激光添加剂制造技术

本发明专利技术涉及由核

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光添加剂
[0001]本专利技术涉及由核
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壳颗粒构成的激光添加剂，制备此类激光添加剂的方法，以及其用途，尤其作为塑料中或物体的含塑料的涂层中的激光吸收剂。
[0002]塑料的白色、灰色或黑色的激光标记可以通过在塑料中的不同反应来产生。于是，塑料的有机基质自身或者添加的激光添加剂可以吸收激光辐射，其中由此输出给塑料的能量导致塑料的碳化或发泡。此外，包含在塑料中的激光添加剂还可以固有地对激光辐射做出反应并且在入射的激光能量的影响下改变其颜色(例如通过颜色加深或者漂白)或者通过自身的蒸发或粉碎在塑料中产生标记。这两种形式的标记同样可以共同使用。
[0003]为了在深色或黑色塑料中实现浅色标记，通常向塑料中加入为黑色的添加剂，所述添加剂通过激光的作用褪色并且同时在塑料中形成泡沫。发泡时在塑料中产生的孔导致入射光的散射并且被观察者在视觉上感受为塑料中的浅色标记。
[0004]一般将工业炭黑(例如具有在1nm至100nm范围内的粒度的工艺级炭黑或染色炭黑)用作黑色添加剂，所述工艺炭黑尤其可以在商品名或下获得。它们在传统上用于对塑料染黑色并且同时形成了用于激光散射的高效吸收剂，使得将其用在塑料中可以由激光作用来获得浅色标记。然而经验显示出，如此产生的浅色标记通常具有重灰棕色，这降低了相对于染成黑色的塑料的对比度。作为其原因，在此考虑炭黑颗粒的不完全褪色以及由此与塑料基质的不希望的反应。对于通过激光作用产生的标记尤其还应用于装饰目的的情况，标记的此类错误染色自然是不利的。
[0005]从DE 10 2010 004 743 A1已知以颗粒形式存在的激光添加剂，所述颗粒由白色核和壳组成，其中所述壳包含单质碳。在此，白色核相对于定向高能辐射的作用在化学上是稳定的。所述壳除了单质碳之外优选还包含有机聚合物，所述聚合物不会被定向高能辐射碳化。通过激光作用，碳在这种激光吸收剂的包含碳的壳中褪色并且露出白色的核，而在塑料中不形成泡沫。可获得的浅色标记被描述为机械上稳定的。
[0006]在这种激光添加剂的壳中包含的无定形炭黑颗粒的行为与在塑料基质中包含的炭黑颗粒类似并且在激光作用下仅不完全褪色。此外，在壳中包裹所述核颗粒的有机聚合物必须完全是无色的，以免不利地影响白色核颗粒的散射能力。因为并非这种情况并且另外没有发生塑料基质的发泡，所以利用在DE 10 2010 004 743 A1中说明的激光添加剂可获得的激光标记也具有降低的白色度并且由此具有相对于染成黑色的塑料的对比度缺陷。如此产生的激光标记仅有条件地适合于装饰应用。
[0007]在DE 10 2014 018 276 A1中描述了导电的有色的干涉颜料，所述干涉颜料各自具有薄片状的载体颗粒，所述载体颗粒具有由一个或多个干涉层形成的涂层并且其中在所述载体颗粒上的最外部的层由碳组成。此类干涉颜料也可以被用作激光吸收剂。为了能够产生重颜色的干涉颜色，薄片状的载体颗粒必须具有尽可能光滑的带有少量散射中心的表面。此外，用一个或多个干涉层覆盖载体颗粒提供了各个层的平坦表面并且由此提供了入射光的改进的反射，以便产生干涉颜色。然而，这些干涉颜料的较小的表面在用作激光吸收剂时导致外部碳层与包裹颜料的塑料的受限的接触面积并且由此导致塑料较少发泡。这进而造成入射光的较少的散射并且因此导致受激光辐射影响的对比度更低的标记。
[0008]因此本专利技术的目的在于发现适合的激光吸收剂，当激光吸收剂受到所述激光束时，所述激光吸收剂在深色或黑色塑料中产生装饰性的、非常亮的、高对比度且边缘清晰的标记，所述激光吸收剂在所述激光的宽工作光谱中产生高品质的标记，另外所述激光吸收剂可以由非动物来源的纯的无机初始化合物制备并且不含对环境有害的污染物。
[0009]本专利技术的另一个目的在于，提供制备此类激光吸收剂的方法。
[0010]此外，本专利技术的另外的目的还在于，展示所述激光吸收剂的用途。
[0011]本专利技术的目的通过由核
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壳颗粒构成的激光添加剂实现，其中所述核
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壳颗粒各自具有颗粒状的核，所述核具有包含碱土金属离子和OH基团的均匀组成并且具有表面，所述表面带有位于其上的OH基团，其中所述壳由碳组成。
[0012]本专利技术的目的同样通过制备激光添加剂的方法实现，其中在反应器中，使具有包含碱土金属离子和OH基团的均匀组成和具有表面的核颗粒，所述表面具有位于其上的OH基团，
[0013]a)在具有固态的含碳前体化合物的混合物中，
[0014]或者
[0015]b)在载体气流中送入含碳前体化合物的情况下，
[0016]进行反应，其中所述含碳前体化合物在惰性气体中被加热到如下温度，在所述温度下来自所述含碳前体化合物的碳作为最外部的连续层沉积在所述核颗粒的表面上并且形成围绕相应的核颗粒的壳。
[0017]此外，本专利技术的目的还通过所描述的激光添加剂作为塑料中或物体上含塑料的涂层中的激光吸收剂的用途来实现。
[0018]本专利技术人已经出人意料地发现，当除了所使用的激光吸收剂的最优材料组成之外还能保证这种激光吸收剂的较大表面时，能够以对入射光的高散射能力来实现被施加激光束的聚合物的最优的发泡。
[0019]因此发现了如下的核
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壳颗粒，所述核
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壳颗粒具有大比表面积的核颗粒并且其中核与壳在内部彼此相连，从而以如下方式进行由激光输入的能量在核与壳之间的最优的相互传递：在应用情况下，在被施加激光束时包围所述激光添加剂的颗粒的塑料以细孔方式充分发泡，以便实现对入射光的最优的散射并且由此实现所产生的激光标记的较高白度。
[0020]在本专利技术的意义上的激光标记理解为任何类型的塑料标记和在物体上的包含塑料的涂层标记，所述标记可以通过激光束的作用以打标、编码、标记、装饰或类似的塑料的可见外观变化的形式产生。
[0021]作为塑料可以考虑所有已知的无定形和部分结晶的热塑性和热固性塑料，尤其在施加激光的情况下非固有地显示出外观变化。
[0022]尤其已经证实核
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壳颗粒是适合的激光添加剂，其中壳的材料还有一部分核颗粒吸收输入的激光能量。核颗粒仅很少地受输入的激光能量改性，但是在颜色上不改变，而壳的材料褪色。因为激光的能量输入不仅向壳中而且部分地向核颗粒中进行并且这两者紧密地相互连接，所以通过核颗粒储存的能量可以直接输出到壳材料并且有效地支持在那里发生的褪色反应。
[0023]根据本专利技术的激光吸收剂的颗粒状核在材料方面是均匀组成的、包含碱土金属离子和OH基团并且具有表面，所述表面在其上同样有OH基团。
[0024]作为碱土离子可以考虑Ca
2+
、Mg
2+
和Ba
2+
，这些碱土离子要么单独地要么以两种或更多种的形式存在于核颗粒中。在核颗粒的表面上存在OH基团。这些OH基团的一部分用于在化学上结合组成核
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壳颗粒的壳的碳。其他的OH基团存在于表面附近以及核颗粒内部中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.由核
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壳颗粒构成的激光添加剂，其特征在于，所述核
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壳颗粒在各种情况下具有颗粒状的核，所述颗粒状的核具有包含碱土金属离子和OH基团的均匀组成，并且具有表面，所述表面带有位于其上的OH基团，其中所述壳由碳组成。2.根据权利要求1所述的激光添加剂，其特征在于，所述碱土金属离子为选自由Ca
2+
、Mg
2+
和Ba
2+
组成的组的至少一种离子。3.根据权利要求1或2所述的激光添加剂，其特征在于，所述颗粒状的核具有≤0.5g/cm3的堆积密度。4.根据权利要求1至3中一项或多项所述的激光添加剂，其特征在于，所述颗粒状的核具有≥5m2/g的比表面积(BET)。5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的激光添加剂，其特征在于，所述颗粒状的核具有不规则的颗粒形状或者具有薄片状形状。6.根据权利要求1至5中一项或多项所述的激光添加剂，其特征在于，所述颗粒状的核具有在0.1至100μm范围内的粒度。7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的激光添加剂，其特征在于，所述颗粒状的核由Ca5(OH)(PO4)3、Mg3Si4O
10
(OH)2或者由用Ba
2+
或Mg
2+
改性的Ca5(OH)(PO4)3组成。8.根据权利要求1至7中一项或多项所述的激光添加剂，其特征在于，所述壳由纳米晶体碳和无定形碳以70:30至90:10比率的重量比例形成的混合物组成。9.根据权利要求1至8中一项或多项所述的激光添加剂，其特征在于，所述壳将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：默克专利股份有限公司，
类型：发明
国别省市：