DE19822605A1 - Verfahren zur Markierung von Papieren und Kartons - Google Patents
Verfahren zur Markierung von Papieren und KartonsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Markierung von beschichteten, insbesondere bedruckten, lackierten oder metallisierten Papiersubstraten, dadurch daß man vor dem Bedrucken, Lackieren oder Metallisieren das Papiersubstrat mit Laserenergie behandelt. Die Erfindung betrifft ferner nach dem Verfahren hergestellte markierte Papiere und Kartons.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer dauerhaften
Markierung in der obersten Beschichtung von Papiersubstraten und das mit
diesem Verfahren erhältliche, in der obersten Schicht eine Markierung
aufweisende Papierprodukte, wie Papier und Kartons.
Häufig besteht das Bedürfnis, Papiersubstrate verschiedenster flächenbezo
gener Masse dauerhaft mit einem Namen, einer Abbildung, einem Muster,
einem Logo oder einer sonstigen Kennzeichnung, insbesondere einer
Sicherheitskennzeichnung zu versehen. Hierzu haben sich in der Vergan
genheit Wasserzeichen bewährt. Sogenannte echte Wasserzeichen, die auf
einer örtlichen Änderungen der Dicke der Papierausgangsmasse beruhen,
können durch herkömmliche, im Stand der Technik umfangreich beschrie
bene Verfahren durch Stoffverdünnung auf dem Sieb der Papiermaschine
erzeugt werden. Alternativ können, wie in der DE-A-34 31 577 beschrieben,
örtliche Veränderungen der Dicke des Papiers dadurch erzeugt werden, daß
die Dickenveränderung auf dem Papiermaschensieb mittels eines gepulsten
Massestrahls, wie beispielsweise Wasser oder Luft, oder eines Laserim
pulses vorgenommen wird. Die verdünnten Stellen erscheinen dann später
im fertigen Papier als in der Durchsicht hellere Stellen. Eine weitere
Möglichkeit zur Markierung von Papiersubstraten ist deren Prägung, wie in
der WO-A-97/17493 beschrieben.
Die DE-A-34 25 086 beschreibt ein Verfahren zur Markierung von Drucken
durch Einwirkenlassen einer besonderen Form von Energie auf den
bedruckten Bogen/die bedruckte Bahn. Als Energieform wird moduliertes
Laserlicht, sichtbares Licht, infrarotes Licht, ultraviolettes Licht oder
Ultraschall vorgeschlagen. Als Resultat dieser Behandlung mit Energie wird
ein Teil des Druckes an den vorbestimmten Stellen abgenommen, wodurch
sich die Markierung auf der Bedruckung ergibt. Das Verfahren eignet sich
insbesondere für die Erstellung von einzigen Ausfertigungen (Unikaten)
eines Druckes.
Die DE-A-37 10 153 beschreibt ein mit einer Abbildung versehenes, mit
Mikrokapseln beschichtetes Papier, z. B. Selbstdurchschreibepapier. In dem
Verfahren zur Herstellung dieses Papiers wird zunächst mit Hilfe von
Laserenergie das Papiersubstrat mit einer Abbildung im Sinne eines
Wasserzeichens versehen. Anschließend wird auf die Oberfläche des
Papiersubstrats eine als solche transparente Mikrokapselbeschichtung
aufgebracht, welche die durch Laserenergie erzeugte Abbildung zwar
bedeckt, aber nicht verdunkelt. Die Abbildung bleibt also durch die trockene
Mikrokapselbeschichtung des Endproduktes hindurch sichtbar. Die
Abbildung soll nachfolgende Verfahren, insbesondere das Bedrucken oder
Beschreiben des Papiers nicht stören.
Demgegenüber war es eine Aufgabe dieser Erfindung ein Verfahren zur Ver
fügung zu stellen mit dem es möglich ist, eine dauerhafte Markierung in einer
obersten opaken Beschichtung eines Papiersubstrats verschiedenster
gebräuchlicher flächenbezogener Massen, z. B. der Bedruckung, der
Metallisierung oder der Lackierung, zu erzeugen, ohne daß das bereits mit
dieser obersten Beschichtung versehene Papiersubstrat nochmals einem
Arbeitsgang der Markierung unterworfen werden muß.
Diese Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung einer
Markierung in der obersten Beschichtung von Papiersubstraten dadurch,
daß man vor der Aufbringung der obersten Beschichtung die Oberfläche
wenigstens einer der unterhalb der obersten Beschichtung angeordneten
Schichten mit Laserenergie behandelt, wobei die oberste Beschichtung des
Papiersubstrats opak ist und ausgewählt ist aus wenigstens einer Be
druckung und/oder wenigstens einer Lackierung und/oder wenigstens einer
Metallisierung oder Kombinationen davon.
Die Faservliessubstrate, die im erfindungsgemäßen Verfahren als Papier
substrat eingesetzt werden können, und die vor der Laserbehandlung
gegebenenfalls beschichtet sein können, besitzen eine flächenbezogene
Masse (Flächenmasse) von 40, vorzugsweise von 60 bis 400 g/m2, vorzugs
weise bis 300 g/m2. Geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren ist daher
auch Karton, der üblicherweise eine flächenbezogene Masse von wenig
stens 150 g/m2, vorzugsweise wenigstens 170 g/m2 aufweist. Die zur
Beschreibung der Erfindung austauschbar verwendeten Begriffe
"Papiersubstrat" oder "Substrat des Papierprodukts" umfassen also nicht nur
Substrate von klassischen Papieren, wie beispielsweise Schreibpapier,
sondern auch Substrate einer Kartons entsprechenden flächenbezogenen
Masse.
Die Opazität der obersten Beschichtung wird bestimmt durch Subtraktion der
Opazität (in Prozent) eines unbeschichteten Papiersubstrats von der
Opazität (in Prozent) des identischen, jedoch unbeschichteten Papier
substrats. Die Bestimmung der Opazität der beschichteten und unbe
schichteten Papiersubstrate als solcher erfolgt nach DIN 53146. Verglichen
werden jeweils Bereiche, die nicht mit Laserenergie behandelt sind. Als im
Sinne der Erfindung opake Beschichtung wird eine solche Bedruckung
und/oder Lackierung und/oder Metallisierung angesehen, die auf einem
konventionellen Büropapier mit einer flächenbezogenen Masse von 80 g/m2
eine Zunahme der Opazität von wenigstens 5 Prozentpunkten, vorzugsweise
von wenigstens 8 Prozentpunkten bewirkt. Als Standard-Papiersubstrat zur
Bestimmung der Opazität der obersten Beschichtung(en) wurde ein
normales, mit einem unpigmentierten Stärkestrich behandeltes Schreib
papier mit einer Opazität (unbeschichtet) von 80-82% verwendet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe "opak" und
"nicht transparent" im Zusammenhang mit der Beschreibung der obersten
Beschichtung gleichbedeutend verwendet.
Völlig überraschend wurde gefunden, daß sich die durch Einwirkung von
Laserenergie (Laserstrahl) auf die Oberfläche einer unterhalb der obersten,
nicht transparenten Beschichtung angeordneten Schicht des Papiersubstrats
erzeugte Markierung auf der (den) darauf angeordneten Bedruckung(en),
und/oder Lackierung(en) und/oder Metallisierung(en) fortsetzt und auf der
Oberfläche dieser obersten Beschichtung in reflektiertem Licht ohne
weiteres als Veränderung der Farbdichte, des Farborts, des Glanzes
und/oder der Reflexion sichtbar bzw. wahrnehmbar ist. Dieser Effekt ist
insbesondere im Zusammenhang mit Papiersubstraten höherer flächenbe
zogener Masse, wie Kartons mit wenigstens 150 g/m2 von Bedeutung, die
als solche gar nicht mehr transparent sind, ein klassisches Wasserzeichen
also ohnehin keinen Sinn machen würde.
Der durch das erfindungsgemäße Verfahren bewirkte technische Effekt ist
insbesondere deshalb überraschend, da es sich bei der erfindungsgemäß
auf der mit Laser markierten Schicht angeordneten obersten Beschichtung
um eine nicht transparente, d. h. eine opake Beschichtung handelt. Erfin
dungsgemäß besteht diese oberste Beschichtung aus wenigstens einer
Bedruckung und/oder wenigstens einer Metallisierung und/oder wenigstens
einer Lackierung oder Kombinationen dieser einzelnen Beschichtungen, die
darüber hinaus auch in verschiedener Reihenfolge angeordnet sein können.
So können auf die lasermarkierte Oberfläche des Papiersubstrats die
oberste Beschichtung bildend mehrere Folgebeschichtungen folgen, ohne
daß die Wahrnehmbarkeit/Sichtbarkeit der Markierung in reflektiertem Licht
auf der obersten Schicht darunter leidet. Im Rahmen der Erfindung ist es
daher auch möglich, mehrere Bedruckungen, Metallisierungen oder
Lackierungen oder Kombinationen dieser verschiedenen Schichten
übereinander anzubringen. So ist zum Beispiel für den Farbdruck minde
stens ein Dreifarbendruck sowie schwarz als Kontrastverstärker notwendig.
Unmittelbar unterhalb der obersten Beschichtung bestehend aus der
Bedruckung und/oder Lackierung und/oder der Metallisierung kann ein
unpigmentierter, weiß oder farbig-pigmentierter Strich, der zusätzlich
verdichtet (satiniert) sein kann, angeordnet sein.
So kann erfindungsgemäß die oberste, auf der lasermarkierten Oberfläche
angeordnete, als solche nicht transparente Beschichtung, aus mehreren ver
schiedenen Einzelbeschichtungen bestehen, wie beispielsweise einer
Metallisierung und einer darauf angeordneten Lackierung und/oder
Bedruckung oder einem unpigmentierten, weiß- oder farbig pigmentierten
Strich, welcher zusätzlich noch eine Bedruckung oder Lackierung aufweisen
kann.
Die Bedruckung wird insbesondere mit im Stand der Technik bekannten
Offset-, Tief- und Flexo-Druckverfahren, Inkjet-Druckverfahren, Laser-
Druckverfahren durchgeführt.
Die Metallisierung von Papiersubstraten kann durch die im Stand der
Technik bekannten Verfahren, beispielsweise durch Direkt- oder Trans
ferverfahren erzeugt werden. Für die Auftragung als Metallschicht auf
Papiersubstrate sind insbesondere Aluminium, Kupfer, Gold und Silber
geeignet. In einer besonderen Ausgestaltung besteht die oberste Beschich
tung aus einer Metallisierung die ausgewählt ist aus den genannten
Metallen. Diese Metallisierung kann zusätzlich noch bedruckt und/oder
lackiert sein.
Im Rahmen der Erfindung übliche Metallisierungen mit einem der oben
genannten Metalle weisen eine durchschnittliche Schichtdicke von 10 bis 50
nm, vorzugsweise von 15 bis 30 nm und besonders bevorzugt von 15 bis 25
nm auf. Metallisierungen mit einer Schichtdicke von 10 nm auf Papier mit
einer flächenbezogenen Masse von 80 g/m2 und einer Opazität von 80-82%
führen bereits zu einer Opazitätszunahme von über 8 Prozentpunkten
gegenüber dem unmetallisierten Papier.
Die Lackierung von Papiersubstraten ist ebenfalls im Stand der Technik
bekannt. Die Lackierung ist, bedingt dadurch, daß sie entsprechende
Pigmente und/oder Farbstoffe umfaßt, weiß oder farbig.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so verfahren,
daß man als Papier- bzw. Kartonsubstrat ein Faservlies, ein an der Ober
fläche präpariertes Faservlies, ein beschichtetes Faservlies, welches
gegebenenfalls unterhalb der Beschichtung präpariert und/oder metallisiert
sein kann, ein metallisiertes Faservlies, welches gegebenenfalls unterhalb
der Metallisierung präpariert und/oder beschichtet sein kann an der Ober
fläche mit Laserenergie behandelt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann
auch ohne weiteres so durchgeführt werden, daß man die Laserenergie auf
das noch nasse Faservlies, während der Vliesherstellung einwirken läßt.
Bei dem Faservlies kann es sich um ein Naturfaservlies handeln. Das
Faservlies selbst kann transparent oder opak, weiß oder farbig sein und
kann an der Oberfläche beispielsweise durch eine unpigmentierte oder
pigmentierte Stärkelösung präpariert sein.
Das gegebenenfalls an der Oberfläche präparierte Faservlies kann außer
dem mit einem unpigmentierten, weiß- oder farbig-pigmentierten Strich
beschichtet sein, welcher zusätzlich verdichtet (satiniert) und gegebenenfalls
mit einer Lackierung versehen sein kann.
Eine besondere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche eines Faservlieses mit
Laserenergie behandelt und auf die mit Laserenergie behandelte Oberfläche
wenigstens eine weitere Beschichtung aufträgt, die ausgewählt ist aus einer
Bedruckung, Lackierung oder Metallisierung.
Eine weitere besondere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß man
die Oberfläche des Faservlieses mit Laserenergie behandelt, die mit
Laserenergie behandelte Oberfläche metallisiert und anschließend auf die
metallisierte Oberfläche eine Bedruckung und/oder eine Lackierung aufträgt.
Im Zusammenhang mit der Metallschicht der Schichtdicke der Metallschicht
und deren Erzeugung wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Als
Metallisierung bevorzugt ist Aluminium.
Eine weitere besondere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß man
die metallisierte Oberfläche eines Faservlieses, gegebenenfalls nach
Aufbringung einer Lackierung oder Bedruckung mit Laserenergie behandelt
und anschließend auf die mit Laserenergie behandelte Oberfläche eine
Bedruckung und/oder eine Lackierung aufträgt. Hinsichtlich der für die
Metallisierung in Frage kommenden Metalle, Schichtdicken und Herstel
lungsverfahren wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Eine weitere besondere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß man
die mit einem unpigmentierten, weiß- oder farbig-pigmentierten Strich
versehene Oberfläche eines Faservlieses mit Laserenergie behandelt und
anschließend auf die mit Laserenergie behandelte Oberfläche eine Be
druckung und/oder eine Lackierung aufträgt. Der Strich kann zusätzlich
verdichtet (satiniert) und gegebenenfalls mit einer Lackierung versehen sein.
Eine weitere besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver
fahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß man die mit dem oben beschrie
benen Strich versehene Oberfläche eines Faservlieses mit Laserenergie
behandelt, die mit Laserenergie behandelte Oberfläche metallisiert und
anschließend auf die metallisierte Oberfläche eine Bedruckung und/oder
eine Lackierung aufträgt. Hinsichtlich der für die Metallisierung in Frage
kommenden Metalle, Schichtdicken und Herstellungsverfahren wird auf die
obigen Ausführungen verwiesen.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß man die mit
dem oben beschriebenen Strich versehene Oberfläche eines Faservlieses
metallisiert, die metallisierte Oberfläche, welche gegebenenfalls mit einer
Lackierung oder Bedruckung versehen werden kann, mit Laserenergie
behandelt und auf die mit Laserenergie behandelte Oberfläche eine
Bedruckung und/oder eine Lackierung aufträgt. Hinsichtlich der für die
Metallisierung in Frage kommenden Metalle, Schichtdicken und Herstel
lungsverfahren wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung ist dadurch gekenn
zeichnet, daß man die Oberfläche eines Faservlieses mit Laserenergie
behandelt, die mit Laserenergie behandelte Oberfläche mit einem wie oben
definierten Strich versieht und auf diesen anschließend eine Bedruckung
und/oder eine Lackierung aufträgt.
Bei der in der obersten Beschichtung, also in der Bedruckung, Lackierung
oder Metallisierung erkennbaren Markierung handelt es sich üblicherweise
um ein Logo, einen Namen, ein Markenzeichen, eine Abbildung, ein Muster,
um eine Sicherheitsmarkierung oder eine andere Kennzeichnung, welche die
Identifikation des bedruckten/beschriebenen Papiers erleichtert.
Im Zusammenhang mit der Laserbehandlung von Oberflächen von Papier
kann auf den Stand der Technik verwiesen werden, beispielsweise auf die
Offenbarung der DE-A-37 10 153 und die weitere darin zitierte Literatur.
Die Laserbehandlung zur Beschriftung bzw. Markierung des Substrats kann
erfindungsgemäß mit dem bekannten Verfahren Raster-Scan, bzw. Vektor-
Scan mit x-y Galvanometer-Spiegeln, Polygonscannern oder auch Masken
abbildungsverfahren erfolgen.
Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche
Laserenergie kann von einem gepulsten Laser oder einem Dauerstrichlaser
(kontinuierlicher Laser), typischerweise jeweils einem Kohlendioxidlaser
geliefert werden. Im Rahmen der Erfindung können auch Nd:YAG-Laser,
frequenz-konvertierte Nd:YAG-Laser, Kupferdampf-Laser, Excimer-Laser
und Dioden-Laser eingesetzt werden. Die Laserenergie läßt man jeweils auf
die unmittelbar unterhalb der obersten Beschichtung angeordnete Schicht
einwirken, bevor die oberste Beschichtung aufgetragen wird.
Üblicherweise ist die Energiedichte des Lasers so einzustellen, daß die auf
der Oberfläche der mit Laser behandelten Schicht erzeugte Abbildung
sichtbar oder zumindest wahrnehmbar ist. Dem Fachmann ist hierzu
bekannt, daß dies nicht nur von der Art des Lasers (gepulster oder Dauer
strichlaser), dessen Energielevel, sondern auch abhängig vom Papiertyp und
dessen Wassergehalt ist. Zur Erzeugung von sichtbaren oder wahr
nehmbaren Abbildungen werden in der DE-A-37 10 153 für Papier mit
niedrigen bis normalen Feuchtigkeitsgehalten (3 bis 8 Gew.-%) Energie
dichten im Bereich von 1,7 bis 5,0 Joules.cm-2 für gepulste Laser und 2,2 bis
4,8 Joules.cm-2 für Dauerstrichlaser, in Abhängigkeit von der Bahnge
schwindigkeit empfohlen. Bei Papieren mit einem höheren Feuchtig
keitsgehalt sind entsprechend höhere Laserenergien erforderlich. Bei der
Verwendung von kontinuierlichen Lasern sind bei Papieren mit niedrigen bis
normalen Feuchtigkeitsgehalten Streckenenergien (Quotient von Laserener
gie/Laserscangeschwindigkeit) von 3 bis 12 J/m, vorzugsweise von 5,5 bis 8
J/m bevorzugt. Bei Papieren mit hohen Feuchtigkeitsgehalten, die bis zu 90
Gew.-% betragen können, sind Streckenenergien von bis zu 150 J/m
erforderlich.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es jedoch auch möglich,
die Energiedichte des Lasers so zu wählen, daß sie auf dem damit behan
delten Substrat keine sichtbaren oder wahrnehmbaren Abbildungen erzeugt.
Die Energiedichte kann dabei zwischen 0,1 und weniger als 1,7 Joules.cm-2,
vorzugsweise zwischen 0,1 und 1,6 Joules.cm-2, besonders bevorzugt
zwischen 1,0 und 1,6 Joules.cm-2, liegen. Die mit diesen Energiedichten
erzeugten Veränderungen an der Oberfläche des Papiers oder der Be
schichtung des Papiers sind in durchfallendem oder reflektiertem Licht nicht
sichtbar oder wahrnehmbar, sondern führen erst in der nachfolgenden
Beschichtung bzw. den nachfolgenden Beschichtungen zur Erzeugung bzw.
dem Sichtbarwerden einer Markierung. Somit kann das erfindungsgemäße
Verfahren grundsätzlich mit Laserenergiedichten von 0,1 bis 5,0 Joules.cm-2
durchgeführt werden wobei, wie oben beschrieben, nur die zu beschichtende
Oberfläche durch Lasereinwirkung modifiziert wird, was nicht notwendiger
weise unmittelbar sichtbar/wahrnehmbar ist sondern erst auf der darauf
angebrachten Beschichtung zu den erkennbaren, nachfolgend beschriebe
nen Veränderungen in dieser obersten Beschichtung führt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einer oder auf beiden Seiten des
Papier- bzw. Kartonsubstrates unabhängig voneinander durchgeführt
werden.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens, also durch die Behandlung
des beschichteten oder unbeschichteten Papiersubstrats mit Laserenergie
wird eine Oberfläche eingestellt, die bei einem anschließenden weiteren
Beschichtungsprozess, insbesondere einem Metallisierungs- oder
Druckprozess eine gegenüber dem mit Laser unbehandelten Material
verändert ist. Diese Veränderung in der Oberfläche setzt sich in der
nachfolgenden Beschichtung (Bedruckung, Lackierung, Metallisierung) fort
und führt hier zu ohne weiteres erkennbaren Veränderungen in der
Farbdichte, Farbort, Glanz und/oder Reflexion.
Ebenso ist es möglich vor Auftragung der obersten Beschichtung nicht nur
eine sondern die Oberfläche verschiedener auf dem Faservlies angeordne
ten Schichten mit Laserenergie zu behandeln, was auf der obersten
Beschichtung zu einer Markierung führt, die als solche eine unterschiedliche
Farbdichte, Farbort, Glanz und/oder Reflexion aufweist. Bevorzugt ist jedoch
die Behandlung der Oberfläche einer einzigen Schicht mit Laserenergie.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, digitalisierte Ab
bildungsvorlagen auf das noch nicht endgültig beschichtete, insbesondere
bedruckte, metallisierte und/oder lackierte Papier zu übertragen, wobei die
Abbildung dann nach dem endgültigen Beschichtungsschritt, also dem
Bedrucken, Lackieren oder Metallisieren in der obersten Beschichtung
sichtbar wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also, die
Markierung erst in der obersten Beschichtung sichtbar werden zu lassen,
wohingegen herkömmliche "Wasserzeichen"-Verfahren darauf abzielen, die
Markierung im Papiersubstrat selbst sichtbar werden zu lassen. Herkömm
liche Wasserzeichenverfahren sind bei Faservliessubstraten höherer
flächenbezogener Massen, wie beispielsweise bei Kartons mit wenigstens
150 g/m2, ohnehin nicht ohne weiteres einsetzbar.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten Markierungen sind
insbesondere am metallisierten Papier im reflektiertem Licht ohne weiteres
sichtbar bzw. wahrnehmbar.
Die Erfindung betrifft ferner in der obersten Beschichtung eine Markierung
aufweisende Papierprodukte, wie Papiere und Kartons, die durch das
vorstehend beschriebene Verfahren erhältlich sind. Diese markierten Papiere
und Kartons aus einem wie oben beschriebenen Substrat, welches auf
dessen Oberfläche mit Laserenergie behandelt wurde und einer darauf
angeordneten obersten, opaken Beschichtung, auf deren Oberfläche die
Markierung, die auf dem darunter liegenden Papiersubstrat durch Laser
erzeugt wurde, ohne weiteres durch eine Veränderung der Farbdichte, des
Farborts, des Glanzes und/oder der Reflexion wahrnehmbar ist. Die auf der
mit Laser behandelten Schicht des Substrats angebrachte oberste opake
Beschichtung besteht aus wenigstens einer Bedruckung und/oder
wenigstens einer Metallisierung und/oder wenigstens einer Lackierung oder
einer Kombination dieser Einzelbeschichtungen, die in unterschiedlicher
Reihenfolge angebracht sein können.
Das mit Laser behandelte Substrat des Papierprodukts, also das Papier- und
Kartonsubstrat ist ausgewählt aus der Gruppe der Faservliese, an der
Oberfläche präparierten Faservliese, beschichteten Faservliese, welche
gegebenenfalls unterhalb der Beschichtung präpariert und/oder metallisiert
sein können, metallisierten Faservliese, welche gegebenenfalls unterhalb
der Metallisierung präpariert und/oder beschichtet sein können.
Zu den einzelnen Beschichtungen, Metallisierungen, Präparationen, den
flächenbezogenen Massen und den weiteren Merkmalen des Faservlieses
vor der Behandlung mit Laserenergie und den Ausgestaltungen des in der
Oberfläche eine Markierung aufweisenden Papierproduktes (Papier oder
Karton) wird auf die diesbezüglichen obigen Ausführungen Bezug
genommen.
Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele weiter erläutert, ohne
sie jedoch zu beschränken.
Der Einfluß von verschiedenen obersten Beschichtungen auf die Zunahme
der Opazität von Papiersubstraten wurde bestimmt. Hierzu wurde die
Opazität des Papiersubstrats ohne Beschichtung von der Opazität des die
oberste Beschichtung aufweisenden Papiersubstrats subtrahiert, um so eine
Aussage über die Opazität bzw. Deckkraft der Beschichtung selbst zu
gewinnen. Aus der Differenz ergab sich ein Prozentwert, welcher der
absoluten, der durch die Beschichtung bewirkten Zunahme der Opazität in
Prozentpunkten entspricht. Die Opazität des Papiers vor und nach der
Beschichtung wurde jeweils nach DIN 53146 bestimmt.
1: Beispiel gemäß EP 0240259
2: ZETA® = eingetragene Marke der Firma Zanders Feinpapiere AG, Deutschland, normales mit unpigmentiertem Stärkestrich behandeltes Schreibpapier mit einer Opazität von 80-82% (unbeschichtet)
3: Hewlett Packard DeskJet 870 Inkjet-Drucker, gemessen für die Hewlett Packard Inkjet Farben rot, grün und blau, normaler Druckmo dus
4: Labor-Andruckgerät (Firma Prüfbau), Offset-Farben rot und blau, mittlere Farbdichte
5: Metallisierung gemäß EP 0098368
Die Bedruckungen, Lackierungen oder Metallisierungen in den nachfolgen den Beispielen bewirkten auf dem oben genannten ZETA®-Büropapier jeweils Opazitätszunahmen um wenigstens 8 Prozentpunkte. Die Inkjet- und Offset-Bedruckungen sowie die Metallisierungen wurden jeweils, wie in den Bezugsbeispielen beschrieben, durchgeführt.
2: ZETA® = eingetragene Marke der Firma Zanders Feinpapiere AG, Deutschland, normales mit unpigmentiertem Stärkestrich behandeltes Schreibpapier mit einer Opazität von 80-82% (unbeschichtet)
3: Hewlett Packard DeskJet 870 Inkjet-Drucker, gemessen für die Hewlett Packard Inkjet Farben rot, grün und blau, normaler Druckmo dus
4: Labor-Andruckgerät (Firma Prüfbau), Offset-Farben rot und blau, mittlere Farbdichte
5: Metallisierung gemäß EP 0098368
Die Bedruckungen, Lackierungen oder Metallisierungen in den nachfolgen den Beispielen bewirkten auf dem oben genannten ZETA®-Büropapier jeweils Opazitätszunahmen um wenigstens 8 Prozentpunkte. Die Inkjet- und Offset-Bedruckungen sowie die Metallisierungen wurden jeweils, wie in den Bezugsbeispielen beschrieben, durchgeführt.
Bei diesem Beispiel wurde ein kontinuierlicher Kohlendioxid-Laser mit 30
Watt Leistung verwendet, um unter Verwendung einer Streckenenergie
(Laserleistung/Laserscangeschwindigkeit) von 120 J/m, ein auf einem
Papiermaschinensieb befindliches Faservlies mit einem Wassergehalt von
88 Gew.-% mit 6 × 35 mm großen Markierungen zu versehen. Das Fa
servlies wurde bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 6-7 Gew.-% getrocknet
und hatte eine flächenbezogene Masse von 85 g/m2.
Nach der Papiertrocknung wurde das Papier mittels Offset- und Inkjet-
Druckverfahren bedruckt.
Bei beiden Druckverfahren sind die Lasermarkierungen im reflektierenden
Licht sichtbar und von guter Qualität.
Bei diesem Beispiel wurde ein 100 Hz (Nennwert) gepulstes Kohlendioxid
lasersystem mit einer Pulsenergie von 3,27 J bis 5,27 J verwendet, um ein auf
einem Papiermaschinensieb befindliches Faservlies mit einem Wassergehalt
von 88 Gew.-% mittels Schattenprojektion mit 0,64 cm2 großen
Markierungen zu versehen. Das Faservlies wurde bis auf einen Feuchtig
keitsgehalt von 6-7 Gew.-% getrocknet und hatte eine flächenbezogene
Masse von 85 g/m2.
Nach der Trocknung wurde das Papier mittels Offset- und Inkjet-Druckver
fahren bedruckt.
Es zeigte sich, daß für eine sichtbare Markierungsbildung bei beiden
Druckverfahren, eine Energiedichte von ≧ 8,0 J/cm2 einen Minimum
schwellenwert darstellt.
In diesem Beispiel wurde ein kontinuierlicher Kohlendioxidlaser mit 30 Watt
Ausgangsleistung verwendet, um mit einer Betriebsleistung von 3 Watt, 80
g/m2 schwere, mit einer unpigmentierten Stärkelösung versehene, weiße und
farbige ,,Naturpapiere" mit einem Feuchtigkeitsgehalt von ca. 6-7 Gew.-%,
unter Verwendung einer Streckenenergie von 6 J/m, mit 13 × 70 mm großen
Markierungen zu versehen.
Nach Aufbringung der Markierungen wurden die mit einer Markierung
versehenen Oberflächen mittels Offset- und Inkjet-Druckverfahren bedruckt.
Bei beiden Druckverfahren sind die Lasermarkierungen im reflektierenden
Licht sichtbar und von guter Qualität.
Bei diesem Beispiel wurde ein 200 g/m2 schweres Basispapier mit einer
wäßrigen, pigmentierten Streichfarbenformulierung und mittels cast-coating-
Verfahren einseitig mit Trockenbeschichtungsgewichten von annähernd 20
g/m2 beschichtet, und mittels Hochglanztrockenanlage fertiggestellt.
Anschließend wurde mit einem Testgerät ein kontinuierlicher Kohlendioxid
laser mit 30 Watt Ausgangsleistung verwendet, um mit einer Betriebsleistung
von 3 Watt und einer Streckenleistung von 6 J/m, 13 × 70 mm große
Markierungen in der Beschichtung des so fertiggestellten Papieres zu
erzeugen.
Nach Aufbringung der Markierungen wurde die mit einer Markierung
versehene Oberfläche mittels Offset-Druckverfahren bedruckt.
Nach der Bedruckung waren die Markierungen im reflektierenden Licht
sichtbar und von guter Qualität.
In diesem Beispiel wurde ein kontinuierlicher Kohlendioxidlaser mit 30 Watt
Ausgangsleistung verwendet, um auf verschiedenen weißen, unbeschichte
ten und beschichteten Papieren, unter Verwendung einer Streckenenergie
von 6 J/m, 13 × 70 mm große Markierungen zu erzeugen, wonach die
Papiere auf den durch Laserstrahlung markierten Oberflächen mittels
Metallbedampfungsverfahren metallisiert wurden.
Die flächenbezogenen Massen der verwendeten Papiere waren 55, 80 und
220 g/m2 bei den unbeschichteten Papieren, 70 und 250 g/m2 bei den
einseitig beschichteten, 90 und 200 g/m2 bei den zweiseitig beschichteten
Papieren und der Bereich des Feuchtigkeitsgehaltes war von 6 bis 8 Gew.
%.
Es zeigte sich, daß unabhängig vom Papiertyp (unbeschichtet/beschichtet)
sowie der flächenbezogenen Masse, die nach der Metallisierung erhaltenen
Markierungen, je nach Art der Beleuchtung, in reflektierendem Licht
heller/dunkler waren und lieferten daher einen Kontrast mit der Fläche des
Papiers, die keine Markierung trug.
Das metallisierte Papier wurde auf seine funktionelle Brauchbarkeit getestet
unter Verwendung des Papiers als Druckmaterial und die Brauchbarkeit
erwies sich als zufriedenstellend.
Dieses Beispiel zeigt, wie die durch Laserstrahlung gebildeten Markierungen
bei unterschiedlichen Energieniveaus variieren.
Die verwendeten Papiere entsprechen denen in Beispiel 5, wobei die
Streckenenergie der Laserstrahlung von 3 bis 12 J/m variiert wurde.
Es zeigte sich, daß eine Streckenenergie von unter 5 J/m einen angenäher
ten Minimumschwellenwert bei unbeschichteten, und 4 J/m bei beschichte
ten Papieren für eine sichtbare Markierung nach der Metallisierung darstellt.
Sichtbare Markierungen werden immer erhalten bei Streckenenergien von
5,5 bis 8 J/m. Streckenenergien von < 8 J/m ergaben nach der Metallisierung
Markierungen mit guter Sichtbarkeit, aber die Papiere zeigten vor der
Metallisierung schon relativ starke Carbonisierungserscheinungen im
Bereich der Markierungen.
In diesem Beispiel wurde mittels Schattenprojektion über eine Maske ein
kontinuierlicher Kohlendioxid-1 kW-Laser eingesetzt, um auf verschiedenen
Papieren (unbeschichtet/beschichtet; weiß/farbig) bei verschiedenen
Bahngeschwindigkeiten und auf einem Testgerät Markierungen zu erzeugen,
wie in nachfolgender Tabelle 2 angegeben:
Die Markierungsgröße war in jedem Fall 11 × 12 mm. Nach Aufbringung der
Markierungen wurden mit einer Markierung versehene Oberfläche mittels
Metallbedampfung metallisiert. Die nach der Metallisierung erhaltenen
Markierungen waren im reflektierenden Licht gut sichtbar und von annehm
barer Qualität. Die metallisierten Papiere wurden gemäß Beispiel 5 getestet
und erwiesen sich als zufriedenstellend.
In diesem Beispiel wurde ein 100 Hz (Nennwert) gepulstes Kohlendioxid
lasersystem mit einer Pulsenergie von 2,0 Joule verwendet, um ein weißes,
unbeschichtetes 55 g/m2 Papier sowie ein weißes, einseitig beschichtetes 70
g/m2 Papier bei Bahngeschwindigkeiten von 50 bis 350 m/min mittels
Schattenprojektion mit Markierungen zu versehen.
Bei einer Abbildungsgröße von 10 × 8 mm, entsprechend einer Energie
dichte von 2,5 Joule/cm2, und unterschiedlichen Repetitionsraten, zeigten die
Markierungen eine gute Sichtbarkeit in reflektiertem Licht.
Nach Aufbringung der Markierungen wurde die mit einer Markierung
versehene Oberfläche mittels Metallbedampfung metallisiert. Die nach der
Metallisierung erhaltenen Markierungen waren im reflektierenden Licht
sichtbar und von annehmbarer Qualität. Die metallisierten Papiere wurden
gemäß Beispiel 5 getestet und erwiesen sich als zufriedenstellend.
In diesem Beispiel wurde ein kontinuierlicher Kohlendioxidlaser mit 30 Watt
Ausgangsleitung verwendet, um mit einer Betriebsleistung von 3 Watt 55
g/m2 Basispapiere mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 6-7 Gew.-%, unter
Verwendung einer Streckenenergie von 6 J/m, mit 13 × 70 mm großen
Markierungen zu versehen, wonach die Basispapiere einseitig sowohl auf
den markierten als auch auf den nichtmarkierten Oberflächen mit einer
wäßrigen, Mikrokapseln-freien, pigmentierten Streichfarbenformulierung, wie
sie bei cast-coated-Papieren verwendet wird mit Trockenbeschichtungsge
wichten von annähernd 20 g/m2 beschichtet wurden.
Die mittels Hochglanztrockenanlage fertiggestellten Papiere zeigten in jedem
Fall Markierungen mit akzeptabler Sichtbarkeit; sie wurden auf ihre funktio
nelle Brauchbarkeit getestet und die Brauchbarkeit erwies sich als zufrieden
stellend.
Dieses Beispiel zeigt, wie die durch Laserstrahlung gebildeten Markierungen
bei unterschiedlichen Energieniveaus variieren.
Das Basispapier und der Laser waren wie im Beispiel 9 beschrieben, wobei
die Streckenenergie der Laserstrahlung von 5 bis 12 J/m variiert wurde.
Es zeigte sich, daß eine Streckenenergie von unter 5 J/m einen Minimum
schwellenwert für eine sichtbare Markierungsbildung darstellt. Sichtbare
Markierungen wurden immer erhalten bei Streckenenergien von 5,5 bis 9
J/m. Streckenenergien von < 9 J/m ergaben Markierungen mit guter
Sichtbarkeit, aber die Basispapiere zeigten schon relativ starke Carbonisie
rungserscheinungen im Bereich der Markierungen.
Claims (17)
1. Verfahren zur Erzeugung einer Markierung in der obersten Beschich
tung von Papiersubstraten dadurch, daß man vor der Aufbringung der
obersten Beschichtung die Oberfläche wenigstens einer der unterhalb
der obersten Beschichtung angeordneten Schichten mit Laserenergie
behandelt, wobei die oberste Beschichtung des Papiersubstrats opak
ist und ausgewählt ist aus wenigstens einer Bedruckung und/oder
wenigstens einer Lackierung und/oder wenigstens einer Metallisierung
oder Kombinationen davon.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar
unterhalb der obersten Beschichtung ein unpigmentierter, weiß- oder
farbig-pigmentierter Strich angeordnet ist, welcher zusätzlich verdichtet
(satiniert) und gegebenenfalls mit einer Lackierung versehen sein kann.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man
ein Faservlies, ein an der Oberfläche präpariertes Faservlies, ein be
schichtetes Faservlies, welches gegebenenfalls unterhalb der Be
schichtung präpariert und/oder metallisiert sein kann, ein metallisiertes
Faservlies, welches gegebenenfalls unterhalb der Metallisierung prä
pariert und/oder beschichtet sein kann an der Oberfläche mit
Laserenergie behandelt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
gegebenenfalls an der Oberfläche präparierte Faservlies beschichtet ist
mit einem unpigmentierten, weiß- oder farbig-pigmentierten Strich,
welcher zusätzlich verdichtet (satiniert) und gegebenenfalls mit einer
Lackierung versehen sein kann.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche eines Faservlieses
mit Laserenergie behandelt und auf die mit Laserenergie behandelte
Oberfläche wenigstens eine weitere Beschichtung aufträgt, die ausge
wählt ist aus einer Bedruckung, Lackierung oder Metallisierung.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche des Faservlieses mit
Laserenergie behandelt, die mit Laserenergie behandelte Oberfläche
metallisiert und anschließend auf die metallisierte Oberfläche eine
Bedruckung und/oder eine Lackierung aufträgt.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die metallisierte Oberfläche eines
Faservlieses, gegebenenfalls nach Aufbringung einer Lackierung oder
Bedruckung mit Laserenergie behandelt und anschließend auf die mit
Laserenergie behandelte Oberfläche eine Bedruckung und/oder eine
Lackierung aufträgt.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die mit einer Beschichtung gemäß
Anspruch 4 versehene Oberfläche eines Faservlieses mit Laserenergie
behandelt und anschließend auf die mit Laserenergie behandelte
Oberfläche eine Bedruckung und/oder eine Lackierung aufträgt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die mit einer Beschichtung gemäß
Anspruch 4 versehene Oberfläche eines Faservlieses mit Laserenergie
behandelt, die mit Laserenergie behandelte Oberfläche metallisiert und
anschließend auf die metallisierte Oberfläche eine Bedruckung
und/oder eine Lackierung aufträgt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die mit einer Beschichtung gemäß
Anspruch 4 versehene Oberfläche eines Faservlieses metallisiert, die
metallisierte Oberfläche, welche gegebenenfalls mit einer Lackierung
oder Bedruckung versehen werden kann, mit Laserenergie behandelt
und auf die mit Laserenergie behandelte Oberfläche eine Bedruckung
und/oder eine Lackierung aufträgt.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche eines Faservlieses
mit Laserenergie behandelt, die mit Laserenergie behandelte Ober
fläche mit einer Beschichtung gemäß Anspruch 2 versieht und auf
diesen anschließend eine Bedruckung und/oder eine Lackierung auf
trägt.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Faservlies transparent, opak, weiß oder far
big ist und gegebenenfalls eine Oberflächenpräparation aufweist.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 und 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Beschichtung des
Faservlieses um einen unpigmentierten oder weiß- oder farbig-pigmen
tierten Strich handelt, welcher zusätzlich verdichtet (satiniert) und zu
sätzlich mit einer Lackierung versehen sein kann.
14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung aus Kupfer, Alu
minium, Gold oder Silber ist.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung ein Logo, ein Name, ein
Markenzeichen, eine Abbildung oder eine Sicherheitsmarkierung ist.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Papiersubstrat eine flächenbezo
gene Masse von 40 bis 400 g/m2 aufweist.
17. Markiertes Papierprodukt erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem
oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16.
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