激光诱导的聚合物发泡制造技术

由聚合物，优选为热塑性聚合物或者涂覆材料组成的基质材料，所述基质材料含有0.01至50重量%的添加剂，用于使得所述基质材料发泡，通过用激光或者IR光照射引发该发泡，其中所述添加剂至少包含以下组分：a)至少一种吸收剂材料，该吸收剂材料嵌入或者溶解在基质材料中，吸收激光或者IR光并导致基质材料中激光或IR光照射位点的局部加热，以及b)至少一种发泡剂，当由于激光或者IR光的照射导致被加热到超过50°C的温度时，所述发泡剂通过分解、化学转化或反应形成使得基质材料发泡的气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由塑料，优选地由热塑性聚合物或者涂料、清漆或者天然漆制备的基质材料，该基质材料含有添加剂，使得可以通过激光照射或者IR光照射来引发所述基质材料的发泡。此外，本专利技术涉及所述添加剂的组成及其应用。
技术介绍
已知通过物理方法或者化学方法使得塑料部件发泡。将发泡剂与塑料混合或者溶解在塑料中，以保证在塑料中产生或者释放气体。然而，就以定点的、受控制的并且局部受限制的方式引发发泡的可能性而言，所述方法受到了限制。目前为止，还不能通过发泡产生不连续的图案化表面结构。塑料部件的发泡可以起各种作用，例如，降低部件的重量，制备绝热部件，制备海绵以及其他吸收泡沫，制备漂浮物或者创作艺术元素、装饰物或图案。现在对各种发泡方法加以区分I.物理方法，将气体物理引入到熔融的塑性物料中，并发生膨胀。形成的气泡导致了塑料的发泡。该方法的一个缺点是设备以及控制工程的昂贵费用。需要以昂贵的花费通过气体供给装置将塑料加工机器，例如，挤出机改造成用于发泡。结合塑料熔融特性对气体供给和控制的调整表现出进一步的问题。2.在所谓的溶出方法中，通过合适的溶剂使得塑料组分从固体塑料材料中释放出来。这产生室和腔，导致所希望的重量降低。然而，正是由于环保的原因，该方法是可质疑并且有问题的，因为所使用的溶剂中含有塑料组分，造成了处置或者再加工的显著问题。3.在过去，在化学发泡方法中主要使用含CFC的产品作为发泡剂。然而出于环境相容性的原因，应避免使用这些发泡剂并用其他发泡剂取代。越来越多地使用偶氮化合物、N-亚硝基化合物、磺酰肼、尿素衍生物、胍衍生物、硼氢化物/水体系、碳酸盐以及碳酸氢盐。偶氮化合物的一个缺点是在降解和泡沫形成时产生了大量的氨，这引起了可能的健康风险的问题。当达到分解温度时，许多碳酸盐和碳酸氢盐无需其他添加剂即以不受控制的方式发生分解。这导致了不受控制的发泡，并且可能导致不合乎希望的变色和/或气味。4.以泡沫橡胶等著称的聚氨酯(PUR)非常容易产生泡沫，并用作清洁海绵、床垫材料或者垫子，还用于大楼、冰箱、储热单元和蓄冷单元以及绝热管道系统的绝热。一段时间以来，还发展起了聚氨酯泡沫在其他领域的应用，例如用于车辆构建中。为绝热而提供的聚氨酯泡沫具有闭孔结构，从而在泡沫孔中保留了具有低导热性的孔气体。过去，三氯氟甲烷常用作孔气体。然而，由于该卤代烃的臭氧消耗特性，其首先被二氧化碳取代，然后被环戊烷取代，作为结果，如今的泡沫孔通常含有约10至30%的环戊烷以及余量的二氧化碳的混合物。大多数的发泡剂和发泡系统自身或者它们的反应产物通常对环境或者健康有害，和/或在加工或者处理过程中引起问题。所述处理问题可以是，例如不可控制地快速形成气体，形成气体时放热，或者过于缓慢地形成气体，这会导致在塑料部件中完全没有正确地形成泡沫，或者例如由于形成了不均匀的孔或者不合乎希望的孔径(太大或太小)等导致泡沫结构不符合所希望的要求。在已知系统中，通常在整个塑料材料中进行发泡。对于制作图案、文字或者其他设计元素，希望能够以定点的、受控制的并且局部受限制的方式引发发泡。在塑料加工或者操作领域中，已知通过激光或者其他辐射源的方法来使用NIR/IR辐射(热辐射)。该辐射用于塑料焊接并用于对塑料做标志和贴标签。NIR/IR辐射源还用于塑料材料的目标加热，例如用于PET瓶制备工艺(称作PET制瓶)或者用于制备杯子的拉膜或者所谓的深拉工艺中。使用NIR/IR辐射来产热是非常有效率的，因为可以以高度定点的方式施加热能，且比例如传统对流烘箱的热损失小。从而可以实现较短的加工时间和定点更好的能源利用。在改变要加热的工件的材料厚度的情况下，NIR/IR辐射源提供了明显更好的加热可能性，因为可以更好且更快地对其输出进行调整。专利技术目的 本专利技术的目的是提供由塑料或涂料、清漆或天然漆制备的可发泡基质材料，相比于现有系统，可以对该可发泡基质材料中的发泡和气体形成进行更好的控制，且可以以定点的、受控制的并且局部受限制的方式引发发泡，从而例如产生离散图案化表面结构、装饰件或者书写件。专利技术描述通过由塑料，优选地由热塑性聚合物或者涂料、清漆或者天然漆制备的基质材料来实现本专利技术的目的，所述基质材料含有O. 01至50重量％的添加剂，用于基质材料的发泡，可以通过用激光或者IR光进行照射来引发所述发泡，其中所述添加剂至少包含以下组分a)至少一种吸收剂材料，该吸收剂材料嵌入或者溶解在基质材料中，吸收激光或者IR光并导致基质材料中激光或IR光照射位点的局部加热，以及b)至少一种发泡剂，当由于激光或者IR光的照射导致被加热到超过50° C的温度时，所述发泡剂通过分解、化学转化或反应产生使得基质材料发泡的气体。本专利技术的一个重要方面是吸收剂材料与发泡剂的结合，所述吸收剂材料吸收激光或者IR光，从而使得能量局部集中并因此导致基质材料在照射位点的局部加热，当由于激光或者IR光的照射被加热时，所述发泡剂产生使得基质材料发泡的气体。除了发泡剂引起发泡之外，激光或者IR光照射位点的基质材料的局部加热还具有使得热塑性基质材料软化的额外作用，从而才允许材料发泡。根据基质材料的稳定性和产生气体的强度，如果发泡剂开始在固体基质材料中产生气体，气体要么不会发生膨胀并仍被截留在基质材料中，要么通过气体膨胀使得固体基质材料破裂并被部分破坏。然而，通过在照射位点加热发生的基质材料的局部软化允许所希望的定点形成泡沫。基本上所有的可以被引入到基质材料中并在加热时产生发泡气体的物质和物质组合物都是本专利技术的添加剂中合适的发泡剂。这些物质可以是在加热时直接分解或者发生反应，并伴随气体产生的物质。然而，这些物质还可以是通过引发而不是单独的加热开始产生气体的物质，例如通过与另一种物质反应开始产生气体，其中通过单独的加热或者通过使得PH变得接近气体产生物质，导致所述另一种物质与实际的气体产生物质发生反应，其中所述PH的变化可以通过加热引发。从发泡剂产生气体的反应机制并不限于这些实施例。在本专利技术的一个实施方式中，发泡剂选自i) 二氧化碳载体，该二氧化碳载体在分解和/或与至少一种其他物质发生反应时产生CO2气体,所述二氧化碳载体选自碱金属、碱土金属、铝、过渡金属和/或铵的碳酸盐、碳酸氢盐、氨基甲酸盐，优选地选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁、碳酸氢镁、碳酸钙、碳酸氢钙、碳酸铝、碳酸氢铝、碳酸铁、碳酸氢铁、碳酸铵、碳酸氢铵、氨基甲酸铵及其混合物；ii)与酸载体结合的二氧化碳载体，该二氧化碳载体在分解和/或反应时产生CO2气体，其中所述二氧化碳载体选自i)中的化合物而所述酸载体选自含磷氧代阴离子的盐，优选为磷酸盐、缩合磷酸盐、膦酸盐、亚磷酸盐、混合的碱式磷酸盐以及氰尿酸盐； 特别优选地选自酸式焦磷酸钠(SAPP)、一水合磷酸一钙(MCPM)、二水合磷酸二钙(DCPD)、硫酸铝钠(SAS)、磷酸铝钠(SALP)、磷酸铝镁钙、聚磷酸钙、聚磷酸镁及其混合物；iii)在分解时至少产生N2气体的化合物，所述化合物优选选自偶氮化合物、酰肼、氨基脲、三唑、四唑、N-亚硝基化合物以及苯并噁嗪；iv)在分解和/或与至少一种其他物质发生反应时产生二氧化碳和水的化合物，所述化合物优选选自有机羧酸及其盐，优选为柠檬酸、柠檬酸盐、富马酸以及富马酸盐；以及V)上述物质的组合与混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·屈梅特，R·维森博斯基，H·韦姆特，R·施内，
申请(专利权)人：化学制造布敦海姆两合公司，
类型：
国别省市：