COMPOSICION POLIMERICA MARCABLE MEDIANTE LASER.

Una composición polimérica con marcabilidad por láser mejorada,

que contiene un material polimérico de matriz y al menos un colorante sensible a la radiación, caracterizada porque el colorante sensible a la radiación puede cambiar de color mediante un proceso fototérmico de irradiación con luz láser y se presenta en forma concentrada en dominios independientes

Composición polimérica marcable mediante láser.

La invención se refiere a una composición polimérica con marcabilidad por láser mejorada, que contiene un material polimérico de matriz y al menos un colorante sensible a la radiación, y a un método para preparar la composición polimérica. La invención también se refiere a un producto completa o parcialmente fabricado a partir de dicha composición polimérica, a un método para aplicar un marcaje a dicho producto mediante la irradiación con luz láser y al producto marcaje obtenido de esta forma.

Esta composición polimérica es conocida a partir de la publicación de patente EP-B-0190997. En este documento se describe un método para marcar un objeto de un material orgánico de alto peso molecular mediante la irradiación con luz láser, en el que se usan diversos colorantes sensibles a la radiación como aditivos que producen decoloración.

Dentro del marco de esta invención se entiende que un colorante sensible a la radiación es un colorante que puede cambiar de color por la influencia de la radiación, por ejemplo luz con una longitud de onda en el intervalo del UV cercano y/o visible y/o IR cercano, originada, por ejemplo, a partir de un láser. En este documento, el cambio de color se entiende como un cambio del espectro de absorción en el intervalo UV/VIS, de modo que bajo la luz visible o UV incidente puede observarse un cambio, como por ejemplo, la obtención de otro color, la pérdida de color (blanqueo) o la formación de color a partir de un estado (prácticamente) incoloro.

Los colorantes se clasifican normalmente en las tres categorías siguientes: pigmentos inorgánicos, pigmentos orgánicos y colorantes (o colorantes solventes). La diferencia característica entre pigmentos y colorantes es la diferencia en la solubilidad. Los pigmentos son prácticamente insolubles en el medio en que se utilizan, también en las condiciones de procesamiento. Están compuestos por partículas cristalinas sólidas que deben dispersarse en el polímero de forma física/mecánica. El color de un pigmento no sólo depende de la estructura molecular sino también de la estructura y morfología del cristal. El color de una composición polimérica/pigmento depende, por tanto, de la calidad de la dispersión. Las partículas del pigmento también afectan a menudo a las propiedades mecánicas de una composición y pueden, por ejemplo, producir una reducción de la resistencia al impacto. Generalmente, los pigmentos muestran una buena fotorresistencia y una tendencia baja a la migración.

Por otro lado, los colorantes son compuestos solubles en las condiciones de procesamiento y/o en las condiciones de uso. Normalmente muestran una afinidad intrínseca con un sustrato polimérico y pueden, por ejemplo, adsorberse a un sustrato a partir de una solución. Los colorantes pueden mezclarse con polímeros a escala molecular y, como resultado, pueden dar lugar a colores claros y transparentes, con alta intensidad de color. Por tanto, en determinados casos, se prefieren los colorantes a los pigmentos.

Aunque la solubilidad depende tanto del medio (polímero) como de las condiciones, los colorantes existentes generalmente siguen clasificándose en el grupo de pigmentos o en el grupo de colorantes (véanse por ejemplo las pág. 944-964 de Kirk-Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology, 4ª Ed., Vol. 6, John Wiley & Sons, Nueva York, 1993, ISBN 0-471-52674-6). Dentro del marco de esta solicitud de patente, se entiende que colorantes son colorantes que se disuelven en el polímero al menos a una concentración de aproximadamente el 0,1% en peso, en particular el 0,2% en peso e, incluso más en particular, el 0,3% en peso, dependiendo de la combinación colorante/polímero.

En la patente EP-B-190997 se utiliza, en particular, al menos un pigmento inorgánico y/o un pigmento orgánico, o un colorante soluble en el polímero en combinación con cargas y/o pigmentos. La desventaja del método conocido de la patente EP-B-190997 para el marcaje con láser es que cuando se utiliza un colorante sensible a la radiación en muchos casos no se obtiene contraste, o sólo se obtiene un contraste muy pequeño, a menos que se añada una carga y/o pigmento. La adición de una carga tiene el inconveniente de que también pueden verse afectadas otra propiedades sin pretenderlo.

La mala marcabilidad por láser de composiciones poliméricas con colorantes también está clara, por ejemplo, en el documento EP-A-0327508, en el que se usan colorantes que no son sensibles a la radiación en combinación con pigmentos azo sensibles a la radiación.

Adicionalmente, un problema práctico es que un colorante sensible a la radiación en particular puede dar lugar a una buena marcabilidad por láser en un material polimérico de matriz mientras que en otro material polimérico de matriz no produce buena marcabilidad por láser en absoluto. Se entiende que buena marcabilidad láser significa que se produce un marcaje de contraste adecuado a partir de la adecuada irradiación de una superficie con una luz láser, es decir, un marcaje de color o tono diferente y visiblemente distinto al fondo.

El objetivo de la invención es proporcionar una composición polimérica que contiene al menos un colorante sensible a la radiación, cuya composición polimérica tiene una buena marcabilidad por láser.

Los inventores han logrado sorprendentemente este objetivo ya que la composición polimérica contiene al menos un colorante que puede cambiar de color a través de un proceso fototérmico mediante la irradiación con luz láser y que está presente en forma concentrada en dominios independientes.

Este resultado es sorprendente, generalmente se acepta que los pigmentos muestran una sensibilidad más baja a la radiación, es decir una fotorresistencia mejor, en relación con colorantes solubles debido a la forma intrínseca de sus partículas (véanse, por ejemplo, las pág. 944-964 de la Kirk-Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology mencionada anteriormente).

Una ventaja de la composición según la invención es el mayor número de colorantes disponibles para el objetivo, ya que además de los pigmentos sensibles a la radiación, ahora también pueden usarse una gran variedad de colorantes sensibles a la radiación, que pueden cambiar el color mediante un proceso fototérmico, para obtener una composición polimérica con buena marcabilidad por láser. Una ventaja adicional de la composición polimérica según la invención es que no es necesario añadir otros compuestos para obtener una buena marcabilidad por láser, como por ejemplo, cargas y/o pigmentos según el método de la patente EP-B-0190997 o, por ejemplo, un componente que absorba IR según el método de la patente US-A-4663518. En una realización preferida la composición polimérica según la invención no contiene materiales auxiliares específicos para mejorar la marcabilidad por láser. Otra ventaja es que basta una cantidad más pequeña de un colorante normalmente caro, ya que es suficiente una concentración alta en dominios independientes en lugar de en la matriz completa.

En este documento se entiende que un proceso fototérmico es un proceso en el que un compuesto absorbe luz de una longitud de onda en particular, de modo que se produce un cambio inducido térmicamente en la conformación o estructura molecular del compuesto. Este cambio puede conseguirse a menudo sólo mediante un aumento de temperatura mediante la administración directa de calor y puede ser reversible o irreversible.

Los dominios en los que el colorante está presente en forma concentrada pueden ser de carácter y origen muy diferente. El colorante puede estar presente en forma prácticamente pura en los dominios, por ejemplo, en forma de cristales, pero también puede estar en forma diluida, por ejemplo, en una mezcla con otro compuesto, como otro polímero.

En una realización preferida, la composición polimérica contiene dominios que sustancialmente consisten en partículas de colorante, ya que la composición polimérica contiene más de un colorante que es soluble en el material polimérico de matriz en las condiciones de uso y/o condiciones de procesamiento.

En otra realización de la invención, los dominios en los que está presente el colorante en forma concentrada están compuestos de partículas previamente preparadas que contienen el colorante, no disolviéndose dichas partículas en el material polimérico de matriz, sino que se dispersan en él. Especialmente adecuadas son, por ejemplo, las partículas encapsuladas de las dimensiones deseadas que contienen el colorante,...

1. Una composición polimérica con marcabilidad por láser mejorada, que contiene un material polimérico de matriz y al menos un colorante sensible a la radiación, caracterizada porque el colorante sensible a la radiación puede cambiar de color mediante un proceso fototérmico de irradiación con luz láser y se presenta en forma concentrada en dominios independientes.

2. La composición polimérica según la reivindicación 1, caracterizada porque los dominios están compuestos sustancialmente por colorante.

3. La composición polimérica según la reivindicación 1, caracterizada porque los dominios están compuestos sustancialmente por partículas de colorante encapsuladas.

4. La composición polimérica según la reivindicación 1, caracterizada porque los dominios están compuesto por partículas dispersas de un componente que no es miscible con el material polimérico de matriz, en la que el colorante se presenta en forma concentrada.

5. La composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el colorante se presenta en dominios con un tamaño medio de aproximadamente 0,01-200 µm.

6. La composición polimérica según la reivindicación 5, caracterizada porque el tamaño medio es de aproximadamente 0,1-90 µm.

7. La composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el colorante es un pigmento latente.

8. La composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el material polimérico de matriz es un polímero endurecible por radiación.

9. La composición polimérica según la reivindicación 8, caracterizada porque el material polimérico de matriz es un polímero endurecible por UV.

10. La composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 9, caracterizada porque el material polimérico de matriz es un aglomerante de pintura en polvo endurecible por radiación UV.

11. Un método para preparar una composición polimérica con marcabilidad por láser mejorada según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, mezclando el material polimérico de matriz y el colorante sensible a la radiación, en condiciones de tiempo y temperatura tales que el colorante no cambie de color de forma térmicamente irreversible, caracterizado porque se inhibe la disolución del colorante normalmente soluble, de modo que este colorante está finalmente concentrado en dominios independientes.

12. El método según la reivindicación 11, caracterizado porque se añade más colorante que es soluble en el material polimérico de la matriz en las condiciones de uso y/o procesamiento.

13. El método según la reivindicación 11, caracterizado porque la mezcla tiene lugar en la fase de fusión del material polimérico de la matriz.

14. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque la concentración de colorante y las condiciones de procesamiento se eligen de modo que durante el enfriamiento a las condiciones de uso, el colorante se separa, por ejemplo, como resultado de la cristalización, en dominios independientes.

15. El método según la reivindicación 11, caracterizado porque el colorante se presenta en forma de partículas encapsuladas.

16. El método según la reivindicación 11, caracterizado porque durante el mezclado del colorante y el material polimérico de la matriz, la separación de fases de un componente que no es miscible con el material polimérico de la matriz da lugar a la formación de partículas dispersadas, en las que el colorante está presente en forma concentrada.

17. Un producto que contiene la composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

18. El producto según la reivindicación 17, caracterizado porque se proporciona total o parcialmente con un recubrimiento que contiene la composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.

19. Un método para aplicar un recubrimiento marcable por láser sobre un sustrato mediante el endurecimiento de una pintura en polvo que contiene la composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 con la ayuda de radiación UV.

20. Un método para aplicar un marcaje a un producto mediante la irradiación de la superficie con luz láser, caracterizado porque el producto se encuentra al menos en el área de superficie donde se aplica el marcaje de la composición polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 o se obtiene con el método de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16.

21. Un producto marcaje obtenido con el método según la reivindicación 20.