EP1089882A2 - Verfahren zur markierung von papieren und kartons - Google Patents

Verfahren zur markierung von papieren und kartons

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EP1089882A2
EP1089882A2 EP99924958A EP99924958A EP1089882A2 EP 1089882 A2 EP1089882 A2 EP 1089882A2 EP 99924958 A EP99924958 A EP 99924958A EP 99924958 A EP99924958 A EP 99924958A EP 1089882 A2 EP1089882 A2 EP 1089882A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
laser energy
treated
printing
paper
Prior art date
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Granted
Application number
EP99924958A
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English (en)
French (fr)
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EP1089882B1 (de
Inventor
Viktor Uerlings
Arnold Gillner
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Zanders Feinpapiere AG
Original Assignee
Zanders Feinpapiere AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Zanders Feinpapiere AG filed Critical Zanders Feinpapiere AG
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Application granted granted Critical
Publication of EP1089882B1 publication Critical patent/EP1089882B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating
    • D21H25/06—Physical treatment, e.g. heating, irradiating of impregnated or coated paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/44—Watermarking devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/02—Metal coatings
    • D21H19/08—Metal coatings applied as vapour, e.g. in vacuum
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/80—Paper comprising more than one coating
    • D21H19/82—Paper comprising more than one coating superposed

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a permanent marking in the uppermost coating of paper substrates and the paper products, such as paper and cardboard, obtainable with this method and having a marking in the uppermost layer.
  • DE-A-34 25 086 describes a method for marking prints by applying a special form of energy to the printed sheet / web. Modulated laser light, visible light, infrared light, ultraviolet light or ultrasound is proposed as the form of energy. As a result of this treatment with energy, part of the pressure is removed at the predetermined locations, resulting in the marking on the printing. The method is particularly suitable for creating single copies (unique pieces) of a print.
  • DE-A-37 10 153 describes a paper provided with an image and coated with microcapsules, for example carbonless paper. In the process for producing this paper, the paper substrate is first provided with an image in the form of a watermark with the aid of laser energy.
  • a transparent microcapsule coating is applied to the surface of the paper substrate, which covers the image generated by laser energy but does not darken it.
  • the image therefore remains visible through the dry microcapsule coating of the end product.
  • the illustration should not interfere with subsequent processes, especially the printing or writing on the paper.
  • This object has been achieved by a method for producing a marking in the uppermost coating of paper substrates in that the surface of at least one of the layers arranged below the uppermost coating is treated with laser energy before the top coating is applied, the top coating of the paper substrate being opaque and is selected from at least one printing and / or at least one coating and / or at least one metallization or combinations thereof.
  • the nonwoven substrates which can be used as paper substrate in the process according to the invention and which can optionally be coated before the laser treatment have a mass per unit area (basis weight) of 40, preferably from 60 to 400 g / m 2 , preferably up to 300 g / m 2 .
  • Cardboard which usually has a mass per unit area of at least 150 g / m 2 , preferably at least 170 g / m 2 , is therefore also suitable for the method according to the invention.
  • the terms "paper substrate” or "substrate of the paper product” used interchangeably to describe the invention thus include not only substrates of classic papers, such as writing paper, but also substrates of a surface-related mass corresponding to cardboard boxes.
  • the opacity of the top coat is determined by subtracting the opacity (in percent) of an uncoated paper substrate from the opacity (in percent) of the identical but uncoated paper substrate.
  • the determination of the opacity of the coated and uncoated paper substrates as such is carried out in accordance with DIN 53146. Areas which have not been treated with laser energy are compared.
  • Such printing and / or painting and / or metallization is considered to be an opaque coating in the sense of the invention which, on conventional office paper with a mass per unit area of 80 g / m 2, has an increase in opacity of at least 5 percentage points, preferably of at least 8 percentage points causes.
  • a standard paper substrate for determining the opacity of the top coating (s) a normal writing paper treated with an unpigmented starch coat was used with an opacity (uncoated) of 80-82%.
  • the technical effect brought about by the method according to the invention is particularly surprising since the uppermost coating arranged according to the invention on the layer marked with laser is a non-transparent, i.e. an opaque coating.
  • this uppermost coating consists of at least one printing and / or at least one metallization and / or at least one coating or combinations of these individual coatings, which can also be arranged in a different order.
  • the top coating can be followed by several subsequent coatings on the laser-marked surface of the paper substrate without the perceptibility / visibility of the marking in reflected light on the top layer suffering as a result.
  • at least three-color printing and black as a contrast enhancer are necessary for color printing.
  • An unpigmented, white or colored pigmented line, which can additionally be compressed (satin), can be arranged immediately below the top coating consisting of the printing and / or painting and / or the metallization.
  • the uppermost coating which is arranged on the laser-marked surface and is not transparent as such, can consist of several different individual coatings, for example one Metallization and a painting and / or printing arranged thereon or an unpigmented, white or colored pigmented line, which can additionally have printing or painting.
  • the printing is carried out in particular using offset, gravure and flexographic printing processes, inkjet printing processes and laser printing processes known in the prior art.
  • the metallization of paper substrates can be produced by the methods known in the prior art, for example by direct or transfer methods. Aluminum, copper, gold and silver are particularly suitable for application as a metal layer on paper substrates.
  • the top coating consists of a metallization which is selected from the metals mentioned. This metallization can also be printed and / or painted.
  • Metallizations customary in the context of the invention with one of the metals mentioned above have an average layer thickness of 10 to 50 nm, preferably of 15 to 30 nm and particularly preferably of 15 to 25 nm.
  • Metallizations with a layer thickness of 10 nm on paper with a mass per unit area of 80 g / m 2 and an opacity of 80 - 82% already lead to an increase in opacity of over 8 percentage points compared to unmetallized paper.
  • the coating of paper substrates is also known in the prior art.
  • the coating is white or colored, due to the fact that it comprises appropriate pigments and / or dyes.
  • the procedure is such that a non-woven fabric, a non-woven fabric prepared on the surface, a coated non-woven fabric are used as the paper or cardboard substrate if necessary, can be prepared and / or metallized below the coating, a metallized fiber fleece, which can optionally be prepared and / or coated below the metallization, treated on the surface with laser energy.
  • the process according to the invention can also be carried out without further ado so that the laser energy is allowed to act on the still wet nonwoven fabric during the manufacture of the nonwoven fabric.
  • the nonwoven can be a natural nonwoven.
  • the nonwoven fabric itself can be transparent or opaque, white or colored and can be prepared on the surface for example by an unpigmented or pigmented starch solution.
  • the nonwoven fabric which may be prepared on the surface, can also be coated with an unpigmented, white or colored pigmented line which can be additionally compacted (satinized) and optionally provided with a varnish.
  • a special embodiment of the method according to the invention is characterized in that the surface of a nonwoven fabric is treated with laser energy and at least one further coating is applied to the surface treated with laser energy, which is selected from printing, painting or metallization.
  • a further special embodiment is characterized in that the surface of the nonwoven fabric is treated with laser energy, the surface treated with laser energy is metallized and then a coating and / or coating is applied to the metallized surface.
  • the layer thickness of the metal layer and its production reference is made to the above statements.
  • Aluminum is preferred as the metallization.
  • a further special embodiment is characterized in that the metallized surface of a nonwoven fabric is treated with laser energy, if appropriate after application of a lacquer or printing and then applies printing and / or varnishing to the surface treated with laser energy.
  • the metals layer thicknesses and production processes that are suitable for the metallization, reference is made to the above statements.
  • a further special embodiment is characterized in that the surface of a nonwoven fabric provided with an unpigmented, white or colored pigmented line is treated with laser energy and then a print and / or a varnish is applied to the surface treated with laser energy.
  • the line can also be compacted (satin) and optionally coated.
  • a further special embodiment of the method according to the invention is characterized in that the surface of a nonwoven fabric provided with the above-described line is treated with laser energy, the surface treated with laser energy is metallized and then printing and / or lacquering is applied to the metallized surface.
  • the metals, layer thicknesses and production processes that are suitable for the metallization reference is made to the above statements.
  • a further embodiment is characterized in that the surface of a nonwoven fabric provided with the line described above is metallized, the metallized surface, which can optionally be provided with a varnish or print, is treated with laser energy and printing and / or on the surface treated with laser energy or apply paint.
  • the metals layer thicknesses and production processes that are suitable for the metallization, reference is made to the above statements.
  • a further embodiment according to the invention is characterized in that the surface of a nonwoven fabric is treated with laser energy, the surface treated with laser energy with one as above provided defined stroke and then applied printing and / or varnishing thereon.
  • the marking recognizable in the uppermost coating is usually a logo, a name, a trademark, an illustration, a pattern, a security marking or another identification which makes it easier to identify the printed one / paper described.
  • the laser treatment for inscribing or marking the substrate can be carried out according to the invention using the known method raster scan or vector scan with x-y galvanometer mirrors, polygon scanners or also mask imaging methods.
  • the laser energy required to carry out the method according to the invention can be supplied by a pulsed laser or a continuous wave laser (continuous laser), typically in each case a carbon dioxide laser.
  • Nd YAG lasers
  • frequency-converted Nd YAG lasers
  • copper vapor lasers excimer lasers and diode lasers
  • the laser energy is allowed to act on the layer immediately below the top coating before the top coating is applied.
  • the energy density of the laser is to be set so that the image generated on the surface of the laser-treated layer is visible or at least perceptible.
  • the skilled worker is aware that this is not only dependent on the type of laser (pulsed or continuous wave laser), its energy level, but also on the type of paper and its water content.
  • energy densities in the range from 1.7 to 5.0 joules » cm 2 for pulsed lasers and 2.2 up to 4.8 Joules'cm "2 for continuous wave lasers, depending on the web speed recommended. For papers with a higher moisture content, correspondingly higher laser energies are required.
  • stretching energies are required for papers with low to normal moisture contents of laser energy / laser scanning speed) from 3 to 12 J / m, preferably from 5.5 to 8 J / m.
  • line energies of up to 150 J / m are m required.
  • the energy density of the laser can be between 0.1 and less than 1.7 joules “cm " 2 , preferably between 0.1 and 1.6 joules “ cm “ 2 , particularly preferably between 1.0 and 1.6 joules “cm " 2
  • the changes on the surface of the paper or the coating of the paper produced with these energy densities are not visible or perceptible in transmitted or reflected light, but instead only lead to the generation or visibility of a marking in the subsequent coating or the subsequent coatings
  • the method according to the invention can in principle be carried out with laser energy densities of 0.1 to 5.0 joules cm 2 , wherein, as described above, only the surface to be coated is modified by laser action, which is not necessarily immediately visible / perceptible but only on the coating applied to the recognizable changes in the top coating described below leads.
  • the method according to the invention can be carried out independently of one another
  • a surface is set which, in a subsequent further coating process, in particular a metallization or printing process, changes one surface compared to the material untreated with laser.
  • This change in the surface continues in the subsequent coating (printing, painting, metallization) and leads here to readily recognizable changes in the color density, color location, gloss and / or reflection.
  • the coating arranged thereon is not opaque but transparent according to the definition above, this coating can nevertheless, the marking can be perceived by a change in the reflection and mattness of the surface of the transparent coating.
  • the transparent coatings in question here arranged on the laser-marked layer are those in which the increase in opacity, determined according to the method described above, is 2.5 percentage points or less, preferably 2 percentage points or less.
  • Transparent coatings or lacquers are those comprising nitrocellulose (nitrocellulose lacquers) or acrylates (acrylate lacquers).
  • the method according to the invention it is possible to transfer digitized image templates to the not yet finally coated, in particular printed, metallized and / or lacquered paper, the image then being visible in the uppermost coating after the final coating step, i.e. printing, painting or metallizing becomes.
  • the method according to the invention thus makes it possible to make the marking visible only in the uppermost coating, whereas conventional “watermark” methods aim to make the marking visible in the paper substrate itself for cartons with at least 150 g / m 2 , not usable anyway.
  • the markings produced by the method according to the invention are readily visible or perceptible, in particular on the metallized paper, in the reflected light.
  • the invention further relates to paper products having a marking, such as papers and cardboards, which can be obtained by the process described above.
  • These marked papers and boxes made of a substrate as described above, which was treated with laser energy on its surface and a top opaque coating arranged thereon, on the surface of which the marking, which was produced on the underlying paper substrate by laser, was easily produced by a Change in color density, color location, gloss and / or reflection is perceptible.
  • the uppermost opaque coating applied to the laser-treated layer of the substrate consists of at least one printing and / or at least one metallization and / or at least one varnish or a combination of these individual coatings, which can be applied in different orders.
  • the laser-treated substrate of the paper product i.e. the paper and cardboard substrate
  • the laser-treated substrate of the paper product is selected from the group of non-woven fabrics, non-woven fabrics prepared on the surface, coated non-woven fabrics, which can optionally be prepared and / or metallized below the coating, metallized non-woven fabrics, which may be below the metallization can be prepared and / or coated.
  • the influence of various top coatings on the increase in opacity of paper substrates was determined. For this, the opacity of the paper substrate without. Coating is subtracted from the opacity of the paper substrate having the top coating, in order to obtain information about the opacity or opacity of the coating itself. The difference gave a percentage value, which corresponds to the absolute increase in opacity caused by the coating in percentage points.
  • the opacity of the paper before and after coating was determined in accordance with DIN 53146.
  • ZETA® registered trademark of Zanders Feinpapiere AG, Germany, normal brand treated with unpigmented starch screed
  • Hewlett Packard DeskJet 870 inkjet printer measured for the Hewlett Packard InkJet colors red, green and blue
  • normal print mode 4 laboratory pressure device (company sketchbau), offset colors red and blue, medium color density
  • a continuous carbon dioxide laser with 30 watts of power was used to, using a line energy (laser power / laser scanning speed) of 120 J / m, a nonwoven fabric on a paper machine screen with a water content of 88% by weight with 6 x 35 mm markings.
  • the nonwoven fabric was dried to a moisture content of 6-7% by weight and had a mass per unit area of 85 g / m 2 . After the paper had dried, the paper was printed using offset and inkjet printing processes.
  • a 100 Hz (nominal) pulsed carbon dioxide laser system with a pulse energy of 3.27 J to 5.27 J was used to produce a nonwoven fabric on a paper machine screen with a water content of 88% by weight by means of a shadow projection of 0.64 cm 2 large markings.
  • the nonwoven fabric was dried to a moisture content of 6-7% by weight and had a mass per unit area of 85 g / m 2 . After drying, the paper was printed using offset and inkjet printing processes.
  • the surfaces provided with a mark were printed using offset and inkjet printing processes.
  • the laser markings are reflective
  • a 200 g / m 2 base paper with an aqueous, pigmented coating color formulation and by means of cast coating was Process coated on one side with dry coating weights of approximately 20 g / m 2 , and finished using a high-gloss drying system.
  • a test device was then used to use a continuous carbon dioxide laser with an output power of 30 watts in order to produce, with an operating power of 3 watts and a line power of 6 J / m, 13 ⁇ 70 mm markings in the coating of the paper thus finished.
  • the surface provided with a mark was printed using an offset printing process.
  • the markings were visible in the reflecting light and of good quality.
  • a 30 watt output continuous carbon dioxide laser was used to create 13 x 70 mm markings on various white, uncoated and coated papers using 6 J / m stretch energy, after which the papers were marked on them by laser radiation
  • Surfaces were metallized using metal vapor deposition.
  • the mass per unit area of the papers used were 55, 80 and 220 g / m 2 for the uncoated papers, 70 and 250 g / m 2 for the one-sided coated, 90 and 200 g / m 2 for the two-sided coated papers and the range of the moisture content was from 6 to 8% by weight.
  • This example shows how the markings formed by laser radiation vary at different energy levels.
  • the papers used correspond to those in Example 5, the line energy of the laser radiation being varied from 3 to 12 J / m.
  • a path energy of less than 5 J / m represents an approximate minimum threshold value for uncoated and 4 J / m for coated papers for a visible marking after the metallization. Visible markings are always obtained at line energies of 5.5 to 8 J / m. Line energies of> 8 J / m gave markings with good visibility after the metallization, but the papers already showed relatively strong carbonization phenomena in the area of the markings before the metallization.
  • the marking size was 11 x 12 mm in each case. After the markings had been applied, the surface provided with a mark was metallized by means of metal vapor deposition. The markings obtained after the metallization were clearly visible in the reflecting light and of an acceptable quality. The metallized papers were tested according to Example 5 and were found to be satisfactory.
  • a 100 Hz (nominal) pulsed carbon dioxide laser system with a pulse energy of 2.0 joules was used to produce a white, uncoated 55 g / m 2 paper and a white, one-sided coated 70 g / m 2 paper at web speeds of 50 to 350 m / min using
  • Markings have good visibility in reflected light. After the markings had been applied, the surface provided with a mark was metallized by means of metal vapor deposition. The markings obtained after the metallization were visible in the reflecting light and of acceptable quality. The metallized papers were tested according to Example 5 and were found to be satisfactory.
  • a continuous carbon dioxide laser with a 30 watt output line was used to produce 55 g / m 2 base papers with a moisture content of 6-7% by weight, using an operating power of 3 watts, using a line energy of 6 J / m, with 13 x 70 mm markings, according to which the base papers are coated on one side both on the marked and on the unmarked surfaces with an aqueous, microcapsule-free, pigmented coating color formulation, such as is used in cast-coated papers, with dry coating weights of approximately 20 g / m 2 were coated.
  • This example shows how the markings formed by laser radiation vary at different energy levels.
  • the base paper and the laser were as described in Example 9, the path energy of the laser radiation being varied from 5 to 12 J / m. It has been shown that a path energy of less than 5 J / m represents a minimum threshold for visible marking formation. Visible markings were always obtained at line energies of 5.5 to 9 J / m. Line energies of> 9 J / m gave markings with good Visibility, but the base papers already showed relatively strong signs of carbonization in the area of the markings.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

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 diesem Verfahren hergestellte markierte Papiere und Kartons.

Description

Verfahren zur Markierung von Papieren und Kartons
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 flächenbezogener 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 Vergangenheit 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 Verfügung 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 Bedruckung und/oder wenigstens einer Lackierung und/oder wenigstens einer Metallisierung oder Kombinationen davon.
Die Faservliessubstrate, die im erfindungsgemäßen Verfahren als Papiersubstrat 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 wenigstens 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 Papiersubstrats. Die Bestimmung der Opazität der beschichteten und unbeschichteten 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 Schreibpapier 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. Erfindungsgemäß 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 verschiedenen 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 Transferverfahren 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 Oberfläche 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 Oberfläche 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 außerdem 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 BedruGkung 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 Herstellungsverfahren 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 Verfahrens 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 Herstellungsverfahren wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, 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, weiche 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 Maskenabbildungsverfahren 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 Dauerstrichlaser), 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.-%) Energiedichten 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 Feuchtigkeitsgehalt sind entsprechend höhere Laserenergien erforderlich. Bei der Verwendung von kontinuierlichen Lasern sind bei Papieren mit niedrigen bis normalen Feuchtigkeitsgehalten Streckenenergien (Quotient von Laserenergie/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 behandelten 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 Beschichtung 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 notwendigerweise 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.
In dem Fall, daß die Laserenergie, wie oben beschrieben, so eingestellt wird, daß auf dem damit behandelten Substrat keine sichtbaren oder wahrnehmbaren Abbildungen erzeugt werden, und die darauf angeordnete Beschichtung nicht gemäß der obigen Definition opak sondern transparent ist, kann in dieser Beschichtung- dennoch die Markierung durch eine Veränderung in der Reflexion und Mattigkeit der Oberfläche der transparenten Beschichtung wahrgenommen werden.
Bei den hier in Frage kommenden auf der lasermarkierten Schicht angeordneten transparenten Beschichtungen handelt es sich um solche, bei denen die Zunahme der Opazität, nach der oben beschriebenen Methode bestimmt, 2,5 Prozentpunkte oder weniger, vorzugsweise 2 Prozentpunkte oder weniger beträgt.
Transparente Beschichtungen für Papiersubstrate sind im Stand der Technik bekannt und werden danach unterschieden, ob die, die transparente
Beschichtung bildende Komponente dispers oder gelöst in einem geeigneten
Medium (wässrig oder Lösungsmittel) zur Auftragung vorliegt. Beispiele für transparente Beschichtungen bzw. Lacke sind solche umfassend Nitrocellulose (Nitrocellulose-Lacke) oder Acrylate (Acrylat-Lacke).
Ebenso ist es möglich vor Auftragung der obersten Beschichtung nicht nur eine sondern die Oberfläche verschiedener auf dem Faservlies angeordneten 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.
Durch die Art der Lasermarkierung, d.h. durch entsprechende Einstellung der Laserenergie, Fokusgeometrie, Spotgröße, Linienabstand und Linienorientierung können unterschiedliche Reflexionsarten und -grade auf der nachfolgenden Beschichtung bzw. der nachfolgenden Beschichtungen erzeugt werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, digitalisierte Abbildungsvorlagen 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. Herkömmliche 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 Ausgesaltungen 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. Beispiele:
Bezu sbeispiele
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.
Tabelle 1
Bemerkungen zu Tabelle 1 :
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 Druckmodus 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.
Beispiel 1
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 x 35 mm großen Markierungen zu versehen. Das Faservlies 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. Beispiel 2
Bei diesem Beispiel wurde ein 100 Hz (Nennwert) gepulstes Kohlendioxidlasersystem mit einer Pulsenergie von 3,27 J is 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 Feuchtigkeitsgehalt 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 Minimumschwellenwert darstellt.
Beispiel 3
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 x 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.
Beispiel 4
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 Kohlendioxidlaser mit 30 Watt Ausgangsleistung verwendet, um mit einer Betriebsleistung von 3 Watt und einer Streckenleistung von 6 J/m, 13 x 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.
Beispiel 5
In diesem Beispiel wurde ein kontinuierlicher Kohlendioxidlaser mit 30 Watt Ausgangsleistung verwendet, um auf verschiedenen weißen, unbeschichteten und beschichteten Papieren, unter Verwendung einer Streckenenergie von 6 J/m, 13 x 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 funktioneile Brauchbarkeit getestet unter Verwendung des Papiers als Druckmaterial und die Brauchbarkeit erwies sich als zufriedenstellend.
Beispiel 6
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 angenäherten Minimumschwellenwert bei unbeschichteten, und 4 J/m bei beschichteten 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.
Beispiel 7
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: Tabelle 2
Die Markierungsgröße war in jedem Fall 11 x 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 annehmbarer Qualität. Die metallisierten Papiere wurden gemäß Beispiel 5 getestet und erwiesen sich als zufriedenstellend.
Beispiel 8
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 x 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.
Beispiel 9
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 x 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 zufriedenstellend.
Beispiel 10
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

Patentansprüche:
1. 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 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 beschichtetes Faservlies, welches gegebenenfalls unterhalb der Be- Schichtung präpariert und/oder metallisiert sein kann, ein metallisiertes
Faservlies, welches gegebenenfalls unterhalb der Metallisierung präpariert 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.
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 ausgewählt 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 Oberfläche 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 farbig 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-pigmentierten 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, Aluminium, 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 flächenbezogene Masse von 40 bis 400 g/m2 aufweist.
7. Markiertes Papierprodukt erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16.
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