CN101396883A - 可用激光非接触式标记的标签、其制作方法及标记方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种标签，其包括：背衬层；逆反射片层，其位于背衬层的一面上；和胶层，其位于背衬层的另一面上和/或逆反射片层上；其中所述背衬层、逆反射片层和胶层中至少有一层含有激光吸收剂。还提供了所述标签的制备方法以及在其上进行激光标记的方法。

Description

可用激光非接触式标记的标签、其制作方法及标记方法

技术领域

本发明涉及一种标签、其制作方法以及在其上进行标记的方法，尤其涉及一种可用激光非接触式标记的标签例如面胶标签、其制作方法以及在其上进行标记的方法。

背景技术

在应用表面也即观察面上涂胶的面胶标签(Face Adhering ValidationSticker)可用于交通工具的注册、管理等用途，也可以用于产品标识等其它领域。其中比较有代表性的是车辆管理标签。车辆管理标签一般用于车辆前挡风玻璃内表面，用于车辆经过检验合格、车辆注册或准予停车等的证明，一般由国家相关部门或者其他机构在检验或收费后颁发并应用到机动车辆个体。

不同于一般的标签，这种标签是采用面胶的形式，即观察面上涂有透明的不干胶，不干胶上一般有离型纸，在使用时，离型纸被剥离，有不干胶的一面即观察面被贴到挡风玻璃等的内表面，然后从玻璃外看标签的内容。一般来说车辆管理标签上既有表示标签用途或图案等的固定信息，也有表示所颁发车辆的牌号和颁发日期等的可变信息。通常我们希望，固定信息在制作标签时被印刷到标签上，可变信息则一般由颁发单位在进行检验或收费等手续后即时印制到标签上，然后贴到车辆的相应位置。

传统的此类标签采用将信息首先印在基材上，然后再在上面涂胶的办法，如专利CN01252767中所描述的方法。这种标签可变信息只能是制作时预先定制好，没有足够的灵活性。美国专利US5788796中描述的也是类似的方法，先将带有背纸的标签在凸辊上印制固定信息，然后印制可变信息，然后在其上覆盖载有不干胶的离型纸，不干胶会跟标签贴合，在使用时，离型纸被剥离，这时可以将标签跟背纸和周围的胶分开，然后贴到一个表面上。这些工艺方法都不能实现即时印制可变信息。

美国专利US06869654中提到，3M公司曾有这样的产品，这种产品是将3M原有的全反射反光膜产品的背面离型纸去掉，并贴合到一层纸上，在反光膜正面贴合一层带有沿长度方向等距分布的窗口一样开口的涂有胶的离型纸上，胶会跟反光膜正面贴合。然后把整个卷切成片，使每片中有一个窗口一样的开口，并且位置在中间。这样，在使用时，可以把可变信息即时的印在暴露在窗口内的标签表面上，然后去掉离型纸，胶会停留在反光膜表面，从而可以把这样的标签应用到所需要的表面例如车辆的挡风玻璃内表面上去。这种方法实现了使用前即时印制可变信息，因此具有很大的灵活性，但是该专利中同时也指出了这种方法的缺点，例如在生产过程中会产生标签的卷曲，变形等，并引起生产设备故障。

美国专利US06869654介绍了一种新的改进的工艺，该工艺也是采用3M的全反射反光膜，在膜的观察面贴合一层转移胶带(涂胶的离型纸)，转移胶带上有沿长度方向等距分布的窗口一样开口，随后通过硬模轻触切割从反光膜观察面切穿标签到离型纸层，从而在开口周围的边界形成希望尺寸的形状，做成一个标签。然后全反射反光膜的背面离型纸被从每个标签剥离，将标签粘贴到转移卷或纸上形成一定的间距，然后转移卷或纸可在送到用户前或在用户使用前切成片，并保证开口在每片的中间位置。这种工艺解决了从前的一些问题，但是工艺流程更加复杂，工艺要求很高，产品成本也随之提高。

另外，这类工艺还存在如下问题：

1.定位比较困难，用户在使用时切割和打印时需要比较精确的定位，增加了使用的难度。

2.起作用的胶面只占标签表面的一小部分，而且整个标签表面厚度不均一，使标签耐久性和易用性受到影响。

3.中间可变信息采用打印工艺，将来有被篡改和擦除的可能。

因此，迫切需要一种制作简单，可靠，成本低的标签。

发明内容

一种标签，其依次包括：

背衬层；

逆反射片层，其位于背衬层的一面上；和

胶层，其位于背衬层的另一面上和/或逆反射片层上，用于将标签贴合到待贴合物品的表面上；

其中所述背衬层、逆反射片层和胶层中至少有一层含有激光吸收剂。

本发明的另一方面提供了一种制备能够用激光进行标记的标签的方法，该方法包括如下步骤：

提供背衬层；

在背衬层的一面上设置逆反射片层；和

在背衬层的另一面上和/或逆反射片层上提供胶层；

以及在所述背衬层、逆反射片层和胶层中至少一层中提供激光吸收剂。

本发明的再一个方面提供了一种在本发明标签上进行激光标记的方法，该方法包括：

采用激光照射使吸收剂吸收激光从而在标签上形成所需标记。

附图说明

图1是本发明的一种实施方案的标签结构的示意图。

图2是本发明的一种特别优选实施方案的标签结构的示意图。

图3是根据本发明的标签产品的一种生产流程的示意图。

图4是本发明的激光标记方法的工艺原理示意图。

具体实施方式

本发明中，除非另外指明，以下术语具有下面的含义：

含有：当本发明提到X含有(或者包含)Y时，是指Y位于X中、或X的表面上并成为X的一部分，或者两种情况兼而有之。例如，本发明中，“某某层含有激光吸收剂”是指激光吸收剂可以分布在该层中的任何位置，甚至只分布在该层的外表面上。

面胶标签：是指观察表面和应用表面相同并且涂有粘性材料可用于与其他表面连接的标签。在面胶标签的粘性表面之上可以覆盖一层离型纸以便于此类产品的存储、运输和使用。

应用表面：是指物品的要应用标签的表面，比如汽车玻璃的表面。

逆反射片层：是指能够起逆反射(即回归反射)作用的结构，一般为多层结构。

表面胶层：是指在逆反射片层表面上用于将逆反射片层与应用表面粘结在一起的粘性层。

面胶标签(Face Adhering Validation Sticker)：是指至少包含一层表面胶层的标签。

本发明提供了一种可用激光标记的标签以及它的制作工艺和标记方法。下面将结合附图及实施例对它们进行更为详尽的说明。需要指出，附图中各层厚度并非按比例描述，不应以此限制本发明的保护范围。附图和实施例都仅仅是对本发明方案的举例性说明，并不能解释为对本发明范围的限制。

本发明中，除非特别指出，含量均是重量含量。

本发明的标签包括：背衬层；逆反射片层，其位于背衬层的一面上；和

胶层，其位于背衬层的另一面上和/或逆反射片层上；其中所述背衬层、逆反射片层和胶层中至少有一层含有激光吸收剂。

本发明标签中的背衬层优选至少包括一层与逆反射片层相粘合的第一粘接层和一层附加层。其中所述的附加层优选由选自纸、布、尼龙、聚酯的材料制成。对应用于车内的标签来说，最好是纸等可以在表面打印的材料，以便于在标签背面打印特定信息。所述的第一粘合层能直接粘到逆反射片层上，优选由热敏粘合剂组成。附加层位于第一粘接层的后面，起保护、提高耐磨与抗拉性能等作用。背衬膜层厚度总共较好为50-300微米，最好为100-200微米。

根据本发明的一个优选实施方案，本发明标签中的逆反射片层依次包括：金属反射层；和第二粘合层，其包含至少有一部分嵌入该第二粘合层中的透明微球或者微棱镜等能起到逆反射光学作用的其他结构体。逆反射片层可以采用常规的逆反射片来实现逆反射效果，例如采用3M公司的利用微透镜的逆反射片产品3M牌民用级反光膜产品和利用微棱镜结构的逆反射片产品3M牌钻石级反光膜产品。这些逆反射片的形式之一是嵌有透镜的逆反射片例如3M民用级反光膜。其中有一层为单层或多层排列的透明小球，小球的球体至少有一部分嵌在透明粘合层或间隔层中，而在嵌入到间隔层下的球体后面则有一层镜面反射层。美国专利US2407680与US4511210中介绍了嵌入透镜型逆反射片的一些实例。在小球的上部通常还要形成一层或多层透明覆盖层。如果小球球体只是部分地嵌在粘合层中，则球体的上部就将嵌在覆盖层中。这些覆盖层就能完成反光所需的光学作用，又能给逆反射片的正面提供保护，如像坚韧的，能经受各种气候条件的，不怕刻划的聚合物覆盖膜所提供的保护作用那样。另有一种不用覆盖膜的方法，就是在小球的上部加一层充分透明的粘性层，其作用之一就是确保逆反射片能粘在汽车窗的里面，使得在汽车外面能看到逆反射片。

这种逆反射片的典型结构如专利CN1013900B中所述，是一种以小球为基础的逆反射片，其基本组成为：

1)金属反射层。位于小球后面，优选通过气相淀积金属制得，优选的是反射性好并与上下层间粘合性好的金属如铝等的气相沉淀产物。金属反射层厚度最好为300-800埃。

2)粘合层(本发明中称为第二粘合层)，该层由透明小球和透明粘合剂层组成。透明小球一般排布为一层或几层，最好为单层。透明小球最好由折射率2.2-2.3的玻璃制成，直径较好约为30-100微米，更好为50-80微米。透明粘合剂层也叫间隔层，它用来支撑小球，而且小球的球体至少有一部分嵌入其中。透明粘合剂层一般由与透明小球的粘合性好的树脂材料构成。第二粘合层的厚度较好为20-200微米，最好为80-150微米。

3)选择性的保护层，位于第二粘合层上面。保护层可以是一层或多层，由透明性好的材料组成。保护层可以起到光学作用或者起保护和增强性能等作用，例如增加耐候性和刻划等性能。保护层本身也可以是一层充分透明的粘性层，用它来把逆反射片粘到所需地方，例如玻璃窗上，可以从玻璃窗的另一面清楚看到。保护层的厚度较好为10-500微米，最好为20-60微米。

本发明的标签中，胶层优选位于逆反射片层上。这种情况下，本发明的标签为面胶标签，胶层被称为表面胶层。例如，当作为车辆管理用面胶标签使用时，本发明的标签应当至少包含一层表面胶层。

胶层也可位于背衬层的另一面(即与逆反射片层相反的一面)上。这种情况下，本发明的标签就是普通标签，或叫底胶标签。

也可在背衬层的另一面上和逆反射片层上都设置胶层，以适应不同的应用场合，例如，当需要将标签夹在两透明板中间时，或者无法事先估计是需要面胶标签还是底胶标签时。

胶层上面可以任选地设置一个可以方便地除去的保护层，最好为透明的离型纸。

在本发明的标签中，激光吸收剂可以包含在任意位置，只要能够在激光照射时吸收激光并形成激光标记即可。但是，优选地，激光吸收剂位于逆反射片层中，更优选地位于上面所述的第二粘合层中。当逆反射片含有保护层时，激光吸收剂也可位于该保护层中，优选同时位于该保护层和第二粘合剂层中。激光吸收剂还可以位于多个层中，例如同时位于逆反射片层和面胶层中，或者同时位于逆反射片层中的第二粘合层和保护层中，或者同时位于背衬层及逆反射层中，等等。

适用的激光标记用的激光吸收剂比较常见的有如下几类：

有机染料和颜料。例如酞菁系列(具体如金属铜、铝、锌等的酞菁络合物)，以及包含喹吖(二)酮、蒽醌等结构的颜料、偶氮颜料等。

金属的氧化物和盐。例如磷酸铜，硫化铜，羟基磷酸铜，硫氰酸铜，氧化铁、锰蓝、锰紫、硅酸锆，Sb₂O₃等。

还有一种是片状硅酸盐类物质表面镀金属或金属氧化物或金属盐的形式。这里的金属氧化物可以为锡、钛、锆、铬、镍、铜、钴、铁、钼和钨等的氧化物。例如在微片状云母、滑石、高岭土、玻璃等上涂氧化铬、氧化铁、TiO₂、SnO₂、CuO、MoO₃、V₂O₅等。

另外，一些有机或无机的颜料或染料已经被证明对激光标记的质量有提高作用，例如锑、砷、铋、铜、镓和锗等金属或一些金属硫化物。具体例如TiO₂、ZnO、ZnS，或者混合的无机物例如掺有氧化铝和Mn₂O₃的微片状的氧化铁和各种珠光颜料，白炭黑等。

目前在市场上已经有成熟的产品，例如德国Merck公司的Iriodin系列，Engelhard公司的Mark-it系列，Polyone公司的OnColor Fast 

系列，DSM公司的Micabs等。

以上添加剂的用量可以根据具体情况的不同，例如所采用激光波长、能量的不同和所加入材料的厚度、成分等的不同进行选取以取得最佳效果。通常来说，比较好的是0.01％到10％之间，更好的是在0.1％到5％之间，最好是在0.1％到2％之间，此处的添加剂含量是指，树脂固化前添加剂占溶液重量的百分比。

图1给出了比较典型的本发明标签的结构。其中包含多层结构：1为表面的胶层，2为逆反射片层，3为背衬层，3层中至少有一层含有吸收激光的吸收剂。观察面为图示的上表面，其中构成表面胶层1的材料均具有良好的光透过率。

图2给出了更优选的本发明标签的结构的示意图。其中包含多层结构：4为离型纸层，1为表面的胶层，5为逆反射片的保护层，6为包含透明玻璃微球15的逆反射片的第二粘合层，7为透明玻璃微球层，8为金属反射层，9为第一粘合层，3为背衬层。该图中，5-9层组成了逆反射片层2。几层中至少有一种含有吸收激光的吸收剂。其中金属反射层以上的各层均有良好的光透过率。

本发明还提供了一种制备上面所述的标签的方法，该方法包括如下步骤：

提供背衬层；

在背衬层一面上设置逆反射片层；和

在背衬层的另一面上和/或逆反射片层上提供胶层；

以及在选自所述背衬层、逆反射片层和胶层中的至少一层中提供激光吸收剂。

图3所示的是本发明标签产品的典型生产流程的示意图。首先，固定信息打印在常规的逆反光膜结构上，在离型纸上涂有粘性层；然后，将上述两层热碾压到一起；然后再使用前根据固定信息切割成标签所需要的形状大小；使用时，用激光在标签上做出标记，然后将表面离型纸除去，利用暴露出的粘性层粘贴到相应的表面。

本发明还提供了一种在上面所述的标签上进行激光标记的方法，该方法包括采用激光照射使所述激光吸收剂吸收激光从而在标签上形成所需标记的步骤。

图4所示的是在支撑玻璃微球的粘合层中添加激光吸收剂的标记原理。激光照射到该层时，吸收剂会吸收激光，在该层形成标记。

如前所述，激光吸收剂可加在表面胶层或者逆反射层甚至背面背衬层中，优选加在逆反射层中。当特定波长的激光经过这些层时，吸收剂会吸收激光，引发周围物质的碳化，或者吸收剂本身具有吸收激光变色的功能，从而使激光照射的区域颜色呈现不同。当激光吸收剂添加在表面胶层时，激光透过透明离型纸或者直接照射在该层，该层中的吸收剂吸收激光，从而产生标记。当激光吸收剂添加在中间的逆反射片层时，激光透过透明的表面胶层，照射到该层，该层中的吸收剂吸收激光，产生标记。当激光吸收剂添加在背衬层时，激光首先将照射范围内的反射层烧穿，变得透明，然后激光透过该层到达背衬层，使该层中的吸收剂吸收激光从而产生标记。

采用上述标记方法的标签，由于结构可以是基于现有的逆反射片结构，因此生产上可以采用目前逆反射片产品的标准生产流程，但是制作背衬时用纸、布、尼龙、聚酯等代替逆反射片产品的离型纸。也可以直接采用成熟的逆反射片成品(例如3M公司的3M牌工程级、高强级和钻石级逆反射膜产品)，然后将离型纸换成纸、布、尼龙、聚酯等。优选用普通纸代替离型纸。然后可以根据需要将固定信息打印在上表面即观察面，然后在整卷半成品上表面涂胶或者热碾合带离型纸的胶层。最后，根据固定信息切成标签需要的形状，或者直接送至客户处，在使用时切割。整个标签的制作工艺流程如图4所示。

激光标记的方式一般采用振镜式比较好，这种标记方法比较灵活，可以由计算机直接设计并输出想要标记的文字和图形。振镜扫描式打标系统主要由激光器、XY偏转镜、聚焦透镜、计算机等构成。其工作原理是将激光束入射到两反射镜(振镜)上，用计算机控制反射镜的反射角度，这两个反射镜可分别沿X、Y轴扫描，从而达到激光束的偏转，使具有一定功率密度的激光聚焦点在打标材料上按所需的要求运动，从而在材料表面上留下永久的标记，聚焦的光斑可以是圆形或矩形。目前市场上的激光标记设备大多属于该种打标方式，采用的激光器以调Q的Nd:YAG激光器为多数。而对于本发明来说，根据所采用的激光吸收剂可以选择不同波长的激光器，其中比较好的是采用结构紧凑、成本较低的半导体激光器。

由此可见，用激光标记代替传统热转印形式的本发明标签例如车辆管理标签较以前的同类产品具有如下优点：

1.不需要留有打印窗口，减少了定位的要求，同时简化了工艺流程，生产效率因此大大提高。

2.固定信息和可变信息都可在标签使用前制作，灵活性很大，并且可以简化标签制作工艺，大大降低其中的定位切割等工艺的要求，使生产效率得以提高。

3.胶面可以占满标签的表面，增加了易用性和耐久性。

4.标签总体制作流程可减少一半，并且没有特殊工艺要求，成本降低很多。

5.可实现永久的彩色的激光标识，更利于防止篡改和伪造。

实施例1

产品结构从上而下分别为：厚约50微米的丙烯酸压敏胶，厚约100微米的聚乙烯醇缩丁醛树脂，直径约50-80微米的玻璃微球，厚300-800埃的铝反射层，厚约50微米的丙烯酸压敏胶，黑色背衬纸100微米。从上而下结构包括图2中所示的胶层1，第二粘合剂层6，透明玻璃微球层7，金属反射层8，第一粘合层9和背衬3。

采用酞菁铜颜料作添加剂，加入到含有其它添加剂改性剂的聚乙烯醇缩丁醛的溶液中，成分比重约1％-2％，该溶液固化组成包含玻璃微球的逆反射片的第二粘合层6(图2)，整体呈现淡蓝色。

在此结构上，可以用电光调Q的Nd:YAG激光器，波长532nm，当输入能量为脉冲能量0.5-5mJ，脉宽少于或接近10ns左右时，实现清晰的黑色标记。

实施例2

采用专利JP2006256308中的配方，添加剂为平均粒径为7.1微米的酞菁铝颜料，以0.1％的比重加入到由橡胶加固的丙烯酸接枝共聚物、丙烯酸共聚物、苯乙烯共聚物和炭黑等黑色材料组成的树脂材料中，厚度260微米，两表面表层均覆以20微米的PET树脂。

此结构总体光透过率91％左右。采用激光器为Rofin-Bassel的“PowerLine-E”(1064nm)，输出24.0-30.0A，频率4.0-13.0kHz，扫描速度400mm/s。用1064nm激光可以实现绿色的标记，532nm波长的激光可以实现白色的标记。若用此结构中间层取代实施例1中的乙烯树脂(可根据所需效果减小厚度)，即图2中的保护层5，或者单独作为一层贴合在该层上面，则可在实施例1的结构中实现相同的标记效果。

产品结构为从上而下：离型纸100微米左右，丙烯酸压敏胶50微米左右，乙烯树脂25微米左右，聚乙烯醇缩丁醛树脂100微米左右，玻璃微球直径约50-80微米，铝反射层300-800埃，丙烯酸压敏胶50微米左右，黑色背衬纸100微米。在上述多层结构中可以包含上述起标记功能的材料层。

该实施例的具体生产流程如图3所示，激光标记过程如图4所示。实施例3：

采用专利JP2006256308中的配方，与上例类似，采用喹吖(二)酮作为添加剂，加入比例为0.2％，加工工艺、标记所用参数与实施例2相同，用1064nm的激光可以实现紫色的标记。该结构同样可以贴合在图2中保护层5上面或下面，构成标签的一部分，从而实现该标记效果。

实施例4：

采用专利US6214917中的配方，在聚丙烯(PPH10，DSM生产)中添加1％的

30CM(有锑掺杂的二氧化锡涂覆的TiO₂云母颜料，由Merck和Darmstadt制造的商业产品)，以此为主要成分的薄膜作为逆反射片层上表面的保护层5(图2)。该层可以用Nd:YAG激光产生有锐边的标识。其他层可以采用与实施例1相同的条件。

实施例5：

在3M钻石级逆反射片材料上表面涂含有3％Merck公司的

100产品的丙烯酸压敏胶，厚度100微米左右，从上而下的结构为压敏胶、逆反射片层(典型的为包括一层粘合层的三层结构)和背衬层。可用CO₂激光器在10.6微米波长的条件下实现清晰的标记。

本发明中，所有列出的文献的全部内容都引入本发明构成本发明的一部分。

Claims (10)

1.一种标签，其包括：

背衬层；

逆反射片层，其位于背衬层的一面上；和

胶层，其位于背衬层的另一面上和/或逆反射片层上；

其中所述背衬层、逆反射片层和胶层中至少有一层含有激光吸收剂。

2.权利要求1的标签，其中所述的背衬层由选自纸、布、尼龙、聚酯的材料制成。

3.权利要求1的标签，其中所述的激光吸收剂位于逆反射片层。

4.权利要求1的标签，其中所述的逆反射片层依次包括：

第一粘合层，用于与背衬层相结合；

金属反射层；和

第二粘合层，其包含至少有一部分嵌入该第二粘合层中的透明微球或其它起逆反射作用的光学结构体。

5.权利要求4的标签，其中所述的激光吸收剂包含在所述第二粘合层中。

6.权利要求4的标签，其中所述的第二粘合层的厚度为20-200微米。

7.权利要求4的标签，其中所述的逆反射片层还包括位于第二粘合层上的保护层。

8.权利要求7的标签，其中激光吸收剂位于所述保护层中。

9.一种制备权利要求1-8中任一项所述的标签的方法，该方法包括如下步骤：

提供背衬层；

在背衬层一面上设置逆反射片层；和

在背衬层的另一面上和/或逆反射片层上提供胶层；

以及在选自所述背衬层、逆反射片层和胶层中的至少一层中提供激光吸收剂。

10.一种在权利要求1-8中任一项所述的标签上进行激光标记的方法，该方法包括：

采用激光照射使所述激光吸收剂吸收激光从而在标签上形成所需标记。

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