Un aditivo para marcado con láser YAG que comprende un polvo calcinado constituido por óxidos mixtos co-precipitados de antimonio y estaño,

en los que el antimonio tiene una concentración mayor en la superficie de la partícula que en toda la partícula

Aditivo para marcado con láser YAG.

Antecedentes de la invención

Se conocen bien numerosas técnicas de impresión para aplicar marcas a artículos, incluidas serigrafía e impresión por transferencia. Generalmente, estos son procedimientos de impresión en superficie, lo que significa que la marca de identificación realizada puede pasar a no ser legible por daños mecánicos, abrasión, influencias químicas y similares. Tal impresión es particularmente difícil de aplicar a superficies curvadas o texturadas y los costes de las herramientas especiales requeridas se añaden a los costes globales del producto.

La deseabilidad de marcar artículos mediante el uso de un sistema láser es bien conocida. Los láseres se han desarrollado de modo que el haz aplicado sobre el artículo que se va a marcar tiene que enfocarse muy bien para proporcionar líneas finas en forma de letras y/o números del tamaño deseado, así como imágenes. Los láseres permiten que la marca esté en la superficie del artículo o debajo de la superficie. En muchos casos, es deseable tener la marca dispuesta debajo de la superficie para dificultar la eliminación de la indicación. Tal marca subsuperficial puede, por ejemplo, contribuir a los esfuerzos anti-falsificación. El marcado con láser, ya sea en la superficie o subsuperficial, también se puede usar para, por ejemplo, escanear electrónicamente y para fines de control durante la producción.

Se conocen una serie de procesos con rayo láser en los que una marca de identificación se quema en la superficie de una parte del artículo. La superficie áspera resultante normalmente tiene que recubrirse con una laca transparente por el peligro de contaminación y el tacto desagradable que resulta. Esto puede convertirse en una operación muy implicada en el caso de partes producidas en masa y se añade a los costes del producto.

El uso de sistemas de marcado con rayo láser para crear marcas subsuperficiales también se conoce. Dichos sistemas se basan en la creación de la marca estando el artículo que se va a marcar compuesto por una configuración especial de materiales o incorporando un material dentro del artículo que se hace visible cuando se expone al rayo láser o hace que algo más presente se haga visible. Por ejemplo, el documento 4.822.973 divulga un sistema en el que el rayo láser atraviesa la superficie de un primer material plástico con el fin de ser absorbido en una capa de un segundo material plástico. Ese sistema requiere una configuración especial de los materiales de construcción en la parte que se va a marcar. Otros sistemas incorporan una cantidad de negro de carbono, mica revestida o un pigmento verde altamente absorbente, todos los cuales absorben energía del rayo láser para producir una marca visible. No obstante, estos materiales tienen un grado de color que es insuficiente para ser visible antes de la aplicación del rayo láser y que puede ser antiestético o interferir con la característica de distinción de la marca después de aplicar el rayo láser. Esta característica desventajosa se agrava por el hecho de que estos aditivos tienden a requerir una alta carga en el artículo que se va a marcar, que no sólo es indeseable por el efecto sobre el aspecto, sino que también puede afectar a las propiedades físicas y mecánicas del objeto. Además, la absorbancia del rayo láser que produce el calentamiento local también causa un grado de espumación que resta valor a la creación de una marca fina y distintiva, lo que tiene como resultado un producto imperfecto. Además, los aditivos tienden a ser específicos de la longitud de onda emitida por el láser. Por ejemplo, los materiales desarrollados inicialmente para usar junto con láser de dióxido de carbono tienden a no funcionar particularmente bien (o nada bien) con los láser de granate de itrio y aluminio (YAG) cada vez más frecuentes que requieren material que absorba a 1064 nm.

Por tanto, es objeto de la presente invención proporcionar un aditivo para el marcado con rayo láser que producirá una marca negra u oscura en contraste con el área adyacente cuando se expone a la energía del YAG pero que antes no imparte un color apreciable en el área adyacente ni causa un cambio significativo en el funcionamiento del material en el que se ha añadido.

Sumario de la invención

La presente invención se refiere a un aditivo de marcado con láser YAG y su uso. Más particularmente, el aditivo de marcado con láser YAG de la presente invención es un polvo calcinado de óxidos mixtos co-precipitados de estaño y antimonio. Cuando el polvo absorbe la energía del láser YAG y la convierte en calor, se produce la carbonización del material adyacente y tiene como resultado la formación de una marca negra u oscura que contrasta con el resto del área adyacente. Dado el tamaño de partícula del polvo y su eficiencia, el polvo no imparte una cantidad apreciable de color al objeto en el que se incorpora. Tampoco produce un exceso de espuma, de modo que la marca conseguida es de textura más suave.

Descripción de la invención

De acuerdo con la presente invención se proporciona un aditivo de marcado para láser que está adaptado para usar junto con un láser YAG. El aditivo es un polvo calcinado de óxidos mixtos co-precipitados de estaño y antimonio, en los que la concentración de antimonio es superior en la superficie de las partículas del co-precipitado que en el interior de las partículas. Principalmente, el polvo es óxido de estaño y sólo una pequeña cantidad del óxido de antimonio que se expresa como Sb₂O₃. El nivel de Sb₂O₃ puede ser de hasta aproximadamente 17%. Preferentemente, la cantidad de óxido de antimonio es de aproximadamente 1 a 5% del óxido de estaño.

Se puede emplear cualquier procedimiento que haga que se forme el co-precipitado, preferentemente a un pH bajo. Un procedimiento que se puede usar implica formar una solución a partir de sales u óxidos de estaño y antimonio y, después, ajustar las condiciones de modo que se produzca el co-precipitado de los óxidos. En este procedimiento, la identidad del óxido o la sal no es crucial y cualquier material se puede seleccionar siempre que los reactivos tanto de estaño como de antimonio se puedan disolver en el mismo disolvente. Por ejemplo, se pueden preparar soluciones ácidas acuosas usando los óxidos, sulfatos, fluoruros, cloruros, bromuros y yoduros de los metales, así como sales de ácidos orgánicos que son solubles. El cloruro de estaño y el óxido de antimonio están, ambos, disponibles comercialmente y actualmente son los preferidos. También se prefiere actualmente disolver estos materiales en agua, con la ayuda de un mineral ácido en caso necesario o de utilidad. Se puede hacer que los óxidos mixtos precipiten a partir de tal solución cambiando el pH hasta un nivel adecuado. Se puede usar cualquier base conveniente para ajustar el pH, pero actualmente se prefiere hidróxido sódico por su disponibilidad. El pH durante la precipitación es, preferentemente bajo y con ello se quiere decir que el pH es inferior a aproximadamente 2,6 y, más preferentemente, de aproximadamente 1,6 a 2,1.

El precipitado resultante se puede recuperar a partir de la solución por cualquier medio conveniente, tal como filtración o centrifugación y, si se desea, se puede lavar. El precipitado resultante se calcina después a una temperatura adecuada, por ejemplo a al menos aproximadamente 550ºC y, preferentemente, a al menos aproximadamente 650ºC, y que normalmente no supere los aproximadamente 750ºC. Normalmente, el tiempo de calcinación es de a al menos aproximadamente 0,5 horas y, preferentemente, de al menos aproximadamente 1 hora pero normalmente menor de aproximadamente 2 horas. El material calcinado resultante normalmente es una partícula pero puede, y normalmente se hace, molerse o triturarse después hasta un tamaño deseado. Es deseable que las partículas tengan un tamaño medio en el intervalo de 0,1-10 µm y, más preferentemente, de aproximadamente 0,5-1 µm cuando se mide mediante dispersión de luz.

La calcinación del material co-precipitado tiene como resultado un óxido metálico mixto que contiene estaño en el estado de oxidación +4 y antimonio en el estado de oxidación +3. Si no hay antimonio presente, el material no funciona de forma eficaz como aditivo de marcado por láser YAG. El procedimiento descrito en lo que antecede también tiene como resultado una partícula de óxido que se ha enriquecido en la superficie con antimonio, pero si se necesita un grado mínimo de enriquecimiento para alcanzar buenos resultados no se ha determinado todavía. El enriquecimiento...

1. Un aditivo para marcado con láser YAG que comprende un polvo calcinado constituido por óxidos mixtos co-precipitados de antimonio y estaño, en los que el antimonio tiene una concentración mayor en la superficie de la partícula que en toda la partícula.

2. Un aditivo para marcado con láser YAG de la reivindicación 1 en el que el óxido de antimonio representa hasta el 17% en peso del óxido mixto.

3. Un aditivo para marcado con láser YAG de la reivindicación 1 en el que el óxido de antimonio representa el 2-5% en peso del óxido mixto.

4. El aditivo para marcado con láser YAG de la reivindicación 1 en el que el polvo tiene un tamaño de partícula de 0,1-10 µm.

5. El aditivo para marcado con láser YAG de la reivindicación 1 en el que el polvo tiene un tamaño de partícula de 0,5-5 µm.

6. Un aditivo para marcado con láser YAG de la reivindicación 5 en el que el óxido de antimonio representa el 2-5% en peso del óxido mixto.

7. Un procedimiento de marcado láser de un artículo que contiene un aditivo para marcado láser según el cual se dirige un rayo láser sobre el artículo, que comprende utilizar un láser YAG y utilizar el aditivo para marcado láser de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.