CN113667180B - 一种激光标识打标助剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光标识打标助剂及其制备方法，具体涉及激光打标技术领域，包括氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉、补充剂。本发明中只需要使用现有激光打标粉一半的用量即可达到原有的效，且打标黑度更佳，且本发明中的激光标识打标助剂对动物耳标的白度影响与原有相比影响更小，另外本发明的激光标识打标助剂生产制备过程中，无需在液相中进行，可有效避免产生水污染，可有效节省成本；氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线对氧化铋进行辅助，可有效加强氧化铋的激光碳化和热传导效率，同时可有效增强激光标识打标助剂的光热转化效果，进而有效保证激光标识打标助剂的低用量即可实现良好的激光打标效果。

Description

一种激光标识打标助剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及激光打标技术领域，更具体地说，本发明涉及一种激光标识打标助剂及其制备方法。
背景技术
激光打标技术是激光加工最大的应用领域之一。激光打标是由激光发生器生成高能量的连续激光光束，聚焦后的激光作用于承印材料，使表层材料汽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。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。激光打标的特点是非接触加工，可在任何异型表面标刻，工件不会变形和产生内应力，适于金属、塑料、玻璃、陶瓷、木材、皮革等材料的标记。激光标识打标助剂，又称作：激光添加剂、激光粉、镭雕粉、镭射粉、激光打标粉、激光助剂、激光打标添加剂、激光母粒等，使得在塑料表面激光打标/打码更加顺利，大大提高激光打标的清晰度，可以直接与现有的色粉及配方混合使用，激光标识打标助剂可应用在一次性封条或牲畜业中动物耳标中。
目前市面上所用的激光打标粉是Iriotec 8825产品，材料是在云母片的表面上包覆一层掺锑二氧化锡，包覆过程需要在液相中进行，会造成水污染，成本也高。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种激光标识打标助剂及其制备方法。
一种激光标识打标助剂，按照重量百分比计算包括：95.40～96.40％的氧化铋、0.30～0.40％的铁粉、0.30～0.40％的锌粉、1.20～1.40％的铝粉，其余为补充剂。
进一步的，所述补充剂按照重量百分比计算包括：14.60～15.80％的氧化锌纳米线、29.40～30.40％的氧化镧纳米线、29.40～30.40％的纳米氧化锡锑，其余为氧化铝纳米线。
进一步的，按照重量百分比计算包括：95.40％的氧化铋、0.30％的铁粉、0.30％的锌粉、1.20％的铝粉、2.80％的补充剂；所述补充剂按照重量百分比计算包括：14.60％的氧化锌纳米线、29.40％的氧化镧纳米线、29.40％的纳米氧化锡锑、26.60％的氧化铝纳米线。
进一步的，按照重量百分比计算包括：96.40％的氧化铋、0.40％的铁粉、0.40％的锌粉、1.40％的铝粉、1.40％的补充剂；所述补充剂按照重量百分比计算包括：15.80％的氧化锌纳米线、30.40％的氧化镧纳米线、30.40％的纳米氧化锡锑、23.40％的氧化铝纳米线。
进一步的，按照重量百分比计算包括：95.90％的氧化铋、0.35％的铁粉、0.35％的锌粉、1.30％的铝粉、2.10％的补充剂；所述补充剂按照重量百分比计算包括：15.20％的氧化锌纳米线、29.90％的氧化镧纳米线、29.90％的纳米氧化锡锑、25.00％的氧化铝纳米线。
一种激光标识打标助剂的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：按照上述重量份比，称取氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉、补充剂原料中的氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线；
步骤二：将步骤一中的氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉进行混合处理，然后加入到圆盘式气流磨中，制得共混料A；
步骤三：将步骤二中制得的共混料A和步骤一中的氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线加入到卧式流化床式气流磨中，制得共混料B；
步骤四：将步骤三中制得的共混料B加入到真空马费炉，在温度490～510℃下煅烧9～11小时，冷却得到煅烧料；
步骤五：将步骤四中的煅烧料加入到球磨机中，湿法球磨20～30分钟，烘干得到球磨料；
步骤六：将步骤五中的球磨料在超声震荡处理下进行过筛处理，得到激光标识打标助剂。
进一步的，在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为5～9m3/min，空气压力为0.74～0.82MPa，功率为45～55kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为20～30m3/min，空气压力为0.74～0.82MPa，功率为170～210kw；在步骤五中，球磨机转速为860～920r/min；在步骤六中，超声频率为1.6～1.8MHz，超声功率为300～500W，使用500～700目筛进行过筛处理。
进一步的，在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为5m3/min，空气压力为0.74MPa，功率为45kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为20m3/min，空气压力为0.74MPa，功率为170kw；在步骤五中，球磨机转速为860r/min；在步骤六中，超声频率为1.6MHz，超声功率为300W，使用500目筛进行过筛处理。
进一步的，在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为9m3/min，空气压力为0.82MPa，功率为55kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为30m3/min，空气压力为0.82MPa，功率为210kw；在步骤五中，球磨机转速为920r/min；在步骤六中，超声频率为1.8MHz，超声功率为500W，使用700目筛进行过筛处理。
进一步的，在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为7m3/min，空气压力为0.78MPa，功率为50kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为25m3/min，空气压力为0.78MPa，功率为190kw；在步骤五中，球磨机转速为890r/min；在步骤六中，超声频率为1.7MHz，超声功率为400W，使用600目筛进行过筛处理。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的原料配方所制备出的激光标识打标助剂，只需要使用现有激光打标粉一半的用量即可达到原有的效，且打标黑度更佳，且本发明中的激光标识打标助剂对动物耳标的白度影响与原有相比影响更小，另外本发明的激光标识打标助剂生产制备过程中，无需在液相中进行，可有效避免产生水污染，可有效节省成本；氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线对氧化铋进行辅助，可有效加强氧化铋的激光碳化和热传导效率，同时可有效增强激光标识打标助剂的光热转化效果，进而有效保证激光标识打标助剂的低用量即可实现良好的激光打标效果，铁粉、锌粉和铝粉为氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线和氧化铋提供元素支撑，为消耗的金属氧化物材料进行补充，延长激光标识打标助剂的使用寿命；
2、本发明在制备激光标识打标助剂的过程中，在步骤二中，可有效加强氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉的共混处理效果和粒径粉碎程度，使得激光标识打标助剂稳定性更佳；在步骤三中，可有效加强共混料A与氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线的共混处理效果，与步骤二的操作形成两级共混粉碎处理，可进一步加强激光标识打标助剂的稳定性和均匀性；在步骤四中，对共混料B进行煅烧处理，可有效去除材料中的化学结合水、CO2、NOX等挥发杂质，同时氧化物发生固相反应，形成活性的化合状态，可加强材料的再结晶工作；在步骤五中，对煅烧料进行湿法球磨处理，可有效提高对煅烧料的粒径均一化处理，使得激光打标字迹清晰度更高；在步骤六中，对球磨料进行超声震荡过筛处理，得到激光标识打标助剂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通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1：
本发明提供了一种激光标识打标助剂，包括：95.40kg的氧化铋、0.30kg的铁粉、0.30kg的锌粉、1.20kg的铝粉、2.80kg的补充剂；所述补充剂包括：0.4088kg的氧化锌纳米线、0.8232kg的氧化镧纳米线、0.8232kg的纳米氧化锡锑、0.7448kg的氧化铝纳米线；
一种激光标识打标助剂的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：按照上述重量份比，称取氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉、补充剂原料中的氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线；
步骤二：将步骤一中的氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉进行混合处理，然后加入到圆盘式气流磨中，制得共混料A；
步骤三：将步骤二中制得的共混料A和步骤一中的氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线加入到卧式流化床式气流磨中，制得共混料B；
步骤四：将步骤三中制得的共混料B加入到真空马费炉，在温度490℃下煅烧9小时，冷却得到煅烧料；
步骤五：将步骤四中的煅烧料加入到球磨机中，湿法球磨20分钟，烘干得到球磨料；
步骤六：将步骤五中的球磨料在超声震荡处理下进行过筛处理，得到激光标识打标助剂。
在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为5m3/min，空气压力为0.74MPa，功率为45kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为20m3/min，空气压力为0.74MPa，功率为170kw；在步骤五中，球磨机转速为860r/min；在步骤六中，超声频率为1.6MHz，超声功率为300W，使用500目筛进行过筛处理。
实施例2：
与实施例1不同的是，包括：96.40kg的氧化铋、0.40kg的铁粉、0.40kg的锌粉、1.40kg的铝粉、1.40kg的补充剂；所述补充剂包括：0.2212kg的氧化锌纳米线、0.4256kg的氧化镧纳米线、0.4256kg的纳米氧化锡锑、0.3276kg的氧化铝纳米线。
实施例3：
与实施例1-2均不同的是，包括：95.90kg的氧化铋、0.35kg的铁粉、0.35kg的锌粉、1.30kg的铝粉、2.10kg的补充剂；所述补充剂包括：0.3192kg的氧化锌纳米线、0.6279kg的氧化镧纳米线、0.6279kg的纳米氧化锡锑、0.5250kg的氧化铝纳米线。
分别取上述实施例1-3所制得的激光标识打标助剂应用到动物耳标中，对照组采用Iriotec 8825产品激光标识打标助剂应用到动物耳标中，分五组分别测试三个实施例中制备的动物耳标以及两个对照组的动物耳标，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表一所示：
表一：
Figure BDA0003253989060000051
由表一可知，当激光标识打标助剂的原料配比为：95.90kg的氧化铋、0.35kg的铁粉、0.35kg的锌粉、1.30kg的铝粉、2.10kg的补充剂；所述补充剂包括：0.3192kg的氧化锌纳米线、0.6279kg的氧化镧纳米线、0.6279kg的纳米氧化锡锑、0.5250kg的氧化铝纳米线时，只需要使用现有激光打标粉一半的用量即可达到原有的效，且打标黑度更佳，且本发明中的激光标识打标助剂对动物耳标的白度影响与原有相比影响更小，另外本发明的激光标识打标助剂生产制备过程中，无需在液相中进行，可有效避免产生水污染，可有效节省成本；故实施例3为本发明的较佳实施方式，氧化铋、氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线进行复配共混，氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线对氧化铋进行辅助，可有效加强氧化铋的激光碳化和热传导效率，同时可有效增强激光标识打标助剂的光热转化效果，进而有效保证激光标识打标助剂的低用量即可实现良好的激光打标效果，铁粉可在激光作用下产生熔覆放热化学反应，形成细小交错的条状结构，提高激光打标字迹清晰度，铝粉对光和热的反射性能较佳，可有效加强激光标识打标助剂的激光碳化和热传导效率，铁粉、锌粉和铝粉为氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线和氧化铋提供元素支撑，为消耗的金属氧化物材料进行补充，延长激光标识打标助剂的使用寿命。
实施例4
在上述优选的技术方案中，本发明提供了一种激光标识打标助剂，包括：95.90kg的氧化铋、0.35kg的铁粉、0.35kg的锌粉、1.30kg的铝粉、2.10kg的补充剂；所述补充剂包括：0.3192kg的氧化锌纳米线、0.6279kg的氧化镧纳米线、0.6279kg的纳米氧化锡锑、0.5250kg的氧化铝纳米线。
一种激光标识打标助剂的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：按照上述重量份比，称取氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉、补充剂原料中的氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线；
步骤二：将步骤一中的氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉进行混合处理，然后加入到圆盘式气流磨中，制得共混料A；
步骤三：将步骤二中制得的共混料A和步骤一中的氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线加入到卧式流化床式气流磨中，制得共混料B；
步骤四：将步骤三中制得的共混料B加入到真空马费炉，在温度500℃下煅烧10小时，冷却得到煅烧料；
步骤五：将步骤四中的煅烧料加入到球磨机中，湿法球磨25分钟，烘干得到球磨料；
步骤六：将步骤五中的球磨料在超声震荡处理下进行过筛处理，得到激光标识打标助剂。
在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为5m3/min，空气压力为0.74MPa，功率为45kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为20m3/min，空气压力为0.74MPa，功率为170kw；在步骤五中，球磨机转速为860r/min；在步骤六中，超声频率为1.6MHz，超声功率为300W，使用500目筛进行过筛处理。
实施例5
与实施例4不同的是，在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为9m3/min，空气压力为0.82MPa，功率为55kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为30m3/min，空气压力为0.82MPa，功率为210kw；在步骤五中，球磨机转速为920r/min；在步骤六中，超声频率为1.8MHz，超声功率为500W，使用700目筛进行过筛处理。
实施例6
与实施例4-5均不同的是，在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为7m3/min，空气压力为0.78MPa，功率为50kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为25m3/min，空气压力为0.78MPa，功率为190kw；在步骤五中，球磨机转速为890r/min；在步骤六中，超声频率为1.7MHz，超声功率为400W，使用600目筛进行过筛处理。
分别取上述实施例4-6所制得的激光标识打标助剂应用到动物耳标中，对照组三的激光标识打标助剂与实施例相比没有步骤二中的操作，对照组四的激光标识打标助剂与实施例相比没有步骤三中的操作，对照组五的激光标识打标助剂与实施例相比没有步骤四中的操作，对照组六的激光标识打标助剂与实施例相比没有步骤五中的操作；分七组分别测试三个实施例中制备的动物耳标以及应用到四个对照组中激光标识打标助剂的动物耳标，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表二所示：
表二：
Figure BDA0003253989060000071
由表二可知，在制备激光标识打标助剂的过程中，当实施例四中的制备方法为本发明的优选方案，在步骤二中，对氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉进行圆盘式气流粉碎处理，可有效加强氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉的共混处理效果和粒径粉碎程度，使得激光标识打标助剂稳定性更佳；在步骤三中，对共混料A和氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线进行卧式流床式气流粉碎处理，可有效加强共混料A与氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线的共混处理效果，与步骤二的操作形成两级共混粉碎处理，可进一步加强激光标识打标助剂的稳定性和均匀性；在步骤四中，对共混料B进行煅烧处理，可有效去除材料中的化学结合水、CO2、NOX等挥发杂质，同时氧化物发生固相反应，形成活性的化合状态，可加强材料的再结晶工作；在步骤五中，对煅烧料进行湿法球磨处理，可有效提高对煅烧料的粒径均一化处理，可有效缩小球磨料的整体粒径，使得激光打标字迹清晰度更高；在步骤六中，对球磨料进行超声震荡过筛处理，得到激光标识打标助剂。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种激光标识打标助剂，其特征在于：按照重量百分比计算包括：95.40～96.40％的氧化铋、0.30～0.40％的铁粉、0.30～0.40％的锌粉、1.20～1.40％的铝粉，其余为补充剂；所述补充剂按照重量百分比计算包括：14.60～15.80％的氧化锌纳米线、29.40～30.40％的氧化镧纳米线、29.40～30.40％的纳米氧化锡锑，其余为氧化铝纳米线；激光标识打标助剂的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：按照上述重量份比，称取氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉、补充剂原料中的氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线；
步骤二：将步骤一中的氧化铋、铁粉、锌粉、铝粉进行混合处理，然后加入到圆盘式气流磨中，制得共混料A；
步骤三：将步骤二中制得的共混料A和步骤一中的氧化锌纳米线、氧化镧纳米线、纳米氧化锡锑、氧化铝纳米线加入到卧式流化床式气流磨中，制得共混料B；
步骤四：将步骤三中制得的共混料B加入到真空马费炉，在温度490～510℃下煅烧9～11小时，冷却得到煅烧料；
步骤五：将步骤四中的煅烧料加入到球磨机中，湿法球磨20～30分钟，烘干得到球磨料；
步骤六：将步骤五中的球磨料在超声震荡处理下进行过筛处理，得到激光标识打标助剂。
2.根据权利要求1所述的一种激光标识打标助剂，其特征在于：按照重量百分比计算包括：95.40％的氧化铋、0.30％的铁粉、0.30％的锌粉、1.20％的铝粉、2.80％的补充剂；所述补充剂按照重量百分比计算包括：14.60％的氧化锌纳米线、29.40％的氧化镧纳米线、29.40％的纳米氧化锡锑、26.60％的氧化铝纳米线。
3.根据权利要求1所述的一种激光标识打标助剂，其特征在于：按照重量百分比计算包括：96.40％的氧化铋、0.40％的铁粉、0.40％的锌粉、1.40％的铝粉、1.40％的补充剂；所述补充剂按照重量百分比计算包括：15.80％的氧化锌纳米线、30.40％的氧化镧纳米线、30.40％的纳米氧化锡锑、23.40％的氧化铝纳米线。
4.根据权利要求1所述的一种激光标识打标助剂，其特征在于：按照重量百分比计算包括：95.90％的氧化铋、0.35％的铁粉、0.35％的锌粉、1.30％的铝粉、2.10％的补充剂；所述补充剂按照重量百分比计算包括：15.20％的氧化锌纳米线、29.90％的氧化镧纳米线、29.90％的纳米氧化锡锑、25.00％的氧化铝纳米线。
5.根据权利要求1所述的一种激光标识打标助剂的制备方法，其特征在于：在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为5～9m3/min，空气压力为0.74～0.82MPa，功率为45～55kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为20～30m3/min，空气压力为0.74～0.82MPa，功率为170～210kw；在步骤五中，球磨机转速为860～920r/min；在步骤六中，超声频率为1.6～1.8MHz，超声功率为300～500W，使用500～700目筛进行过筛处理。
6.根据权利要求5所述的一种激光标识打标助剂的制备方法，其特征在于：在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为5m3/min，空气压力为0.74MPa，功率为45kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为20m3/min，空气压力为0.74MPa，功率为170kw；在步骤五中，球磨机转速为860r/min；在步骤六中，超声频率为1.6MHz，超声功率为300W，使用500目筛进行过筛处理。
7.根据权利要求5所述的一种激光标识打标助剂的制备方法，其特征在于：在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为9m3/min，空气压力为0.82MPa，功率为55kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为30m3/min，空气压力为0.82MPa，功率为210kw；在步骤五中，球磨机转速为920r/min；在步骤六中，超声频率为1.8MHz，超声功率为500W，使用700目筛进行过筛处理。
8.根据权利要求5所述的一种激光标识打标助剂的制备方法，其特征在于：在步骤二中，圆盘式气流磨的空气耗量为7m3/min，空气压力为0.78MPa，功率为50kw；在步骤三中，卧式流化床式气流磨的空气耗量为25m3/min，空气压力为0.78MPa，功率为190kw；在步骤五中，球磨机转速为890r/min；在步骤六中，超声频率为1.7MHz，超声功率为400W，使用600目筛进行过筛处理。
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