CN113845744B - 一种具有夜光效果的彩色标记激光打标材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其包括如下重量份的组分：ABS树脂100份、黑色物质0.05～0.5份、彩色着色剂0.05～1份、夜光粉1～10份、偶联剂0.1～1份和氟化物0.01～0.5份，所述黑色物质为碳黑。本发明通过加入偶联剂及氟化物来对夜光粉进行表面处理和加工保护，有效解决了夜光粉与ABS树脂的相容性问题，以及避免了现有技术中夜光粉在加工时易被磨损而发黑变色的问题发生。通过本发明配方制备的激光打标材料在激光打标后形成的彩色标识的鲜艳度高，夜光效果明显，发光效率高。
Description
技术领域
本发明属于激光打标材料技术领域，具体涉及一种具有夜光效果的彩色标记激光打标材料及其应用。
背景技术
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。与传统的丝网印刷相比，激光打标的特点是非接触加工，没有污染源，是一种清洁无污染的高环保加工技术。
目前研究较多的是在黑色制件上激光打标白色标记或在白色制件上激光打标黑色标记，而关于激光打标彩色标记的研究较少。相比于黑白标记，在塑料制件上实现激光打标彩色标记，能赋予标记明显的美化装饰效果，受到越来越多厂商的关注和青睐。但是，目前的彩色打标产品存在鲜艳度较差的问题，导致美化效果不足，由此限制了其应用。
此外，夜光粉在受到光照射或加热时，能够在黑暗环境中长时间持续地发光。若能将夜光粉融入激光打标彩色标记中，将大大提高标记的美化装饰效果，扩大其在包装、服饰、户外标识、照明等领域中的应用。然而，目前并未见具有夜光效果的激光打标彩色标记出现。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种具有夜光效果的彩色标记激光打标材料及其应用。
为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：一种具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其包括如下重量份的组分：ABS树脂100份、黑色物质0.05～0.5 份、彩色着色剂0.05～1份、夜光粉1～10份、偶联剂0.1～1份和氟化物0.01～0.5 份，所述黑色物质为碳黑。
本发明配方中，黑色物质的加入可使材料本身显示黑色，而在激光标记区域，激光将黑色物质烧除后，留下夜光粉，使得激光标记区域具有夜光效果，其它非激光标记区域，由于黑色物质的掩盖，不会产生夜光效果，由此获得具有夜光效果的激光标记。另外，黑色物质的加入，还使材料打标后表面产生泡孔，对光有明显的反射作用，从而可提高标记的颜色饱和度和夜光亮度。
彩色着色剂的加入，可使材料激光打标后形成的标记为彩色标记。
偶联剂的加入，可对夜光粉进行表面改性，提高夜光粉与ABS树脂之间的相容性，提高夜光粉的分散性能。
氟化物的加入，可对夜光粉起到保护作用，防止加工过程中夜光粉因摩擦受损而出现变黑现象。
优选地，所述ABS树脂为透明ABS，透光率≥85％。采用透明ABS，可使彩色激光打标材料在激光标记后表面产生的泡孔直径较小，且泡孔密度高，对光有更强的反射作用，同时泡壁透明度高，反射的光透过程度高，可最大程度地提高彩色标记的鲜艳度和夜光亮度。
优选地，所述黑色物质选自乙炔碳黑、导电碳黑、槽法碳黑、炉法碳黑中的至少一种。
更优选地，所述黑色物质选自乙炔碳黑、导电碳黑中的至少一种。选用这两种黑色物质时，可明显提高材料激光打标后形成的彩色标记的鲜艳度。
优选地，所述彩色着色剂选自酞菁骨架、二酮基吡咯并吡咯骨架、二噁嗪骨架、喹吖啶酮骨架、喹酞酮骨架、苝骨架、蒽醌骨架、金属络合物骨架中的至少一种。
优选地，所述夜光粉为碱土铝酸盐氧化物。在一些实施方式中，所述夜光粉可选用如下商品牌号的产品：YD-7、YD-8B、YD-GL4、HL-730、HL-825 中的一种。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、乙烯基三甲氧基硅烷(KH-171)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)中的至少一种。
优选地，所述氟化物选自六氟丙烯、偏氟乙烯、四氟乙烯或二氟乙烯的共聚物中的至少一种。
所述彩色标记激光打标材料中还可以加入如下重量份的组分：其它添加剂 0～50份，所述其它添加剂包括润滑剂、阻燃剂、抗氧剂、填料等。
本发明还提供了一种所述具有夜光效果的彩色标记激光打标材料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将偶联剂均匀分布在夜光粉上，得到表面处理的夜光粉；
(2)将ABS树脂、黑色物质、彩色着色剂、表面处理的夜光粉、以及氟化物混合均匀，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，制得所述具有夜光效果的彩色标记激光打标材料。
优选地，所述步骤(1)中，通过雾化装置喷洒的方式来使偶联剂均匀分布在夜光粉上，喷洒过程同时对夜光粉进行低速搅拌。
优选地，所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的螺杆转速为300～500rpm，挤出机各段螺杆温度从加料口到机头依次设为：一区温度80～100℃、二区温度160～180℃、三区温度190～210℃、四区温度190～210℃、五区温度190～210℃、六区温度180～200℃、七区温度180～200℃、八区温度190～210℃、九区温度 190～210℃、机头温度200～220℃。
本发明还提供了所述具有夜光效果的彩色标记激光打标材料在激光打标中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过加入偶联剂及氟化物来对夜光粉进行表面处理和加工保护，有效解决了夜光粉与ABS树脂的相容性问题，以及避免了现有技术中夜光粉在加工时易被磨损而发黑变色的问题发生。通过本发明配方制备的激光打标材料在激光打标后形成的彩色标识的鲜艳度高，夜光效果明显，发光效率高。其次，本发明提供的制备方法能较好地实现材料配方的各组分均匀分散，促进各组分相容，而且工艺简便、生产效率高。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例和对比例的原料均可通过商业途径获得，来源如下：
ABS-1：透明ABS，透光率90％，牌号为MABS 920，厂家为日本东丽；
ABS-2：普通ABS，透光率34％，牌号为ABS DG-MG94，厂家为天津大沽化工有限公司；
PC：牌号为PC 1300-22NP，厂家为LG化学；
黑色物质-1：导电碳黑，牌号为250G，厂家为中国香港海逸；
黑色物质-2：乙炔碳黑，牌号为DENKA BLACK，厂家为上海华仲荣工贸有限公司；
黑色物质-3：槽法碳黑，牌号为S240，厂家为天津益华昌新材料科技有限公司；
黑色物质-4：炉法碳黑，牌号为M717，厂家为美国卡博特；
彩色着色剂-1：黄色色粉，属于喹酞酮骨架；
彩色着色剂-2：蓝色色粉，属于蒽醌骨架；
彩色着色剂-3：红色色粉，属于蒽醌骨架；
夜光粉：牌号为YD-7，厂家为耀德圣科技公司；
偶联剂：γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，牌号为JH-A110，厂家为荆州市江汉精细化工有限公司；
氟化物：六氟丙烯、二氟乙烯和四氟乙烯的共聚物，牌号为FX-5911，厂家为3M公司。
一、实施例1～9
实施例1～9提供了一种具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其重量份配方见表1，制备方法如下：
(1)通过雾化装置将偶联剂均匀喷洒在夜光粉上，喷洒过程同时对夜光粉进行低速搅拌，使偶联剂均匀分布在夜光粉上，连续搅拌10min，得到表面处理的夜光粉；
(2)将ABS树脂、黑色物质、彩色着色剂、表面处理的夜光粉、以及氟化物投入高速混料机中混合均匀，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，制得所述具有夜光效果的彩色标记激光打标材料。其中，双螺杆挤出机的螺杆转速为 300～500rpm，挤出机各段螺杆温度从加料口到机头依次设为：一区温度 80～100℃、二区温度160～180℃、三区温度190～210℃、四区温度190～210℃、五区温度190～210℃、六区温度180～200℃、七区温度180～200℃、八区温度 190～210℃、九区温度190～210℃、机头温度200～220℃。
对比例1～5提供了一种激光打标材料，其重量份配方见表2，制备方法参考实施例1～9的制备方法。
表1
注：表中“-”表示不添加该组分，下同。
表2
| 组分(份) | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 |
| ABS-1 | - | 100 | 100 | 100 | 100 |
| PC | 100 | - | - | - | - |
| 黑色物质-1 | 0.1 | - | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 彩色着色剂-1 | 0.1 | 0.1 | - | 0.1 | 0.1 |
| 夜光粉 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 偶联剂 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | - | 0.1 |
| 氟化物 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | - |
对实施例1～9和对比例1～5制备的材料进行性能测试，各项性能的测试方法如下：
(1)标记颜色饱和度：用激光打标器在平板表面打标出30mm×30mm正方形区域，用色差仪测试标记颜色的饱和度。
(2)初始亮度：采用荧光分光光度计测试激光打标后的标记区域。
(3)余晖发光持续时间：用40w的日光灯距离制件50cm处照射20min后，采用余晖荧光粉余晖测试系统测试打标区域在黑暗处的余晖衰减曲线，当光强衰减到不变时即为终止点，记录整个发光持续时间。
测试结果如表3所示。
表3
结果分析：从上表数据可看出，本发明实施例所制备的激光打标材料在激光打标后，标记的颜色饱和度在33以上，夜光初始亮度在1012mcd/m2以上，发光持续时间在20h以上。
从实施例1和实施例4可看出，相比于普通ABS，采用透明ABS的激光打标材料在激光打标后，标记的颜色饱和度也明显更高，同时夜光的亮度更高和发光持久性也更优。
从实施例1和实施例5～7可看出，相比于炉法碳黑和槽法碳黑，加入导电碳黑和乙炔碳黑时的效果更优。
从对比例1可看出，由于采用的是聚碳酸酯PC材料，在激光打标后，标记的颜色饱和度较低，仅为16。从对比例2可看出，未添加黑色物质，难以实现激光打标。从对比例3可看出，未添加彩色着色剂，标记为白色，没有彩色效果。从对比例4可看出，未添加偶联剂，标记区域的夜光强度显著降低。从对比例5可看出，未添加氟化物，夜光粉在加工时磨损严重，初始夜光亮度低，同时发光持久性差。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其特征在于，包括如下重量份的组分：ABS树脂100份、黑色物质0.05～0.5份、彩色着色剂0.05～1份、夜光粉1～10份、偶联剂0.1～1份和氟化物0.01～0.5份，所述黑色物质为碳黑；
所述氟化物为六氟丙烯、二氟乙烯和四氟乙烯的共聚物。
2.如权利要求1所述的具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其特征在于，所述ABS树脂为透明ABS，透光率≥85％。
3.如权利要求1所述的具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其特征在于，所述黑色物质选自乙炔碳黑、导电碳黑、槽法碳黑、炉法碳黑中的至少一种。
4.如权利要求3所述的具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其特征在于，所述黑色物质选自乙炔碳黑、导电碳黑中的至少一种。
5.如权利要求1所述的具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其特征在于，所述彩色着色剂选自酞菁骨架、二酮基吡咯并吡咯骨架、二噁嗪骨架、喹吖啶酮骨架、喹酞酮骨架、苝骨架、蒽醌骨架、金属络合物骨架中的至少一种。
6.如权利要求1所述的具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其特征在于，所述夜光粉为碱土铝酸盐氧化物。
7.如权利要求1所述的具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
8.如权利要求7所述的具有夜光效果的彩色标记激光打标材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
9.如权利要求1～8任一项所述的具有夜光效果的彩色标记激光打标材料在激光打标中的应用。
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