JP2002309104A

JP2002309104A - レーザーマーキング用樹脂組成物

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Publication number: JP2002309104A
Application number: JP2001115294A
Authority: JP
Inventors: Akira Shimizu; 朗清水; Mitsuru Kawakita; 満川喜田; Toshiyuki Kosakai; 俊行小坂井; Hiroyuki Osami; 宏幸長見
Original assignee: Japan Coloring Co Ltd
Current assignee: Japan Coloring Co Ltd
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: JP4730757B2

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザー光線を照射することにより、鮮明な
黒色に発色できるマーキング用組成物を得る。【解決手段】（Ａ）熱可塑性樹脂１００重量部に対し
て、（Ｂ）炭酸カルシウム０．５〜１０重量部、および
（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の着色剤０．００１〜５重量
部を含有し、かつ、全光線透過率が５０〜９５％であ
る、レーザーマーキング用樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光線によ
り、プラスチックシートなどの成形品表面に、損傷なく
マーキングされ、マーキング部が平滑であり、かつ生地
色と印字部のコントラストが高く、鮮明な文字、記号、
写真が得られる、レーザーマーキング用樹脂組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック成形品表面への印刷は、従
来、タンポ印刷、シルク印刷、インクジェット印刷、熱
転写印刷などのインキを用いた印刷方法が用いられてい
る。この方法では、有機溶媒を含有するインキを使用す
るため環境衛生上問題があること、印刷時にインキの滲
みが発生すること、印刷部の耐摩耗性が劣ること、屋外
使用では使用するインキの耐候性に問題があること、成
形品形状が複雑なものでは印刷ができないなどの種々の
問題がある。

【０００３】また、従来から、クレジットカード、キャ
ッシュカード、ＩＤカード、タグカード、表示板、認証
プレートなどの基板用途にプラスチックシートが用いら
れており、これらのカードやプレートに、個人名、記
号、文字、写真をシルク印刷、昇華性印刷を施している
が、生産工程が複雑で生産性が劣るという問題がある。

【０００４】一方、インキを使用しない印刷方法とし
て、例えば特公昭６１−１１７７１号公報、特公昭６２
−５９６６３号公報、特公昭６１−４１３２０号公報、
特開昭６１−１９２７３７号公報、特公平２−４７３１
４号公報、特開平１−２５４７４３号公報などに、レー
ザー光線を照射してプラスチック成形品に印刷するレー
ザーマーキング法が提案されている。例えば、上記特開
平１−２５４７４３号公報には、二酸化チタンとカーボ
ンブラックの組合せによりマーキング可能であることが
開示されているが、茶色の発色となり色が不十分であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＩＤカー
ド、タグカード、クレジットカード、表示板、認証プレ
ートなどで広く用いられているプラスチック製シートな
どの成形品表面に、外観の損傷がなく、コントラストが
良好で、表面平滑性の優れたレーザーマーキングができ
るレーザーマーキング用樹脂組成物を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）熱可塑
性樹脂１００重量部に対して、（Ｂ）炭酸カルシウム
０．５〜１０重量部、および（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外
の着色剤０．００１〜５重量部、を含有するレーザーマ
ーキング用樹脂組成物に関する。ここで、上記（Ａ）熱
可塑性樹脂としては、全光線透過率が５０％以上のオレ
フィン系樹脂、（ゴム強化）スチレン系樹脂、ポリカー
ボネート、およびポリエステルの群から選ばれた少なく
とも１種が挙げられる。次に、本発明は、上記レーザー
マーキング用樹脂組成物を成形してなる成形体に関す
る。次に、本発明は、レーザーでマーキングされた成形
体に関する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に用いられる（Ａ）熱可塑
性樹脂としては、全光線透過率が５０％以上の、ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、ＡＳ
樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ＭＡＢＳ樹脂、ＡＡ
Ｓ樹脂などの（ゴム強化）スチレン系樹脂、ポリカーボ
ネート、および、ポリエチレンテレフタレート、ポリブ
チレンテレフタレートなどのポリエステルが挙げられ
る。これらの中で、好ましくは、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、透明ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネートである。
これらの（Ａ）熱可塑性樹脂は、１種単独で使用するこ
とも、また２種以上を併用することもできる。すなわ
ち、（Ａ）熱可塑性樹脂は、２種以上の樹脂からなるポ
リマーアロイであってもよい。

【０００８】次に、本発明の組成物に用いられる（Ｂ）
炭酸カルシウムは、レーザーのエネルギー吸収体であ
る。エネルギー吸収体として、（Ｂ）炭酸カルシウムを
用いると、レーザー光線の種類が異なっても、視認性に
優れる。（Ｂ）炭酸カルシウムとしては、合成、天然産
のどちらでも使用可能であり、粒子径は０．００５ｍｍ
〜１ｍｍの範囲が好ましい。さらに、好ましくは０．０
０１ｍｍ〜０．５ｍｍである。

【０００９】本発明に用いられる（Ｂ）炭酸カルシウム
の添加量は、上記（Ａ）熱可塑性樹脂１００重量部に対
し、０．５〜１０重量部、好ましくは１〜１０重量部、
さらに好ましくは１〜９重量部である。０．５重量部未
満では充分なコントラストが得られず、一方、１０重量
部を超えるとエネルギー吸収機能が過剰となり同様にコ
ントラストが低下する。なお、（Ｂ）炭酸カルシウムと
全光線透過率の好ましい組み合わせは、炭酸カルシウム
の添加量が好ましくは１〜１０重量部で全光線透過率５
０〜９５％、さらに好ましくは炭酸カルシウムの添加量
が１〜９重量部で全光線透過率が５０〜９０％である。

【００１０】次に、（Ｃ）着色剤としては、無機顔料、
有機顔料、染料などが挙げられる。このうち、無機顔料
としては、白色顔料として酸化チタン、硫酸バリウム、
硫化亜鉛、黄色顔料として酸化鉄、チタンイエロー、赤
色顔料として酸化鉄，青色顔料としてコバルトブルー、
群青などが挙げられる。また、有機顔料としては、黒色
はカーボンブラック、黄色はモノアゾ、縮合アゾ、アン
スラキノン、ジスアゾ、複素環、赤色はキナクリドン、
アンスラキノン、ペリレン、モノアゾ、青色はフタロシ
アニン、緑色はフタロシアニンなどが挙げられる。さら
に、染料としては、黄色はモノアゾ、アンスラキノン、
ジスアゾ、複素環、赤色はアンスラキノン、ペリノン、
チオインヂゴ、ジスアゾ、青色はアンスラキノンなどが
挙げられる。

【００１１】（Ｃ）着色剤の使用量は、（Ａ）熱可塑性
樹脂１００重量部に対し、０．００１〜５重量部、好ま
しくは０．００１〜３重量部である。０．００１重量部
未満では、隠蔽性に劣り、一方、５重量部を超えると、
本発明の組成物の全光線透過率が５０％未満となり、従
来の技術で可能な組成物となり、本発明の特徴である透
過性の優れたレーザーマーキング組成物とはいえない。

【００１２】本発明のレーザーマーキング用樹脂組成物
は、全光線透過率が５０〜９５％、好ましくは５０〜９
０％である。５０％未満では、得られる組成物に透明性
が付与されず、一方、９５％を超えると、レーザーエネ
ルギーの吸収が少ないので視認性の劣る発色となる。本
発明における全光線透過率は、使用される（Ａ）熱可塑
性樹脂の種類、（Ｂ）着色剤の種類・量により、容易に
調整することができる。本発明の組成物では、全光線透
過率が上記範囲に調整されているので、透明性の良好な
色調に着色されている。また、炭酸カルシウムが配合さ
れているので、レーザー照射部分が非常に鮮明な黒色を
発色させることができ、この黒色と基材色とのコントラ
ストに優れ、視認性を極めて向上させることができる。
また、本発明の組成物には、透明性を付与しているの
で、例えば、従来は二色成形していた光拡散スイッチな
どにおいても、裏側から光を当て、光を透過させること
により、夜間での視認性、デザイン性を持たせることに
著しい効果がある。

【００１３】本発明の組成物を調製するには、例えば、
（Ａ）〜（Ｃ）成分を、ヘンシェルミキサーなどで混合
し、一般の押出機などで溶融混合してペレット化するな
どの手段により得られるが、これに限定されるものでは
ない。また、本発明のレーザーマーキング用樹脂組成物
は、射出成形、押出成形、ブロー成形、シート成形など
の各種の成形手段により、レーザーマーキング用成形体
を得ることができる。

【００１４】なお、本発明のレーザーマーキング用樹脂
組成物は、この組成物を内層用として用い、透明な熱可
塑性樹脂からなる表層を積層した多層シートとすること
ができる。この場合、表層を形成する透明の熱可塑性樹
脂としては、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリシクロヘキサン
１，４−ジメチルフタレート（ＰＣＴ）、ポリスチレン
（ＰＳ）、ポリメチルメタアクリレート（ＭＭＡ）、透
明ＡＢＳ（ＭＡＢＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポ
リプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などが挙
げられる。これらの透明熱可塑性樹脂の中で、特に表面
硬度特性からＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＣＴ樹脂、ＭＭ
Ａ樹脂が好ましい。さらに好ましくは、ＰＣ樹脂、ＰＣ
Ｔ樹脂である。

【００１５】なお、透明の表層の厚さは、０．０５〜
０．３ｍｍが好ましい。そのなかで、特に０．２〜０．
２５ｍｍの厚さが好ましい。

【００１６】また、本発明の組成物で構成される内層の
厚さは０．１５〜０．５５ｍｍが好ましい。そのなか
で、特に０．２〜０．３ｍｍの厚さが好ましい。

【００１７】このようにして得られる多層シートの全体
の厚みは、０．２〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜８ｍｍ
である。０．２ｍｍ未満ではレーザーマーキング時の表
層破損、印字の透過問題が起こり、一方、２ｍｍを超え
ると、マーキング性は問題ないが、例えばカードサイズ
に切断する時に綺麗に切断できない問題がある。

【００１８】また、上記レーザーマーキング用多層シー
トは、表層／内層からなる２層シート構造の場合、シー
トの厚み構成比は１：９〜９：１、また、表層／内層／
表層からなる３層シート構造の場合、シートの厚み構成
比は１：３：１〜１：８：この厚みの構成比であると場
合によっては更なるコントラストを出す際、２回レーザ
ーマーキングを実施することがある。このようなケース
で表層の破損が起こらずレーザーマーキング条件巾の広
いシート厚み構成であり好ましいものである。

【００１９】なお、上記多層シートを構成する表層や内
層には、必要に応じて、その特性を損なわない範囲で、
他の添加剤、例えば離型剤、安定剤、酸化防止剤、紫外
線吸収剤、強化剤などを添加することができる。

【００２０】上記多層シートは、例えば、マルチダイス
が装備された溶融押し出し機を用い、表層用の透明熱可
塑性樹脂成分／本発明の組成物、あるいは、表層用の透
明熱可塑性樹脂成分／本発明の組成物／表層用の透明熱
可塑性樹脂成分を、共押し出しし、表層／内層、あるい
は、表層／内層／表層が溶融共押し出しにより熱圧着さ
れた多層シートとして得られる。この際の溶融押し出し
の温度は、通常、２５０〜２９０℃、好ましくは２６０
〜２８０℃程度である。

【００２１】本発明の組成物から得られるレーザーマー
キング用成形体、あるいは、上記多層シートを用いて、
レーザーマーキングするには、例えば、これらの成形体
に、レーザー発振波長が５３２〜１，０６４ｎｍ、レー
ザー媒質がネオジウム変成イットリウム−四酸化バナジ
ウムであり、レーザービームがシングルモードで、ビー
ム径が２０〜４０μｍであるレーザーマーカーを照射し
て印字し、印字発色部と下地部のコントラストを３以上
となす方法が挙げられる。

【００２２】レーザーマーカーは、一般的に多く使用さ
れている波長１，０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーを
用いたマルチモード、ビーム径が８０〜１００μｍであ
るため、写真のような微細ドットの構成で印字されるケ
ースでは不向きである。本発明では、シングルモードで
ビーム径が２０〜４０μｍのＮｄ：ＹＶＯ₄レーザー
（レーザー発振波長が５３２〜１，０６４ｎｍ）を用い
ているため、印字発色部と下地部のコントラストを３以
上となすことができ、コントラストが良好な印字品質を
得ることができる。

【００２３】本発明のレーザーマーキング用成形体（多
層シート）は、レーザーマーク性に優れ、その表面にレ
ーザーで線描などを、容易かつ美麗に描くことができ
る。従って、本発明のレーザーマーキング用成形体（多
層シート）は、電気部品、電子部品、自動車部品、各種
記録媒体のケース、各種表示板などの印字に効果的に使
用することができる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。実施例中、レーザー照射条件、透明性、視
認性、文字色の評価は、次のとおりである。ＹＡＧレーザー照射条件機器：ＮＥＣＳＬ４７５Ｈ波長：１０６５ｎｍ走査速度：８００ｍｍ／ｓアパーチャー：２ｍｍφ 波長：５ｋｈｚ

【００２５】透過性の測定射出成形した平板プレートを用い、プラスチックの光学
的特性試験方法ＪＩＳ−Ｋ７１０５光線透過率および
全光線反射率に準拠して、射出成形した平板プレートの
透過率を測定した。測定機器：株式会社日本電色工業ＳＺΣ８０

【００２６】視認性ベース色とレーザーエネルギーにより発色変色のコント
ラスト（色の違い）により視認性は大きく左右される。
すなわち、ベース色とレーザーエネルギーにより発色変
色した箇所の色差で示す。この色差は国際照明委員会
（ＣＩＥ）で決められた１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）での
△Ｅにおいて、３以上を視認性に優れているといえる。
この△Ｅ≧とは、（財）日本色財研究所が決めた塗料に
の場合クレームとなる色の領域である。文字色レーザーエネルギにより発色変色したた箇所の色は、Ｊ
ＩＳ標準色表において、Ｎ６以下のニュートラル色をい
う。マンセル色表においては、Ｈ（色相）Ｖ（明度）／
Ｃ（彩度）のＶが６以下をいう。

【００２７】実施例１ポリエチレン樹脂に炭酸カルシウムのほか、着色剤など
を規定量添加し、高速ミキサーで均一混合し、押出機、
ペレタイザーにて造粒し、射出成形機にて厚み０．５ｍ
ｍの平板プレートを作製し、このプレートにＹＡＧレー
ザーを使用してマーキングされた箇所の視認性を確認し
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】ポリエチレン：日本ポリケム（株）ＨＢ
３３１Ｒ炭酸カルシウム：根元特殊化学（株）ルミパールＤＳ
Ｎ−３０酸化チタン：石原産業（株）ＣＲ６０−２カーボンブラック：三菱化学（株）＃４５分散剤：日本油脂（株）ＥＢ−Ｆ

【００３０】実施例２ポリカーボネート樹脂に炭酸カルシウム、そのほか着色
剤などをを規定量添加し、高速ミキサーで均一混合し、
押出機、ペレタイザーにて造粒しペレットを作製した。
このペレットを使用し射出成形機にて厚み３ｍｍの平板
プレートを作製し、このプレートにＹＡＧレーザーを使
用してマーキングされた箇所の視認性を確認した。

【００３１】

【表２】

【００３２】ポリカーボネート：出光石油化学（株）
Ｒ２２００炭酸カルシウム：根元特殊化学（株）ルミパールＤＳ
Ｎ−３０酸化チタン：石原産業（株）ＣＲ６０−２カーボンブラック：三菱化学（株）＃４５分散剤：花王（株）ＰＬ２１０

【００３３】実施例３透明ＡＢＳ樹脂に炭酸カルシウムのほか、着色剤などを
規定量添加し、高速ミキサーで均一混合し、押出機、ペ
レタイザーにて造粒しペレットを作製した。このペレッ
トを使用し射出成形機にて厚み１ｍｍの平板プレートを
作製し、このプレートにＹＡＧレーザーを使用してマー
キングされた箇所の視認性を確認した。

【００３４】

【表３】

【００３５】透明ＡＢＳ：テクノポリマー（株）ＡＢ
Ｓ８３０炭酸カルシウム：根元特殊化学（株）ルミパールＤＳ
Ｎ−３０酸化チタン：石原産業（株）ＣＲ６０−２カーボンブラック：三菱化学（株）＃４５分散剤：日本油脂（株）ＥＢ−Ｆ

【００３６】

【発明の効果】本発明のレーザーマーキング用樹脂組成
物によれば、レーザー光線を照射することにより、鮮明
な黒色に発色できる。特に、透明性を持たせたことによ
り、物の下地の色を生かして、文字、図、記号の装飾が
可能である。本発明のレーザーマーキング用樹脂組成物
は、このような特徴を生かして、電気製品、ＯＡ機器、
事務機器、さらに車輌関係の部品などの従来ラベル貼
付、印刷されていた用途に使用可能である。また、シー
ト、フィルムとして使用する場合も同様の効果が得られ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 26/00 Ｂ４１Ｍ 5/26 Ｓ (72)発明者小坂井俊行三重県四日市市泊小柳町４−６日本カラリング株式会社内 (72)発明者長見宏幸三重県四日市市泊小柳町４−６日本カラリング株式会社内Ｆターム(参考） 2H111 HA14 HA23 HA31 4E068 AB00 DB10 4F071 AA02 AA14 AA15 AA20 AA22 AA45 AA46 AA50 AB21 AE09 BA01 BB05 BB06 BC01 BC03 4J002 AA011 BB031 BB111 BC031 BC061 BC071 BN151 CF061 CF071 CG001 DE236 FD016 FD097 GC00 GP03 GQ00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）熱可塑性樹脂１００重量部に対し
て、（Ｂ）炭酸カルシウム０．５〜１０重量部、および
（Ｃ）上記（Ｂ）成分以外の着色剤０．００１〜５重量
部を含有し、かつ、全光線透過率が５０〜９５％であ
る、レーザーマーキング用樹脂組成物。
【請求項２】（Ａ）熱可塑性樹脂が、全光線透過率が
５０％以上のオレフィン系樹脂、（ゴム強化）スチレン
系樹脂、ポリカーボネート、およびポリエステルの群か
ら選ばれた少なくとも１種である請求項１記載のレーザ
ーマーキング用樹脂組成物。
【請求項３】請求項１または２記載のレーザーマーキ
ング用樹脂組成物を成形してなる成形体。
【請求項４】レーザーでマーキングされた請求項３に
記載の成形体。