[发明专利]透明的可激光刻印聚氨酯

说明书

本发明涉及一种透明、可激光刻印的优选热塑性聚氨酯，及其制备方法和用途。

产品的识别标记在几乎每个产业部门中日益重要。例如，通常必须将生产数据、有效日期、条形码、公司标志、序号等应用于所述产品上。这些标记目前通常仍通过传统技术如印刷、浮雕、压印和贴标签等产生。然而，通过激光，特别是用于塑料产品和塑料包装，无接触、非常快且灵活的标记日益重要。该技术容许识别标记的高速应用，例如图形刻印，例如条形码，即使表面不是平的。刻印的位置在实际塑料内，因此它耐久、耐磨且防假冒。

与CO₂激光器并肩，Nd-YAG激光器和准分子激光器日益用于塑料的激光识别标记。然而，许多塑料的激光标记是困难或不可能的，除非使它们经受另外的改进，实例为聚烯烃和聚苯乙烯。例如，在红外区中发射10.6μm的光的CO₂激光器在聚烯烃和聚苯乙烯上仅产生微弱的几乎不能识别的标记，即使使用非常高的功率级。此外，Nd-YAG激光器不与聚氨酯和聚醚酯相互作用。为实现良好的标记，塑料对激光的完全反射或完全透射是不容许的，因为则不发生相互作用。相反，如果能量吸收过渡，则塑料可能在照射区域中蒸发，结果则是雕刻方法，而不是可见图像识别标记。

已知塑料可通过加入合适的吸收剂如吸收剂颜料颗粒而使其可激光刻印。入射的激光然后转化成热，导致在几分之一秒内颜料颗粒的温度明显上升。如果塑料的极局部区域内通过吸收的激光产生的热量大于可同时消散于环境中的，则结果是严重的局部加热且塑料的碳化或塑料和/或稀释剂的化学反应，或气体如CO₂的形成。这些方法导致颜色、透明性和/或入射光的折射率改变，以及因此导致塑料的标记。

已知可使用有机染料和颜料改进塑料以使这些可激光标记。

EP-A-684144A1描述了一种借助激光照射而将塑料部件染色的组合物，其包含至少一种遮光剂和至少一种生色化合物的混合物。此处遮光剂选自云母、纳米级TiO₂，和基于氧化锑的金属氧化物。

WO 01/00719A1描述了一种容许激光标记的聚合物组合物，其包含聚合物和添加剂。此处三氧化锑以至少0.1重量%的浓度、>0.5μm的粒度使用。

WO 95/30546A1描述了包含颜料的可激光标记的塑料，特别是热塑性聚氨酯，其中这些涂有掺杂二氧化锡。

WO 2006/065611A1描述了一种由热塑性聚氨酯、不透明氧化铋和如果合适的话着色剂构成的材料，和所述材料在激光标记中的用途。

上述方法具有至少一个如下缺点：

-所用颜料包括粒度在μm范围(≥1000nm)内，因此显示出在光谱的可见区中相当的散射的那些，或将塑料基材着色，或具有固有色，或以产生不透明着色的浓度使用的那些。这使得不可能刻印透明塑料。

-掺杂剂的吸收在用于识别标记方法的激光波长下不是最大的。因此需要较高量的掺杂剂，通常0.1%以上。

-含锑掺杂剂的使用是不理想的，因为不理想的掺杂塑料被重金属污染。

-迄今用作掺杂剂的一些颜料是导电的，实例为锑掺杂氧化锡。这些的使用提高了塑料的导电性，因此降低了它的抗电弧径迹性，这对特殊应用而言是不利的。

本发明的目的在于提供优选基于热塑性聚氨酯(TPU)的改进材料。

本发明提供一种包含氧化铋作为造影剂并可借助高能辐射刻印的透明的优选热塑性聚氨酯(TPU)，其中氧化铋的平均粒度<1.5μm。

透明聚氨酯特别意指在厚度2mm的注塑板上测量，在400-800nm波长下透光率值为>80%，优选>85%，更优选>90%，特别优选>95%的聚氨酯，优选热塑性聚氨酯。

粒度优选通过透射电子显微镜法借助在聚氨酯试样的一段上进行的测量而测定。此处该段的厚度优选为2mm。平均粒度优选为数量平均的。在一个优选实施方案中，氧化铋的平均粒度<0.5μm。

氧化铋-优选为式Bi₂O₃的化合物。其在聚氨酯中的含量基于聚氨酯优选小于4重量%，特别是小于0.5重量%，非常特别优选小于0.1重量%。

本发明进一步提供一种制备透明、刻印的优选热塑性聚氨酯的方法，其包括使用高能辐射照射本发明优选热塑性聚氨酯以产生图像。

照射产生图像在此处意指照射明确地仅在所选择的位置上进行，因此优选容许产生数字、字母或其它标记。