激光处理涂层的方法
【专利说明】激光处理涂层的方法
[0001] 本发明涉及一种包含效果颜料的涂层的激光处理方法，使用该方法生产的涂层， 及其在装饰产品和安全产品中的用途。
[0002] 使用激光照射用于塑料处理已知有了一段时间并且用于多个领域，例如用于标记 或用于焊接。此处所说的激光标记指的是在强激光束的帮助下标记或刻印塑料和涂料表 面。
[0003] 文献公开了层体系的激光刻印的方法，其基于层体系的聚合物基体的诸如发泡或 碳化现象，激光添加剂的碳化/变黑（EP1215233B)，效果颜料的漂白（W0 2011/107271)以 及激光敏感型热添加剂或光致变色添加剂的颜色变化。
[0004] 另外，还可以通过对上涂层消蚀以在涂层体系中进行激光标记。消蚀能够通 过涂层自身中存在的或施涂于涂层下方牺牲层中的激光吸收剂或激光反射剂而进行 (T. Schauer, R. Maurer, H.Greisiger, Kunstoffe 9(2008),pp.102-107)〇
[0005] 可以通过层中效果颜料的空间取向的变化而在包含效果颜料的层中产生三维图 像和图案，例如通过压花（US4675212和GB2272848A)、磁取向（US7047883和EP428933B1) 或所谓的凸纹滚筒印花（kiss-printing)工艺（W02012/079674)产生。
[0006] 但是，仍然存在对于影响涂层性质的方法的需求，特别是用于在包含颜料的涂层 中应用易见和高对比度图案的需求。
[0007] 出人意外地，已经发现了一种新的方法，借助于其能够影响含有效果颜料的涂层 的光学性质并且尤其适合于施加图案或标记，例如作为安全特征。
[0008] 本发明涉及一种改变含有效果颜料的涂层的光学性质的方法，包括使用红外激光 对含有至少一种效果颜料与至少一种红外辐照吸收组分的涂层（A)进行辐照，其中通过激 光辐照作用，红外辐照吸收组分部分地或全部地从涂层（A)的受辐照区域移除并且效果颜 料部分地或全部地裸露。
[0009] 本发明中，所述"裸露"的意思是指效果颜料没有被覆盖或仅被红外辐照吸收剂组 分部分覆盖。
[0010] 本发明进一步涉及包含光学图案的涂层，优选是可通过新方法得到的涂层，涉及 包含所述涂层的产品及其在装饰和安全产品中的用途。
[0011] 根据本发明的方法使得涂层的光学性质发生改变成为可能。该方法可以在大面积 上施用以改变涂层的光泽或闪光或者以图像方式施用从而产生光学图案。
[0012] 通过新方法，可以优选地提供在可以由多种材料组成的表面上具有自身包含图案 例如图样、标记、题字等的涂层的产品。尤其是，使用本发明可以生产高对比度、优选三维的 图案。
[0013] 此外，该方法能够生产永久的和耐磨损的图案。出人意外地已经发现，使用该方法 优选不会使涂层的粘接剂发生碳化。
[0014] 本发明的一个优点在于能够在效果颜料本身不被改性的情况下对涂层的光学性 质进行改变。另外，这里，效果颜料的空间取向和/或被涂覆表面的粗糙度优选不被改变或 者至少不被明显改变。
[0015] 有利地，本发明能够生产一种易见且对比度高但是无触感的图案，优选具有三维 外观。特别的，这能够在不破坏效果颜料的情况下在激光照射的层区域内形成对比度和效 果方面的非常精细的渐变变化。这些精细的渐变对比和过渡色（halftones)甚至有利于图 像呈现由相应的激光装置所得的照片质量。
[0016] 本发明的一个独特的优点是借助于根据本发明的方法提供了在涂层中生产出优 选三维图案的可能性，该方法可在没有大量附加的技术和设备复杂度的情况下用于在包含 效果颜料的涂层中产生任选三维的图案。
[0017] 特别地，优选计算机支持的激光方法能够以自由可选的顺序和频率来生产任意期 望的图案，或者甚至在不需要长的设定时间的情况下针对每个产品而个性化标记任意期望 的图案。但是，本发明的激光方法还可大面积使用。因此，大规模的装饰物体或保密文档有 可能通过依据本发明的方法而以简单且廉价的方法快速且可复制地生产出来。在薄层如涂 层、漆层和印刷层中进行标记而不显著破坏该层同样是可能的。
[0018] 根据本发明的用于改变含有颜料的涂层的光学性质的方法优选包括如下步骤：
[0019] a)将包含至少一种效果颜料和至少一种红外辐照吸收组分的涂层（A)施加于基 材上并且
[0020] b)使用红外激光辐照步骤a)中所施加的涂层（A)，其中通过激光作用，红外辐照 吸收组分部分或全部地被漂白、氧化和/或移位，
[0021] c)任选地施加保护层（B)至经步骤b)中处理的涂层（A)。
[0022] 在该方法中，如下文详细描述的，首先提供具有包含效果颜料和红外辐照吸收组 分的涂层的传统基材，并且任选地将该涂层相应地闪蒸和/或干燥和任选地固化，烘烤或 交联。如果期望，涂层㈧和保护层⑶可以被同时固化。
[0023] 任选三维的图案随后被激光写入涂层中，根据所选的激光参数，这导致涂层中红 外辐照吸收组分的部分或完全的漂白、氧化和/或移位。这部分地或完全地裸露效果颜料， 也就是不被或仅仅部分地被红外辐照吸收组分覆盖。
[0024] 在激光照射的区域，已经被相应地在对比度方面光学改变（例如逐渐变淡的背 景）的效果颜料周围环境，和/或未以平面平行方式与层表面对齐的效果颜料的反射，使得 产生的图案具有三维外观，当从多个角度观察时这会得到进一步的增强。涂层本身的表面 粗糙度在此没有发生改变。
[0025] 激光束的能量和包含效果颜料的涂层的性质在此如此匹配，使得红外辐照吸收组 分被部分或完全移除，优选被移位、氧化和/或漂白。由此，效果颜料被裸露，而效果颜料自 身或其在涂层中的空间取向未被改变。
[0026] 可以使用波长为0. 6-50 μ m的红外激光。优选使用近红外区域（0. 65-10. 6 μ m)的 红外激光，例如波长为l〇64nm的红外激光。优选以脉冲模式操作激光，特别是用40-lOOkHz 的脉冲频率。激光功率优选>20%、尤其是30-50%。速度可以是200-6000mm/s。可以使 用通常的可商业获得的设备，优选Nd :YAG激光器和YVOJi光器。
[0027] 本发明的一个主要组分是包含至少一种效果颜料和至少一种红外辐照吸收组分 的涂层（A)。该组分在激光照射的过程中被部分地或完全地移除。红外辐照吸收组分优选 通过激光辐照作用从涂层（A)的辐照区域部分地或完全地移位，并且效果颜料部分地或全 部地裸露。红外辐照吸收剂组分通过激光辐照作用被部分地或完全地漂白和/或氧化也是 有可能的。这可以是除了红外辐照吸收组分的移位之外而发生的，或者代替红外辐照吸收 组分的移位而发生。
[0028] 此处，在涂层中任选三维的图案通过部分或完全移除（优选通过移位，任选额外 地或仅只通过漂白和/或氧化）红外吸收组分而产生，并且通过效果颜料的光学效果而成 为可见的。任选三维图案的图像在此是非常清晰显著的，具有高对比度，并且倘若给出相应 的设置则可以达到相片质量，而效果颜料不会偏离它们现在所处的原始位置。
[0029] 通过效果颜料可以获得的各个色彩和/或光泽效果本身对于本发明的成功并不 是至关紧要的。相反，本发明的成功是通过涂层的被激光照射并且因此通过多种亮度等级 在其周围对比度方面发生改变的区域中，优选薄片形式的效果颜料的视觉感知效果的改变 而获得的。
[0030] 此外，通过移位、漂白和/或氧化移除红外辐照吸收组分同样能够使得不与层表 面平面平行的效果颜料（即该颜料不以镜面角反射而仅以水平观察角进入反射位置并且 因此能够促进三维图案印象）有助于反射。
[0031] 效果颜料的光学效果因此在激光照射的层区域得到增强，其中根据所使用的效果 颜料的颗粒尺寸和类型，诸如珠光、闪光（闪烁）和/或微光的效果被显著增强和/或效果 色彩被改变，这在不改变效果颜料本身或它们在层中存在的空间取向的情况下增强了三维 印象。激光辐照的作用优选能够使涂层（A)的珠光、闪光（闪烁）和/或微光得到增强。
[0032] L值的增加或闪光强度S1的增加以及激光照射区域的闪光面积S a是可测的。
[0033] 通常，闪光（闪烁）效果仅在直接日晒中是可察觉的并且取决于观察角度。因此闪 光效果通过使用非常亮的LED并且使用Byk-mac i仪器以三个不同照射角度（15°，45°和 75° )照射测试样品而测量。在每种情况下高分