DE3827035A1 - Optisch lesbarer informationstraeger und dessen verwendung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optisch les­ baren Informationsträger auf der Basis einer Weißbruch­ folie und dessen Verwendung.

Es sind bereits Aufzeichnungsverfahren bekannt, bei denen durch Wärmeeinwirkung auf einem beschichteten Träger chemische Reaktionen ausgelöst werden, die zu Verfärbungen führen. Es ist auch bekannt, durch Wärme­ einwirkung das Reflexionsvermögen einer Kunststoffober­ fläche zu verändern, ein sogenanntes Lochbrennen vor­ zunehmen oder auf einem Träger aufgebrachte Materialien zum Schmelzen zu bringen, so daß optisch abgreifbare Effekte entstehen.

Weißbruchfolien sind in einem System als Informations­ träger bekannt, bei dem zum Weißbruch fähige Folien mechanisch, z.B. in einer Prägevorrichtung, belastet werden, so daß die Information in Gestalt eines Weiß­ bruchmusters erkennbar wird.

Es wurde nun ein optisch lesbarer Informationsträger auf der Basis einer Weißbruchfolie gefunden, der dadurch gekennzeichnet ist, daß eine durch Weißbruch eingetrübte Folie Informationen in Form trübungsfreier oder geringer getrübter Bereiche enthält.

Unter einer durch Weißbruch eingetrübten Folie wird eine ursprünglich klare oder opake Folie verstanden, bei der durch mechanische Beanspruchung eine Weißfärbung erfolgt ist. Wahrscheinlich beruht eine derartige Weißfärbung auf dem Entstehen von Mikrorissen, sogenannten Crazes. Eine derartige Weißfärbung tritt bei bestimmten Folien bei einer mechanischen Beanspruchung auf, die zum Brechen oder Reißen der Folie noch nicht ausreicht.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können alle zum Weißbruch befähigten Folien, insbesondere Kunststoff­ folien verwendet werden. Bevorzugt sind mechanisch stabile, flexible, zum Weißbruch befähigte Folien auf der Basis von Polyvinylchlorid, Polyolefinen, Poly­ estern, Polyamiden, Polyimiden, Polyacetaten, Poly­ carbonaten, Polystyrol, Celluloseestern, Polyvinyl­ estern, Polyvinylalkoholen, Polyurethanen, Polyethern, Polyacrylsäuren, Polymethacrylsäuren, Polyacrylnitrilen, Polyacrylamiden und deren Gemischen, die einer mechani­ schen Beanspruchung zur Ausbildung des Weißbruchs unter­ zogen worden sind.

Besonders gute Weißbrucheigenschaften weisen häufig Folien in Form von Gieß-, Kalander- oder Blasfolien auf, die nicht einheitlich aufgebaut sind, sondern aus Kombi­ nationen verschiedener Kunststoffe bestehen (z.B. aus Copolymerisaten, Cokondensaten, Mischpolymeren oder Kunststoffgemischen) oder aus Gemischen von Kunststoffen oder Kunststoffkombinationen mit Zusatzstoffen (z.B. niedermolekularen oder oligomeren organischen Kompo­ nenten oder Füllstoffen). Als Füllstoffe kommen bei­ spielsweise Gläser, Siliciumdioxid, Kieselsäuren, Koh­ lenstoff, Metalloxide, Metallhydroxide, Metallcarbonate, Metallsilikate, Metallphosphate, Metallborate, Metall­ carbide, Metalle, Kunststoffe und/oder Pigmente in Frage. Bei den Füllstoffen handelt es sich vorzugsweise um feinteilige, pulverige, kugelige oder faserförmige Füllstoffe mit möglichst ähnlichem Brechungsindex wie das damit gefüllte Polymer.

Der nicht einheitliche Aufbau von zum Weißbruch be­ fähigten Kunststoffolien kann auch auf Phasenübergänge von kristallin zu amorph zurückgehen.

Die erfindungsgemäß zum Einsatz gelangenden Folien kön­ nen beispielsweise eine Dicke im Bereich 0,01 bis 2 mm aufweisen. Vorzugsweise beträgt die Dicke zwischen 0,1 und 1 mm. Die Folien können gegebenenfalls vor oder nach der Herstellung des Weißbruchzustandes, vorzugsweise vor dessen Herstellung, chemisch oder physikalisch behandelt oder modifiziert worden sein, z.B. durch Einwirkung energiereicher Strahlung vernetzt worden sein.

Nicht einheitlich aufgebaute Folien sind häufig vor der Behandlung zur Erzeugung des Weißbruchs nicht völlig klar, sondern bedingt durch optische Streuung an den Phasen- und/oder Teilchengrenzen mehr oder weniger opak. Das hat zur Folge, daß erfindungsgemäße Informations­ träger auf der Basis solcher Folien Informationen im allgemeinen in Form geringer getrübter Bereiche (im Ver­ gleich zu dem Zustand nach Herstellung des Weißbruchs), nicht jedoch in Form völlig trübungsfreier Bereiche enthalten. Auch beim Vorliegen von derartigen Ver­ hältnissen ist im allgemeinen die auf erfindungsgemäße Informationsträger aufgebrachte Information ausreichend gut optisch erkennbar und abgreifbar.

Für erfindungsgemäße Informationsträger werden bevorzugt Folien verwendet auf der Basis von Polybutylen, Polyiso­ butylen, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Poly­ ethylenterephthalat und Polyvinylchlorid, wobei diese Polymere als Homopolymerisate, Copolymerisate oder Poly­ merblends vorliegen können. Besonders bevorzugt sind Folien auf der Basis von Homo- und Copolymerisaten des Vinylchlorids, die gegebenenfalls mit ABS-Polymerisaten und/oder sonstigen Modifikatoren, z.B. Weichmachern, Stabilisatoren, Gleitmitteln und/oder Farbgebern, abge­ mischt sein können. ABS-Polymerisate und sonstige Modifikatoren können in Homo- oder Copolymerisaten des Vinylchlorids beispielsweise in Mengen von insgesamt 1 bis 25 Gew.-% vorliegen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kommen die Folien in durch Weißbruch getrübter Form zum Einsatz. Den Weiß­ bruchzustand kann man beispielsweise erreichen, indem man gegebenenfalls vorbehandelte Folie reckt, wobei in einer oder mehreren Richtungen in der Folienfläche ge­ reckt werden kann. Die gegebenenfalls anwendbaren Vorbe­ handlungen können z.B. in Kontakt bringen mit flüssigen oder dampfförmigen Lösungsmitteln und/oder Einstellen einer bestimmten Temperatur vor dem Reckprozeß sein.

Vorzugsweise führt man den Weißbruchzustand herbei, indem man die Folie während des Reckens mit einem Winkel von weniger als 90° über eine gegebenenfalls gekühlte scharfe Kante zieht. Weiterhin ist es bevorzugt einen Reckgrad anzuwenden, der in einem Bereich von 20 bis 90% zwischen beginnender Weißbruchtrübung und Brechen oder Reißen der Folie liegt. Gegebenenfalls kann die mechanische Behandlung zur Erzeugung des Weißbruchs auch mehrmals hintereinander wiederholt werden. Schließlich ist es noch bevorzugt Folien zu verwenden, die bei einer Temperatur von über 50°C, vorzugsweise zwischen 80 und 180°C, die durch Weißbruch erzeugte Trübung wieder ganz oder teilweise verlieren. Ein teilweiser Zurückgang der Trübung sollte dabei mindestens so weit ausgeprägt sein, daß er mit dem menschlichen Auge erkennbar ist.

In einer besonderen Ausführungsform enthalten erfin­ dungsgemäße Informationsträger außer der zuvor beschrie­ benen Folie eine oder mehrere zusätzliche Komponenten. Bei diesen kann es sich z.B. um Schutz-, Filter-, Reflexions-, Absorptions-, Streu- und/oder Kleber­ schichten, sowie um Schwarzfolien, Farbstoffe und/oder Pigmente handeln. Solche Schichten und/oder Folien können auf der Vorder- und/oder Rückseite aufgeklebt, aufkaschiert, aufgelegt, auflackiert oder aufgeschweißt sein. Zum mechanischen Schutz sind transparente Schutz­ schichten bevorzugt, die gegebenenfalls auch eine opti­ sche Filterwirkung aufweisen können. Kleber-, Refle­ xions-, Absorptions- und Streuschichten befinden sich vorzugsweise rückseitig, z.B. in Form von Schwarz- oder Metallfolien. Pigmente und/oder Farbstoffe sind, soweit überhaupt vorhanden, im allgemeinen in der Weißbruch­ folie enthalten, beispielsweise so, daß sie beim Erzeu­ gen des Weißbruchs von der damit verbundenen Trübung überdeckt und an den Stellen, an denen Informationen aufgebracht wurden wieder sichtbar werden.

Besonders bevorzugt werden für die vorliegende Erfindung Folien verwendet, wie sie als Prägefolien für Beschrif­ tungs- und Etikettierungszwecke im Handel erhältlich sind. Diese müssen dann nur noch in den Weißbruchzustand überführt werden, z.B. durch Ziehen über eine scharfe Kante, bevor sie Informationen aufnehmen und dann einen erfindungsgemäßen Informationsträger darstellen können.

Die Informationen können auf verschiedene Weise auf er­ findungsgemäße Informationsträger aufgebracht worden sein. Man kann sich dazu beispielsweise eines heizbaren Stempels, eines gesteuerten Infrarotstrahls, durch Schlag- oder Ultraschalleinwirkung eingebrachter thermi­ scher Energie oder einer Wärmestrahlung bedienen. Bei der Wärmestrahlung kann es sich beispielsweise um einen Laserstrahl oder Gasstrahl handeln. Besonders bevorzugt werden Informationen mit bildmäßig fokusierten und/oder gesteuerten Laserstrahlen, insbesondere Infrarotlasern, aufgebracht.

Die Informationen können in dem erfindungsgemäßen Infor­ mationsträger z.B. bild- oder codemäßig enthalten sein. Als Codes kommen insbesondere Punkt- und Strichcodes in Frage; als bildmäßige Informationen insbesondere Zahlen, Buchstaben, sonstige graphische Symbole und digitale oder analoge Bildflächen, die auch hoch aufgelöst sein können. Auch Tonfolgen (Musik) oder in Bilder rücküber­ führbare Zeichen können auf erfindungsgemäßen Informa­ tionsträgern gespeichert werden.

Die Aufbringung der Informationen kann so erfolgen, daß der Informationsgeber die durch Weißbruch eingetrübte Folie berührt oder nicht berührt. Vorzugsweise erfolgt die Informationseingabe berührungslos.

Im allgemeinen ist es ausreichend, wenn während des Auf­ bringens von Informationen an den Stellen der durch Weißbruch eingetrübten Folie, an denen Informationen in Form trübungsfreier oder geringer getrübter Bereiche ge­ speichert werden sollen, Temperaturen im Bereich von 85 bis 180°C realisiert werden. Bevorzugt sind dabei Tempe­ raturen im Bereich 90 bis 130°C.

Das Ablesen der Informationen, die erfindungsgemäße Informationsträger enthalten, kann mit dem menschlichen Auge oder durch Ausmessen, Auswerten und/oder Registrie­ ren mit Hilfe von Meßgeräten erfolgen. Eine hierfür ge­ eignete Messung ist die Messung der Reflexionsfähigkeit bzw. der intermittierenden Reflexionsfähigkeit der ur­ sprünglich weitgehend homogen reflektierenden Folie. Hierfür brauchbare Meßgeräte, sowie Geräte zum Aufbrin­ gen von Informationen sind nicht Gegenstand der vorlie­ genden Erfindung sondern Stand der Technik.

Erfindungsgemäße Informationsträger können vorzugsweise zur Auszeichnung, Etikettierung und Überwachung von Wa­ ren oder sonstigen Gegenständen verwendet werden, wobei man die Informationsträger an den Waren und Gegenständen befestigen oder darin integrieren kann. Solche Etiketten kann man z.B. mit einem Laserstrahl beschriften und aus­ lesen, wobei Entfernungen bis zu 1,20 m und mehr zwi­ schen Laserstrahl-Quelle und Etikett möglich sind. Bei entsprechender Eichung der Informationseingabe und deren Ablesen kann man erfindungsgemäße Informationsträger auch als Temperaturanzeigeelement verwenden oder als Re­ gistriermaterial für die Aufzeichnung von Wärmesignalen in Meßgeräten.

Erfindungsgemäße Informationsträger zeichnen sich da­ durch aus, daß sie vor der Informationseingabe ein homo­ genes Aussehen haben können und nicht aus mehrschichti­ gen Systemen bestehen müssen, daß sie bei der Informa­ tionseingabe keine chemische Materialveränderung durch­ laufen und, daß man einmal eingegebene Informationen im allgemeinen durch Erhitzen wieder löschen und dann die Folie nach erneutem Überführen in den Weißbruchzustand wieder neu verwenden kann.

Beispiel 1

Eine gemäß dem Stand der Technik aus Suspensions-Poly­ vinylchlorid hergestellte 0,35 mm dicke Folie, die neben Gleitmitteln und Zinn-Stabilisatoren 10 Gew.-% eines handelsüblichen ABS-Polymerisats als Modifikator ent­ hielt und bei guter Durchsichtigkeit und Klarheit eine Lichtdurchlässigkeit von 76% aufwies wurde in 2 cm breite Endlosstreifen geschnitten und bei 18°C über eine ein Halbkreisprofil aufweisende Stahlkante von 0,1 mm Dicke im Winkel von 25° gezogen. Dabei erfolgte eine sehr gleichmäßige Weißbrucheintrübung. Der Prozeß wurde dreimal wiederholt, bis keine Verstärkung der Eintrübung mehr beobachtet wurde. Anschließend war die Lichtdurch­ lässigkeit der Folie auf unter 10% gesunken.

Ein so vorbehandelter Folienstreifen wurde 1 Sek. lang auf eine Koflerbank aufgedrückt. Es zeigte sich, daß die Trübung dort wieder aufgehoben wurde, wo die Koflerbank über 90°C aufwies. An diesen Stellen wirkte die Folie nicht mehr weiß reflektierend, sondern dunkler.

Beispiel 2

Eine wie in Beispiel 1 hergestellte und zur Weißbruch­ eintrübung vorbehandelte Folie wurde mit einem auf 110°C erhitzten Stab an verschiedenen Stellen jeweils 0,5 Sek. lang berührt. An den Berührungsstellen bildeten sich punktförmige, optisch gut erkennbare Signale aus.

Beispiel 3

Eine wie in Beispiel 1 hergestellte und zur Weißbruch­ eintrübung vorbehandelte Folie wurde durch eine Schlitz­ blende mit Infrarotlicht bestrahlt. Dabei bildete sich ein strichförmiges Signal auf der Folie aus.

Beispiel 4

Eine handelsübliche geschwärzte Prägefolie in Form eines 9 mm breiten Streifens, der rückseitig eine Klebeschicht trug, die durch eine abziehbare Schutzfolie geschützt wurde (handelsüblich zur Verwendung in Buchstabenpräge­ geräten zur Herstellung von Prägeetiketten z.B. unter dem Handelsnamen Tenza Super), wurde wie bei Beispiel 1 über eine scharfe Kante gezogen, wobei sie sich ohne die Klebeschicht und deren Schutzfolie zu verlieren, durch den Weißbruch von schwarz nach weiß verfärbte.

Nunmehr wurde der weiß aussehende Streifen über eine Schlitzblende mit Infrarotlicht bestrahlt. Dadurch wurde er mit schwarz wirkenden Strichen beschriftet, weil an den belichteten Stellen die Weißbrucheintrübung wieder zurückgenommen wurde und die ursprüngliche schwarze Ein­ färbung wieder erschien.

Claims (10)

1. Optisch lesbarer Informationsträger auf der Basis einer Weißbruchfolie, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Weißbruch eingetrübte Folie Informa­ tionen in Form trübungsfreier oder geringer getrübter Bereiche enthält.

2. Informationsträger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es sich bei der Weißbruchfolie um eine Folie auf der Basis von Polyvinylchlorid, Polyolefinen, Polyestern, Polyamiden, Polyimiden, Polyacetaten, Polycarbonaten, Polystyrolen, Cellu­ loseestern, Polyvinylestern, Polyvinylalkoholen, Polyurethanen, Polyethern, Polyacrylaten, Polymeth­ acrylaten, Polyacrylsäuren, Polymethacrylsäuren, Polyacrylnitrilen, Polyacrylamiden und deren Ge­ mische handelt, die einer mechanischen Behandlung zur Ausbildung des Weißbruchs unterzogen worden sind.

3. Informationsträger nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Kombinationen verschie­ dener Kunststoffe bestehen oder aus Gemischen von Kunststoffen oder Kunststoffkombinationen mit Zu­ satzstoffen.

4. Informationsträger nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Folie auf der Basis von Polybutylen, Polyisobutylen, Polyethylen, Poly­ propylen, Polystyrol, Polyethylenterephthalat oder Polyvinylchlorid in Form von Homopolymerisaten, Co­ polymerisaten oder Polymerblends enthält.

5. Informationsträger nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Weißbruchzustand herbeige­ führt worden ist, indem man die Folie reckt und mit einem Winkel von weniger als 90° über eine scharfe Kante zieht.

6. Informationsträger nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich Schutz-, Filter-, Reflexions-, Absorptions-, Streu- und/oder Kleber­ schichten enthält.

7. Informationsträger nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationen mit einem heizbaren Stempel, einem gesteuerten Infrarot­ strahl, durch Schlag- oder Ultraschalleinwirkung eingebrachter thermischer Energie oder durch eine Wärmestrahlung auf den Träger gebracht worden sind.

8. Informationsträger nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er die Informationen als Punkt­ code, Strichcode oder bildmäßige Information ent­ hält.

9. Verwendung von Informationsträgern gemäß Ansprüchen 1 bis 8 zur Auszeichnung, Etikettierung und Über­ wachung von Waren.

10. Verwendung von Informationsträgern gemäß Ansprüchen 1 bis 8 als Temperaturanzeigeelemente.