[发明专利]用于激光可标记及激光可焊接的聚合物材料的添加剂

说明书

本发明涉及用于激光可标记和/或激光可焊接的聚合物材料的添加剂，且具体而言涉及包含铌掺杂二氧化钛的颜料在聚合物材料中作为激光吸收添加剂的用途；包含此类激光吸收添加剂的聚合物材料；及包含至少一种聚合物材料及作为激光吸收添加剂的含有铌掺杂二氧化钛的颜料的经激光标记或激光焊接的产品。

本发明涉及用于激光可标记及激光可焊接的聚合物材料的添加剂，且具体而言涉及包含铌掺杂二氧化钛的颜料在聚合物材料中作为激光吸收添加剂的用途；包含此类激光吸收添加剂的聚合物材料；及包含至少一种聚合物材料及作为激光吸收添加剂的含有铌掺杂二氧化钛的颜料的经激光标记或激光焊接的产品。

制成品的标记是几乎所有工业部门中的标准程序。通常，必须将诸如制造日期、批号、序号、条形码、2D码、公司标志或失效日期的产品信息细节施加至塑料制品。为此目的，非接触、极快速以及灵活的标记技术是优选的，例如激光标记程序。使用此技术可以高速度在聚合部分或物体中施加刻印，即使是施加到非平面表面。由于以此方式产生的刻印位于塑料体自身中，因此其永久耐磨损。

由于许多塑料对于激光透明，因此通常将在塑料材料中引起局部高度可见变色的激光敏感剂添加至塑料。塑料中的变色可直接由于激光与聚合物的相互作用产生，或间接由于激光与激光吸收添加剂的相互作用产生。激光敏感添加剂可以是吸收激光的有机染料或颜料。可给出变色的多种原因，例如聚合物的分解或激光吸收添加剂自身从不可见形式转化为可见形式。塑料的色彩变深通常是由于碳化而发生，该碳化是由于所引入的激光能量的结果。

已知众多添加剂用于塑料的激光标记。使用Nd-YAG激光器(钕掺杂的钇铝石榴石激光器)、YVO4激光器(钒酸钇激光器)及1064nm光纤激光器进行激光标记的适宜材料优选是吸收波长为1064nm的光且本身仅具有轻微的固有色彩的那些。实例是磷酸铜、氧化铋、氯氧化铋、基材上的锑掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、三氧化锑、氟掺杂氧化锡、铟掺杂氧化锡或金属。

举例而言，EP 1377522 A2阐述用于激光标记塑料的添加剂，其由经煅烧的锑/锡混合氧化物组成，其中锑在表面的浓度大于总体上在颗粒中的浓度。粒径是0.1-10μm、优选0.5-5μm。使用这样的添加剂获得浅色(pale)背景上的深色标记。

在EP 1720712 A1中阐述高度透明的激光可标记及激光可焊接的塑料材料，其包含粒径为1-100nm的经掺杂氧化锡、氧化锑或氧化铟，该塑料材料产生高度透明的塑料部件。在此获得的标记是深色的。

通常使用的激光添加剂是由锑掺杂氧化锡构成或含有该锑掺杂氧化锡，其特定而言在云母基材上。锑掺杂氧化锡相当充分地吸收激光，自身展现仅轻微的灰色且在塑料材料中导致深色标记，但深色标记具有褐色色调而非带黑色。另外，锑作为掺杂剂在一些国家中受到投与限制，这是因为担忧由其所致的环境损害及健康问题，该问题可尤其在相应化合物或包含其的组分的制备或循环期间发生。

因此已多次尝试避免锑在激光吸收添加剂中作为掺杂剂。二氧化钛是不含锑且对环境及健康均无害的材料。该材料能够吸收激光且在用作激光吸收添加剂时于塑料中产生标记，但激光敏感性不足以强至在不同塑料材料中且在不同激光标记条件下得到具有高对比度的深色标记。

因此仍然需要激光可标记和/或激光可焊接的浅色或彩色塑料，其中塑料中所含有的激光吸收添加剂通过激光作用引起清晰(sharp)且深色的激光标记，其在不同激光标记条件下清晰不展现褐色色调，且其中预期使用这些激光吸收添加剂无环境或健康损害。

因此，本发明的目标是提供用于聚合物材料的激光敏感添加剂(即激光吸收添加剂)，该聚合物材料应在呈含有该聚合物材料的制品形式时经激光标记或激光焊接，其中激光吸收添加剂使得能够生成具有优异对比度的清晰深蓝色至带黑色的激光标记和/或易于激光焊接这些聚合物材料，且不含有可能对人的健康和/或环境有害的掺杂剂材料。