[发明专利]包含聚合物核、壳和吸收剂的微球体

说明书

本发明涉及一种包含核、壳和激光吸收剂的微球体。本发明还涉及所述微球体作为一种激光标记添加剂的用途。本发明还涉及所述微球体的制备过程。

众所周知的是，例如聚合物之类的特定材料，能够在激光的辐射下吸收激光的能量，并将该能量转化为热，从而引发材料中的颜色变化反应。如果聚合物固有的吸收激光的能力不足，激光吸收剂被用来改善激光的吸收。然而因为聚合物的颜色形成能力不足，许多聚合物即使混合了激光吸收剂，其在激光辐射时似乎仍不能产生一个可接受的对比度。

从WO01/0719中知道使用颗粒尺寸至少为0.5μm的三氧化锑作为吸收剂。吸收剂被加入到聚合物组合物中，使得该组合物中包含至少0.1wt.％的吸收剂，这样就可以在组合物中的一个亮的背景上施加一个深色的标记。优选的是还添加珠光颜料以获得更好的对比度。尽管在聚合物组合物中使用了两种吸收剂，组合物在很多情况下仍然有不足，特别是其中有其本身只能形成微弱颜色的聚合物的组合物，在较慢的标记速度的激光辐射下，只能得到差的对比度。此外，当激光添加剂分散遍及基体的非限制区域(non confined areas)中时，碳化也发生在非限制区域中，因此标记的分辨率受到了限制。为了进一步地提升对比度和分辨率，正如从WO-A-2004050766中可以知道的那样，一种包含核、壳和激光吸收剂的微球体被公开了。这些微球体已经被证实在通过激光的照射后能够提供比WO 01/0719中公开的组合物更高的分辨率和对比度。然而，以这些微球体尤其是在(很)高的标记速度下所获得的对比度仍然相对较低。而且，高的对比度主要是在采用高激光脉冲能量进行标记时得到的。因此标记应该优选在激光光线聚焦的情况下进行，而这限制了每个脉冲的标记面积，并因此增加了标记时间。采用WO-A-2004050766公开的微球体，使用灯泵和光纤激光系统能达到的标记速度也是有限的，因为这些类型的激光系统的激光脉冲能量与例如二极管泵浦激光系统相比是有限的。

本发明的目标是提供一种微球体，其具有对激光的更高灵敏度，并因此与从WO-A-2004050766中知道的微球体相比，当对准或未对准焦点并且独立于激光泵源的情况下进行标记时，在高得多的标记速度下，提供改善了的对比度的深色标记。

这个目标是通过一种包含核与壳的微球体来实现的，所述核包含聚合物和至少两种激光吸收剂并且所述壳包含增容剂。

在激光辐射下，包含本发明的微球体的聚合物组合物，在对准或未对准焦点并且采用更宽范围的激光系统进行标记的情况下，被发现在辐射到和未辐射到的部分之间产生了预料不到的高对比度。

意外地发现，具有包含至少两种激光吸收剂的核和包含增容剂的壳的微球体能够在大得多的激光参数范围下提供暗得多的标记，这是由于如WO01/0719中所描述的协同效应出乎意料地大大增强的原因。这种增强一定是由于比起聚合物基体内两种激光吸收剂之间大得多的距离来，微球体内的激光吸收剂的距离很近的原因。已发现其中一种吸收剂负责激光的吸收并转化为热量，而其他吸收剂在释放的热量的影响下增强了微球体的核的颜色形成反应。

使用的激光吸收剂可以由能够吸收特定波长的激光的物质制成。特别是波长在常规激光波长范围157nm至10.6μm之间的激光。如果可以得到更小或更大波长的激光，其他吸收剂也可以考虑应用在本发明中的添加剂中。工作在所述区域的激光器的例子有CO₂激光器(10.6μm)，Nd:YAG或Nd:YVO4激光器(1064，532，355，266nm)，具有以下波长的准分子激光器：F₂(157nm)，ArF(193nm)、KrCl(222nm)、KrF(248nm)、XeCl(308nm)和XeF(351nm)，FAYb光纤激光器，二极管激光器和二极管阵列激光器。优选使用Nd:YAG激光器和CO₂激光器，因为这些类型的激光器工作在一个很适合引发用于标记目的的热过程的波长范围内。这些吸收剂本身在波长范围内能够吸收激光辐射是已知的。各种能够被考虑作为吸收剂使用的物质将在以下详细说明。