激光處理涂層的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】激光處理涂層的方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種包含效果顏料的涂層的激光處理方法，使用該方法生產(chǎn)的涂層， 及其在裝飾產(chǎn)品和安全產(chǎn)品中的用途。
[0002] 使用激光照射用于塑料處理已知有了一段時(shí)間并且用于多個(gè)領(lǐng)域，例如用于標(biāo)記 或用于焊接。此處所說(shuō)的激光標(biāo)記指的是在強(qiáng)激光束的幫助下標(biāo)記或刻印塑料和涂料表 面。
[0003] 文獻(xiàn)公開(kāi)了層體系的激光刻印的方法，其基于層體系的聚合物基體的諸如發(fā)泡或 碳化現(xiàn)象，激光添加劑的碳化/變黑（EP1215233B)，效果顏料的漂白（W0 2011/107271)以 及激光敏感型熱添加劑或光致變色添加劑的顏色變化。
[0004] 另外，還可以通過(guò)對(duì)上涂層消蝕以在涂層體系中進(jìn)行激光標(biāo)記。消蝕能夠通 過(guò)涂層自身中存在的或施涂于涂層下方犧牲層中的激光吸收劑或激光反射劑而進(jìn)行 (T. Schauer, R. Maurer, H.Greisiger, Kunstoffe 9(2008),pp.102-107)〇
[0005] 可以通過(guò)層中效果顏料的空間取向的變化而在包含效果顏料的層中產(chǎn)生三維圖 像和圖案，例如通過(guò)壓花（US4675212和GB2272848A)、磁取向（US7047883和EP428933B1) 或所謂的凸紋滾筒印花（kiss-printing)工藝（W02012/079674)產(chǎn)生。
[0006] 但是，仍然存在對(duì)于影響涂層性質(zhì)的方法的需求，特別是用于在包含顏料的涂層 中應(yīng)用易見(jiàn)和高對(duì)比度圖案的需求。
[0007] 出人意外地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的方法，借助于其能夠影響含有效果顏料的涂層 的光學(xué)性質(zhì)并且尤其適合于施加圖案或標(biāo)記，例如作為安全特征。
[0008] 本發(fā)明涉及一種改變含有效果顏料的涂層的光學(xué)性質(zhì)的方法，包括使用紅外激光 對(duì)含有至少一種效果顏料與至少一種紅外輻照吸收組分的涂層（A)進(jìn)行輻照，其中通過(guò)激 光輻照作用，紅外輻照吸收組分部分地或全部地從涂層（A)的受輻照區(qū)域移除并且效果顏 料部分地或全部地裸露。
[0009] 本發(fā)明中，所述"裸露"的意思是指效果顏料沒(méi)有被覆蓋或僅被紅外輻照吸收劑組 分部分覆蓋。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步涉及包含光學(xué)圖案的涂層，優(yōu)選是可通過(guò)新方法得到的涂層，涉及 包含所述涂層的產(chǎn)品及其在裝飾和安全產(chǎn)品中的用途。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的方法使得涂層的光學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變成為可能。該方法可以在大面積 上施用以改變涂層的光澤或閃光或者以圖像方式施用從而產(chǎn)生光學(xué)圖案。
[0012] 通過(guò)新方法，可以?xún)?yōu)選地提供在可以由多種材料組成的表面上具有自身包含圖案 例如圖樣、標(biāo)記、題字等的涂層的產(chǎn)品。尤其是，使用本發(fā)明可以生產(chǎn)高對(duì)比度、優(yōu)選三維的 圖案。
[0013] 此外，該方法能夠生產(chǎn)永久的和耐磨損的圖案。出人意外地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用該方法 優(yōu)選不會(huì)使涂層的粘接劑發(fā)生碳化。
[0014] 本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于能夠在效果顏料本身不被改性的情況下對(duì)涂層的光學(xué)性 質(zhì)進(jìn)行改變。另外，這里，效果顏料的空間取向和/或被涂覆表面的粗糙度優(yōu)選不被改變或 者至少不被明顯改變。
[0015] 有利地，本發(fā)明能夠生產(chǎn)一種易見(jiàn)且對(duì)比度高但是無(wú)觸感的圖案，優(yōu)選具有三維 外觀。特別的，這能夠在不破壞效果顏料的情況下在激光照射的層區(qū)域內(nèi)形成對(duì)比度和效 果方面的非常精細(xì)的漸變變化。這些精細(xì)的漸變對(duì)比和過(guò)渡色（halftones)甚至有利于圖 像呈現(xiàn)由相應(yīng)的激光裝置所得的照片質(zhì)量。
[0016] 本發(fā)明的一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是借助于根據(jù)本發(fā)明的方法提供了在涂層中生產(chǎn)出優(yōu) 選三維圖案的可能性，該方法可在沒(méi)有大量附加的技術(shù)和設(shè)備復(fù)雜度的情況下用于在包含 效果顏料的涂層中產(chǎn)生任選三維的圖案。
[0017] 特別地，優(yōu)選計(jì)算機(jī)支持的激光方法能夠以自由可選的順序和頻率來(lái)生產(chǎn)任意期 望的圖案，或者甚至在不需要長(zhǎng)的設(shè)定時(shí)間的情況下針對(duì)每個(gè)產(chǎn)品而個(gè)性化標(biāo)記任意期望 的圖案。但是，本發(fā)明的激光方法還可大面積使用。因此，大規(guī)模的裝飾物體或保密文檔有 可能通過(guò)依據(jù)本發(fā)明的方法而以簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方法快速且可復(fù)制地生產(chǎn)出來(lái)。在薄層如涂 層、漆層和印刷層中進(jìn)行標(biāo)記而不顯著破壞該層同樣是可能的。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的用于改變含有顏料的涂層的光學(xué)性質(zhì)的方法優(yōu)選包括如下步驟：
[0019] a)將包含至少一種效果顏料和至少一種紅外輻照吸收組分的涂層（A)施加于基 材上并且
[0020] b)使用紅外激光輻照步驟a)中所施加的涂層（A)，其中通過(guò)激光作用，紅外輻照 吸收組分部分或全部地被漂白、氧化和/或移位，
[0021] c)任選地施加保護(hù)層（B)至經(jīng)步驟b)中處理的涂層（A)。
[0022] 在該方法中，如下文詳細(xì)描述的，首先提供具有包含效果顏料和紅外輻照吸收組 分的涂層的傳統(tǒng)基材，并且任選地將該涂層相應(yīng)地閃蒸和/或干燥和任選地固化，烘烤或 交聯(lián)。如果期望，涂層㈧和保護(hù)層⑶可以被同時(shí)固化。
[0023] 任選三維的圖案隨后被激光寫(xiě)入涂層中，根據(jù)所選的激光參數(shù)，這導(dǎo)致涂層中紅 外輻照吸收組分的部分或完全的漂白、氧化和/或移位。這部分地或完全地裸露效果顏料， 也就是不被或僅僅部分地被紅外輻照吸收組分覆蓋。
[0024] 在激光照射的區(qū)域，已經(jīng)被相應(yīng)地在對(duì)比度方面光學(xué)改變（例如逐漸變淡的背 景）的效果顏料周?chē)h(huán)境，和/或未以平面平行方式與層表面對(duì)齊的效果顏料的反射，使得 產(chǎn)生的圖案具有三維外觀，當(dāng)從多個(gè)角度觀察時(shí)這會(huì)得到進(jìn)一步的增強(qiáng)。涂層本身的表面 粗糙度在此沒(méi)有發(fā)生改變。
[0025] 激光束的能量和包含效果顏料的涂層的性質(zhì)在此如此匹配，使得紅外輻照吸收組 分被部分或完全移除，優(yōu)選被移位、氧化和/或漂白。由此，效果顏料被裸露，而效果顏料自 身或其在涂層中的空間取向未被改變。
[0026] 可以使用波長(zhǎng)為0. 6-50 μ m的紅外激光。優(yōu)選使用近紅外區(qū)域（0. 65-10. 6 μ m)的 紅外激光，例如波長(zhǎng)為l〇64nm的紅外激光。優(yōu)選以脈沖模式操作激光，特別是用40-lOOkHz 的脈沖頻率。激光功率優(yōu)選>20%、尤其是30-50%。速度可以是200-6000mm/s?？梢允?用通常的可商業(yè)獲得的設(shè)備，優(yōu)選Nd :YAG激光器和YVOJi光器。
[0027] 本發(fā)明的一個(gè)主要組分是包含至少一種效果顏料和至少一種紅外輻照吸收組分 的涂層（A)。該組分在激光照射的過(guò)程中被部分地或完全地移除。紅外輻照吸收組分優(yōu)選 通過(guò)激光輻照作用從涂層（A)的輻照區(qū)域部分地或完全地移位，并且效果顏料部分地或全 部地裸露。紅外輻照吸收劑組分通過(guò)激光輻照作用被部分地或完全地漂白和/或氧化也是 有可能的。這可以是除了紅外輻照吸收組分的移位之外而發(fā)生的，或者代替紅外輻照吸收 組分的移位而發(fā)生。
[0028] 此處，在涂層中任選三維的圖案通過(guò)部分或完全移除（優(yōu)選通過(guò)移位，任選額外 地或僅只通過(guò)漂白和/或氧化）紅外吸收組分而產(chǎn)生，并且通過(guò)效果顏料的光學(xué)效果而成 為可見(jiàn)的。任選三維圖案的圖像在此是非常清晰顯著的，具有高對(duì)比度，并且倘若給出相應(yīng) 的設(shè)置則可以達(dá)到相片質(zhì)量，而效果顏料不會(huì)偏離它們現(xiàn)在所處的原始位置。
[0029] 通過(guò)效果顏料可以獲得的各個(gè)色彩和/或光澤效果本身對(duì)于本發(fā)明的成功并不 是至關(guān)緊要的。相反，本發(fā)明的成功是通過(guò)涂層的被激光照射并且因此通過(guò)多種亮度等級(jí) 在其周?chē)鷮?duì)比度方面發(fā)生改變的區(qū)域中，優(yōu)選薄片形式的效果顏料的視覺(jué)感知效果的改變 而獲得的。
[0030] 此外，通過(guò)移位、漂白和/或氧化移除紅外輻照吸收組分同樣能夠使得不與層表 面平面平行的效果顏料（即該顏料不以鏡面角反射而僅以水平觀察角進(jìn)入反射位置并且 因此能夠促進(jìn)三維圖案印象）有助于反射。
[0031] 效果顏料的光學(xué)效果因此在激光照射的層區(qū)域得到增強(qiáng)，其中根據(jù)所使用的效果 顏料的顆粒尺寸和類(lèi)型，諸如珠光、閃光（閃爍）和/或微光的效果被顯著增強(qiáng)和/或效果 色彩被改變，這在不改變效果顏料本身或它們?cè)趯又写嬖诘目臻g取向的情況下增強(qiáng)了三維 印象。激光輻照的作用優(yōu)選能夠使涂層（A)的珠光、閃光（閃爍）和/或微光得到增強(qiáng)。
[0032] L值的增加或閃光強(qiáng)度S1的增加以及激光照射區(qū)域的閃光面積S a是可測(cè)的。
[0033] 通常，閃光（閃爍）效果僅在直接日曬中是可察覺(jué)的并且取決于觀察角度。因此閃 光效果通過(guò)使用非常亮的LED并且使用Byk-mac i儀器以三個(gè)不同照射角度（15°，45°和 75° )照射測(cè)試樣品而測(cè)量。在每種情況下高分