ES2295444T3

ES2295444T3 - Metodo para elaborar un film rotulable por laser.

Info

Publication number: ES2295444T3
Application number: ES02796200T
Authority: ES
Inventors: Arne Koops; Michael Blumel
Original assignee: Tesa SE
Current assignee: Tesa SE
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: EP1440133A1; US20040209086A1; CA2454909A1; EP1440133B1; CN1545542A; JP2005501162A; US7438963B2; DE50211261D1; DE10142638A1; WO2003018700A1; CN1272753C; CA2454909C

Abstract

Método para elaborar una lámina imprimible por láser, que comprende las etapas de: - aplicación sobre una lámina soporte protectora (10) de una capa de grabación (11, 21) que lleva una laca endurecible por UV, - aplicación sobre la capa de grabación (11, 21) de una capa base (14, 24) que lleva una laca endurecible por radiación electrónica, - curado por radiación electrónica.

Description

Método para elaborar un film rotulable por láser.

La presente invención se refiere a un método para elaborar un film rotulable por láser.

Para marcar piezas de vehículos, máquinas, aparatos eléctricos y electrónicos, etc., se emplean cada vez más las etiquetas técnicas, p.ej. como placas de identificación, como etiquetas de control para el desarrollo de procesos o como plaquitas de garantía y de verificación.

Para imprimir estas placas o etiquetas se utilizan ampliamente potentes láseres regulables, mediante los cuales se "pirograban" marcas como rótulos, códigos y similares. El material rotulable debe cumplir elevadas exigencias, ya que la impresión debe tener lugar rápidamente, el poder de resolución debe ser grande, la aplicación sencilla y el material debe tener gran resistencia mecánica, física y química. Los materiales usuales, como p.ej. el papel impreso, el aluminio anodizado o lacado o las láminas de PVC, no satisfacen todas estas exigencias.

La solicitante elabora una etiqueta multicapa autoportante, que se elabora a partir de una laca sin disolvente endurecida por radiación electrónica y que sobre una gruesa capa de barniz lleva una delgada capa pigmentada que cubre la anterior. En la patente DE 81 30 861 U1 se describe una etiqueta de este tipo. La etiqueta se imprime grabando la capa más delgada mediante un láser que la destruye, haciendo visible la capa gruesa de barniz inferior. Debido a su estructura química y al curado por radiación electrónica, el material de la lámina tiene una gran resistencia.

El tratamiento con láser (preferentemente un láser de Nd:YAG o un láser de CO_{2}) requiere que la capa superior de laca que sirve de contraste sea bastante delgada (inferior a 15 \mum) y tenga un espesor muy constante. Esto es factible si durante la elaboración se utiliza una máquina de precisión (sistema multicilindro) para aplicar la capa delgada de laca. Para ello primero se aplica la capa delgada de laca sobre una lámina de proceso o una lámina soporte protectora (lámina de poliéster) y luego se extiende con rasqueta la capa gruesa de barniz. Ambas capas se polimerizan por radiación electrónica (80 kGy, 350 kV) en una sola operación, obteniéndose un polímero muy reticulado. Esta lámina lacada para láser se recubre además con una masa autoadhesiva y se desprende de la lámina soporte protectora durante el proceso final de la confección.

En la elaboración de la lámina rotulable por láser previamente conocida, la aplicación del primer recubrimiento de barniz es una etapa del proceso costosa y sensible. La máquina aplicadora de precisión limita la anchura de trabajo, la elección de los colores de la laca es limitada, la coloración de la capa delgada de laca es poco flexible y solo puede lograrse un recubrimiento de suficiente calidad trabajando a una velocidad de aplicación relativamente baja.

En algunos campos de aplicación se desea además que las etiquetas estén individualizadas antes de imprimirlas con un láser. La individualización puede consistir, p.ej., en un diseño específico del cliente, el cual, junto con una vía de distribución controlada para las etiquetas aún no impresas, pero específicas del cliente, serviría para asegurar su originalidad, ya que después sería casi imposible falsificar las etiquetas impresas.

El objeto de la presente invención es conseguir un método de elaboración de una lámina imprimible por láser, que sea más económico que el conocido anteriormente y que permita una mayor variación del diseño de la lámina imprimible por láser, hasta llegar a la individualización específica para el cliente.

Este objetivo se resuelve mediante un método para elaborar una lámina imprimible por láser según las características de la reivindicación 1. Las reivindicaciones secundarias describen formas de ejecución ventajosas del método. La reivindicación 19 se refiere a una etiqueta multicapa elaborada con un método de este tipo.

En el método de la presente invención para elaborar una lámina imprimible por láser se prensa una capa de grabación, que lleva una laca endurecible por UV, sobre una lámina soporte protectora. Sobre la capa de grabación se aplica una capa base que lleva una laca endurecible por radiación electrónica. El curado tiene lugar por irradiación electrónica.

Según la terminología aquí escogida, partiendo del proceso de elaboración, la lámina soporte protectora se halla "debajo". En cambio en la lámina acabada la capa de grabación está al descubierto, es decir, se encuentra "arriba". De modo semejante a la etiqueta multicapa anteriormente conocida, la lámina elaborada mediante el método de la presente invención puede imprimirse con un láser, destruyendo la capa de grabación en los puntos deseados.

En la presente invención la capa de grabación se imprime, preferentemente mediante un proceso flexográfico UV. Los procedimientos de impresión tienen muchas posibilidades en cuanto al diseño de formas geométricas, colores y esquemas cromáticos. Así por ejemplo, el proceso flexográfico UV puede usarse también para aplicar la capa de grabación sobre materiales en forma de cinta y a pesar de su bajo precio proporciona una buena calidad de impresión, lo que permite trabajar con anchuras considerablemente mayores en comparación con el método anteriormente conocido y expuesto al comienzo.

Preferiblemente, la capa de grabación se endurece por radiación UV antes de extender la capa base. Al endurecer más tarde la capa base (o una capa intermedia opcional, véase abajo) por radiación electrónica se produce una firme unión de la laca endurecida por UV con la laca endurecida mediante radiación electrónica, con elevada adherencia interlaminar.

Las propiedades de la lámina imprimible por láser, como p.ej. gran resistencia mecánica, física y química, son tan buenas como las de las láminas láser convencionales. Sin embargo, al contrario que en la fabricación de las etiquetas múltiples descritas al comienzo, no se requiere un proceso de recubrimiento tan costoso. En vez del proceso flexográfico UV también pueden emplearse otras técnicas de impresión corrientes para aplicar la capa de grabación sobre la lámina soporte protectora.

En una forma de ejecución preferida de la presente invención la capa de grabación se aplica recubriendo toda la superficie. La capa de grabación puede ser monocolor, sobre todo que contraste fuertemente con el color de la capa base o de una capa intermedia (véase abajo). En este caso la lámina imprimible por láser está estructurada de manera similar a la etiqueta multicapa corriente. La lámina se puede rotular con un láser (p.ej. un láser de Nd:YAG o un láser de CO_{2}), eliminando localmente la capa de grabación; cuando hay un fuerte contraste de color entre la capa de grabación y la capa subyacente, el rótulo es bien legible.

Pero la capa de grabación también puede aplicarse a toda la superficie y ser multicolor, ya que las técnicas de impresión para aplicar la capa de grabación pueden manejarse de modo flexible. Así p.ej. pueden preverse dos o más colores de contraste alineados según la dirección longitudinal de la lámina imprimible por láser, es decir, siguiendo la dirección en que se aplica la capa de grabación. Otro ejemplo son diferentes colores de contraste impresos repetidamente a cierta distancia, según la dirección transversal de la lámina. Así, recortando una serie de etiquetas de la lámina rotulable por láser se obtienen etiquetas de diversos colores. En principio las capas de grabación también pueden tener otras muestras de color, incluyendo diseños personalizados según el deseo del cliente, p.ej. logos o rotulaciones específicas previstas en la capa de grabación. La rotulación con el láser puede tener lugar por eliminación de la capa de grabación, igual que en el caso de una capa de grabación monocolor. La elaboración de etiquetas multicapa convencionales de varios colores solo es factible con mucho trabajo.

En otra forma de ejecución ventajosa de la presente invención la capa de grabación se aplica solo sobre parte de la superficie. Un ejemplo es un logo personalizado de cierto color (formando preferiblemente un fuerte contraste con el de la capa base o intermedia) que se aplica a intervalos prefijados sobre la lámina soporte protectora. Esto es técnicamente más sencillo y económico que aplicar la capa de grabación a toda la superficie y prever una laca de distinto color para los espacios entre cada logo.

Esta variante del método resulta especialmente adecuada para una forma de ejecución en la cual, tras la capa de grabación y antes de la capa base, se aplica una capa intermedia que lleva preferentemente una laca pigmentada endurecible por radiación electrónica. El color de la capa intermedia contrasta preferiblemente con el de la capa base. Mientras la lámina aún no está impresa la capa base queda cubierta por la capa intermedia, y una capa de grabación aplicada sobre parte de la superficie destaca ópticamente de la capa intermedia. Al rotular con un láser, la capa intermedia se elimina localmente, dado el caso junto con partes de la capa de grabación que se hallan en los puntos de incidencia, dejando visible la capa base.

La laca curable por radiación electrónica se endurece preferiblemente en una sola operación, reticulándose con la capa de grabación, tanto en las formas de ejecución en que solo está prevista una capa base, como en las formas de ejecución en que se aplica una capa base y una capa intermedia. La dosis energética de radiación electrónica oscila preferentemente entre 50 kGy y 150 kGy y la energía electrónica entre 200 keV y 500 keV. La capa base y/o la capa intermedia opcional pueden aplicarse mediante rasqueta antes del curado.

En una forma de ejecución ventajosa de la presente invención la capa de grabación muestra al menos una característica original que permite una individualización adicional y aumenta la seguridad contra la falsificación de la lámina rotulable por láser o de una etiqueta multicapa recortada de dicha lámina. Es preferible que estas marcas de originalidad no sean directamente legibles, sino que requieran unos dispositivos más o menos complejos para reconocerlas y, por tanto, comprobar la originalidad. Así, por ejemplo, la capa de grabación puede contener colorantes fluorescentes a la luz UV, que se hacen visibles al iluminar con una lámpara UV. Otro ejemplo son los colorantes termocrómicos, que varían su color por efecto del calor. También cabe la posibilidad de dotar la laca de la capa de grabación con otras sustancias detectables capaces de proporcionar una prueba de originalidad, p.ej. con sustancias como "Biocode" o "Microtaggent". La firma Biocode vende con la marca "Biocode" un sistema formado por agente, marcador y receptor, que permite una detección específica en muestras biológicas. "Microtaggent" es una marca de la firma Microtrace Inc. para un pigmento multicapa que solo mediante observación microscópica permite reconocer un código de color específico del cliente. Estas marcas de originalidad son de por sí conocidas y están disponibles según diversas formas de ejecución. Pueden emplearse en muchos casos para identificar y distinguir productos clara-
mente.

La capa de grabación puede llevar una laca de UV catiónica, que se aplica preferiblemente con un bajo espesor, comprendido p.ej. en el intervalo de 1 a 20 g/m^{2} y sobre todo de 3 a 6 g/m^{2}. (Para una densidad de 1 g/m^{3} corresponde a un espesor de 1 \mum.).

La capa base y/o la capa intermedia opcional llevan preferentemente una laca pigmentada de poliuretanacrilato endurecible por radiación electrónica. El espesor de la capa de grabación puede estar comprendido en el intervalo de 20 a 500 g/m^{2}, preferiblemente de 100 a 160 g/m^{2}. La capa intermedia opcional suele ser más delgada que la capa de grabación.

La lámina soporte protectora puede ser de poliéster y su espesor está comprendido preferentemente en el intervalo de 10 a 200 \mum.

En una forma de ejecución preferida de la presente invención, sobre la capa base se extiende una masa adhesiva, p.ej. un adhesivo sensible a presión, con un espesor comprendido en el intervalo de 5 hasta 70 \mum, preferiblemente de 10 hasta 30 \mum. Esta masa adhesiva se puede cubrir con una capa de protección (p.ej. un papel de silicona).

La lámina imprimible por láser puede elaborarse en forma de banda por el método de la presente invención. De esa banda se pueden recortar etiquetas del tamaño necesario para los usos corrientes. La lámina soporte protectora ya se puede despegar durante el proceso de elaboración, preferiblemente en una etapa final, pero también cabe la posibilidad de que sea el cliente quien la retire, antes de rotular la etiqueta mediante un láser. Cuando la capa base va provista de masa adhesiva, el cliente puede colocarla fácilmente en el lugar previsto para ello.

A continuación se expone más detalladamente la presente invención por medio de ejemplos prácticos. Los dibujos representan

Figura 1 un corte esquemático longitudinal a través de una lámina rotulable por láser - elaborada según una primera forma de ejecución del método de la presente invención - que todavía se halla sobre una lámina soporte protectora,

Figura 2 un corte esquemático longitudinal a través de una etiqueta extraída de una lámina según la figura 1, durante un proceso de rotulación realizado con un láser,

Figura 3 una vista superior de la etiqueta rotulada según la figura 2,

Figura 4 un corte esquemático longitudinal a través de una lámina rotulable por láser - elaborada según una segunda forma de ejecución del método de la presente invención - que aquí está orientada como en la figura 2, y

Figura 5 una vista superior de una etiqueta rotulada de una lámina según la figura 4.

En la figura 1 se ha representado cómo se elabora una lámina 1 rotulable por láser, según un primer ejemplo de ejecución.

Sirve como soporte una lámina protectora 10, para la cual se usa en el ejemplo de ejecución una lámina de poli-éster de 50 \mum de grosor (lámina Hostaphan RN 50, de Mitsubishi). Sobre toda la superficie de la lámina soporte protectora 10 se aplica una laca UV catiónica mediante un proceso de flexografía UV. La capa de grabación 11 así formada contiene según el ejemplo de ejecución una cantidad de laca de 3 hasta 6 g/m^{2}, es decir, el espesor de la capa de grabación es de aproximadamente 3 hasta 6 \mum. En el ejemplo de ejecución esta laca va pigmentada en un tono oscuro. Una vez aplicada, la capa de grabación 11 se irradia con luz ultravioleta.

Sobre la capa de grabación 11 endurecida se aplica a rasqueta una capa base 14 formada por una laca curable por radiación electrónica (en el ejemplo de ejecución una laca de poliuretanacrilato pigmentada en blanco). La cantidad preferida de laca está comprendida en el intervalo de 100 hasta 160 g/m^{2}, que corresponde a un espesor de aproximadamente 100 hasta 160 \mum. A continuación se irradia la capa base 14 con electrones. En el ejemplo de ejecución la tensión de aceleración de los electrones es de 350 kV y la dosis energética de 80 kGy. La laca curable por radiación electrónica de la capa base 14 reticula, formándose simultáneamente enlaces químicos con la capa de grabación 11. El resultado es un material de gran resistencia mecánica y mucha estabilidad química, con capas fuertemente unidas entre sí.

En otra etapa, empleando un método de recubrimiento corriente, se aplica una masa adhesiva sobre la capa base 14, dejando una capa de adhesivo 16. En el ejemplo de ejecución la capa de adhesivo 16 se cubre con un papel de silicona que sirve de capa protectora 17.

En general la lámina 1 imprimible por láser es tan grande que de ella puede recortarse un gran número de etiquetas multicapa. La lámina soporte protectora 10 puede despegarse antes de recortarlas, pero también después, dejando la capa de grabación 11 al descubierto.

La figura 2 muestra una etiqueta multicapa formada a partir de la lámina rotulable por láser 1, después de desprender la lámina soporte protectora 10. En la representación de la figura 2 la capa de grabación 11 está orientada hacia arriba y la capa protectora 17 está retirada, puesto que la etiqueta está pegada sobre un objeto no representado en la figura 2. La capa de adhesivo 16 tiene, preferiblemente, una adherencia tan fuerte, que la lámina 1 no se puede arrancar del objeto sin romperse.

La lámina 1 se puede imprimir con un rayo láser - indicado en la figura 2 con una flecha - generado preferentemente con un láser de Nd:YAG o de CO_{2}. El rayo láser destruye la capa de grabación 11 y deja al descubierto la capa base 14 subyacente. De este modo queda grabado un rótulo 19 que puede verse muy bien cuando el contraste de color entre la capa de grabación 11 (oscura en el ejemplo de ejecución) y la capa base 14 (blanca en el ejemplo de ejecución) es grande.

En la figura 3 se representa la lámina 1 vista por encima después de rotularla. Con los colores elegidos para el ejemplo de ejecución, el rótulo grabado 19 aparece de color blanco sobre un fondo oscuro formado por la parte de capa de grabación 11 no destruida.

En las figuras 4 y 5 se describe otro ejemplo de ejecución de un método para elaborar una lámina rotulable por láser. Aquí la lámina está señalada con el número 2. Al igual que en el primer ejemplo de ejecución, como soporte protector se usa una lámina de poliéster (Hostaphan RN 50, Mitsubishi), sobre la cual se aplican y se endurecen sucesivamente varias capas. Por último se despega la lámina soporte protectora. La figura 4 muestra la lámina 2 rotulable por láser en forma de etiqueta multicapa tras retirar la lámina soporte protectora, orientada como en la figura 2. A continuación se detallan las etapas del proceso.

Primero se aplica una laca catiónica de curado UV sobre parte de la lámina soporte protectora mediante un proceso flexográfico UV. Así se forma una capa de grabación 21 sobre parte de la superficie, que puede verse en el segmento superior de la figura 4. En el ejemplo de ejecución la laca de curado UV va pigmentada en verde oscuro y está aplicada en forma de logos 28 repetidos a intervalos regulares, como se ve también en la figura 5. La cantidad de laca está comprendida en el intervalo de 3 a 6 g/m^{2} (referida a la aplicación sobre toda la superficie). Una vez aplicada, la capa de grabación 21 se irradia con luz ultravioleta para endurecerla.

Seguidamente se aplica a rasqueta una capa intermedia 22, que en el ejemplo de ejecución consta de una laca de poliuretanacrilato endurecible por radiación electrónica, pigmentada en negro (cantidad aproximada de laca 13 g/m^{2}). El material de la capa intermedia 22 rodea las partes de capa de grabación 21 que sobresalen de la lámina soporte protectora, produciendo una superficie 23 considerablemente plana (método de "impresión en molde"). Por tanto la capa de grabación 21 está prácticamente intercalada en la capa intermedia 22, ver figura 4.

Antes del endurecimiento por radiación electrónica se aplica a rasqueta otra capa de laca curable por radiación electrónica, la capa base 24. En el ejemplo de ejecución está formada igualmente por una laca de poliuretanacrilato y está pigmentada en blanco. La cantidad de laca está comprendida preferentemente en el intervalo de 100 hasta 160 m^{2}. A continuación la capa base 24, la capa intermedia 22 y la capa de grabación 21 se irradian con electrones desde el lado de la capa base 24 (en el ejemplo de ejecución, 80 kGy de dosis energética a 350 kV). Así se endurecen la capa base 24 y la capa intermedia 22, y la capa intermedia 22 se reticula con la capa de grabación 21.

Al igual que en el primer ejemplo de ejecución por último se aplica una capa de adhesivo 26 (en el ejemplo de ejecución un adhesivo sensible a la presión con un espesor de 20 \mum) y se cubre con una capa protectora (no representada en la figura 4). Después de despegar la lámina soporte protectora y recortar eventualmente la lámina 2 imprimible por láser en piezas del tamaño deseado queda el aspecto representado en la figura 4. La figura 4 (igual que las figuras 1 y 2) no se ha hecho a escala.

La figura 5 presenta la lámina 2 imprimible por láser (o un corte de la misma) vista por encima. La capa de grabación 21 tiene la forma de un modelo de logo 28 en color verde oscuro sobre un fondo negro formado por la capa intermedia 22.

La lámina 2 está personalizada con los logos 28. Para rotular la lámina 2 se destruye localmente con un láser la capa intermedia 22 hasta que aparece por debajo la capa base 24 de color blanco. Si en uno de los puntos donde incide el rayo láser se encuentra una parte del logo también se destruye esta zona de la capa de grabación 21. De esta manera se forma un rótulo grabado 29 como el mostrado en la figura 5 (de un color distinto al del ejemplo de ejecución).

Claims

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1. Método para elaborar una lámina imprimible por láser, que comprende las etapas de:

-

aplicación sobre una lámina soporte protectora (10) de una capa de grabación (11, 21) que lleva una laca endurecible por UV,

-

aplicación sobre la capa de grabación (11, 21) de una capa base (14, 24) que lleva una laca endurecible por radiación electrónica,

-

curado por radiación electrónica.
2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de grabación (11, 21) se aplica mediante un proceso de flexografía UV.
3. Método según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la capa de grabación (11, 21) se cura por radiación UV antes de aplicar la capa base (14, 24).
4. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de grabación (11) se aplica por toda la superficie.
5. Método según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa de grabación (21) se aplica sobre una parte de la superficie.
6. Método según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa de grabación se aplica en distintos colores.
7. Método según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque después de aplicar la capa de grabación (21) y antes de aplicar la capa base (24) se aplica una capa intermedia (22) que lleva preferentemente una laca pigmentada endurecible por radiación electrónica.
8. Método según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la laca curable por radiación electrónica se endurece en una sola etapa y se reticula con la capa de grabación (11, 21), siendo preferentemente la dosis energética de la radiación electrónica de 50 kGy a 150 kGy y la energía electrónica de 200 keV a 500 keV.
9. Método según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa base (14, 24) y/o la capa intermedia opcional (22) se aplican a rasqueta.
10. Método según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la capa de grabación presenta, al menos, una marca de originalidad escogida preferentemente del siguiente grupo: colorantes fluorescentes a la luz ultravioleta, colorantes termocrómicos, sustancias que contienen un sistema de detección específica de muestras biológicas, pigmentos multicapa.
11. Método según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la capa de grabación (11, 21) lleva una laca catiónica UV.
12. Método según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la capa de grabación (11, 21) está aplicada con un espesor comprendido en el intervalo de 1-20 g/m^{2}, preferiblemente de 3-6 g/m^{2}.
13. Método según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la capa base (14, 24) y/o la capa intermedia opcional (22) presentan una laca pigmentada de poliuretan-acrilato curable por radiación electrónica.
14. Método según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque la capa base (14, 24) se aplica en un espesor comprendido en el intervalo de 20-500 g/m^{2}, preferiblemente de 100-160 g/m^{2}.
15. Método según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque el soporte protector (10) es una lámina de poliéster cuyo grosor está comprendido preferentemente en el intervalo de 10-200 \mum.
16. Método según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque por encima de la capa base (14, 24) se aplica una masa adhesiva (16, 26) que preferiblemente se cubre con una capa de protección (17).
17. Método según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la lámina imprimible por láser (1, 2) se recorta.
18. Método según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la lámina soporte protectora (10) se despega, preferentemente en una etapa final del proceso.
19. Etiqueta multicapa elaborada por un método según una de las reivindicaciones 1 a 18.