DE10035204A1 - Lasermarkierbare Kunststoffe - Google Patents

Lasermarkierbare Kunststoffe

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft lasermarkierbare Kunststoffe, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als Dotierstoff mit Anthracen oder Pentaerythrit beschichtete Effektpigmente oder ein Gemisch bestehend aus einem oder mehreren Effektpigmenten und Anthracen bzw. Pentaerythrit enthalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft lasermarkierbare Kunststoffe, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als Dotierstoff mit Anthracen und/oder Pentaerythrit beschichtete Effektpigmente oder ein Gemisch bestehend aus ein oder mehreren Effektpigmenten und Anthracen und/oder Penta­ erythrit enthalten.
Die Kennzeichnung von Produktionsgütern wird in fast allen Industrie­ zweigen zunehmend wichtiger. So müssen häufig z. B. Produktionsdaten, Verfallsdaten, Barcodes, Firmenlogos, Seriennummern etc. auf Kunst­ stoffen oder Kunststoffolien aufgebracht werden. Derzeit werden diese Markierungen überwiegend mit konventionellen Techniken wie Drucken, Prägen, Stempeln und Etikettieren ausgeführt. Wachsende Bedeutung gewinnt aber die berührungslose, sehr schnelle und flexible Markierung mit Lasern, insbesondere bei Kunststoffen. Mit dieser Technik ist es möglich graphische Beschriftungen, wie z. B. Barcodes, mit hoher Geschwindigkeit auch auf eine nicht plane Oberfläche aufzubringen. Da sich die Be­ schriftung im Kunststoffkörper selbst befindet, ist sie dauerhaft abrieb­ beständig.
Viele Kunststoffe, wie z. B. Polyolefine und Polystyrole, lassen sich bisher nur schwierig oder überhaupt nicht mit dem Laser markieren. Ein CO2- Laser, der Licht im Infrarotbereich bei 10,6 µm aussendet, bewirkt bei Polyolefinen und Polystyrolen selbst bei sehr hohen Leistungen nur eine schwache, kaum lesbare Markierung. Im Falle der Elastomeren Poly­ urethan und Polyetherestern tritt mit Nd-YAG-Lasern keine Wechsel­ wirkung, bei CO2-Lasern dagegen eine Gravur auf. Der Kunststoff darf das Laserlicht nicht völlig reflektieren oder durchlassen, da es dann zu keiner Wechselwirkung kommt. Es darf aber auch nicht zu einer starken Ab­ sorption kommen, da in diesem Fall der Kunststoff verdampft und nur eine Gravur zurückbleibt. Die Absorption der Laserstrahlen und somit die Wechselwirkung mit der Materie ist abhängig von dem chemischen Aufbau des Kunststoffes und der verwendeten Wellenlänge des Lasers. Vielfach ist es notwendig, damit Kunststoffe laserbeschriftbar werden, ent­ sprechende Zusatzstoffe, z. B. Absorber, zuzugeben.
Für die Laserkennzeichnung von Kunststoffen werden neben CO2-Lasern zunehmend Nd : YAG-Laser verwendet. Die üblicherweise verwendeten YAG-Laser geben einen gepulsten Energiestrahl mit einer charakteristi­ schen Wellenlänge von 1064 nm oder 532 nm ab. Das Absorbermaterial muß in diesem speziellen NIR-Bereich eine ausgeprägte Absorption zeigen, um bei den schnellen Beschriftungsvorgängen eine ausreichende Reaktion zu zeigen.
Die Lasermarkierung von Kunststoffen mit Perlglanzpigmenten wurde erstmals in Speciality Chemicals, Pearl Lustre Pigments - Characteristics and Functional Effects - May 1982, beschrieben.
Die Verwendung von organischen Zuschlagstoffen als Dotierstoff bei der Lasermarkierung ist beispielsweise aus der WO 95/30716, DE 195 36 047 A1, U.S. 5,576,377 und DE 197 26 136 A1 bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Dotierstoffe besitzen aber alle den Nachteil, daß sie den zu beschriftenden Kunststoff nachhaltig einfär­ ben und folglich die Laserbeschriftung, die üblicherweise eine dunkle Schrift auf einem hellen Untergrund ist, dann nicht mehr ausreichend kon­ trastreich ist. Außerdem müssen sie in vergleichsweise hohen Konzentra­ tionen zugesetzt werden und sind häufig toxikologisch nicht unbedenklich. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher lasermarkierbare Kunst­ stoffe zu finden, die unter Einwirkung von Laserlicht eine Markierung mit hohem Kontrast ermöglichen. Der Füllstoff bzw. das erfolgreiche Absorp­ tionsmittel sollte daher eine sehr helle Eigenfarbe besitzen oder nur in sehr geringen Mengen eingesetzt werden müssen Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich die Lasermarkierbarkeit von Kunststoffen, insbesondere der Kontrast der Markierung verbessern läßt, wenn man Effektpigmente mit Anthracen und/oder Pentaerythrit beschichtet oder ein Gemisch von Effektpigmenten und den organischen Zusatzstoffen verwendet.
Durch den Zusatz der beschichteten Effektpigmente in Konzentrationen von 0,5 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Kunststoffsystem, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, und insbesondere 1,5 bis 3 Gew.-%, wird bei der Lasermar­ kierung von thermoplastischen Kunststoffen ein hoher Kontrast erreicht.
Wird ein Gemisch von Effektpigmenten und Anthracen bzw. Effektpigmen­ ten und Pentaerythrit eingesetzt, so beträgt die Gesamtkonzentration des Dotierstoffs im Kunststoff maximal 10 Gew.-%. Vorzugsweise liegt sie bei 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere bei 1,5 bis 3 Gew.-%.
Das Mischungsverhältnis Effektpigment/Anthracen bzw. Effektpigment/­ Pentaerythrit beträgt 1 : 4 bis 10 : 1, vorzugsweise 1 : 3 bis 5 : 1, insbesondere 1 : 2 bis 2 : 1.
Die Konzentration des Dotierstoffs im Kunststoff ist allerdings abhängig von dem eingesetzten Kunststoffsystem. Der geringe Anteil an Effektpig­ ment und Anthracen bzw. Pentaerythrit verändert das Kunststoffsystem unwesentlich und beeinflußt nicht dessen Verarbeitbarkeit.
Transparente Thermoplaste mit den genannten Dotierstoffen in Rein­ einfärbung zeigen ein leicht metallisches Schimmern, behalten aber ihre Transparenz. Durch den Zusatz von 0,2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, an deckenden Pigmenten, wie z. B. Titandioxid, kann dieser metallische Glanz, insbesondere bei Polyolefinen, bei Bedarf völlig über­ deckt werden. Ferner können den Kunststoffen Farbmittel zugesetzt werden, die farbliche Variationen jeder Art zulassen und gleichzeitig eine Beibehaltung der Lasermarkierung gewährleisten. Geeignete Farbmittel sind insbesondere farbige Metalloxidpigmente sowie organische Pigmente und Farbstoffe.
Die für die Markierung geeigneten Effektpigmente basieren vorzugsweise auf plättchenförmigen, vorzugsweise transparenten oder semitransparen­ ten Substraten aus z. B. Schichtsilikaten, wie etwa synthetischer oder natürlicher Glimmer, Talkum, Kaolin, Glasplättchen, SiO2-Plättchen oder synthetischen trägerfreien Plättchen. Weiterhin kommen auch plättchen­ förmige Metalloxide wie z. B. plättchenförmiges Eisenoxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, LCP's (Liquid Crystal Polymers), holographi­ sche Pigmente, beschichtete Graphitplättchen oder Bismutoxychlorid in Betracht.
Als plättchenförmige Pigmente können auch Metallplättchen benutzt werden, die unbeschichtet oder auch mit einer oder mehreren Metalloxid­ schichten bedeckt sein können; bevorzugt sind z. B. Al-, Cr-, Fe-, Au-, Ag- und Stahlplättchen. Sollten korrosionsanfällige Metallplättchen wie z. B. Al-, Fe- oder Stahlplättchen unbeschichtet eingesetzt werden, werden sie vorzugsweise mit einer schützenden Polymerschicht überzogen.
Besonders bevorzugte Substrate sind mit ein oder mehreren Metalloxiden beschichtete Glimmerschuppen. Als Metalloxide werden dabei sowohl farblose hochbrechende Metalloxide, wie insbesondere Titandioxid, Zinkoxid, Zinnoxid und/oder Zirkoniumdioxid verwendet als auch farbige Metalloxide wie z. B. Chromoxid, Nickeloxid, Kupferoxid, Kobaltoxid und insbesondere Eisenoxid (Fe2O3, Fe3O4).
Diese plättchenförmigen Pigmente sind bekannt und größtenteils kommer­ ziell erhältlich, z. B. unter der Marke Iriodin® der Fa. Merck KGaA, und/oder können nach dem Fachmann bekannten Standardverfahren herge­ stellt werden. Perlglanzpigmente auf der Basis transparenter oder semi­ transparenter plättchenförmiger Substrate werden z. B. beschrieben in den deutschen Patenten und Patentanmeldungen 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 454, 22 15 191, 22 44 298, 23 13 331, 25 22 572, 31 37 808, 31 37 809, 31 51 343, 31 51 354, 31 51 355, 32 11 602, 32 35 017 und 38 42 330.
Beschichtete SiO2-Plättchen sind z. B. bekannt aus der WO 93/08237 (naßchemische Beschichtung) und der DE-OS 196 14 637 (CVD- Verfahren).
Insbesondere geeignet sind Perlglanzpigmente in Kombination mit Pentaerythrit und/oder Anthracen. Die Perlglanzpigmente können dabei im Gemisch mit Pentaerythrit und/oder Anthracen vorliegen oder mit dem organischen Zusatzstoff beschichtet sein.
Das Aufbringen der Anthracen- bzw. Pentaerythritschicht auf das Perl­ glanzpigment geschieht in an sich bekannter Weise. Die Beschichtung kann z. B. erfolgen, indem Pentaerythrit in Wasser bei Raumtemperatur gelöst wird, der Lösung ein oder mehrere Effektpigmente zugegeben werden und das Gemisch homogen gemischt wird. Diese Suspension wird dann zum Sieden erhitzt und bis zum Rückstand eingekocht. Das Produkt wird bei 110°C getrocknet.
Desweiteren kann die Beschichtung erfolgen, indem Anthracen in einem organischen Lösemittel, wie z. B. Diethylether, zunächst bei Raumtempe­ ratur gerührt und dann auf Siedetemperatur erhitzt wird, wobei das Anthracen in Lösung geht. Nach Zugabe ein oder mehrerer Effektpigmente wird die Suspension unter Rückfluß gekocht. Zuletzt wird das Lösemittel abdestilliert und das Produkt getrocknet.
Weiterhin ist eine Beschichtung möglich, indem Pentaerythrit in Wasser suspendiert wird, zum Sieden erhitzt wird, wobei das Pentaerythrit in Lösung geht. Nach Zugabe ein oder mehrerer Effektpigmente wird das Gemisch erhitzt und unter Rückfluß gekocht. Zuletzt wird die Suspension noch heiß abgesaugt und das Produkt getrocknet.
Außerdem ist es möglich eine mechanische Mischung aus ein oder mehreren Effektpigmenten und zerkleinertem Pentaerythrit herzustellen. Die Schichtdicke der Anthracen- bzw. Pentaerythrit-Schicht beträgt 50 bis 2000 nm, vorzugsweise 100 bis 1000 nm, insbesondere 200 bis 800 nm. Vorzugsweise ist der Anteil an Anthracen bzw. Pentaerythrit bezogen auf das Gesamtpigment 1 bis 75 Gew.-%, insbesondere 1 bis 65 Gew.-%.
Für die Lasermarkierung besonders geeignet sind Perlglanzpigmente auf Basis von Glimmer, Glasplättchen oder SiO2-Plättchen, die zunächst mit ein oder mehreren Metalloxiden (Multilayerpigmente) und zuletzt mit Anthracen oder Pentaerythrit beschichtet sind. In gleicher Weise geeignet sind aber auch Mischungen von metalloxidbeschichteten Substratplättchen wie Glimmer, Glas oder SiO2 mit Anthracen oder Pentaerythrit.
Bevorzugte Dotierstoffe sind mit Anthracen oder Pentaerythrit beschichtete Perlglanzpigmente, die folgenden Schichtaufbau besitzen:
Anthracen bzw. Pentaerythrit
Metalloxid (z. B. TiO2)
Glimmer
Metalloxid (z. B. TiO2)
Anthracen bzw. Pentaerythrit
Alle bekannten thermoplastischen Kunststoffe wie sie z. B. im Ullmann, Bd. 15, S. 457 ff., Bd. 15, Verlag VCH beschrieben werden, können für die Lasermarkierung Anwendung finden. Geeignete Kunststoffe sind z. B. - Polyethylen, Polypropylen, Polyamide, Polyester, Polyesterester, Poly­ etherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephthalat, Poly­ methylmethacrylat, Polyvinylacetal, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren und/oder Mischung.
Die Einarbeitung der beschichteten Effektpigmente bzw. des Gemischs aus Anthracen oder Pentaerythrit in Kombination mit ein oder mehreren Effektpigmenten in den thermoplastischen Kunststoff erfolgt, indem das Kunststoffgranulat mit dem Dotierstoff gemischt und dann unter Wärmeeinwirkung verformt wird. Die Zugabe des Anthracens bzw. des Pentaerythrits und des Effektpigments zu dem Kunststoff kann gleich­ zeitig oder nacheinander erfolgen. Dem Kunststoffgranulat können bei der Einarbeitung des Dotierstoffs gegebenenfalls Haftmittel, organische polymerverträgliche Lösungsmittel, Stabilisatoren und/oder unter den Arbeitsbedingungen temperaturstabile Tenside zugesetzt werden. Die Herstellung der dotierten Kunststoffgranulate erfolgt in der Regel so, daß in einem geeigneten Mischer das Kunststoffgranulat vorgelegt, mit eventuellen Zusätzen benetzt und danach der Dotierstoff zugesetzt und untergemischt wird. Die Pigmentierung des Kunststoffes erfolgt in der Regel über ein Farbkonzentrat (Masterbatch) oder Compound. Die so erhaltene Mischung kann dann direkt in einem Extruder oder einer Spritz­ gießmaschine verarbeitet werden. Die bei der Verarbeitung gebildeten Formkörper zeigen eine sehr homogene Verteilung des Dotierstoffs.
Anschließend findet die Lasermarkierung mit einem geeigneten Laser statt.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen lasermarkierbaren Kunststoffe, dadurch gekennzeich­ net, daß ein thermoplastischer Kunststoff mit dem Dotierstoff gemischt und dann unter Wärmeeinwirkung verformt wird.
Die Beschriftung mit dem Laser erfolgt derart, daß der Probenkörper in den Strahlengang eines gepulsten Lasers, vorzugsweise eines Nd : YAG- Lasers gebracht wird. Ferner ist eine Beschriftung mit einem Excimer- Laser, z. B. über eine Maskentechnik, möglich. Jedoch sind auch mit ande­ ren herkömmlichen Lasertypen, die eine Wellenlänge in einem Bereich hoher Absorption des verwendeten Pigments aufweisen, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Die erhaltene Markierung wird durch die Bestrah­ lungszeit (bzw. Pulszahl bei Pulslasern) und Bestrahlungsleistung des Lasers sowie des verwendeten Kunststoffsystems bestimmt. Die Leistung der verwendeten Laser hängt von der jeweiligen Anwendung ab und kann im Einzelfall vom Fachmann ohne weiteres ermittelt werden.
Der verwendete Laser hat im allgemeinen eine Wellenlänge im Bereich von 157 nm bis 10,6 µm, vorzugsweise im Bereich von 532 nm bis 10,6 µm. Beispielsweise seien hier CO2-Laser (10,6 µm) und Nd : YAG- Laser (1064 bzw. 532 nm) oder gepulste UV-Laser erwähnt. Die Excimerlaser weisen folgende Wellenlängen auf: F2-Excimerlaser (157 nm), ArF-Excimerlaser (193 nm), KrCl-Excimerlaser (222 nm), KrF- Excimerlaser (248 nm), XeCI-Excimerlaser (308 nm), XeF-Excimerlaser (351 nm), frequenzvervielfachte Nd : YAG-Laser mit Wellenlängen von 355 nm (frequenzverdreifacht) oder 265 nm (frequenzvervierfacht). Besonders bevorzugt werden Nd : YAG-Laser (1064 bzw. 532 nm) und CO2-Laser eingesetzt. Die Energiedichten der eingesetzten Laser liegen im allgemeinen im Bereich von 0,3 mJ/cm2 bis 50 J/cm2, vorzugsweise 0,3 mJ/cm2 bis 10 J/cm2.
Bei der Verwendung von gepulsten Lasern liegt die Pulsfrequenz im allgemeinen im Bereich von 1 bis 30 kHz.
Entsprechende Laser, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind kommerziell erhältlich.
Die Verwendung des erfindungsgemäß pigmentierten Kunststoffes kann auf allen Gebieten erfolgen, wo bisher übliche Druckverfahren zur Be­ schriftung von Kunststoffen eingesetzt werden. Beispielsweise können Formkörper aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff in der Elektro-, Elektronik- und Kraftfahrzeugindustrie Anwendung finden. Die Kenn­ zeichnung und Beschriftung von z. B. Kabeln, Leitungen, Zierleisten bzw. Funktionsteilen im Heizungs-, Lüftungs- und Kühlbereich oder Schalter, Stecker, Hebel und Griffe, die aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff­ bestehen, können selbst an schwer zugänglichen Stellen mit Hilfe von Laserlicht markiert werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Kunst­ steifsystem bei Verpackungen im Lebensmittelbereich oder im Spielzeug­ bereich eingesetzt werden. Die Markierungen auf den Verpackungen zeichnen sich dadurch aus, daß sie wisch- und kratzfest, stabil bei nach­ träglichen Sterilisationsprozessen, und hygienisch rein beim Markierungs­ prozeß aufbringbar sind. Komplette Etikettenbilder können dauerhaft auf die Verpackung für ein Mehrwegsystem aufgebracht werden. Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet für die Laserbeschriftung sind Kunststoff­ marken zur individuellen Kennzeichnung von Tieren, sogenannte Cattle Tags oder Ohrmarken. Über ein Barcodesystem werden die Informationen gespeichert, welche spezifisch dem Tier zugehörig sind. Diese können bei Bedarf wieder mit Hilfe eines Scanners abgerufen werden. Die Beschrif­ tung muß sehr dauerhaft werden, da die Marke teilweise über mehrere Jahre an den Tieren verbleiben.
Die Lasermarkierung von Kunststoffgegenständen bzw. Formkörpern, die aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff bestehen, ist somit möglich.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern ohne sie jedoch zu begrenzen. Die angegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozent.
Beispiele Beispiel 1 Dotierstoff: mit Anthracen beschichtetes Perlglanzpigment a) Beschichtung eines Perlglanzpigmentes mit Anthracen
1 g Anthracen wird mit 200 ml Diethylether vorgelegt, 1 h bei Raumtemperatur gerührt, anschließend zum Sieden erhitzt. Nun werden 10 g Iriodin® 110 (mit TiO2 beschichtetes Glimmerpigment der Fa. Merck KGaA, Darmstadt) zugegeben und 1/2 h unter Rückfluß gekocht. Anschließend wird der Diethylether abdestilliert, VE-Wasser zugegeben, abgesaugt und mit VE-Wasser gewaschen. Das beschichtete Pigment wird heiß abgesaugt und getrocknet.
b) Lasermarkierung
Ein PP-Granulat (PP-HD, Stamylen PPH 10 der Fa. DSM) wird durch Zusatz von 0,5% des Pigmentes aus Beispiel 1a) im Spritzguß verarbeitet. Das erhaltene Formteil (Plättchen) wird anschließend mit einem CO2-Laser beschriftet. Mit zunehmender Energiedichte (ca. 12 J/cm) wird die Beschriftung immer dunkler.
Beispiel 2 Dotierstoff: mit Pentaerythrit beschichtetes Perlglanzpigment
10 g Pentaerythrit werden in 250 ml VE-Wasser unter Rühren bei Raumtemperatur gelöst, 20 g Iriodin® 110 zugegeben und 30 Minuten gerührt. Anschließend wird die Suspension zum Sieden erhitzt und solange gerührt, bis sich das Gesamtvolumen auf ca. 50 ml reduziert hat. Das Produkt wird 12 h bei 110°C getrocknet.
Beispiel 3 Dotierstoff: mit Anthracen beschichtetes Perlglanzpigment + Farbpigment
Analog Beispiel 1a) und b), aber das PP-Granulat wird mit 0,5% des hergestellten Pigmentes aus Beispiel 1a) und 0,1% PV Echtblau (Hoechst AG) pigmentiert und auf einer Spritzgußmaschine verarbeitet.
Beispiel 4 Dotierstoff: Perlglanzpigment + Anthracen
1 g Anthracen wird mit 10 g LS 820 (mit Antimon dotiertes Zinnoxid auf- Glimmer der Fa. Merck KGaA, Darmstadt) vermischt.
Ein PP-Granulat (PP-HD, Stamylen PPH 10 der Fa. DSM) wird durch Zusatz von 0,5% des obigen Pigmentes im Spritzguß verarbeitet. Nach der Beschriftung mit einem Nd : YAG-Laser bei einer Stromstärke von 14 A, 5 kHz Pulsfrequenz und einer Schreibgeschwindigkeit von 200 mm/s zeigen die Platten eine kontrastreiche und abriebfeste Beschriftung.
Beispiel 5 Dotierstaif: Perlglanzpigment + Pentaerythrit
1 g Pentaerythrit wird mit 10 g LS 820 (mit Antimon dotiertes Zinnoxid auf Glimmer der Fa. Merck KGaA, Darmstadt) vermischt.
Ein PP-Granulat (PP-HD, Stamylen PPH 10 der Fa. DSM) wird durch Zusatz von 0,5% des obigen Pigmentes im Spritzguß verarbeitet. Nach der Beschriftung mit einem Nd:YAG-Laser bei einer Stromstärke von 14 A, 5 kHz Pulsfrequenz und einer Schreibgeschwindigkeit von 200 mm/s zeigen die Platten eine kontrastreiche und abriebfeste Beschriftung.

Claims (11)

1. Lasermarkierbare Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß thermoplastische Kunststoffe als Dotierstoff
  • - mit Anthracen und/oder Pentaerythrit beschichtete Effektpigmente
    oder
  • - ein Gemisch bestehend aus ein oder mehreren Effektpigmenten und Anthracen und/oder Pentaerythrit
    enthalten.
2. Lasermarkierbare Kunststoffe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Effektpigment ein Perlglanzpigment ist.
3. Lasermarkierbare Kunststoffe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die thermoplastischen Kunststoffe Perlglanzpigmente auf Basis von Glimmerplättchen, SiO2- oder Glas-Plättchen enthalten.
4. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Perlglanzpigment ein TiO2 beschichtetes Glimmerpigment ist.
5. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Dotierstoff 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Kunststoffsystem, beträgt.
6. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anthracen- oder Pentaerythrit­ schicht der Effektpigmente 1 bis 75 Gew.-% bezogen auf das Gesamtpigment, beträgt.
7. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Polyethylen, Polypropylen, Polyamid oder ein Polyester ist.
8. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Farbpigmente enthalten.
9. Verfahren zur Herstellung von lasermarkierbaren Kunststoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen oder mehreren thermoplastischen Kunststoff mit ein oder mehreren mit Anthracen und/oder Pentaerythrit beschichteten Effektpigmenten oder einerrt Gemisch aus ein oder mehreren Effektpigmenten und Anthracen und/oder Pentaerythrit mischt und dann unter Wärmewirkung verformt.
10. Verwendung der lasermarkierbaren Kunststoffe nach Anspruch 1 als Material zur Herstellung von Formkörpern, die mit Hilfe von Laser- Strahlung markiert werden.
11. Formkörper bestehend aus dem lasermarkierbaren Kunststoff nach Anspruch 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1418204A3 (de) * 2002-11-06 2011-01-26 Merck Patent GmbH Lasermarkierbare Pigmente

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6377993B1 (en) 1997-09-26 2002-04-23 Mci Worldcom, Inc. Integrated proxy interface for web based data management reports
US6710284B1 (en) * 1999-02-26 2004-03-23 Micron Technology, Inc. Laser marking techniques for bare semiconductor die
DE10018600A1 (de) * 2000-04-14 2001-10-25 Merck Patent Gmbh Lasermarkierbare Kunststoffe
DE10063105A1 (de) * 2000-12-18 2002-06-20 Merck Patent Gmbh Lasermarkierbare Kunststoffe sowie ihre Herstellung und Verwendung
DE10122315A1 (de) * 2001-05-08 2002-11-14 Roehm Gmbh IR-reflektierende Körper aus schlagzähem Kunststoff und ein Verfahren zu ihrer Herstellung
US6544713B2 (en) * 2001-08-16 2003-04-08 Eastman Kodak Company Imaging element with polymer nacreous layer
US6497998B1 (en) * 2001-08-16 2002-12-24 Eastman Kodak Company Oriented polyolefin imaging element with nacreous pigment
US7063264B2 (en) 2001-12-24 2006-06-20 Digimarc Corporation Covert variable information on identification documents and methods of making same
FR2833518B1 (fr) * 2001-12-14 2004-06-25 Gemplus Card Int Support d'information marquee par laser
AU2002353174A1 (en) 2001-12-24 2003-07-15 Digimarc Id Systems, Llc Laser engraving methods and compositions
WO2003055638A1 (en) 2001-12-24 2003-07-10 Digimarc Id Systems, Llc Laser etched security features for identification documents and methods of making same
US7694887B2 (en) 2001-12-24 2010-04-13 L-1 Secure Credentialing, Inc. Optically variable personalized indicia for identification documents
US7728048B2 (en) 2002-12-20 2010-06-01 L-1 Secure Credentialing, Inc. Increasing thermal conductivity of host polymer used with laser engraving methods and compositions
US7793846B2 (en) 2001-12-24 2010-09-14 L-1 Secure Credentialing, Inc. Systems, compositions, and methods for full color laser engraving of ID documents
AU2003221894A1 (en) 2002-04-09 2003-10-27 Digimarc Id Systems, Llc Image processing techniques for printing identification cards and documents
US7824029B2 (en) 2002-05-10 2010-11-02 L-1 Secure Credentialing, Inc. Identification card printer-assembler for over the counter card issuing
DK1513779T3 (da) * 2002-06-19 2009-05-25 Frewitt Printing Sa Fremgangsmåde og indretning til anbringelse af en aftörringsfast og afgnidningsfast markering på transparent glas
US6655862B1 (en) 2002-07-22 2003-12-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method for printing on transparent substrate in order to optimize later markability
DE10235018A1 (de) * 2002-07-31 2004-02-12 Merck Patent Gmbh Lasermarkierbare flexible Trägereinheit
US7804982B2 (en) 2002-11-26 2010-09-28 L-1 Secure Credentialing, Inc. Systems and methods for managing and detecting fraud in image databases used with identification documents
US7169471B1 (en) * 2003-02-06 2007-01-30 Emd Chemicals, Inc. Laser-marking additive
US7763179B2 (en) 2003-03-21 2010-07-27 Digimarc Corporation Color laser engraving and digital watermarking
EP1614064B1 (de) 2003-04-16 2010-12-08 L-1 Secure Credentialing, Inc. Dreidimensionale datenspeicherung
US20050056970A1 (en) * 2003-09-15 2005-03-17 3M Innovative Properties Company Method of forming dental restorative material packaging
DE102004051104A1 (de) * 2004-10-19 2006-04-27 Merck Patent Gmbh Opake Kunststoffe
US20070098900A1 (en) * 2004-11-05 2007-05-03 Fuji Hunt Photographic Chemicals, Inc. Media providing non-contacting formation of high contrast marks and method of using same, composition for forming a laser-markable coating, a laser-markable material and process of forming a marking
DE102004057918A1 (de) * 2004-11-30 2006-06-01 Merck Patent Gmbh Laserkennzeichnung von Wertdokumenten
DE102006045495A1 (de) * 2006-09-27 2008-04-03 Mitsubishi Polyester Film Gmbh Laser-markierbare Folie
US20100029788A1 (en) * 2006-09-29 2010-02-04 John Pelesko Wet edible pearlescent film coatings
WO2008076902A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-26 Sensient Colors Inc. Pearlescent pigment compositions and methods for making and using the same
US20130196123A1 (en) * 2010-03-16 2013-08-01 Basf Se Method for marking polymer compositions containing graphite nanoplatelets
US9475149B1 (en) 2015-04-24 2016-10-25 Testrake Aviation, Inc. Optical device and method of making same
EP3281974A1 (de) * 2016-08-11 2018-02-14 Innocabs B.V. Lasermarkierungsadditiv

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0641821B1 (de) * 1993-09-01 1999-11-10 Ticona GmbH Pigmentierte Kunststoff-Formmasse und ihre Verwendung
DE4411067A1 (de) * 1994-03-30 1995-10-05 Bayer Ag Polymerformmassen zur partiellen farblichen Veränderung durch Laserenergie, insbesondere zur Erzeugung bunter Zeichen
US5866644A (en) * 1997-03-17 1999-02-02 General Electric Company Composition for laser marking
US6207344B1 (en) * 1999-09-29 2001-03-27 General Electric Company Composition for laser marking

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1418204A3 (de) * 2002-11-06 2011-01-26 Merck Patent GmbH Lasermarkierbare Pigmente

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