EP1628279B1

EP1628279B1 - Laserfilm

Info

Publication number: EP1628279B1
Application number: EP05106839A
Authority: EP
Inventors: Christian Kreft; Sören Kahlcke
Original assignee: Tesa SE
Current assignee: Tesa SE
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: US20060029760A1; EP1628279A2; DE502005005785D1; DE102004038774A1; EP1628279A3; ES2314575T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Laserfilm aus einer zumindest einschichtigen Trägerschicht aus einer transparenten Folie, die einseitig mit einer Selbstklebemasse beschichtet ist, sowie die Verwendung desselben auf Verpackungen oder zu transportierenden Gegenständen.
Der laserfilm gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US 2004 026921 bekannt.
Die Beschriftung und Kennzeichnung von Materialien mittels Laser ist ein weit verbreitetes Verfahren. Hierbei wird während des Beschriftungsvorganges Material von dem zu beschriftenden Material abgetragen. Wird eine dünne, andersfarbige Deckschicht von einer Basisschicht abgetragen, lassen sich kontrastreiche Beschriftungen erzielen.
In der DE 81 30 861 U wird ein derartiges mehrschichtiges Etikett aus einer dünnen und einer dicken selbsttragenden, deckend pigmentierten Lackschicht offenbart. Beide Schichten bestehen aus einem elektronenstrahlgehärteten lösungsmittelfrei aufgetragenen Lack, wobei die Schichtdicken unterschiedlich sind. Die Beschriftung des Etiketts erfolgt dadurch, dass mit Hilfe eines Lasers die obere dünnere Lackschicht weggebrannt wird, so dass die untere dickere Lackschicht sichtbar wird, wobei die untere Schicht bevorzugt eine Kontrastfarbe zur ersteren aufweist.
Bei dieser Beschriftung handelt es sich um eine Art von Gravur, womit Manipulationsmöglichkeiten wie bei traditionellen Bedruckungen mit Farben und Tinten entfallen. Das Etikett ist durch die eingesetzten Rohstoffe und den Herstellungsprozess derart spröde eingestellt, dass eine Entfernung desselben von den Haftuntergründen fast immer nur unter Zerstörung möglich ist.
In der EP 0 645 747 A wird ein laserbeschriftbares mehrschichtiges Etikettenmaterial gezeigt, das sich aus einer ersten Schicht, einer zweiten, von der ersten Schicht optische differierenden Schicht zusammensetzt, wobei die erste Schicht mittels Laserstrahlung entsprechend einem gewünschten Schrift- oder Druckbild unter Sichtbarmachung der Oberfläche der zweiten Schicht entfernbar ist. Zwischen den Schichten ist weiterhin eine eine Trägerschicht bildende transparente Kunststofffolie angeordnet.
Die DE 44 21 865 A1 zeigt ein Einschichtlaseretikett aus einer Trägerschicht aus Kunststoff, die ein Additiv enthält, das unter Laserbestrahlung einen Farbumschlag zeigt.
Die Trägerschicht ist einseitig mit einer Selbstklebemasse beschichtet, welche gegebenenfalls mit einem Trennpapier oder einer Trennfolie abgedeckt ist.
Die Trägerschicht besteht aus einem Lack, insbesondere aus einem gehärteten Lack, vorzugsweise einem strahlengehärteten Lack, insbesondere aus einem elektronenstrahlengehärteten Polyurethanacrylat-Lack. In einer alternativen Ausführungsform ist die Trägerschicht aus einem Polybutylenterephthalat.
Mit der DE 199 09 723 A1 ist eine Sicherheitsfolie bekannt geworden, die eine Trägerschicht aufweist, in der ein Identifikationsmedium enthalten ist. Mit Hilfe eines berührungslosen Beschriftungsprozesses können die Diffusionseigenschaften dieses Identifikationsmediums gezielt selektiv und lokal verändert werden. Wird die so beschriftete Sicherheitsfolie auf ein Werkstück aufgeklebt, so diffundiert das Identifikationsmedium zur Substratoberfläche hin und bewirkt dort eine nachweisbare Reaktion. Dabei erfolgt diese Diffusion beziehungsweise Reaktion nur in solchen Bereichen der Substratoberfläche, in denen durch den Beschriftungsvorgang die Diffusionsfähigkeit ausgelöst beziehungsweise nicht behindert wurde. Somit ermöglicht die Sicherheitsfolie eine eindeutige Beschriftung und Identifikation des Werkstücks.
Die Sicherheitsfolie wird mittels eines berührungslosen Verfahrens beschriftet. So kann auch im Fabrikumfeld eine schmutzunempfindliche, schnelle, flexibel variierbare Beschriftung erreicht werden. Die Beschriftung der Sicherheitsfolie - und somit die Änderung der Diffusionseigenschaften des Identifikationsmediums - kann insbesondere mit Hilfe elektromagnetischer Strahlung erfolgen. Besonders vorteilhaft zur Beschriftung der Sicherheitsfolie ist der Einsatz eines Lasers, mit Hilfe dessen sowohl eine temperatur- als auch eine lichtsensitive Beschriftung erfolgen kann (wobei der Begriff "Licht" in diesem Fall den gesamten dem Laser zugänglichen Bereich des elektromagnetischen Spektrums umfasst). Laser haben den zusätzlichen Vorteil, kontrastreiche Beschriftungen mit einer beliebigen Wahl des Musters zu ermöglichen, schnelle Änderungen des Beschriftungsmusters zu gestatten und prozesssicher im Fabrikumfeld einsetzbar zu sein.
Ein zusätzlicher Sicherheitsaspekt ist in der DE 199 04 823 A1 offenbart. Hier wird ein Verfahren zur Herstellung einer Folie beschrieben, bei dem zunächst eine Stützträgerfolie mittels eines Prägewerkzeuges geprägt wird, wobei das Prägewerkzeug holographische Strukturen aufweist. Anschließend wird eine Folie auf der geprägten Stützträgerfolie erzeugt, so dass sich auf der Folie zumindest ein Hologramm abzeichnet.
Aus der DE 195 31 332 A1 ist eine laserbeschriftbare Gummimischung bekannt. Als Basismaterial für diese Gummimischung wird ein Kautschuk, bevorzugt ein Naturkautschuk verwendet, dem ein Additiv zugesetzt ist, das unter Laserbestrahlung ein Farbumschlag zeigt. Der Kautschuk kann darüber hinaus mit üblichen Zusatzstoffen wie Alterungsschutzmitteln, Vernetzern, Lichtschutzmitteln, Ozonschutzmitteln, Ruß, Zinkoxid, Fettsäuren, Harzen, Weichmachern oder Beschleunigern abgemischt sein.
Geeignete Additive zur Erzeugung des Farbumschlags sind insbesondere Farbpigmente und Metallsalze, vor allem Kupferhydroxidphosphat oder auch Iriodin. Diese Additive werden dem Kautschuk in einer Größenordnung von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 5 Gew.-%, zugesetzt. Weiterhin kann zu dem Additiv auch zusätzlich Titandioxid zugemischt werden.
In allen genannten Möglichkeiten wird in der Trägerschicht des Klebebandes beziehungsweise Etiketts eine Beschriftung erzeugt.
Leistungsfähige steuerbare Laser zum Einbrennen von Markierungen wie Schriften, Codierungen und dergleichen sind verbreitet. An das zu beschriftende Material werden unter anderem folgende Anforderungen gestellt:

Es soll schnell beschriftbar sein.
Es soll ein hohes räumliches Auflösungsvermögen erreicht werden.
Es soll in der Anwendung möglichst einfach sein.
Die Zersetzungsprodukte sollen nicht korrosiv wirken.

Darüber hinaus werden für besondere Fälle zusätzliche Eigenschaftsmerkmale gefordert:

Hohe Temperaturbeständigkeit soll gegeben sein, beispielsweise bis über 200 °C.
Gute Beständigkeit gegen Bewitterung, Wasser und Lösungsmittel ist erwünscht.
Bekannte, hierfür eingesetzte Materialien, wie bedrucktes Papier, eloxiertes Aluminium, lackiertes Blech oder PVC-Folien, werden nicht allen diesen Anforderungen gerecht.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen selbstklebenden Laserfilm zur Verfügung zu stellen, dessen Beschriftung nach der Belaserung optimal geschützt ist und der die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Laserfilm, wie er gemäß Hauptanspruch beschrieben ist. Gegenstand der Unteransprüche sind besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstands sowie besonders vorteilhafte Verwendungen des erfindungsgemäßen Laserfilms.
Dementsprechend betrifft die Erfindung einen Laserfilm aus einer
zumindest einschichtigen Trägerschicht aus einer transparenten Folie, die
einseitig mit einer Selbstklebemasse beschichtet ist, die
ein Additiv enthält, das unter Laserbestrahlung einen Farbumschlag zeigt, und die
gegebenenfalls mit einem Trennpapier oder einer Trennfolie abgedeckt ist.

In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform besteht die Trägerschicht aus einer PET- oder PP-Folie.
Weiter vorzugsweise weist die Trägerschicht eine Dicke von 10 bis 200 µm, insbesondere von 50 bis 100 µm auf.
Die Trägerschicht kann auch von einen mehrschichtigen Laminat unterschiedlicher Folien gebildet werden, wobei jede einzelne Folie transparent sein muss.
Erfindungsgemäß ist in der Klebemasse das lasersensitive Additiv vorhanden, das unter Laserbestrahlung einen Farbumschlag erzeugt. Die Klebemasse weist neben der Beschriftbarkeit durch einen Laser insbesondere die Eigenschaften einer druckempfindlichen Klebmasse auf.
Vorzugsweise hat die Klebemasse einen hellen Farbton.
Die Eigenschaften der Klebemasse orientieren sich dabei an den Anforderungen in den für Laserfilmen beziehungsweise daraus gefertigten Etiketten typischen Anwendungen.
Als Basis für die Klebemasse wird ein Kautschuk, zum Beispiel Naturkautschuk oder ein Blend aus Natur- mit Synthesekautschuken eingesetzt. Diesem Kautschuk beziehungsweise Kautschukblend ist besagtes Absorberpigment zugesetzt, das für den Farbumschlag verantwortlich ist. Darüber hinaus kann der Kautschuk mit üblichen Zusatzstoffen wie Füllstoffen, Alterungsschutzmitteln, Vernetzern, Farbpigmenten, Zinkoxid oder Harzen abgemischt sein.
Für die Einstellung weiterer Eigenschaften der Klebemasse kann eine Vernetzung durch UV-Strahlung, Elektronenstrahlhärtung, auf thermischen oder chemischen Wege durchgeführt werden.
Die Klebmasseschicht weist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine Dicke von 15 bis 200 µm, insbesondere 30 bis 100 µm auf.
Die eingesetzten Absorberpigmente zur Erzeugung des Farbumschlages sind insbesondere Farbpigmente oder Metallsalze, vor allem Kupferhydroxidphosphat.
Dieses Additiv wird der Klebemasse in einer Größenordnung von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 5 Gew.-% zugesetzt, und zwar bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Klebemasse.
Erfindungsgemäß umfasst der Begriff Laserfilm ein Klebeband, das zu einer archimedischen Spirale aufgewickelt sein kann, sowie Laseretiketten oder Abschnitte, die von dem Klebeband je nach Einsatzfall abgelängt werden. Die Laseretiketten/Abschnitte können auch gestanzt werden.
Die Vorteile des Films oder des Etiketts mit laserbeschriftbarer Klebemasse sind darin zu sehen, dass es möglich ist, Verklebungen bei Bedarf mit individuell wählbaren Beschriftungen zu versehen, welche dauerhaft und mit sehr gutem Kontrast lesbar sind. Im Vergleich zu trägerseitig bedruckten Klebebändern ergibt sich der Vorteil einer mechanisch geschützten Beschriftung, das heißt, durch diesen Aufbau ergibt sich der Vorteil des Schutzes vor Informationsverlust, da die Schrift im Vergleich zu Beschriftungen im Bedruckungsverfahren nicht auf, sondern unter der Trägeroberseite liegt.
Die Laserbeschriftung hat im Vergleich zu gängigen Drucksystemen wie zum Beispiel dem Thermotransferdruck den weiteren Vorteil, dass die Flexibilität der Beschriftung (fortlaufende Seriennummerierung, kurzfristiger Wechsel von Klarschrift zu Barcode oder ähnlichem) deutlich größer ausfällt.
Eine besonders vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Etiketts bietet sich in der Verpackung und Bedruckung von Paketen beziehungsweise zu transportierenden Gegenständen für den Versand oder im logistischen Bereich an.
Im Verpackungsbereich von Waren wird das gegebenenfalls beschriftete Etikett auf die Verpackungseinheit manuell oder maschinell appliziert. Die Beschriftung kann vor oder nach Applikation erfolgen. Bei der vorteilhaften Ausführung eines beschriftbaren Etiketts wird eine individuelle Beschriftung, zum Beispiel Adressen, Steuerungscodes auf der Verpackungseinheit verklebt, es erübrigt sich ein separater Verklebungsvorgang mit einem Barcode- oder Adresslabel.
Die Beschriftung der Klebemasse kann mit Hilfe von Nd-Yag-Festkörperlasern, insbesondere bei einer Licht-Wellenlänge von 1064 nm erfolgen. Um eine gewünschte Beschriftung in der Klebemasse zu erzeugen, können Galvanoablenksysteme oder auch Masken eingesetzt werden.
Im Auftreffpunkt des Lasers auf die Materialoberfläche absorbiert das in die Klebemasse eingebettete Additiv wie bevorzugtes Kupferhydroxidphosphat die Energie. Hierdurch entsteht eine starke Wärmeentwicklung in der unmittelbaren Umgebung des bestrahlten Partikels durch Absorption der energiereichen Strahlung, so dass eine Karbonisierung der benachbarten Polymermatrix stattfindet. Die bevorzugt hauptsächlich durch das Zumischen von Titandioxid hell gefärbte Klebemasse verändert ihre Farbe im Bereich der aufgetretenen Karbonisierung abhängig von der eingesetzten Energiemenge zu Grau- bis Schwarztönen. Dieser Farbwechsel erzeugt kontrastreiche Beschriftungen.
Bei der Beschriftung bleibt die Trägerfolie des Bandes unverändert und der Farbumschlag in der Klebemasse erfolgt ohne beziehungsweise mit minimalem Materialabtrag.
Durch den laserbeschriftbaren Film können vorteilhaft neue Anwendungen abgedeckt werden.
In einer bevorzugten Verwendung sind durch den Einsatz reißfester Folienträger, kombiniert mit laserbeschriftbarer Klebemasse Verklebungen im Verpackungsbereich mit zusätzlicher Beschriftungsmöglichkeit oder sonstige temporäre beziehungsweise dauerhafte Verklebungen aller Art.
Die bisher bekannten Lösungen zum Kleben/Zukleben und Beschriften eines Produktes sehen mindestens zwei nebeneinander verwendete Klebeanwendungen vor. Zum einen ein Klebeband, das die Verklebung sicherstellt, zum anderen ein Etikett mit aufgedruckten Daten wie zum Beispiel Adressen, Steuerungsbarcodes etc.
Die hier beschriebene Erfindung kombiniert diese Klebeanwendungen miteinander, das heißt, die Erfindung beschreibt einen Film, der gleichzeitig die Verklebung sicherstellt sowie die Möglichkeit bietet, Beschriftungen daran vorzunehmen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Beispiels sowie zweier Figuren näher erläutert werden, ohne mit diesen die Erfindung in irgendeiner Weise beschränken zu wollen.
Die Figur 1 zeigt einen Laserfilm, der aus einer Trägerschicht 1, hier einer transparenten 40 µm-PET-Folie, besteht, auf die eine Klebemasse 2 aufgebracht ist.
Der Laserfilm wird an den gewünschten Stellen mit einem Nd-YAag-Laser 3 bestrahlt. Der Strahl 3 durchdringt durch die transparente Folie 1 und wird von dem Additiv in der Klebemasse 2 absorbiert, was zu einer Karbonisierung der unmittelbaren Umgebung 4 führt. Das karbonisierte Material ergibt nach Abschluss der Bestrahlung die gewünschte Beschriftung.
In der Figur 2 ist eine besonders vorteilhafte Verwendung des Laserfilms dargestellt. Der Laserfilm ist auf einem Untergrund 5 verklebt. Die Beschriftung des Films erfolgt derart, dass die Klebemasse 2 im Auftreffpunkt des Laserstrahls 3 über die gesamte Dicke der Schicht karbonisiert wird. Weiterhin wird der Strahl 3 so geführt, dass die Oberfläche des Untergrunds 5 ebenfalls vom Laserstrahl 3 verändert/beschriftet wird. Im Untergrund 5 erscheint ein Abbild 41 der Beschriftung im Laserfilm.
Sollte der Laserfilm vom Untergrund 5 entfernt werden, würde dieser Manipulationsversuch sofort sichtbar sein, weil die Beschriftung 41 im Untergrund 5 nicht mehr vom Laserfilm abgedeckt ist.
Der erfindungsgemäße Laserfilm beinhaltet somit auch die Option, als Sicherheitsetikett eingesetzt zu werden.

Beispiel

Zusammensetzung der laserbeschriftbaren Klebemasse

	Gew.-%
Naturkautschuk	42,40
Kreide	10,10
C₅-fraktioniertes aliphatisches Kohlenwasserstoffharz	39,40
ZnO	5,10
Titandioxid	1,00
Kupferhydroxidphosphat	1,00
Alterungsschutzmittel	1,00
Gesamt	100,00

Die Herstellung der Klebemasse erfolgt diskontinuierlich in zwei Schritten; Erstellung einer Vormischung und der Endmischung.

Vormischung

Die der Gesamtrezeptur entsprechende Menge Elastomer (Naturkautschuk), Füllstoff, Zinkoxid, Titandioxid, Alterungsschutzmittel, Kupferhydroxidphosphat sowie ca. ¼ der Gesamtmenge Klebharz (C₅-fraktioniertes aliphatisches Kohlenwasserstoffharz Piccotac 1100E der Firma Eastman) werden grammgenau für die folgenden Arbeitsschritte abgewogen und im Kneter (Innenmischer) vom Typ Werner & Pfleiderer, der durch ineinander greifende Wellen mit einer maximalen Geschwindigkeit von 50 U/min. gekennzeichnet ist, vorgelegt.
Die Knetzeit beträgt 3 Minuten bei einer Knettemperatur von 95 °C.

Endmischung

Anschließend wird die Vormischung aus dem Kneter genommen und mit der restlichen Menge Klebharz (3/4 der Gesamtmenge) in einen für Kautschukklebemassen gängigen Universalkneter überführt.
Die Knetdauer der Vormischung mit dem Klebharz erfolgt über einen Zeitraum von 15 Minuten bei einer Knettemperatur von 95 °C. Hierbei wird das Klebharz portionsweise in Zeitetappen von 4 Minuten in die knetende Vormischung zugegeben.
Die Herstellung der Klebemasse kann auch in kontinuierlicher Herstellung erfolgen. Hierbei werden die benötigten Rohstoffe direkt über Dosiereinrichtungen entsprechend der Rezeptur im Extruderverfahren compoundiert. Es bietet sich hierbei das Verfahren über den Planetwalzenextruder an.
Daraufhin erfolgt die Ausformung der Klebmasse zu einem Klebefilm in einem 3-Walzen Beschichtungsaggregat. Herbei wird entweder die Trägerfolie durch den Beschichtungsspalt eingefädelt und dieser so eingestellt, dass sich Klebmasseaufträge von 15 bis 200 µm, vorzugsweise von 30 bis 100 µm ergeben, oder die Folie wird nach dem Beschichtungsspalt an der Übergabewalze gegen die ausgeformte Klebemasse gepresst und somit übergeben. In beiden Fällen wird die beschichtete Trägerfolie zu Rollenware aufgewickelt, bei Bedarf kann ein Abdeckpapier oder eine Abdeckfolie zur Klebemasse zukaschiert werden.
Die so hergestellte Rollenware kann nun bei Bedarf klebmasseseitig durch UV-Strahlung oder Elektronenstrahlhärtung beaufschlagt werden.

Beschriftung

Die Beschriftung der Klebemasse erfolgt mit einem Nd-Yag-Festkörperlaser mit Galvanoablenksystem.
Abhängig vom eingesetzten Laser und dem gewünschten Beschriftungsgrad können die Parameter entsprechend variiert werden.

Claims

Laserfilm aus einer zumindest einschichtigen Trägerschicht (1) aus einer transparenten Folie, die einseitig mit einer Selbstklebemasse (2) beschichtet ist, wobei die Selbstklebemasse (2) gegebenenfalls mit einem Trennpapier oder einer Trennfolie abgedeckt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Selbstklebemasse (2) ein Additiv enthält, das unter Laserbestrahlung (3) einen Farbumschlag zeigt.
Laserfilm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) aus einer PET- oder PP-Folie besteht
Laserfilm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv ein Farbpigment oder ein Metallsalz ist, vor allem Kupferhydroxidphosphat.
Laserfilm nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,5 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamt-Gewicht der Klebemasse (2) eingesetzt wird.
Laserfilm nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Additiv zusätzlich Titandioxid in der Klebemasse (2) vorhanden ist.
Laserfilm nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1) eine Dicke von 10 bis 200 µm, insbesondere von 50 bis 100 µm aufweist.
Laserfilm nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Klebmasseschicht (2) eine Dicke von 15 bis 200 µm, insbesondere 30 bis 100 µm aufweist.
Verwendung eines Laserfilms nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche in der Verpackung und Bedruckung von Paketen beziehungsweise zu transportierenden Gegenständen für den Versand oder im logistischen Bereich.