenden Fügepartner erreicht, wo sie absorbiert wird. Infolge dieser Absorption wird Wärme freigesetzt, so daß im Kontaktbereich der Fügepartner nicht nur das absorbierende, sondern auch das transparente Material lokal aufschmelzen und sich partiell vermischen, wodurch nach Abkühlen ein Verbund erzeugt wird. Beide Teile werden im Ergebnis auf diese Weise miteinander verschweißt.The principle of forming a bond between joining partners with laser welding is based on the fact that a joining partner facing the laser source for the Light from the laser source, which has a specific wavelength, has sufficient transparency so that the radiation is below joining partner reached where it is absorbed. As a result of this absorption Released heat, so that in Contact area of the joining partners not only the absorbent but also the transparent material melt locally and mix partially, resulting in a cooling after Composite is generated. Both parts will result in this way with each other welded.

Die Lasermarkierbarkeit bzw. Laserschweißbarkeit ist abhängig von der Natur der Kunststoffmaterialien bzw. der diesen zugrunde liegenden Polymere, von Natur und Gehalt an etwaigen lasersensitiven Zusätzen sowie von Wellenlänge und Strahlungsleistung des eingesetzten Lasers. Neben CO₂– und Excimer-Lasern kommen in dieser Technik vermehrt Nd:YAG-Laser (Neodym-dotierte Yttrium-Aluminium-Garnet-Laser) mit den charakteristischen Wellenlängen 1064 nm und 532 nm zum Einsatz. Bei der Lasermarkierung wird eine gute Erkennbarkeit – möglichst dunkel vor hellem Hintergrund – und ein hoher Kontrast gewünscht.The laser markability or laser weldability depends on the nature of the plastic materials or the polymers on which they are based, on the nature and content of any laser-sensitive additives and on the wavelength and radiation power of the laser used. In addition to CO ₂ and excimer lasers, Nd: YAG lasers (neodymium-doped yttrium aluminum garnet lasers) with the characteristic wavelengths of 1064 nm and 532 nm are increasingly used in this technology. When it comes to laser marking, good visibility - as dark as possible against a light background - and high contrast are desired.

Lasermarkierbare bzw. laserschweißbare Kunststoffmaterialien, die lasersensitive Zusätze in Form von Farbstoffen und/oder Pigmenten enthalten, weisen generell eine mehr oder weniger ausgeprägte Färbung und/oder Intransparenz auf. Im Falle des Laserschweißens erfolgt die Ausrüstung der als laserabsorbierend einzustellenden Formmasse am häufigsten durch das Einbringen von Ruß.Laser-markable or laser-weldable plastic materials, the laser sensitive additives in the form of dyes and / or pigments, generally have a more or less pronounced coloring and / or Lack of transparency. In the case of laser welding, the Most commonly as a laser-absorbent molding compound by introducing soot.

In EP 0 797 511 B1 werden beispielsweise lasermarkierbare Kunststoffmaterialien beschrieben, die Pigmente mit einer leitfähigen Schicht aus dotiertem Zinndioxid enthalten. Diese Pigmente, enthalten in dem Material in Konzentrationen von 0,1 bis 4 Gew.-%, basieren auf plättchenförmigen transparenten oder semitransparenten Substraten, insbesondere Schichtsilikaten wie etwa Glimmer. Transparente Thermoplaste mit derartigen Pigmenten zeigen allerdings ein metallisches Schimmern, das durch Zusatz deckender Pigmente völlig überdeckt werden kann. Mit derartigen Pigmenten können somit keine hochtransparenten lasermarkierbaren Kunststoffmaterialien hergestellt werden.In EP 0 797 511 B1 For example, laser-markable plastic materials are described that contain pigments with a conductive layer of doped tin dioxide. These pigments, contained in the material in concentrations of 0.1 to 4% by weight, are based on platelet-shaped transparent or semi-transparent substrates, in particular layered silicates such as mica. Transparent thermoplastics with such pigments, however, show a metallic shimmer that can be completely covered by the addition of opaque pigments. It is therefore not possible to produce highly transparent laser-markable plastic materials with such pigments.

In WO 01/00719 werden lasermarkierbare Artikel beschrieben, die Antimontrioxid mit Partikelgrößen über 0,5 μm als Lasermarkierungspigment enthalten. Man erhält dunkle Markierungen auf hellem Grund und guten Kontrast. Jedoch sind die Artikel aufgrund der Teilchengröße des Pigments nicht mehr transparent.WO 01/00719 describes laser-markable articles described that contain antimony trioxide with particle sizes over 0.5 microns as a laser marking pigment. You get dark markings on a light background and good contrast. however the articles are no longer due to the particle size of the pigment transparent.

Nur wenige Polymersysteme sind an sich und ohne weitere lasersensitive Zusätze lasermarkierbar bzw. laserschweißbar. Hierzu werden vornehmlich Polymere mit ringförmigen oder aromatischen Strukturen eingesetzt, die leicht zur Verkohlung unter Einwirkung von Laserstrahlung neigen. Derartige Polymermaterialien sind jedoch aufgrund ihrer Zusammensetzung nicht witterungsstabil. Der Kontrast der Beschriftungen ist schlecht und wird nur durch Zusatz von lasersensitiven Partikeln oder Farbstoffen verbessert. Diese Polymermaterialien sind aufgrund fehlender Lasertransparenz auch nicht schweißbar.Only a few polymer systems are on laser-markable or laser-weldable without additional laser-sensitive additives. For this are mainly polymers with ring-shaped or aromatic structures used that easily for charring under the influence of laser radiation tend. However, such polymer materials are due to their Composition not weather-resistant. The contrast of the labels is bad and is only possible by adding laser-sensitive particles or dyes improved. These polymer materials are due lack of laser transparency also not weldable.

In WO 98/28365 werden lasermarkierbare Polymerzusammensetzungen aus einem Polymethacrylat mit einem Acrylatcomonomeren und einem zweiten Polymer aus Styrol und Maleinsäureanhydrid, die ggf. noch weitere Additive enthalten können, beschrieben. Aufgrund des Gehaltes an Styrol und Maleinsäureanhydrid werden keine zusätzlichen lasersensitiven Pigmente benötigt. Die Formteile haben einen Haze von etwa 5 – 10%. Kunststoffformkörper mit einem Haze von etwa 5 – 10% genügen jedoch nicht den heutigen Anforderungen. Für hochtransparente Anforderungen wird ein Haze unter 1%, mindestens jedoch unter 2 % benötigt.WO 98/28365 describes laser-markable polymer compositions comprising a polymethacrylate with an acrylate comonomer and a second polymer of styrene and maleic anhydride, which may optionally contain other additives. Due to the styrene and maleic anhydride content, no additional laser-sensitive pigments are required. The molded parts have a haze of about 5 - 10%. Plastic moldings with a haze of about 5 - 10% do not meet today's requirements. A haze of less than 1%, but at least less than 2%, is required for highly transparent requirements.

In DE 10054859 A1 wird ein Verfahren zum Laserschweißen von Kunststoffformteilen beschrieben, wobei der Laserstrahl durch ein lasertransparentes Formteil I geleitet wird und in einem laserabsorbierenden Formteil II eine Erwärmung hervorruft, wodurch die Schweißung erfolgt. Die Formteile enthalten so aufeinander abgestimmte lasertransparente und laserabsorbierende Farbstoffe und Pigmente wie insbesondere Ruß, daß ein homogener Farbeindruck entsteht. Das Material ist naturgemäß nicht transparent.In DE 10054859 A1 describes a method for laser welding plastic molded parts, the laser beam being guided through a laser-transparent molded part I and causing heating in a laser-absorbing molded part II, as a result of which the welding takes place. The molded parts contain coordinated laser-transparent and laser-absorbing dyes and pigments such as, in particular, carbon black that a homogeneous color impression is produced. The material is naturally not transparent.

Aus dem Stand der Technik sind hochtransparente lasermarkierbare und laserschweißbare Kunststoffmaterialien, insbesondere solche, die darüber hinaus auch noch witterungsbeständig sind, nicht bekannt.State of the art are highly transparent laser-markable and laser-weldable plastic materials, especially those who think about it also weatherproof are not known.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabenstellung zugrunde, hochtransparente lasermarkierbare und laserschweißbare Kunststoffmaterialien bereitzustellen. Insbesondere sollten lasersensitive Zusätze für Kunststoffmaterialien aufgefunden werden, mit denen diese lasermarkierbar und/oder laserschweißbar gemacht werden können, ohne daß die Transparenz des Materials beeinträchtigt wird.The present invention was therefore based on the task, highly transparent laser-markable and laser weldable To provide plastic materials. In particular, laser sensitive additions for plastic materials can be found with which these can be laser-marked and / or made laser-weldable can be without the Transparency of the material is impaired.

Überraschend wurde gefunden, daß hochtransparente Kunststoffmaterialien durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Metalloxiden lasermarkierbar und/oder laserschweißbar gemacht werden können, ohne daß die Transparenz beeinträchtigt wird.Surprised was found to be highly transparent Plastic materials with a content of nanoscale laser sensitive Metal oxides can be laser-marked and / or made laser-weldable can, without the Transparency compromised becomes.

Gegenstand der Erfindung sind somit hochtransparente Kunststoffmaterialien, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Metalloxiden lasermarkierbar und/oder laserschweißbar sind.The invention thus relates to highly transparent plastic materials, which are characterized are that they due to the content of nanoscale laser-sensitive metal oxides are laser-markable and / or laser-weldable.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die aus dem Stand der Technik bekannten Lasermarkierungspigmente bezüglich ihrer Teilchengröße und ihrer Morphologie nicht für hochtransparente Systeme geeignet sind, da sie die kritische Größe von einem Viertel der Wellenlänge des sichtbaren Lichts von ca. 80 nm in aller Regel deutlich überschreiten. Es sind zwar lasersensitive Pigmente mit Primärpartikeln unter 80 nm Teilchengröße bekannt, diese liegen jedoch nicht in Form isolierter Primärpartikel oder kleiner Aggregate vor, sondern sind, wie etwa im Falle von Ruß, nur als hochaggregierte, teilweise agglomerierte Partikel mit deutlich größerem Teilchendurchmesser verfügbar. Die bekannten Lasermarkierungspigmente führen daher zu einer nicht unerheblichen Streuung des Lichts und somit zur Trübung des Kunststoffmaterials.The invention is based on the knowledge that that the Laser marking pigments known from the prior art with regard to their Particle size and their Morphology not for highly transparent systems are suitable because they are the critical size of one Quarter of the wavelength visible light of approx. 80 nm as a rule. It laser-sensitive pigments with primary particles below 80 nm particle size are known, however, these are not in the form of isolated primary particles or smaller aggregates, but are, as in the case of Soot, only as highly aggregated, partially agglomerated particles with clearly larger particle diameter available. The known laser marking pigments therefore lead to a not insignificant one Scattering of light and thus clouding the plastic material.

Erfindungsgemäß werden den Kunststoffmaterialien, insbesondere solchen, die an sich eine hohe Transparenz aufweisen, nanoskalige lasersensitive Metalloxide zugesetzt, um diese lasermarkierbare bzw. laserschweißbar zu machen.According to the plastic materials, especially those that are highly transparent, Nanoscale laser-sensitive metal oxides are added to these laser-markable or laser weldable close.

Unter hochtransparenten Kunststoffmaterialien sind solche zu verstehen, die bei einer Materialstärke von 2 mm eine Transmission größer 85% und insbesondere größer 90% und einen Haze kleiner 3%, vorzugsweise kleiner 2% und insbesondere kleiner 1% aufweisen. Die Bestimmung von Transmission und Haze erfolgen nach ASTM D 1003.Under highly transparent plastic materials are to be understood as those with a material thickness of 2 mm a transmission greater than 85% and in particular greater than 90% and a haze less than 3%, preferably less than 2% and in particular have less than 1%. The transmission and haze are determined according to ASTM D 1003.

Unter lasersensitiven Metalloxiden sind alle anorganischmetallischen Oxide wie Metalloxide, Metallmischoxide, komplexe Oxide zu verstehen, die im charakteristischen Wellenlängenbereich des einzusetzenden Lasers absorbieren und die dadurch in der Lage sind, in der Kunststoffmatrix, in der sie eingebettet sind, eine lokale sichtbare Veränderung zu erzeugen.Under laser-sensitive metal oxides are all inorganic-metallic oxides such as metal oxides, mixed metal oxides, to understand complex oxides in the characteristic wavelength range of the laser to be used and thereby able to are in the plastic matrix in which they are embedded local visible change to create.

Unter nanoskalig ist zu verstehen, daß die größte Dimension der diskreten Partikel dieser lasersensitiven Metalloxide kleiner als 1 μm, also im Nanometerbereich ist. Dabei bezieht sich diese Größendefinition auf alle möglichen Partikelmorphologien wie Primärpartikel sowie etwaige Aggregate und Agglomerate.Nanoscale means that the largest dimension of the discrete particles of these laser-sensitive metal oxides are smaller than 1 μm, is in the nanometer range. This size definition refers on all sorts Particle morphologies like primary particles as well as any aggregates and agglomerates.

Bevorzugt beträgt die Partikelgröße der lasersensitiven Metalloxide 1 bis 500 nm und insbesondere 5 bis 100 nm. Bei Wahl der Partikelgröße unter 100 nm sind die Metalloxidpartikel per se nicht mehr sichtbar und beeinträchtigen die Transparenz der Kunststoffmatrix nicht.The particle size of the laser-sensitive is preferably Metal oxides 1 to 500 nm and especially 5 to 100 nm the particle size below 100 nm, the metal oxide particles are no longer visible per se and impair them the transparency of the plastic matrix is not.

In dem Kunststoffmaterial beträgt der Gehalt an lasersensitiven Metalloxiden zweckmäßigerweise 0,0001 bis 0,1 Gew.-%, bevorzugt 0,001 bis 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Kunststoffmaterial. In diesem Konzentrationsbereich wird in aller Regel und für alle in Frage kommenden Kunststoffmaterialien eine ausreichende Lasermarkierbarkeit bzw. Laserschweißbarkeit der Kunststoffmatrix bewirkt.The content of the plastic material is laser-sensitive metal oxides expediently 0.0001 to 0.1% by weight, preferably 0.001 to 0.01 wt .-%, based on the plastic material. In this concentration range is generally and for everyone in Question plastic materials sufficient laser markability or laser weldability the plastic matrix.

Bei geeigneter Wahl von Partikelgröße und Konzentration in den angegebenen Bereichen ist auch bei hochtransparenten Matrixmaterialien eine Beeinträchtigung der intrinsischen Transparenz ausgeschlossen. So ist es zweckmäßig für Metalloxide mit Partikelgrößen über 100 nm den unteren Konzentrationsbereich zu wählen, während bei Partikelgrößen unter 100 nm auch höhere Konzentrationen gewählt werden können.With a suitable choice of particle size and concentration in the specified areas is also with highly transparent matrix materials an impairment intrinsic transparency excluded. So it is useful for using metal oxides Particle sizes over 100 nm to choose the lower concentration range, while for particle sizes below 100 nm also higher Concentrations chosen can be.

Als nanoskalige lasersensitive Metalloxide zur Herstellung von hochtransparenten lasermarkierbaren und/oder laserschweißbaren Kunststoffmaterialien kommen vorzugsweise dotiertes Indiumoxid, dotiertes Zinnoxid und dotiertes Antimonoxid in Betracht.As nanoscale laser-sensitive metal oxides for Manufacture of highly transparent laser-markable and / or laser-weldable plastic materials come preferably doped indium oxide, doped tin oxide and doped antimony oxide into consideration.

Besonders geeignete Metalloxide sind Indium-Zinnoxid (ITO) oder Antimon-Zinnoxid (ATO) sowie dotierte Indium- bzw. Antimon-Zinnoxide. Besonders bevorzugt ist Indium-Zinnoxid und hiervon wiederum das durch einen partiellen Reduktionsprozess erhältliche "blaue" Indium-Zinnoxid. Das nichtreduzierte "gelbe" Indium-Zinnoxid kann bei höheren Konzentrationen und/oder Partikelgrößen im oberen Bereich einen visuell wahrnehmbaren leicht gelblichen Farbton des Kunststoffmaterials bewirken, während das "blaue" Indium-Zinnoxid zu keiner wahrnehmbaren Farbveränderung führt.Particularly suitable metal oxides are indium tin oxide (ITO) or antimony tin oxide (ATO) such as doped indium or antimony tin oxides. Indium-tin oxide is particularly preferred, and of this again the "blue" indium-tin oxide obtainable by a partial reduction process. At higher concentrations and / or particle sizes in the upper region, the unreduced "yellow" indium tin oxide can produce a visually perceptible, slightly yellowish hue of the plastic material, while the "blue" indium tin oxide leads to no perceptible color change.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden lasersensitiven Metalloxide sind an sich bekannt und auch in nanoskaliger Form, also als diskrete Partikel mit Größen unter 1μm und insbesondere im hier bevorzugten Größenbereich kommerziell verfügbar, typischerweise in Form von Dispersionen.The laser sensitive to be used according to the invention Metal oxides are known per se and also in nanoscale form, So as discrete particles with sizes below 1μm and especially in the preferred here size range commercially available, typically in the form of dispersions.

Im Regelfall liegen die lasersensitiven Metalloxide in ihrer Lieferform als agglomerierte Partikel vor, etwa als Agglomerate, deren Teilchengröße zwischen 1 μm bis zu mehreren mm betragen kann. Diese lassen sich mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens unter starker Scherung in die Kunststoffmatrix einarbeiten, wodurch die Agglomerate in die nanoskaligen Primärpartikel zerlegt werden.As a rule, the laser-sensitive are Metal oxides in their delivery form as agglomerated particles, about as agglomerates whose particle size is between 1 μm and up to can be several mm. These can be achieved using the method according to the invention work into the plastic matrix under strong shear, whereby the agglomerates are broken down into the nanoscale primary particles.

Die Bestimmung des Agglomerationagrades erfolgt im Sinne der DIN 53206 (von August 1972).The degree of agglomeration is determined in the sense of DIN 53206 (from August 1972).

Nanoskalige Metalloxide können beispielsweise durch pyrolytische Verfahren hergestellt werden. Solche Verfahren sind beispielsweise in EP 1 142 830 A , EP 1 270 511 A oder DE 103 11 645 beschrieben. Weiterhin können nanoskalige Metalloxide durch Fällungsverfahren hergestellt werden, wie etwa in DE 100 22 037 beschrieben.Nanoscale metal oxides can be produced, for example, by pyrolytic processes. Such methods are for example in EP 1 142 830 A. . EP 1 270 511 A. or DE 103 11 645 described. Furthermore, nanoscale metal oxides can be produced by precipitation processes, such as in DE 100 22 037 described.

Die nanoskaligen lasersensitiven Metalloxide können in praktisch alle Kunststoffsysteme eingearbeitet werden, um diesen Lasermarkierbarkeit bzw. Laserschweißbarkeit zu verleihen. Typisch sind Kunststoffmaterialien bei denen die Kunststoffmatrix auf Poly(meth)acrylat, Polyamid, Polyurethan, Polyolefinen, Styrolpolymeren und Styrolcopolymeren, Polycarbonat, Silikonen, Polyamiden, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyketone, Polyetherketone, PEEK, Polyphenylensulfid, Polyester (wie PET, PEN, PBT), Polyethylenoxid, Polyurethan, Polyolefinen oder fluorhaltigen Polymeren (wie PVDF, EFEP, PTFE) basiert. Ebenfalls ist eine Einarbeitung in Blends möglich, die als Komponenten oben genannte Kunststoffe beinhalten, oder in von diesen Klassen abgeleitete Polymere, die durch nachträgliche Reaktionen verändert wurden. Diese Materialien sind in großer Vielfalt bekannt und kommerziell erhältlich. Der erfindungsgemäße Vorteil der nanoskaligen Metalloxide kommt insbesondere bei hochtransparenten Kunststoffsystemen wie Polycarbonaten, transparenten Polyamiden (beispielsweise Grilamid^® TR55, TR90, Trogamid^® T5000, CX7323), Polyethylenterephthalat, Polysulfon, Polyethersulfon, Cycloolefincopolymeren (Topas^®, Zeonex^®), Polymethylmethacrylat und deren Copolymeren zum tragen, da sie die Transparenz des Materials nicht beeinflussen. Des weiteren sind transparentes Polystyrol und Polypropylen zu nennen, weiterhin alle teilkristallinen Kunststoffe, die durch den Einsatz von Nukleierungsmitteln oder speziellen Verarbeitungsbedingungen zu transparenten Folien oder Formkörpern verarbeitet werden können.The nanoscale laser-sensitive metal oxides can be incorporated into practically all plastic systems in order to give them laser markability or laser weldability. Plastic materials are typical in which the plastic matrix is based on poly (meth) acrylate, polyamide, polyurethane, polyolefins, styrene polymers and styrene copolymers, polycarbonate, silicones, polyamides, polysulfone, polyether sulfone, polyketones, polyether ketones, PEEK, polyphenylene sulfide, polyesters (such as PET, PEN, PBT ), Polyethylene oxide, polyurethane, polyolefins or fluorine-containing polymers (such as PVDF, EFEP, PTFE). It is also possible to incorporate into blends that contain the above-mentioned plastics as components, or into polymers derived from these classes that have been changed by subsequent reactions. A wide variety of these materials are known and commercially available. The advantage of the nanoscale metal oxides according to the invention comes in particular from highly transparent plastic systems such as polycarbonates, transparent polyamides (for example Grilamid ^® TR55, TR90, Trogamid ^® T5000, CX7323), polyethylene terephthalate, polysulfone, polyether sulfone, cycloolefin copolymers (Topas ^® , Zeonex ^® ) and their copolymer methyl methacrylate to wear because they do not affect the transparency of the material. Furthermore, transparent polystyrene and polypropylene are to be mentioned, furthermore all semi-crystalline plastics that can be processed to transparent films or moldings by using nucleating agents or special processing conditions.

Die erfindungsgemäßen transparenten Polyamide werden allgemein hergestellt aus den Bausteinen: verzweigte und unverzweigte aliphatische (6 C– bis 14 C-Atome), alkylsubstituierte oder unsubstituierten cycloaliphatische (14 C– bis 22 C-Atome), araliphatische Diamine (C14 – C22) und aliphatische und cycloaliphatische Dicarbonsäuren (C6 bis C44); letztere können teilweise durch aromatische Dicarbonsäuren ersetzt werden. Insbesondere können sich die transparenten Polyamide zusätzlich aus Monomerbausteinen mit 6 C-Atomen, 11 C-Atomen beziehungsweise 12 C-Atomen zusammensetzen, die sich von Lactamen oder ω-Aminocarbonsäuren ableiten.The transparent polyamides according to the invention are generally made from the building blocks: branched and unbranched aliphatic (6 C– to 14 carbon atoms), alkyl-substituted or unsubstituted cycloaliphatic (14 C– to 22 carbon atoms), araliphatic diamines (C14 - C22) and aliphatic and cycloaliphatic dicarboxylic acids (C6 to C44); the latter can partially replaced by aromatic dicarboxylic acids. In particular can the transparent polyamides additionally from monomer units with 6 carbon atoms, 11 carbon atoms respectively Compose 12 carbon atoms, which are derived from lactams or ω-aminocarboxylic acids.

Bevorzugt, aber nicht ausschließlich, werden die erfindungsgemäßen transparenten Polyamide aus den folgenden Bausteinen hergestellt: Laurinlactam oder ω-Aminododekansäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, Fettsäuren (C18 – C36; z.B. unter dem Handelsnamen Pripol^®), Cyclohexandicarbonsäuren, partieller oder teilweiser Ersatz dieser aliphatischen Säuren durch Isoterephthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalindicarbonsäure, Tributylisophthalsäure. Des weiteren finden Verwendung Dekandiamin, Dodecandiamin, Nonandiamin, Hexamethylendiamine verzweigt, unverzweigt oder substituiert, sowie als Vertreter aus der Klasse der alkylsubstituierten/unsubstituierten cycloaliphatischen Diamine Bis-(4-aminocyclohexyl)-methan, Bis-(3-methyl-4-aminocyclohexyl)-methan, Bis-(4-aminocyclohexyl)-propan, Bis-(aminocyclohexan), Bis-(aminomethyl)-cyclohexan, Isophorondiamin oder auch substituierte Pentamethylendiamine.Preferably, but not exclusively, transparent polyamides of the present invention from the following components are prepared: laurolactam or ω-aminododecanoic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, fatty acids (C18 - C36; example, under the trade name Pripol ^®), cyclohexane dicarboxylic acids, partial or partial replacement of these aliphatic acids by isoterephthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, tributylisophthalic acid. Also used are decanediamine, dodecanediamine, nonanediamine, hexamethylenediamines, branched, unbranched or substituted, and as representatives from the class of alkyl-substituted / unsubstituted cycloaliphatic diamines bis- (4-aminocyclohexyl) methane, bis- (3-methyl-4-aminocyclohexyl) methane, bis (4-aminocyclohexyl) propane, bis (aminocyclohexane), bis (aminomethyl) cyclohexane, isophoronediamine or substituted pentamethylenediamines.

Beispiele für entsprechende transparente Polyamide sind etwa in EP 0 725 100 und EP 0 725 101 beschrieben.Examples of corresponding transparent polyamides are approximately in EP 0 725 100 and EP 0 725 101 described.

Besonders bevorzugt sind hochtransparente Kunststoffsysteme auf Basis von Polymethylmethacrylat, Bisphenol-A-Polycarbonat, Polyamid und sogenannter Cycloolefincopolymere aus Norbornen und α-Olefinen die mit Hilfe der erfindungsgemäßen nanoskaligen Metalloxide lasermarkierbar bzw. laserschweißbar gemacht werden können, ohne Beeinträchtigung der Transparenz des Materials.Highly transparent plastic systems are particularly preferred based on polymethyl methacrylate, bisphenol A polycarbonate, polyamide and so-called Cycloolefin copolymers of norbornene and α-olefins which are produced using the nanoscale according to the invention Metal oxides can be made laser-markable or laser-weldable without impairment the transparency of the material.

Selbstverständlich können die nanoskaligen lasersensitiven Metalloxide auch in eingefärbten hochtransparenten Systemen verwendet werden. Hier ist insbesondere vorteilhaft, daß die neutrale Eigenfarbe dieser Additive eine freie Farbwahl ermöglicht.Of course, the nanoscale laser sensitive Metal oxides also in colored highly transparent Systems are used. It is particularly advantageous here that the neutral The color of these additives allows a free choice of colors.

Die erfindungsgemäßen hochtransparenten lasermarkierbaren Kunststoffmaterialien können als Formkörper, Halbzeuge, Formmassen oder Lacke vorliegen. Die erfindungsgemäßen hochtransparenten laserschweißbaren Kunststoffmaterialien liegen typischerweise als Formkörper oder Halbzeuge vor.The highly transparent laser-markable plastic materials according to the invention can be in the form of moldings, semi-finished products, molding compositions or lacquers. The highly transparent laser-weldable plastic materials according to the invention lie typically as moldings or semi-finished products.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen hochtransparenten lasermarkierbaren und/oder laserschweißbaren Kunststoffmaterialien erfolgt in an sich bekannter Weise nach in der Kunststoffherstellung und Verarbeitung gängigen und üblichen Techniken und Verfahren. Dabei ist es möglich, die lasersensitiven Additive vor oder während der Polymerisation oder Polykondensation in einzelne Edukte oder Eduktgemische einzutragen oder auch während der Reaktion zuzusetzen, wobei die dem Fachmann bekannten spezifischen Herstellverfahren für die betreffenden Kunststoffe eingesetzt werden. Im Falle von Polykondensaten wie Polyamiden kann beispielsweise eine Einarbeitung des Additives in eine der Monomerkomponenten erfolgen. Diese Monomerkomponente kann dann mit den übrigen Reaktionspartnern in üblicher Weise einer Polykondensationsreaktion unterworfen werden. Weiter können nach Bildung von Makromolekülen die entstandenen hochmolekularen Zwischen- oder Endprodukte mit den lasersensitiven Additiven versetzt werden, wobei auch in diesem Falle alle dem Fachmann geläufigen Verfahren eingesetzt werden können.The production of the highly transparent according to the invention laser-markable and / or laser-weldable plastic materials takes place in a manner known per se according to in plastics production and processing common and usual Techniques and procedures. It is possible to use the laser sensitive Additives before or during the polymerization or polycondensation into individual starting materials or starting material mixtures to enter or even during to add the reaction, the specific known to those skilled in the art Manufacturing process for the plastics in question are used. In the case of polycondensates such as polyamides, for example, incorporation of the additive into one of the monomer components. This monomer component can then with the rest Reaction partners in the usual Be subjected to a polycondensation reaction. Further can after formation of macromolecules the resulting high molecular intermediate or end products the laser-sensitive additives are added, in this too Trap all familiar to the specialist Procedures can be used.

Je nach Rezeptur des Kunststoffmatrixmaterials werden flüssige, halbflüssige und feste Rezepturbestandteile oder Monomere sowie gegebenenfalls erforderliche Additive wie etwa Polymerisationsinitiatoren, Stabilisatoren, (wie UV-Absorber, Wärmestabilisatoren), optische Aufheller, Anstistatika, Weichmacher, Entformungshilfsmittel, Schmiermittel, Dispergierhilfsmittel, Antistatika aber auch Füll- und Verstärkungsstoffe oder Schlagzähmodifikatoren etc. in dafür üblichen Vorrichtungen und Anlagen wie Reaktoren, Rührkesseln, Mischern, Walzenstühlen, Extrudern etc. gemischt und homogenisiert, gegebenenfalls geformt und danach zur Aushärtung gebracht. Die nanoskaligen lasersensitiven Metalloxide werden hierbei zum geeigneten Zeitpunkt in das Material eingebracht und homogen eingearbeitet. Besonders bevorzugt ist die Einarbeitung der nanoskaligen lasersensitiven Metalloxide in Form einer konzentrierten Vormischung (Masterbatch) mit dem gleichen oder einem kompatiblen Kunststoffmaterial.Depending on the recipe of the plastic matrix material become fluid, semi-liquid and solid formulation components or monomers and, if appropriate required additives such as polymerization initiators, stabilizers, (like UV absorbers, Heat stabilizers) optical brighteners, antistatic agents, plasticizers, mold release agents, Lubricants, dispersing agents, antistatic agents but also fillers and reinforcing materials or impact modifiers etc. in the usual Devices and systems such as reactors, stirred tanks, mixers, roller mills, extruders etc. mixed and homogenized, shaped if necessary and then for curing brought. The nanoscale laser-sensitive metal oxides are used introduced into the material at a suitable time and homogeneous incorporated. The incorporation of the nanoscale is particularly preferred Laser-sensitive metal oxides in the form of a concentrated premix (Masterbatch) with the same or a compatible plastic material.

Es ist vorteilhaft, wenn die Einarbeitung der nanoskaligen lasersensitiven Metalloxide in die Kunststoffmatrix unter hoher Scherung in die Kunststoffmatrix erfolgt. Dies kann durch entsprechende Einstellung der Mischer, Walzenstühle, Extruder vorgenommen werden. Hierdurch wird eine etwaige Agglomeration oder Aggregation der nanoskaligen Metalloxidpartikel zu größeren Einheiten wirksam verhindert; etwa vorhandene größere Partikel werden zerkleinert. Dem Fachmann sind die entsprechenden Techniken und die jeweils zu wählenden Verfahrensparameter geläufig.It is beneficial if incorporation the nanoscale laser-sensitive metal oxides in the plastic matrix takes place under high shear in the plastic matrix. This can by appropriate setting of the mixer, roller mills, extruders be made. Any agglomeration or Aggregation of the nanoscale metal oxide particles into larger units effectively prevented; Larger particles that may be present are crushed. The person skilled in the art is familiar with the corresponding techniques and in each case elected Process parameters common.

Kunststoffformkörper und Halbzeuge sind durch Spritzgießen oder Extrudieren aus Formmassen oder durch Gussverfahren aus den Monomeren und/oder Präpolymeren erhältlich.Plastic moldings and semi-finished products are through injection molding or extrusion from molding compounds or by casting processes from the Monomers and / or prepolymers available.

Die Polymerisation erfolgt nach dem Fachmann bekannten Verfahren, beispielsweise durch Zusatz eines oder mehrerer Polymerisationsinitiatoren und Induktion der Polymerisation durch Erwärmen oder Bestrahlen. Zur vollständigen Umsetzung des oder der Monomere kann sich ein Temperschritt an die Polymerisation anschließen.The polymerization takes place after Methods known to those skilled in the art, for example by adding a or more polymerization initiators and induction of the polymerization by heating or irradiate. For complete Implementation of the monomer or monomers can be a tempering step Connect polymerization.

Lasermarkierbarer und laserschweißbarer Lackbeschichtungen sind durch Dispergieren von nanoskaligen lasersensitiven Oxiden in üblichen Lackformulierungen, Beschichtung und Trocknung oder Härtung der Lackschicht erhältlich.Laser-markable and laser-weldable paint coatings are by dispersing nanoscale laser-sensitive oxides in usual Lacquer formulations, coating and drying or curing the Lacquer layer available.

Die Gruppe geeigneter Lacke umfasst zum Beispiel Pulverlacke, physikalisch trocknende Lacke, strahlenhärtbare Lacke, ein- oder mehrkomponentige Reaktivlacke wie zum Beispiel Zweikomponenten-Polyurethanlacke.The group of suitable paints includes for example powder coatings, physically drying coatings, radiation-curable coatings, one- or multi-component reactive lacquers such as two-component polyurethane lacquers.

Nach Herstellung von Kunststoffformteilen oder Lacküberzügen aus den nanoskalige lasersensitive Metalloxide enthaltenden Kunststoffmaterialien lassen sich diese durch Bestrahlen mit Laserlicht markieren oder schweißen.After the production of molded plastic parts or Lacquer covers leave the plastic materials containing nanoscale laser-sensitive metal oxides mark or weld them by irradiating them with laser light.

Die Lasermarkierung kann auf einem handelsüblichen Lasermarkierungsgerät, z.B. einem Laser der Fa. Baasel, Type StarMark SMM65 mit einer durchschnittlichen Laserleistung von 65 Watt und einer Schreibgeschwindigkeit zwischen 1 und 200 mm/s erfolgen. Man legt die zu beschriftenden Formkörper in das Gerät ein und erhält nach Bestrahlung mit fokussiertem Laserstrahl weiße bis dunkelgraue Schriften mit scharfen Konturen und guter Lesbarkeit auf den farblosen transparenten Substraten. In einer besonderen Ausführungsform kann der Laserstrahl vorteilhaft auch oberhalb des Substrats fokussiert werden. Man regt dadurch eine größere Anzahl von Pigmentteilchen an und erhält bereits bei kleinen Pigmentkonzentrationen intensive kontrastreiche Schriftbilder. Die benötigte Energie und die Schreibgeschwindigkeit hängen von Natur und Menge des eingesetzten lasersensitiven Oxids ab. Je höher der Oxidgehalt, desto geringer die benötigte Energie und desto größer die maximale Schreibgeschwindigkeit des Laserstrahls. Die erforderlichen Einstellungen können im Einzelfall ohne weiteres ermittelt werden.The laser marking can be on a commercial Laser marking device, e.g. a laser from Baasel, type StarMark SMM65 with an average Laser power of 65 watts and a writing speed between 1 and 200 mm / s. The shaped bodies to be labeled are placed in the device one and receives After exposure to focused laser beams, white to dark gray letters with sharp contours and good legibility on the colorless transparent Substrates. In a special embodiment, the laser beam can be advantageous can also be focused above the substrate. It stimulates you A larger number of pigment particles and receives intensive, high-contrast typefaces even at low pigment concentrations. The needed Energy and the writing speed depend on the nature and amount of the used laser sensitive oxide. The higher the oxide content, the lower the energy required and the greater the maximum writing speed of the laser beam. The necessary Settings can can be easily determined in individual cases.

Das Laserschweißen kann auf einem handelsüblichen Lasermarkierungsgerät, z.B. einem Laser der Fa. Baasel, Type StarMark SMM65, mit einer Leistung zwischen 0,1 und 22 Ampere und einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen 1 und 100 mm/s erfolgen. Bei der Einstellung von Laserenergie und Vorschubgeschwindigkeit ist darauf zu achten, dass die Leistung nicht zu hoch und die Vorschubgeschwindigkeit nicht zu klein gewählt werden, um unerwünschtes Verkohlen zu vermeiden. Bei zu geringer Leistung und zu hoher Vorschubgeschwindigkeit kann die Verschweißung unzureichend sein. Auch hierzu können die erforderlichen Einstellungen im Einzelfall ohne weiteres ermittelt werden.Laser welding can be done on a commercially available Laser marking device, e.g. a laser from Baasel, type StarMark SMM65, with one power between 0.1 and 22 amps and a feed rate between 1 and 100 mm / s. When setting laser energy and Feed rate is important to ensure that the performance not too high and the feed speed not too low, to unwanted To avoid charring. If the power is too low and the feed rate is too high, the welding to be inadequate. You can also do this the required settings in individual cases are easily determined become.

Zur Verschweißung von Kunststoffformkörpern oder Kunststoffhalbzeugen ist erforderlich, daß zumindest eines der zu fügenden Teile zumindest im Oberflächenbereich aus erfindungsgemäßem Kunststoffmaterial besteht, wobei man die Fügefläche mit Laserlicht, für das das im Kunststoffmaterial enthaltene Metalloxid sensitiv ist, bestrahlt. Zweckmäßig ist so zu verfahren, daß das dem Laserstrahl zugewandte Fügeteil die Laserenergie nicht absorbiert und das zweite Fügeteil aus erfindungsgemäßem Kunststoffmaterial besteht, wodurch dieses an der Phasengrenze so stark erwärmt wird, dass beide Teile miteinander verschweißen.For the welding of molded plastic bodies or semi-finished plastic products, it is necessary that at least one of the parts to be joined consists, at least in the surface area, of plastic material according to the invention, the joining surface being irradiated with laser light, for which the metal oxide contained in the plastic material is sensitive. It is advisable to proceed in such a way that the joining part facing the laser beam does not absorb the laser energy and the second joining part consists of plastic material according to the invention, whereby this is heated so strongly at the phase boundary that the two parts weld together.

Die erfindungsgemäßen hochtransparenten lasersensitiven Kunststoffmaterialien können sehr vorteilhaft zur Herstellung von lasermarkierbaren Produktionsgütern verwendet werden. Die Kennzeichnung von Produktionsgütern, hergestellt aus diesen Kunststoffmaterialien, erfolgt in der Weise, daß man diese mit Laserlicht, für das das im Kunststoffmaterial enthaltene Metalloxid sensitiv ist, bestrahlt.The highly transparent laser sensitive according to the invention Plastic materials can used very advantageously for the production of laser-markable production goods become. The labeling of production goods made from these Plastic materials are made by laser light for the the metal oxide contained in the plastic material is sensitive, irradiated.

Vergleichsbeispiel AComparative Example A

Als Kunststoffformasse wird Trogamid^® CX 7323, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich High Performance Polymers, Marl, eingesetzt. Als lasersensitives Pigment wird Iriodin^® LS800 der Firma Merck KgaA, Darmstadt, in einer Konzentration von 0,2 Gew.-% verwendet. Die Lichttransmission im sichtbaren Bereich beträgt 80 % und der Haze 5%.Trogamid ^® CX 7323, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers division, Marl, is used as the plastic molding compound. As a laser-sensitive pigment Iriodin LS800 is ^® of the company Merck KgaA, Darmstadt, used in a concentration of 0.2 wt .-%. The light transmission in the visible range is 80% and the haze 5%.

Vergleichsbeispiel BComparative Example B

wPLEXIGLAS^® 7N, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich Methacrylate, Darmstadt, wird auf einem 35er Extruder, Fa. Storck, mit Entgasungszone bei 240°C compoundiert und granuliert. Als lasersensitives Pigment wird Iriodin^® LS800 der Firma Merck KgaA, Darmstadt, in einer Konzentration von 0,2 Gew.-% verwendet.wPLEXIGLAS ^® 7N, a commercial product from Degussa AG, business unit Methacrylate, Darmstadt, is compounded and granulated on a 35 extruder, from Storck, with a degassing zone at 240 ° C. As a laser-sensitive pigment Iriodin LS800 is ^® of the company Merck KgaA, Darmstadt, used in a concentration of 0.2 wt .-%.

Die Lichttransmission im sichtbaren Bereich beträgt 85 % und der Haze 4 %.The light transmission in the visible Range is 85% and the Haze 4%.

Beispiel 1example 1

Herstellung eines hochtransparenten lasersensitiven Kunststoffformkörpers Eine Kunststoffformmasse, enthaltend ein lasersensitives nanoskaliges Pigment, wird in einem Extruder aufgeschmolzen und in einer Spritzgussform zu Kunststoffplättchen gespritzt oder zu Platten, Filmen oder Rohren extrudiert. Die Einarbeitung des lasersensitiven Pigments erfolgt unter starker Scherung um gegebenenfalls agglomerierte Partikel in nanoskalige Primärteilchen zu zerlegen.Production of a highly transparent laser-sensitive molded plastic body A plastic molding compound containing a laser-sensitive nanoscale Pigment is melted in an extruder and in an injection mold injected into plastic plates or extruded into sheets, films or tubes. The training of the laser-sensitive pigment takes place under strong shear to possibly agglomerate Particles into nanoscale primary particles disassemble.

Ausführungsform A)Embodiment A)

Als Kunststoffformasse wird Trogamid^® CX 7323, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich High Performance Polymers, Marl, eingesetzt. Als lasersensitives Pigment wird nanoskaliges Indiumzinnoxid Nano^®ITO IT–05 C5000 der Firma Nanogate in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% verwendet. Die Lichttransmission im sichtbaren Bereich beträgt 90 % und der Haze 1,5.Trogamid ^® CX 7323, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers division, Marl, is used as the plastic molding compound. Nanoscale indium tin oxide Nano ^® ITO IT-05 C5000 from Nanogate is used as the laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01% by weight. The light transmission in the visible range is 90% and the haze is 1.5.

Ausführungsform B)Embodiment B)

Als Kunststoffformasse wird PLEXIGLAS^® 7N, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich Methacrylate, Darmstadt, eingesetzt. Als lasersensitives Pigment wird nanoskaliges Indiumzinnoxid Nano^®ITO IT–05 C5000 der Firma Nanogate in einer Konzentration von 0,001 Gew.-% verwendet. Im Falle der Extrusion kann vorteilhaft auch eine höhermolekulare Formmasse vom Typ PLEXIGLAS^® 7H eingesetzt werden. Die Lichttransmission im sichtbaren Bereich beträgt 92 % und der Haze < 1 %.PLEXIGLAS ^® 7N, a commercial product of Degussa AG, Methacrylates division, Darmstadt, is used as the plastic molding compound. As a laser-sensitive pigment nanoscale indium tin oxide ITO Nano ^® IT-05 is C5000 from Nano gate used in a concentration of 0.001 wt .-%. In the case of extrusion, it is also advantageous to use a higher molecular weight molding compound of the PLEXIGLAS ^® 7H type. The light transmission in the visible range is 92% and the haze <1%.

Beispiel 2Example 2

Herstellung einer hochtransparenten lasersensitiven KunststoffformmasseManufacturing a highly transparent laser-sensitive plastic molding compound

Ausführungsform A)Embodiment A)

Trogamid^® CX 7323, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich High Performance Polymers, Marl, wird mit nanoskaligem Indiumzinnoxid Nano^®ITO IT–05 C5000 der Firma Nanogate als lasersensitivem Pigment in einer Konzentration von 0,01 Gew.-% auf einem Extruder Berstorff ZE 2533 D bei 300°C compoundiert und granuliert. Die Lichttransmission im sichtbaren Bereich beträgt 90 % und der Haze 1,5 %.Trogamid ^® CX 7323, a commercial product of Degussa AG, High Performance Polymers division, Marl, is made with nanoscale indium tin oxide Nano ^® ITO IT-05 C5000 from Nanogate as a laser-sensitive pigment in a concentration of 0.01% by weight on a Berstorff extruder ZE 2533 D compounded and granulated at 300 ° C. The light transmission in the visible range is 90% and the haze is 1.5%.

Ausführungsform B)Embodiment B)

PLEXIGLAS^® 7N, ein Handelsprodukt der Degussa AG, Geschäftsbereich Methacrylate, Darmstadt, wird mit nanoskaligem Indiumzinnoxid Nano^®ITO IT–05 C5000 der Firma Nanogate als lasersensitivem Pigment in einer Konzentration von 0,001 Gew.-% auf einem 35er Extruder, Fa. Storck mit Entgasungszone bei 240°C compoundiert und granuliert. Die Lichttransmission im sichtbaren Bereich beträgt 92 % und der Haze < 1 %.PLEXIGLAS ^® 7N, a commercial product of Degussa AG, business unit Methacrylate, Darmstadt, is used with nanoscale indium tin oxide Nano ^® ITO IT-05 C5000 from Nanogate as a laser-sensitive pigment in a concentration of 0.001% by weight on a 35 mm extruder from Storck Degassing zone compounded at 240 ° C and granulated. The light transmission in the visible range is 92% and the haze <1%.

Beispiel 3Example 3

Herstellung eines hochtransparenten lasersensitiven Lackes und einer LackbeschichtungProduction of a highly transparent laser sensitive lacquer and a lacquer coating

Ausführungsform A)Embodiment A)

Ein strahlenhärtbarer Acrylatlack aus 40 Gewichtsteilen Pentaerythrit-tri-acrylat, 60 Gewichtsteilen Hexandioldiacrylat, 100 Gewichtsteilen nanoskaligem Indiumzinnoxid VP AdNano^® ITO R50 der Firma der Degussa und 200 Gewichtsteilen Ethanol wird in einem Glasgefäß 66 h auf der Rollenbank unter Zusatz von Glaskugeln vom Durchmesser 1 mm dispergiert, nach Abtrennung der Mahlkugeln mit 2 Teilen Photoinitiator Irgacure^® 184 versetzt und durch Rakeln mit einer Drahtrakel auf Kunststoffplatten aufgetragen. Die Härtung erfolgt nach kurzer Ablüftzeit durch Bestrahlung mit einem handelsüblichen UV-Trockner Fusion F 400 bei einem Vorschub von 1 m/min unter Inertgas.A radiation-curable acrylate varnish made of 40 parts by weight of pentaerythritol tri-acrylate, 60 parts by weight of hexanediol diacrylate and 100 parts by weight of nanoska jump-indium VP AdNano ^® ITO R50 from Degussa and 200 parts by weight of ethanol in a glass jar for 66 hours on the roller bank with addition of glass beads of diameter 1 mm are dispersed, mixed, after separation of the grinding balls with 2 parts of photoinitiator Irgacure ^® 184, and by knife coating with a wire squeegee applied to plastic plates. The curing takes place after a short flash-off time by irradiation with a commercially available Fusion F 400 UV dryer at a feed rate of 1 m / min under inert gas.

Die Lichttransmission im sichtbaren Bereich beträgt 90 % und der Haze < 2 %.The light transmission in the visible Range is 90% and the haze <2 %.

Ausführungsform B)Embodiment B)

Ein physikalisch trocknender Lack wird durch Dispergieren von 100 Gewichtsteilen nanoskaligem Indiumzinnoxid VP AdNano^® ITO R50 der Firma der Degussa, 100 Gewichtsteilen Polymethacrylat (Degalan^® 742) und 200 Gewichtsteilen Butylacetat in einem Glasgefäß unter Zusatz von Glaskugeln mit einem Durchmesser von 1 mm über 66 h auf der Rollenbank hergestellt. Das Beschichten erfolgt durch Rakeln mit einer 24 μm Drahtrakel und Trocknen des Lacks bei Raumtemperatur. Die Lichttransmission im sichtbaren Bereich beträgt 90 % und der Haze < 2 %.A physically drying lacquer is prepared by dispersing 100 parts by weight of nanoscale indium tin oxide VP AdNano ^® ITO R50 from Degussa, 100 parts by weight of polymethacrylate (Degalan ^® 742) and 200 parts by weight of butyl acetate in a glass vessel with addition of glass beads having a diameter of 1 mm over 66 h made on the roller bench. Coating is carried out by knife coating with a 24 μm wire knife and drying the lacquer at room temperature. The light transmission in the visible range is 90% and the haze <2%.

Beispiel 4Example 4

Durchführung Lasermarkierung (Guß-PMMA mit 0,01 Gew.-% ITO-Gehalt)Implementation of laser marking (cast PMMA with 0.01% by weight ITO content)

Eine hochtransparente lasersensitive Kunststoffplatte (Abmessung 100mm^*60mm^*2mm) aus Guß-PMMA mit einem ITO-Gehalt von 0,01 Gew.-% wird in das Werkzeug des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt. Dabei ist darauf zu achten, daß die Platte mindestens 10mm Abstand zur unteren Auflagefläche des Werkzeugs hat. Der Fokus des Laserstrahls wird auf die Mitte der Plattendicke eingestellt. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (21,0 A) und Schreibgeschwindigkeit (100 mms^–1) eingestellt. Nach Eingabe des gewünschten Beschriftungstextes wird der Laser gestartet. Am Ende des Beschriftungsvorganges kann die Kunststoffplatte aus dem Gerät entnommen werden.A highly transparent, laser-sensitive plastic plate (dimensions 100mm ^* 60mm ^* 2mm) made of cast PMMA with an ITO content of 0.01% by weight is inserted into the tool of the Starmark laser SMM65 from Baasel-Lasertechnik. Make sure that the plate is at least 10mm away from the lower contact surface of the tool. The focus of the laser beam is set to the center of the plate thickness. The parameters frequency (2250 Hz), lamp current (21.0 A) and write speed (100 mms ^–1 ) are set on the control unit of the laser. After entering the desired labeling text, the laser is started. At the end of the labeling process, the plastic plate can be removed from the device.

Der Kontrast wurde mit 4 benotet.The contrast was rated 4.

Der Kontrast wurde mit folgendem qualitativen Verfahren bestimmt:The contrast was with the following qualitative process determines:

Kontrastnote 0: Keine Beschriftung möglich. Kontrastnote 1: Es wird eine Verfärbung der Kunststoffoberfläche beobachtet, ohne das die Schrift lesbar ist. Kontrastnote 2: Die Beschriftung ist gut lesbar. Kontrastnote 3: Die Beschriftung und der Beschriftungstext in Arial Größe 18 fett ist gut lesbar. Kontrastnote 4: Die Beschriftung, der Beschriftungstext in Arial Größe 18 fett und der Beschriftungstext in Arial Größe 12 ist gut lesbar.Contrast grade 0: No labeling possible. Contrast grade 1: It becomes discolored the plastic surface observed without the writing being legible. Contrast grade 2: The labeling is easy to read. Contrast grade 3: The lettering and the lettering in Arial size 18 bold is easy to read. contrast grade 4: The lettering, the lettering text in Arial size 18 bold and the labeling text in Arial size 12 is easy to read.

Beispiel 5Example 5

Durchführung Lasermarkierung (Guß-PMMA mit 0,0001 Gew.-% ITO-Gehalt) Eine hochtransparente lasersensitive Kunststoffplatte (Abmessung 100mm^*60mm^*2mm) aus Guß-PMMA mit einem ITO-Gehalt von 0,0001 Gew.-% wird in das Werkzeug des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt. Dabei ist darauf zu achten, daß die Platte mindestens 10mm Abstand zur unteren Auflagefläche des Werkzeugs hat. Der Fokus des Laserstrahls wird 20mm oberhalb der Mitte der Plattendicke eingestellt. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (22,0 A) und Schreibgeschwindigkeit (10 mms^–1) eingestellt. Nach Eingabe des gewünschten Beschriftungstextes wird der Laser gestartet. Am Ende des Beschriftungsvorganges kann die Kunststoffplatte aus dem Gerät entnommen werden.Implementation of laser marking (cast PMMA with 0.0001 wt.% ITO content) A highly transparent, laser-sensitive plastic plate (dimensions 100mm ^* 60mm ^* 2mm) made of cast PMMA with an ITO content of 0.0001 wt Tool of the Starmark laser SMM65 from Baasel-Lasertechnik inserted. Make sure that the plate is at least 10mm away from the lower contact surface of the tool. The focus of the laser beam is set 20mm above the center of the plate thickness. The parameters frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and write speed (10 mms ^–1 ) are set on the control unit of the laser. After entering the desired labeling text, the laser is started. At the end of the labeling process, the plastic plate can be removed from the device.

Der Kontrast wurde mit 4 benotet.The contrast was rated 4.

Beispiel 6Example 6

Durchführung Lasermarkierung (Guß-PMMA beschichtet mit 0,001 Gew.-% ITO-haltigem PMMA-Lack )Implementation of laser marking (cast PMMA coated with 0.001% by weight ITO-containing PMMA lacquer)

Eine hochtransparente lasersensitive Kunststoffplatte (Abmessung 100mm^*60mm^*2mm) aus Guß-PMMA beidseitig beschichtet mit einem 0,001 Gew.-% ITO-haltigem PMMA-Lack wird in das Werkzeug des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt. Dabei ist darauf zu achten, daß die Platte mindestens 10mm Abstand zur unteren Auflagefläche des Werkzeugs hat. Der Fokus des Laserstrahls wird 20mm oberhalb der Mitte der Plattendicke eingestellt. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (21,0 A) und Schreibgeschwindigkeit (15 mms^–1) eingestellt. Nach Eingabe des gewünschten Beschriftungstextes wird der Laser gestartet. Am Ende des Beschriftungsvorganges kann die Kunststoffplatte aus dem Gerät entnommen werden.A highly transparent, laser-sensitive plastic plate (dimensions 100mm ^* 60mm ^* 2mm) made of cast PMMA coated on both sides with a 0.001% by weight ITO-containing PMMA lacquer is placed in the tool of the Starmark laser SMM65 from Baasel-Lasertechnik. Make sure that the plate is at least 10mm away from the lower contact surface of the tool. The focus of the laser beam is set 20mm above the center of the plate thickness. The parameters of frequency (2250 Hz), lamp current (21.0 A) and write speed (15 mms ^–1 ) are set on the control unit of the laser. After entering the desired labeling text, the laser is started. At the end of the labeling process, the plastic plate can be removed from the device.

Der Kontrast wurde mit 4 benotet.The contrast was rated 4.

Beispiel 7Example 7

Durchführung Lasermarkierung (PA12 mit 0,1 Gew.-% ITO-Gehalt)Implementation of laser marking (PA12 with 0.1% by weight ITO content)

Eine hochtransparente lasersensitive Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte (Abmessung 60mm^*60mm^*2mm) aus PA12 mit einem 2TO-Gehalt von 0,1 Gew.-% wird in das Werkzeug des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt. Dabei ist darauf zu achten, daß die Platte mindestens 10mm Abstand zur unteren Auflagefläche des Werkzeugs hat. Der Fokus des Laserstrahls wird auf die Mitte der Plattendicke eingestellt. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (20,0 A) und Schreibgeschwindigkeit (50 mms^–1) eingestellt. Nach Eingabe des gewünschten Beschriftungstextes wird der Laser gestartet. Am Ende des Beschriftungsvorganges kann die Kunststoffplatte aus dem Gerät entnommen werden.A highly transparent, laser-sensitive standard injection-molded plastic plate (dimensions 60mm ^* 60mm ^* 2mm) made of PA12 with a 2TO content of 0.1% by weight is inserted into the tool of the Starmark laser SMM65 from Baasel-Lasertechnik. Make sure that the plate is at least 10mm away from the lower contact surface of the tool. The focus of the laser beam is set to the center of the plate thickness. The parameters of frequency (2250 Hz), lamp current (20.0 A) and write speed (50 mms ^–1 ) are set on the control unit of the laser. To The laser is started by entering the desired labeling text. At the end of the labeling process, the plastic plate can be removed from the device.

Der Kontrast wurde mit 4 benotet.The contrast was rated 4.

Beispiel 8Example 8

Durchführung Lasermarkierung (PA12 mit 0,01 Gew.-% ITO-Gehalt) Eine hochtransparente lasersensitive Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte (Abmessung 60mm^*60mm^*2mm) aus PA12 mit einem ITO-Gehalt von 0,01 Gew.-% wird in das Werkzeug des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt. Dabei ist darauf zu achten, daß die Platte mindestens 10mm Abstand zur unteren Auflagefläche des Werkzeugs hat. Der Fokus des Laserstrahls wird 20mm oberhalb der Mitte der Plattendicke eingestellt. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (20,0 A) und Schreibgeschwindigkeit (50 mms-^–1) eingestellt. Nach Eingabe des gewünschten Beschriftungstextes wird der Laser gestartet. Am Ende des Beschriftungsvorganges kann die Kunststoffplatte aus dem Gerät entnommen werden.Implementation of laser marking (PA12 with 0.01% by weight ITO content) A highly transparent, laser-sensitive standard injection molded plastic plate (dimensions 60mm ^* 60mm ^* 2mm) made of PA12 with an ITO content of 0.01% by weight is placed in the Tool of the Starmark laser SMM65 from Baasel-Lasertechnik inserted. Make sure that the plate is at least 10mm away from the lower contact surface of the tool. The focus of the laser beam is set 20mm above the center of the plate thickness. The parameters of frequency (2250 Hz), lamp current (20.0 A) and write speed (50 mms- ^-1 ) are set on the control unit of the laser. After entering the desired labeling text, the laser is started. At the end of the labeling process, the plastic plate can be removed from the device.

Der Kontrast wurde mit 4 benotet.The contrast was rated 4.

Beispiel 9Example 9

Durchführung Laserschweißung (Guß-PMMA mit 0,01 Gew.-% ITO-Gehalt)Implementation of laser welding (cast PMMA with 0.01% by weight ITO content)

Eine hochtransparente lasersensitive Kunststoffplatte (Abmessungen 60mm^*60mm^*2mm) aus Guß-PMMA mit einem ITO-Gehalt von 0,01 Gew.-% wird mit einer zweiten Kunststoffplatte aus undotiertem Guß-PMMA mit den zu verschweißenden Flächen in Kontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterung des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die undotierte Platte oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahl durchdrungen wird. Der Fokus des Laserstrahls wird auf die Kontaktfläche der beiden Platten eingestellt. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (30 mms^–1) eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22^*4 mm²) wird der Laser gestartet. Am Ende des Schweißvorganges können die verschweißten Kunststoffplatten aus dem Gerät entnommen werden.A highly transparent, laser-sensitive plastic plate (dimensions 60mm ^* 60mm ^* 2mm) made of cast PMMA with an ITO content of 0.01% by weight is brought into contact with the surfaces to be welded with a second plastic plate made of undoped cast PMMA. The plates are placed in the welding holder of the Starmark laser SMM65 from Baasel-Lasertechnik in such a way that the undoped plate lies on top, ie the laser beam penetrates it first. The focus of the laser beam is adjusted to the contact area of the two plates. The parameters of frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (30 mms ^–1 ) are set on the control unit of the laser. After entering the size of the surface to be welded (22 ^* 4 mm ² ) the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Es werden Haftwerte mit der Note 4 im Handtest erreicht.There are adhesion values with the grade 4 reached in the hand test.

Die Haftung wird wie folgt bewertet:Liability is assessed as follows:

0 Keine Haftung.0 No liability.
1 Geringfügige Haftung.1 minor Liability.
2 Etwas Haftung; mit geringem Aufwand zu trennen.2 some liability; to separate with little effort.
3 Gute Haftung; nur mit großem Aufwand und gegebenenfalls mit Hilfe von Werkzeugen zu trennen3 Good liability; only with big Separate effort and if necessary with the help of tools
4 untrennbare Haftung; Trennung nur durch Kohäsionsbruch4 inseparable liability; Separation only by breaking cohesion

Beispiel 10Example 10

Durchführung Laserschweißung (PA12 mit 0,01 Gew.-% ITO-Gehalt)Implementation of laser welding (PA12 with 0.01% by weight ITO content)

Eine hochtransparente lasersensitive Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte (Abmessungen 60mm^*60mm^*2mm) aus PA12 mit einem ITO-Gehalt von 0,01 Gew.-% wird mit einer zweiten Standard-Spritzguß-Kunststoffplatte (Abmessungen 60mm^*60mm^*2mm) aus undotiertem PA12 mit den zu verschweißenden Flächen in Kontakt gebracht. Die Platten werden so in die Schweißhalterung des Starmark-Lasers SMM65 der Fa. Baasel-Lasertechnik eingelegt, daß die undotierte Platte oben liegt, d.h. zuerst vom Laserstrahl durchdrungen wird. Der Fokus des Laserstrahls wird auf die Kontaktfläche der beiden Platten eingestellt. Am Steuergerät des Lasers werden die Parameter Frequenz (2250 Hz), Lampenstrom (22,0 A) und Vorschubgeschwindigkeit (10 mms^–1) eingestellt. Nach Eingabe der Größe der zu verschweißenden Fläche (22^*4 mm²) wird der Laser gestartet. Am Ende des Schweißvorganges können die verschweißten Kunststoffplatten aus dem Gerät entnommen werden.A highly transparent laser-sensitive standard injection molded plastic plate (dimensions 60mm ^* 60mm ^* 2mm) made of PA12 with an ITO content of 0.01% by weight is undoped with a second standard injection molded plastic plate (dimensions 60mm ^* 60mm ^* 2mm) PA12 brought into contact with the surfaces to be welded. The plates are placed in the welding holder of the Starmark laser SMM65 from Baasel-Lasertechnik in such a way that the undoped plate lies on top, ie the laser beam penetrates it first. The focus of the laser beam is adjusted to the contact area of the two plates. The parameters of frequency (2250 Hz), lamp current (22.0 A) and feed rate (10 mms ^–1 ) are set on the control unit of the laser. After entering the size of the surface to be welded (22 ^* 4 mm ² ) the laser is started. At the end of the welding process, the welded plastic plates can be removed from the device.

Claims

Hochtransparente Kunststoffmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch einen Gehalt an nanoskaligen lasersensitiven Metalloxiden lasermarkierbar und/oder laserschweißbar sind.Highly transparent plastic materials, characterized in that they are laser-markable and / or laser-weldable due to their content of nanoscale laser-sensitive metal oxides.

Kunststoffmaterialien nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße der enthaltenen Metalloxide 1 bis 500 nm beträgt.Plastic materials according to claim 1 or 2, characterized characterized that the Particle size of the contained Metal oxides is 1 to 500 nm.

Kunststoffmaterialien nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße der enthaltenen Metalloxide 5 bis 100 nm beträgt.Plastic materials according to claim 3, characterized in that the Particle size of the contained Metal oxides is 5 to 100 nm.

Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Metalloxiden 0,0001 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise 0,001 bis 0,01 Gew.-%, bezogen auf das Kunststoffmaterial, beträgt.Plastic materials according to claims 1 to 3, characterized in that the Metal oxide content 0.0001 to 0.1% by weight, preferably 0.001 to 0.01 wt .-%, based on the plastic material.

Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nanoskaliges lasersensitives Metalloxid dotiertes Indiumoxid, dotiertes Zinnoxid oder dotiertes Antimonoxid enthalten.Plastic materials according to claims 1 to 4, characterized in that it indium oxide doped as nanoscale laser-sensitive metal oxide Contain tin oxide or doped antimony oxide.

Kunststoffmaterialien nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nanoskaliges lasersensitives Metalloxid Indium-Zinnoxid oder Antimon-Zinnoxid enthalten.Plastic materials according to claim 5, characterized in that they as nanoscale la contain sensitive metal oxide indium tin oxide or antimony tin oxide.

Kunststoffmaterialien nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als nanoskaliges lasersensitives Metalloxid blaues Indium-Zinnoxid enthalten.Plastic materials according to claim 6, characterized in that she blue indium tin oxide as a nanoscale laser-sensitive metal oxide contain.

Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffmatrix auf Poly(meth)acrylat, Polyamid, Polyurethan, Polyolefinen, Styrolpolymeren und Styrolcopolymeren, Polycarbonat, Silikonen, Polyimiden, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyketone, Polyetherketone, Polyphenylensulfid, Polyester, Polymethylenoxid, Polyurethan, Polyolefinen oder fluorhaltigen Polymeren basiert.Plastic materials according to claims 1 to 7, characterized in that the Plastic matrix on poly (meth) acrylate, polyamide, polyurethane, polyolefins, styrene polymers and styrene copolymers, polycarbonate, silicones, polyimides, polysulfone, polyether sulfone, Polyketones, polyether ketones, polyphenylene sulfide, polyester, polymethylene oxide, Polyurethane, polyolefins or fluorine-containing polymers based.

Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf Polymethylmethacrylat basieren.Plastic materials according to claims 1 to 8, characterized in that it based on polymethyl methacrylate.

Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf Bisphenol-A-Polycarbonat basieren.Plastic materials according to claims 1 to 8, characterized in that it on bisphenol A polycarbonate based.

Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf Polyamid basieren.Plastic materials according to claims 1 to 8, characterized in that it based on polyamide.

Kunststoffmaterialien nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Formkörper, Halbzeuge, Formmassen oder Lacke vorliegen.Plastic materials according to claims 1 to 11, characterized in that it as a shaped body, Semi-finished products, molding compounds or varnishes are available.