USO DE PARTÍCULAS METÁLICAS ESFÉRICAS COMO ADITIVOS DE MARCACIÓN CON LÁSER PARA MATERIALES DE SELLADO, DE OBTURACIÓN O DE RECUBRIMIENTO O LACAS.

Uso de partículas metálicas esféricas que están exentas de antimonio y/o de compuestos con contenido de antimonio como aditivo de marcación con láser en un material de sellado,

de obturación o de recubrimiento hecho a base de plástico o en una laca de plástico, en donde la distribución del tamaño de grano de las partículas metálicas esféricas determinada mediante granulometría láser presenta en forma de la distribución acumulativa del tamaño de grano promediada en volumen un valor D99 de < 110 μm; un valor D90 de < 75 μm y un valor D50 < 45 μm

Uso de partículas metálicas esféricas como aditivos de marcación con láser para materiales de sellado, de obturación o de recubrimiento o lacas.

La invención se refiere al uso de partículas metálicas esféricas como aditivo para la marcación con láser de materiales de sellado, de obturación o de recubrimiento o lacas de plástico. La invención se refiere además a un material de sellado o de obturación que está hecho a base de plástico y es marcable con láser y a un material de recubrimiento o una laca de plástico, que en cada caso contienen un aditivo de marcación con láser según la presente invención.

Es en sí conocida la identificación de plásticos mediante marcación con láser, así como la soldadura de piezas de plástico mediante energía láser. Se consigue realizar ambas operaciones gracias a la absorción de la energía láser en el material de plástico ya sea directamente por interacción con el polímero o bien indirectamente con un agente sensible al láser añadido al material de plástico. El agente sensible al láser puede ser un colorante orgánico o un pigmento que en virtud de la absorción de la energía láser ocasiona un local y visible cambio de color del plástico. Dicho agente sensible al láser puede también ser un compuesto que al efectuarse la irradiación con luz láser se transforme pasando de presentar una forma incolora invisible a presentar una forma visible. En la soldadura por láser, en virtud de la absorción de la energía láser el material de plástico es calentado en la zona de la junta hasta tal punto que el material se funde y ambas piezas quedan mutuamente soldadas.

La identificación de bienes de producción adquiere cada vez más importancia al ir siendo progresivamente implantadas en general medidas de racionalización en casi todas las ramas de la industria. Así por ejemplo, deben aplicarse datos de producción, números de lote, fechas de caducidad, códigos de producto, códigos de barras, logotipos de empresa, etc. En comparación con las técnicas de identificación convencionales tales como la impresión, la estampación, el timbrado y el etiquetado, la marcación con láser es claramente más rápida, puesto que la misma puede aplicarse trabajando sin contacto, con mayor precisión y sin más también a superficies no planas. Puesto que las marcaciones con láser se hacen debajo de la superficie en el material, las mismas son duraderas y resistentes y proporcionan bastante más seguridad contra la remoción, la modificación o incluso la falsificación. Por este motivo tampoco es crítico el contacto con otros medios, por ejemplo en el caso de los recipientes y cierres para líquidos, naturalmente presuponiendo que la matriz de plástico sea resistente. La seguridad y la durabilidad de las identificaciones de producción, así como la ausencia de contaminación, son extremadamente importantes por ejemplo en el caso de los envases de productos farmacéuticos, comestibles y bebidas.

La tecnología de marcación con láser ha demostrado ser adecuada en particular en relación con la marcación de plásticos. Para poder realizar una eficiente marcación de plásticos es necesario hacer que tenga lugar una suficiente interacción entre el plástico a marcar y la luz láser. Al hacer esto hay que procurar por un lado que la energía aplicada al plástico no sea demasiado alta, porque si lo fuese podrían ser destruidos el objeto de plástico o su textura. Por otro lado, el rayo láser no debe pasar a través del plástico sin que se produzca una importante interacción, pues en tal caso no es posible una identificación del plástico.

Para incrementar la interacción del rayo láser con el plástico se usan plásticos a los que están incorporados agentes de absorción, también llamados absorbedores. Estos agentes de absorción pueden ser p. ej. polímeros marcables con láser o bien también pigmentos de brillo perlino y pigmentos de efecto metálico.

En el caso de los pigmentos de brillo perlino y de los pigmentos de efecto metálico se produce un calentamiento de estos pigmentos en virtud de la irradiación con luz láser. En el entorno inmediato de los pigmentos de brillo perlino y de los pigmentos de efecto metálico se produce entonces una modificación térmica del plástico, como p. ej. una carbonización o una espumación del plástico, gracias a lo cual es posible una marcación o identificación del objeto de plástico.

La DE 197 26 136 A1 publica el uso de polímeros marcables con láser en forma de partículas micromolidas con un tamaño de partículas de 0,1 a 100 μm. En estos polímeros marcables con láser es desventajoso el hecho de que durante el procesamiento del plástico dopado con los polímeros marcables con láser los mismos pueden fundirse. En tal medida es necesario que puedan ser mutuamente adaptados los intervalos de fusión del polímero marcable con láser que se incorpora y del sistema de plástico que se use.

La DE 198 10 952 A1 publica el uso de pigmentos de brillo perlino o pigmentos de brillo metálico como agentes de absorción en plásticos. En el uso de pigmentos de brillo perlino o de pigmentos de brillo metálico o pigmentos de efecto metálico es desventajoso el hecho de que, para lograr un contraste satisfactorio tras la marcación con láser, la cantidad de pigmento debe estar tan altamente concentrada, que se produzca forzosamente una coloración con brillo perlino o una coloración metálica del plástico.

Con ello, al usar pigmentos de brillo perlino o pigmentos de efecto metálico es de manera insatisfactoria posible aplicar una marcación con láser de mucho contraste sin una perceptible coloración en el caso de los pigmentos de brillo perlino (efecto de brillo perlino) o sin una perceptible coloración metálica en el caso de los pigmentos de brillo metálico o de efecto metálico. Los pigmentos de efecto metálico y los pigmentos de brillo perlino son además relativamente caros.

La estructura en forma de laminillas de los pigmentos de brillo perlino o de los pigmentos de brillo metálico o de efecto metálico conduce desventajosamente además a que durante el moldeo por inyección de la masa de plástico y debido a la circulación laminar que se produce en virtud del proceso y por causa de su estructura en forma de laminillas los pigmentos se orientan, lo cual conduce a la aparición de líneas de flujo o estrías en el objeto de plástico fabricado.

Para lograr un contraste deseado en la marcación con láser de plásticos, según la doctrina de la EP 1 145 864 A1 se usa una mezcla de polvo metálico o semimetálico y un pigmento de efecto o varios pigmentos de efecto a base de silicatos estratificados. También aquí se produce una coloración visible o coloración metálica del plástico que no es deseable para los plásticos claros y transparentes. Además, en virtud de los pigmentos de brillo perlino se producen desventajosamente asimismo estrías o líneas de flujo en el objeto de plástico fabricado.

En la DE 10 2004 053 376 A1 se describen marcaciones con láser e inscripciones con láser a color en plásticos que como tales marcaciones e inscripciones se basan en una soldadura de un medio de inscripción con contenido de polímero con la superficie del plástico. Entre otras cosas, se mencionan también en este escrito polvos metálicos de forma esférica como absorbedores de energía adecuados para la marcación. Ciertamente no se hacen indicaciones relativas al tamaño de los polvos metálicos.

Según la doctrina de la DE 10 2004 045 305 A1, el problema existente en el estado de la técnica de que los absorbedores colorean persistentemente los plásticos a marcar puede ser solventado incorporando al plástico un compuesto de boruro, y preferiblemente hexaboruro de lantano. Es desventajoso el hecho de que estos compuestos de boruro, y en particular el hexaboruro de lantano, representan un importante factor de costes. Estos compuestos de boruro no son en tal medida adecuados como aditivo de marcación con láser que pueda usarse en gran cantidad.

Para permitir una marcación de plásticos transparentes sin coloración, según la doctrina de la US 6.693.657 B2 y de la WO 2005/047009 se usa un aditivo de marcación con láser que comprende una mezcla de óxido de antimonio y óxido de estaño. En la WO 2005/084956 están descritos plásticos altamente transparentes que son marcables con láser y/o soldables por láser mediante partículas nanométricas de óxido de indio y estaño o de óxido de antimonio y estaño. Es desventajoso el hecho de...

1. Uso de partículas metálicas esféricas que están exentas de antimonio y/o de compuestos con contenido de antimonio como aditivo de marcación con láser en un material de sellado, de obturación o de recubrimiento hecho a base de plástico o en una laca de plástico, en donde la distribución del tamaño de grano de las partículas metálicas esféricas determinada mediante granulometría láser presenta en forma de la distribución acumulativa del tamaño de grano promediada en volumen un valor D₉₉ de < 110 μm; un valor D₉₀ de < 75 μm y un valor D₅₀ < 45 μm.

2. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según la reivindicación 1,

caracterizado por el hecho

de que el plástico del material de sellado o de obturación es un polímero termoplástico, un elastómero, un elastómero termoplástico o un vulcanizado termoplástico.

3. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según la reivindicación 1 o 2,

caracterizado por el hecho

de que el plástico del material de sellado o de obturación es seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de polietileno, un copolímero de etileno con otros alquenos inferiores, polipropileno, elastómeros termoplásticos, copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de etileno-propileno modificados con ácido, elastómeros de estireno-butadieno, estireno-butadieno carboxilado, poliisopreno, copolímeros en bloques de estireno-isopreno-estireno, copolímeros en bloques de estireno-butadieno-estireno, copolímeros en bloques de estireno-etileno-butileno-estireno, copolímeros en bloques de poliestireno-polietileno-propileno, copolímeros en bloques de poliestireno-polietileno-propileno-poliestireno, copolímeros en bloques de poliestireno-polietileno-propileno-estireno, poliestireno, copolímeros y terpolímeros de etileno-acetato de vinilo, copolímeros y terpolímeros de acrilato de etileno, copolímeros de etileno-alcohol vinílico, elastómeros butílicos, copolímeros etilénicos de etileno y una olefina ácida, polímeros de cloruro de polivinilo o mezclas de los mismos.

4. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según una de las reivindicaciones 1 a 3,

caracterizado por el hecho

de que el plástico del material de sellado o de obturación es seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de PVC, olefinas termoplásticas y vulcanizados termoplásticos.

5. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado por el hecho

de que el plástico del material de sellado o de obturación es seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de LDPE, HDPE, PP y copolímeros de los mismos, copolímeros de etileno, los copolímeros de estireno SIBS, SBS y SEBS, TPE o TPV.

6. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según la reivindicación 1,

caracterizado por el hecho

de que el plástico del material de sellado o de obturación es seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de polímeros acrílicos, polímeros de estireno y productos hidratados de los mismos, polímeros vinílicos, poliolefinas y productos hidratados o epoxidados de las mismas, polímeros aldehídicos, polímeros epoxi, poliamidas, poliésteres, poliuretanos, polímeros hechos a base de sulfonas, polímeros naturales y derivados de los mismos o mezclas de los mismos.

7. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según la reivindicación 1 o 6,

caracterizado por el hecho

de que el plástico del material de recubrimiento es seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de poliésteres o lacas epoxi.

8. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según la reivindicación 1,

caracterizado por el hecho

de que el plástico de la laca es seleccionado de entre los miembros del grupo que consta de resina alquídica, clorocaucho, resina epoxi, resina de acrilato, poliéster, poliuretano o una combinación hecha a base de nitrato de celulosa y resina alquídica.

9. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado por el hecho

de que la distribución acumulativa del tamaño de grano de las partículas metálicas esféricas presenta un valor D₉₉ de < 70 μm y un valor D₉₀ de < 40 μm y preferiblemente un valor D₉₉ de < 65 μm y un valor D₉₀ de < 36 μm.

10. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado por el hecho

de que las partículas metálicas contienen metales o constan de metales que son seleccionados de entre los miembros del grupo que consta de aluminio, cobre, plata, oro y cinc, estaño, hierro, titanio, vanadio, magnesio y aleaciones de los mismos.

11. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado por el hecho

de que las partículas metálicas presentan un contenido de óxido metálico de no más de un 10% en peso, referido al peso total de las partículas metálicas.

12. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado por el hecho

de que las partículas metálicas están dotadas de al menos una capa de óxido metálico inorgánica.

13. Uso de partículas metálicas esféricas como aditivo de marcación con láser o de soldabilidad por láser según la reivindicación 12,

caracterizado por el hecho

de que la capa de óxido metálico contiene SiO₂ o bien consta de SiO₂.

14. Material de sellado o de obturación que es marcable con láser y contiene un material de sellado o de obturación hecho a base de plástico según una de las reivindicaciones 1 a 4 y 9 a 13.

15. Material de sellado o de obturación marcable con láser según la reivindicación 14,

caracterizado por el hecho

de que el material de sellado marcable con láser es un material de sellado para un tapón de corona, una tapa, un cierre giratorio, un tapón de vidrio, una cabeza pulverizadora, un vertedor, una tapa guardapolvo, un cierre para tapas de aerosol, un cierre de válvula o un cierre de un envase para bebidas deportivas, o bien el material de obturación marcable con láser es una tapa, un tapón de plástico, un cierre giratorio, una tapa guardapolvo, un cierre para tapas de aerosol, un cierre de válvula o un cierre para envases para bebidas deportivas.

16. Material de recubrimiento marcable con láser o laca marcable con láser, que contiene un material de recubrimiento o una laca de plástico según una de las reivindicaciones 1 y 5 a 13.

17. Laca marcable con láser según la reivindicación 16,

caracterizada por el hecho

de que la laca es una laca en polvo, una laca de secado físico, una laca endurecible mediante radiación o una laca reactiva de uno o varios componentes.

18. Material de recubrimiento marcable con láser según la reivindicación 16 o 17,

caracterizado por el hecho

de que la laca es una laca de sellado en caliente, una laca protectora o una laca tapaporos de imprenta para láminas de tapa de comestibles y envases de plástico o para láminas blister para productos farmacéuticos, una laca de sellado en caliente, protectora o tapaporos de imprenta resistente a la esterilización para envases livianos de Al y láminas de tapa, una laca protectora interior o exterior para bandejas de menú, una laca protectora resistente a la esterilización para cierres para productos farmacéuticos, una laca adhesiva o una laca exterior resistente a la abrasión para cierres giratorios de aluminio, una laca protectora exterior y una laca adhesiva de PU para placas de aislador, o una laca protectora hidrofílica o una laca protectora exterior para laminillas de intercambiador de calor, una laca adhesiva o laca exterior resistente a la abrasión para tapones de corona y cierres, una laca protectora interior y una laca exterior para latas de conserva, una laca protectora interior o exterior, una laca de sellado en caliente o una pasta obturadora resistente a la esterilización para tapas estándar, de fácil apertura (EOE) y pelables para latas de conserva, una laca o pasta obturadora para latas de aerosol, una laca protectora altamente flexible y resistente a la abrasión para latas decorativas o cigarreras, o bien una laca protectora interior o exterior para envases técnicos.

19. Material de sellado o de obturación marcable con láser según una de las reivindicaciones 14 a 16 o material de recubrimiento marcable con láser o laca marcable con láser según una de las reivindicaciones 17 y 18,

caracterizados por el hecho

de que el porcentaje de partículas metálicas en el plástico es de un 0,0005 a un 0,8% en peso, preferiblemente de un 0,001 a un 0,5% en peso, más preferiblemente de un 0,005 a un 0,5% en peso, y aún más preferiblemente de un 0,01 a un 0,1% en peso, estando estos porcentajes respectivamente referidos al peso total del plástico.

20. Objeto marcado que es obtenible mediante marcación de un material de sellado o de obturación según una de las reivindicaciones 14 a 16 o 19 o de un material de recubrimiento o de una laca según una de las reivindicaciones 17 a 19 mediante irradiación con un láser.

21. Objeto marcado según la reivindicación 20,

caracterizado por el hecho

de que la marcación no es perceptible a simple vista.