(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が１０〜１００ｎｍであるカーボンブラックを樹脂組成物全体に対して０．０１〜５重量％と、金属化合物系白色顔料を樹脂組成物全体に対して０．２〜５０重量％と、高級脂肪酸、高級脂肪酸の塩、及び高級脂肪酸のアミドから選択された分散助剤を樹脂組成物全体に対して０．００５〜６重量％とを共にポリオレフィン系樹脂に配合してなるレーザーにより黒色マーク可能な樹脂組成物。
【請求項２】
平均粒径が１０〜１００ｎｍであるカーボンブラックを樹脂組成物全体に対して０．０１〜５重量％と、高級脂肪酸、高級脂肪酸の塩、及び高級脂肪酸のアミドから選択された分散助剤を樹脂組成物全体に対して０．００５〜６重量％とを、メルトフローレートが０．５〜５０（ｇ／１０分）、曲げ弾性率が１００００〜１８０００ｋｇｆ／ｃｍ2であるポリオレフィン系樹脂に配合してなるレーザーにより白色マーク可能な樹脂組成物。
【請求項３】
カーボンブラックの平均粒径が１０〜４０ｎｍである請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
カーボンブラックの吸油量が５０〜５００ｍｌ／ｇである請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
高級脂肪酸、及び高級脂肪酸のアミドから選択された分散助剤を使用する請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
【請求項６】
ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレンである請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
【請求項７】
さらにエラストマーを配合した請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
【請求項８】
エラストマーをポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して０．５〜３０重量部配合した請求項７記載の樹脂組成物。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の樹脂組成物から得られる成形品の表面にレーザー光を照射してマーキングする成形品のマーキング方法。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の樹脂組成物で構成され且つ表面にレーザーによりマーキングが施された成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形品の表面にレーザーにより文字、記号、絵、写真などのマーキングを施すことのできる樹脂組成物、該樹脂組成物から得られる成形品のマーキング方法、及びマーキングが施された成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリオレフィン系樹脂で構成された成形品の表面にレーザーで印字する方法として、例えば特開平７−２８６０７４号公報に示されるように前記樹脂にシリコン系物質を配合したり、特開平１−２２４１８６号公報で開示されているように前記樹脂にアルミニウム、銅などの金属を配合する方法が知られている。しかし、シリコン系物質はポリオレフィンとの相溶性が悪いため分散不良になることが多く、結果としてレーザーによる鮮明な印字は期待できない。また金属を配合すると、得られた組成物の加工性、機械的性質が著しく低下し、用途が限定されてしまうという欠点があった。
【０００３】
また、米国特許第３３４８２５号明細書には、カーボンブラックと紫外線安定剤とをオレフィンポリマーに配合することで、電線ケースへの印字が可能になることが開示されている。しかし、単にポリオレフィンにカーボンブラックを配合しても、カーボンブラックの分散状態は不均一であり、外観が悪いだけでなく、均一で良好な印字状態は得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、レーザーにより成形品の表面に鮮明で均一なコントラストを有するマーキングを形成可能な樹脂組成物及びマーキング方法、並びに表面に鮮明で均一なコントラストを持つマークが形成された成形品を提供することにある。
本発明の他の目的は、加工性や機械的性質を損なうことなくレーザーマーク可能な樹脂組成物及びマーキング方法、並びに加工性や機械的性質を損なうことなくマーキングが施された成形品を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記目的を達成するため鋭意検討した結果、ポリオレフィン系樹脂に特定の成分を配合した樹脂組成物から得られる成形品にレーザー光を照射すると、該成形品の表面に鮮明で均一なコントラストを有する印字を形成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は、平均粒径が１０〜１００ｎｍであるカーボンブラックを樹脂組成物全体に対して０．０１〜５重量％と、金属化合物系白色顔料を樹脂組成物全体に対して０．２〜５０重量％と、高級脂肪酸、高級脂肪酸の塩、及び高級脂肪酸のアミドから選択された分散助剤を樹脂組成物全体に対して０．００５〜６重量％とを共にポリオレフィン系樹脂に配合してなるレーザーにより黒色マーク可能な樹脂組成物を提供する。
本発明は、また、平均粒径が１０〜１００ｎｍであるカーボンブラックを樹脂組成物全体に対して０．０１〜５重量％と、高級脂肪酸、高級脂肪酸の塩、及び高級脂肪酸のアミドから選択された分散助剤を樹脂組成物全体に対して０．００５〜６重量％とを、メルトフローレートが０．５〜５０（ｇ／１０分）、曲げ弾性率が１００００〜１８０００ｋｇｆ／ｃｍ2であるポリオレフィン系樹脂に配合してなるレーザーにより白色マーク可能な樹脂組成物を提供する。
本発明は、また、上記樹脂組成物から得られる成形品の表面にレーザー光を照射してマーキングする成形品のマーキング方法を提供する。
本発明は、さらに、上記樹脂組成物で構成され且つ表面にレーザーによりマーキングが施された成形品を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明におけるポリオレフィン系樹脂は、オレフィンの単独重合体及び共重合体（ランダムコポリマー、ブロックコポリマー）の何れであってもよく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン単独重合体；エチレン−プロピレン共重合体などのプロピレンをモノマー成分として含む共重合体；エチレン−酢酸ビニル共重合体などのエチレンをモノマー成分として含む共重合体などが例示される。なかでも、物性、耐熱性、価格のバランスなどの点から、ポリプロピレン（ＰＰ）が最も好適に用いられる。前記ポリプロピレンのメルトフローレート（ＭＦＲ）の値は、好ましくは０．５〜５０（ｇ／１０分）程度であり、曲げ弾性率は、好ましくは１００００〜１８０００ｋｇｆ／ｃｍ2程度である。ＭＦＲが小さすぎると通常の成形が困難となりやすく、逆に大きすぎると十分な機械的強度が得られにくくなる。また、曲げ弾性率が小さすぎると、樹脂が柔らかすぎて使用時にクリープを起こしやすく、逆に大きすぎると硬くて使用時に割れが生じやすくなる。
【０００８】
本発明の樹脂組成物においては、ポリオレフィン系樹脂に加えて他の樹脂を配合してもよい。例えば、ポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレンやポリエチレンなどの結晶性が高く弾性率の高い樹脂を用いる場合などには、オレフィン系、スチレン系、ポリエステル系、ポリアミド系などの各種エラストマー（天然ゴム、合成ゴム、熱可塑性エラストマーを含む）を配合し、弾性率の調整を行うこともできる。エラストマーの配合量は、例えばポリオレフィン系樹脂としてポリプロピレンなどを用いる場合、ポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、０．５〜３０重量部程度、好ましくは５〜２５重量部程度である。エラストマーの量が少ないとエラストマーの添加効果が得られず、多すぎると弾性率が下がりすぎて、得られた成形物の寸法安定性が損なわれる場合が生じる。
【０００９】
本発明におけるレーザーに鋭敏な成分（レーザー感受性成分）としては、例えば、レーザーの照射により物理的又は化学的に変化する成分などが挙げられ、レーザー光線を利用してマーキングする際に用いられる公知乃至慣用のレーザー感受性成分などを使用できる。このような成分には、例えば、カーボンブラックなどの黒色顔料、金属化合物系白色顔料などの無機系顔料などが含まれる。これらの成分は単独で、又は２種以上混合して使用できる。前記レーザー感受性成分の種類を適宜選択することにより所望の色のマーキングを形成できる。一般に、カーボンブラックなどの黒色顔料を用いる場合には白印字が得られ、金属化合物系白色顔料などの白色顔料を用いる場合には黒印字が得られる。なお、金属化合物系などの白色顔料とカーボンブラックなどの黒色顔料とを併用することにより、極めて鮮明な黒色マーキングを形成することができる。
【００１０】
前記カーボンブラックとしては、原料や製法によらず種々のものを使用でき、例えば、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどが使用できる。カーボンブラックの粒径及び吸油量はマーキング特性に影響を与えやすい。カーボンブラックの好ましい平均粒径は１０〜１００ｎｍ程度であり、好ましい吸油量は５０〜５００ｍｌ／ｇ程度である。カーボンブラックの平均粒径が小さすぎたり吸油量が大きすぎる場合には、粒が細かすぎて取扱性が低下しやすい。また、カーボンブラックの平均粒径が大きすぎたり吸油量が少ない場合には、分散性が低下し、成形品の外観が悪化しやすい。
【００１１】
前記金属化合物系白色顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉛、酸化亜鉛などの金属酸化物；タルク（ケイ酸マグネシウム）、炭酸カルシウム、チタン酸カリウムなどの金属塩（金属の炭酸塩、ケイ酸塩、チタン酸塩などのオキソ酸塩）などが例示できる。これらのなかでも、特に酸化チタンが好適に用いられる。これらの金属化合物系白色顔料は単独で用いてもよいが、２種以上を併用することもできる。
【００１２】
前記レーザーに鋭敏な成分の使用量は、該成分の種類に応じ、樹脂組成物全体に対して０．００５〜５０重量％程度の範囲内で適宜選択できる。例えば、前記レーザー感受性成分としてカーボンブラックを用いる場合、その使用量は、樹脂組成物全体に対して、０．０１〜５重量％程度、好ましくは０．０３〜４重量％程度、さらに好ましくは０．０５〜３重量％程度である。また、金属化合物系白色顔料を用いる場合、その使用量は、樹脂組成物全体に対して、０．２〜５０重量％程度、好ましくは０．５〜４０重量％程度である。レーザー感受性成分の使用量が少なすぎると、コントラストの鮮明な印字（白印字又は黒印字）が得られにくくなり、また前記使用量が多すぎると分散性が低下して印字部分の解像度が低くなりやすい。
【００１３】
本発明における分散助剤としては、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などの高級脂肪酸（例えば、炭素数１０〜２０程度の脂肪酸）；ラウリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、オレイン酸ナトリウムなどの前記高級脂肪酸の塩（アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、亜鉛塩など）；エチレンビスステアリルアミド、ラウリン酸アミドなどの前記高級脂肪酸のアミド；などの高級脂肪酸系化合物（高級脂肪酸又はその誘導体）が例示できる。
【００１４】
前記分散助剤の使用量は、例えば、樹脂組成物全体に対して０．００５〜６重量％程度、好ましくは０．０１〜５重量％程度である。分散助剤の量が少なすぎると、前記レーザーに鋭敏な成分の分散性が低く、鮮明な印字が得られにくくなる。また、分散助剤の使用量が多すぎる場合には、成形時に分散助剤が蒸発、昇華して金型に付着するなどの問題が生じることがある。
【００１５】
本発明におけるレーザーマーク可能な樹脂組成物の調製方法としては、（１）ポリオレフィン系樹脂、レーザーに鋭敏な成分、分散助剤、及び必要に応じて他の樹脂（例えば、エラストマーなど）、添加剤等を所定量配合し、通常の溶融混練法で混練、ペレット化する方法が挙げられるが、（２）レーザーに鋭敏な化合物、分散助剤などをマスターバッチ化しておき、成形時にポリオレフィン系樹脂に所定量配合してそのまま成形することも可能である。
【００１６】
本発明の成形品のマーキング方法では、前記本発明の樹脂組成物から得られる成形品の表面にレーザー光を照射してマーキングする。
【００１７】
成形品は、例えば、押出成形（フィルム、シート、異形）、射出成形、ブロー成形、圧縮成形などのプラスチック成形に用いられる慣用の成形法により得ることができる。
【００１８】
マーキングに用いるレーザー光線の種類は特に限定されず、ガスレーザー、半導体レーザー、エキシマレーザーなどの何れであってもよいが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーが最も好適に使用される。マーキングの方法は、特に限定されず、公知乃至慣用の方法により行うことができるが、マーキング精度を高めるため、レーザー光線を従来公知の光学的手法により適当な大きさのスポットに集光し、このレーザースポットを、コンピュータで制御される光学ミラーを複数個組み合わせた走査装置を用いて成形品表面に所望の形状のマークが形成されるように照射する方法が好ましい。マーキングの種類は、特に限定されず、文字、記号、図形、絵、写真等の何れであってもよい。
【００１９】
本発明のマーキング方法により、表面に、鮮明で均一なコントラストを有する所望形状のマーキングが施された成形品を簡易に得ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のレーザーマーク可能な樹脂組成物及びマーキング方法によれば、ポリオレフィン系樹脂に特定の成分を配合するため、レーザーにより成形品の表面に鮮明で均一なコントラストを有するマーキングが可能である。
また、本発明のマーキングされた成形品では、表面に形成されたマークが鮮明で均一なコントラストを有している。
さらに、樹脂組成物及び成形品の加工性や機械的性質が損なわれない。
【００２１】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。なお、実施例及び比較例において、下記のポリマー、カーボンブラック、金属化合物及び分散助剤を用いた。
［ポリマー］
ＰＰ：ＭＩ（＝ＭＦＲ）が１０（ｇ／１０分）、曲げ弾性率が１３０００ｋｇｆ／ｃｍ2のポリプロピレン
ＰＰ／エラストマー：上記ＰＰ８０重量部とエラストマー［住友化学工業（株）製、商品名：ボンダインＨＸ８２９０］２０重量部とを通常の押出機を用いて溶融ブレンドしたもの
ＰＥ／エラストマー：［三井化学（株）製、商品名：ハイゼックス１３００Ｊ］８０重量部とエラストマー［住友化学工業（株）製、商品名：ボンダインＨＸ８２９０］２０重量部とを通常の押出機を用いて溶融ブレンドしたもの
［カーボンブラック（ＣＢ）］
ＣＢ−１：ファーネスブラック（平均粒径２０ｎｍ）
ＣＢ−２：アセチレンブラック（平均粒径４０ｎｍ）
ＣＢ−３：ケッチェンブラック（平均粒径２５ｎｍ）
［金属化合物］
Ｍ−１：酸化チタン
Ｍ−２：酸化亜鉛
Ｍ−３：チタン酸カリウム
［分散助剤］
ＤＡ−１：エチレンビスステアリルアミド
ＤＡ−２：ステアリン酸
ＤＡ−３：ステアリン酸亜鉛
ＤＡ−４：ステアリン酸カルシウム。
【００２２】
実施例１〜８
ポリマーとカーボンブラック（レーザー感受性成分として）と分散助剤とを表１に示す割合で配合して白マーク可能な樹脂組成物を調製し、射出成形法により厚さ２ｍｍの板状成形品を得た。この成形品の表面にレーザーマークしたところ、いずれの場合も鮮明な印字が可能であった。
【００２３】
【表１】
0004176877.tif 000002
実施例９〜１４（参考例とする）
ポリマーと金属化合物（レーザー感受性成分として）と分散助剤とを表２に示す割合で配合して黒マーク可能な樹脂組成物を調製し、射出成形法により厚さ２ｍｍの板状成形品を得た。この成形品の表面にレーザーマークしたところ、いずれの場合も鮮明な印字が可能であった。
【００２４】
【表２】
0004176877.tif 000003
実施例１５〜１７
ポリマーと、金属化合物及びカーボンブラック（レーザー感受性成分として）と、分散助剤とを表３に示す割合で配合して黒マーク可能な樹脂組成物を調製し、射出成形法により厚さ２ｍｍの板状成形品を得た。この成形品の表面にレーザーマークしたところ、いずれの場合も鮮明な印字が可能であった。
【００２５】
【表３】
0004176877.tif 000004
比較例１〜６
ポリマーとカーボンブラックと分散助剤とを表４に示す割合で配合して白マーク可能な樹脂組成物を調製し、射出成形法により厚さ２ｍｍの板状成形品を得た。この成形品の表面にレーザーマークしたところ、いずれの場合も鮮明な印字ができなかった。
【００２６】
【表４】
0004176877.tif 000005
比較例７〜１０
ポリマーと金属化合物と分散助剤とを表５に示す割合で配合して黒マーク可能な樹脂組成物を調製し、射出成形法により厚さ２ｍｍの板状成形品を得た。この成形品の表面にレーザーマークしたところ、いずれの場合も鮮明な印字ができなかった。
【表５】
0004176877.tif 000006