CN101717566A - 一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚碳酸酯薄膜的加工技术领域，尤其涉及一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法。采用如下工艺步骤：a)机械预混合：将粉状聚碳酸酯基料、激光粉体及助剂在高速混料机中混合；b)熔融混合：将高速混合好的混合料放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出；c)冷却切粒：熔融共混物挤出后经室温水浴冷却后切粒即成；d)成膜：将上述加工成的树脂粒子经聚碳酸酯专业的制膜生产线，加工成具有特定表面纹理的薄膜或片材。该薄膜或片材在激光光束的照射下，会产生不同颜色图案的一种特殊用途的薄膜或片材，用于各种标记卡，身份证及多种信用卡，环保且具有永不褪色的特点。
Description
技术领域
本发明属于聚碳酸酯薄膜的加工技术领域，尤其涉及一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法。
背景技术
激光刚刚诞生不久就被人们称为“解决问题的工具”。科学家们一开始就意识到激光这种奇特的东西，将会要成为这个时代最重要的技术因素。迄今为止，仅仅数十年的初步应用，激光已经对我们的生活方式产生了重大影响。
激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。
激光标记的现状今天，对产品的标记已经成为生产过程中十分重要的工序。传统的标记方法如热印花、印刷、冲模、雕刻等方法几乎都是将母、符号、装饰物复制到成品表面。随着对在塑料上的标记的表观质量、标记速度、适应性、易于使用性的要求的增加及成本控制的要求，都需要有另外一种更好的打标方法，而激光打标的方法就是在这种情况下产生的。激光油墨是激光打标技术的最普遍的应用.已大量应用在食品包装行业，但是这种方法并没有完全发挥激光标记的优点，为了使标记具有永久性并不会被磨损.应使标记产生于被标识物(如塑料)的表面甚至内部.但由于大部分的塑料如聚烯烃不能使用激光来进行标记或标识的效果不佳，所以.激光标识性塑料的开发对许多公司来讲都是一种挑战.如果任何颜色的通用塑料均能采用激光标记的话.那么塑料的激光标记技术的应用将有一个全新的前景。
但利用激光标记的原理，激光束无法在通用塑料上得到清晰的标记，主要存在如下原因：
1.塑料的透明性：对激光光线吸收少，激光直接穿过塑料而不引起反应。
2.标识的低清晰度：基材塑料在吸收一定激光能量后解聚，标记不清晰。
3.裂纹和气泡的形成：激光束导致塑料表面产生微小的裂纹或气泡。
4.熔化导致塑料表面变暗：这样的印记只能从某种角度观察得到。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，通过工艺方法制得的薄膜及片材，使其能广泛适用于各种标记卡，身份证及多种信用卡，环保且具有永不褪色的特点，以取代目前现有的通过印刷所获得的标识卡产品。
为了解决以上问题，通过添加特定的激光粉体材料在聚碳酸酯片材中，对片材产品进行标记.在激光束的处理下，通过添加激光粉体产品可以在许多种产品上得到或深或浅的印记。采用不同的颜料和激光，标记的颜色范围可以从白色到黑色，标记的颜色将长时间保持稳定，并且可以避免对聚合物的结构产生不必要的破坏。通过使用激光粉体产品进行激光打标的优点，使在通用塑料上得到清晰的标记成为可能，在低激光强度下得到清晰的标识，低添加量，更经济，可采用不同的方法，与塑料简单共混，不会影响到塑料的原色，能与原有的配方很好兼容，不会对材料性质产生严重影响。
本发明的具体技术方案如下：一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是采用如下工艺步骤：
a)机械预混合：将粉状聚碳酸酯基料、激光粉体及助剂在高速混料机中混合；
b)熔融混合：将高速混合好的混合料放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出；
c)冷却切粒：熔融共混物挤出后经室温水浴冷却后切粒即成；
d)成膜：将上述加工成的树脂粒子经聚碳酸酯专业的制膜生产线，加工成具有特定表面纹理的薄膜或片材。
为了达到较清晰的标记性，进一步地：所述聚碳酸酯基料、激光粉体及助剂的份数配比为100∶0.5～5∶0.5，以100∶0.5～1∶0.5为最优。
混合的方式与时间直接影响树脂的质量以及由树脂生产的薄膜与片材的表面质量，进一步地：在高速混料机中混合方式采用采用低混-高混-低混交替进行，转速1500rpm以上，以便基料与各种助剂能均匀有效的混合与分散。
为了保证挤出的原料粒子质量，进一步地：双螺杆挤出机各区的温度控制在220℃～270℃之间，螺杆转速控制在15～45转/分。
为了保证产品的成型质量，再进一步地：薄膜或片材的厚度为0.05～1.2mm，宽度最大为1220mm。纹理采用抛光面/抛光面、抛光面/哑光面、抛光面/砂面或哑光面/砂面。其中砂面可为细砂、中砂或粗砂。
为了增强产品的理化性能，更进一步地：助剂包括阻燃剂、增韧剂或耐热稳定剂。
之所以选取聚碳酸酯材料作为基材是因为：聚碳酸酯是十分重要的塑料制品原料，它在我国虽然生产尚在起步之中但应用已经很发达，我国强劲的需求已经成为全球聚碳酸酯增长的主要拉动力量。目前应用在光学领域的开发不断加强，应用规模进一步加快扩展。聚碳酸酯是分子长链中含有-[O-R-O-CO]-链节的热塑性树脂；是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料，具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定；具有良好的耐热性和耐低温性，在较宽的温度范围内具有稳定的力学性能，尺寸稳定性，电性能和阻燃性。可在-60-120℃下长期使用；无明显熔点，在220-230℃呈熔融状态；由于分子链刚性大，树脂熔体粘度大；吸水率小，收缩率小，尺寸精度高，尺寸稳定性好，薄膜透气性小；属自熄性材料；对光稳定，耐候性好，耐油、耐酸。
激光标记添加剂的主要功能是吸收激光能量，将激光束转换成热能，对塑料产生加热作用，碳化作用、蒸发作用及化学反应。对于不同化学性质的塑料，深色背景上的浅色激光标记及浅色背景上的深色激光标记有不同的品种。激光标记添加剂主要用于塑胶产品在做激光标记时，标记不清楚，打不上标记而必须添加的一种特殊物质.不可少的一种添加物质.相对来说可以变色，形成鲜名的对比，而使标记清楚，美观，永不磨损.
本发明所采用的激光标记添加剂为一种高效激光粉体材料，其为锡氧化物与锑氧化物组成的煅烧粉体，通过将此激光粉体与聚碳酸酯树脂粉体共混合塑化加工成具有标记功能的基材树脂，用此树脂加工而成的聚碳酸酯薄膜或片材，在激光束的照射下能够产生特定的图文与色彩，用于各种标记类产品。
本产品除具有特定的激光标识功能外，可以通过添加其他功能化助剂以提高产品的应用与特性，在具体实施过程中，通过添加但不限定特定的阻燃剂、抗静电剂，增韧剂以增加产品的特性，特定的阻燃剂包括卤阻燃剂与无卤阻燃剂以提高薄膜的耐燃性；通过添加抗静电剂以消除薄膜或片材的表面静电，增韧剂的添加以提高薄膜或片材的冲击强度，增强其韧性。
具体实施方式
为使进一步了解本发明的特征及其有益效果，特结合实施例对本发明的具体实施方式详细描述如下：
对比例：
以重量百分比计，本实施例的激光标记聚碳酸酯包含以下成分及含量：
粉状聚碳酸酯树脂 100
激光粉 0
热稳定剂 0.5
实施例1：
以重量百分比计，本实施例的激光标记聚碳酸酯包含以下成分及含量：
粉状聚碳酸酯 100
激光粉 0.05
热稳定剂 0.5
实施例2：
以重量百分比计，本实施例的高透明阻燃聚碳酸酯包含以下成分及含量：
粉状聚碳酸酯 100
激光粉 0.1
热稳定剂 0.5
实施例3：
以重量百分比计，本实施例的高透明阻燃聚碳酸酯包含以下成分及含量：
粉状聚碳酸酯 100
激光粉 0.5
热稳定剂 0.5
实施例4：
以重量百分比计，本实施例的高透明阻燃聚碳酸酯包含以下成分及含量：
粉状聚碳酸酯 100
激光粉 1
热稳定剂 0.5
实施例5：
以重量百分比计，本实施例的高透明阻燃聚碳酸酯包含以下成分及含量：
粉状聚碳酸酯 100
激光粉 2
热稳定剂 0.5
实施例6：
以重量百分比计，本实施例的高透明阻燃聚碳酸酯包含以下成分及含量：
粉状聚碳酸酯 100
激光粉 3
热稳定剂 0.5
上述的实施例中的激光标记用聚碳酸酯可以由以下制备方法实现：
1.机械预混合
将激光粉体、粉状聚碳酸酯基料，其它助剂包括但不限于阻燃剂、增韧剂、耐热稳定剂在高速混料机中混合。混合的方式与时间直接影响树脂的质量以及由树脂生产的薄膜与片材的表面质量。混合的方式采用低混-高混-低混交替进行，以便基料与各种助剂能均匀有效的混合与分散。高速混料器的转速在1500rpm以上，由于所有加入成份均呈粉末状，所以少时搅拌即可达到混合均匀的效果，过长的混合可能由于温度上升导致混料出现结块现象。
2.熔融混合
将高速混合好的混合料放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出，挤出机各区的温度控制在220℃～270℃之间。螺杆转速控制在15～45转/分。挤出机各区的温度对于原料粒子的质量至关重要。同时，在生产过程中控制挤出机的抽真空系统，抽真空的目的在于抽出熔融塑化粒子中的低分子挥发性物质，低分子挥发性物质的存在会导致薄膜生产过程中在生产模具表面析出，大量积累后影响最终薄膜及片材的表面质量。
3.冷却切粒
熔融共混物挤出后经室温水浴冷却后切粒即成。
4.成膜
将上述加工成的树脂料子经聚碳酸酯专业的制膜生产线，加工成具有特定表面纹理的薄膜或片材，薄膜片材的厚度为0.05～1.2mm，宽度最大为1220mm，表面纹理可以采用多种方式，具体有：抛光面/抛光面、抛光面/哑光面、抛光面/砂面、哑光面/砂面，其中的砂面可以为细砂、中砂或粗砂。
为了考察本发明提供的激光标记聚碳酸酯材料的标记性能，并与纯聚碳酸酯进行对比，将熔混所得的阻燃聚碳酸酯粒料与纯聚碳酸酯粒料经热风循环干燥后，经专门薄膜生产线生产出厚度为0.25mm的PC薄膜并进行激光标记样品测试，对经激光标记过的样品测试，测试结果如下表所示：
| 配方组成 | 聚碳酸酯(份数) | 激光粉(份数) | 热稳定剂(份数) | 标记后 | 未标记薄膜(磨砂/哑光)色度 |
| 对比例 | 100 | 0 | 0.5 | 无标记 | L＝84.5；a＝2.9；b＝-2.1 |
| 配方组成 | 聚碳酸酯(份数) | 激光粉(份数) | 热稳定剂(份数) | 标记后 | 未标记薄膜(磨砂/哑光)色度 |
| 实施例1 | 100 | 0.05 | 0.5 | 模糊标记 | L＝84；a＝2.8；b＝-1.8 |
| 实施例2 | 100 | 0.1 | 0.5 | 模糊标记 | L＝82；a＝2.5；b＝-2.0 |
| 实施例3 | 100 | 0.5 | 0.5 | 清晰标记 | L＝81；a＝2.3；b＝-2.1 |
| 实施例4 | 100 | 1 | 0.5 | 清晰标记 | L＝74；a＝2.0；b＝-1.6 |
| 实施例5 | 100 | 2 | 0.5 | 清晰标记 | L＝62；a＝1.5；b＝-2.1 |
| 实施例6 | 100 | 3 | 0.5 | 清晰标记 | L＝45.5；a＝1.2；b＝-1.7 |
通过以上对比例与实施例的测试结果可以看出，通过添加适当的激光粉后，PC薄膜的标记性能能够符合标记要求，添加比例在0.5～1.0时标记性能最佳，添加过多一是造成成本浪费，二是会导致未标记的薄膜或片材色度太黑(L值反映了材料的白度，值越小片材或薄膜越黑)，如实施例5与6，影响薄膜本身的外观。
Claims (9)
1.一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是采用如下工艺步骤：
a)机械预混合：将粉状聚碳酸酯基料、激光粉体及助剂在高速混料机中混合；
b)熔融混合：将高速混合好的混合料放入双螺杆挤出机中熔融共混挤出；
c)冷却切粒：熔融共混物挤出后经室温水浴冷却后切粒即成；
d)成膜：将上述加工成的树脂粒子经聚碳酸酯专业的制膜生产线，加工成具有特定表面纹理的薄膜或片材。
2.根据权利要求1所述的一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是：所述聚碳酸酯基料、激光粉体及助剂的份数配比为100∶0.5～5∶0.5。
3.根据权利要求2所述的一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是：所述聚碳酸酯基料、激光粉体及助剂的份数配比为100∶0.5～1∶0.5。
4.根据权利要求1所述的一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是：在高速混料机中混合方式采用采用低混-高混-低混交替进行。
5.根据权利要求1所述的一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是：双螺杆挤出机各区的温度控制在220℃～270℃之间，螺杆转速控制在15～45转/分。
6.根据权利要求1所述的一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是：薄膜或片材的厚度为0.05～1.2mm，宽度最大为1220mm。
7.根据权利要求1所述的一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是：纹理采用抛光面/抛光面、抛光面/哑光面、抛光面/砂面或哑光面/砂面。
8.根据权利要求7所述的一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是：砂面为细砂、中砂或粗砂。
9.根据权利要求1所述的一种激光标记聚碳酸酯薄膜及片材的制造方法，其特征是：助剂包括阻燃剂、增韧剂或耐热稳定剂。
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