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Dokumentenidentifikation DE69703060T2 10.05.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0802064
Titel Lasermarkierungs-Medium
Anmelder Kirin Beer K.K., Tokio/Tokyo, JP;
Dainippon Printing Co., Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Endo, Norio, Chuo-ku, Tokyo-to, JP;
Isonaga, Teruto, Chuo-ku, Tokyo-to, JP;
Ozawa, Atsuya, Shinjuku-ku, Tokyo-to, JP;
Hayashi, Kazuyoshi, Shinjuku-ku, Tokyo-to, JP;
Shimizu, Koji, Shinjuku-ku, Tokyo-to, JP;
Shimoyamada, Masahiro, Shinjuku-ku, Tokyo-to, JP
Vertreter Müller-Boré & Partner, Patentanwälte, European Patent Attorneys, 81671 München
DE-Aktenzeichen 69703060
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.04.1997
EP-Aktenzeichen 971064944
EP-Offenlegungsdatum 22.10.1997
EP date of grant 13.09.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.05.2001
IPC-Hauptklasse B41M 5/24

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lasermarkierungs-Medium, genauer ein Lasermarkierungs-Medium, welches befähigt ist, Markierungen mit hoher Geschwindigkeit durch Bestrahlung mit Laserlicht zu erzeugen, welche glänzend, lichtbeständig, kratzbeständig, wasserbeständig, chemisch beständig bzw. widerstandsfähig sind und andere Eigenschaften aufweisen.

Als Druckverfahren zum Drucken bzw. Bedrucken von zu bedruckenden Gegenständen bzw. Objekten, wie Aufkleber bzw. Etiketten, Verpackungsmaterialien, etc., wurden Druckverfahren, wie ein Thermotransferverfahren, ein Tintenstrahlverfahren, etc., herkömmlich angewendet.

Das Druckverfahren druckt durch Transferieren bzw. Übertragen einer Tinte vom Lösungstyp auf zu bedruckende Gegenstände durch verschiedenartige Drucke. Dieses Drucken bzw. Bedrucken erfordert mühsame Arbeitsvorgänge, wie Wechsel des Drucks, Zufuhr von Tinte, Einstellung der Viskositäten, und es dauert eine gewisse Zeit, um die übertragene Tinte zu trocknen, und es weist Grenzen hinsichtlich eines Bedruckens eines zu bedruckenden Gegenstands in Hochgeschwindigkeitslinien und hinsichtlich des Druckens von kleinen Teilen bzw. Bereichen bzw. Partien (Lots) auf. Das Thermodruckverfahren druckt durch Übertragen von Tinte auf einem Farbband bzw. Tintenband auf einen zu bedruckenden Gegenstand mittels eines Tintenbands durch einen Drucker mit einem Thermokopf. Im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Druckverfahren verwendet das Thermodruckverfahren keine flüssige Tinte und demgemäß benötigt es keine mühsamen Arbeitsvorgänge, wie Tintenzufuhr, Viskositätseinstellung, etc.. Jedoch muß das Tintenband in zeitlichen Abständen ersetzt werden, was dem Druck von zu bedruckenden Gegenständen in einer Hochgeschwindigkeitslinie Grenzen setzt. Die Formen der zu markierenden Gegenstände sind begrenzt. Das Thermodruckverfahren erhöht die Druckkosten im Vergleich zu den Druckverfahren.

Das Tintenstrahlverfahren druckt durch Einspritzen einer flüssigen Tinte durch Düsen mit einem feinen Durchmesser und die Tinte verbleibt auf dem zu bedruckenden Gegenstand. Das Tintenstrahlverfahren ermöglicht Drucke bei einer hohen Geschwindigkeit und ermöglicht klare bzw. scharfe Drucke und kann demgemäß zu bedruckende Gegenstände in Hochgeschwindigkeitslinien drucken und ermöglicht einen Druck kleiner Teile bzw. Partien bzw. Bereiche (Lots). Jedoch ist es beispielsweise in Hochgeschwindigkeitslinien zum Abfüllen und Verpacken von Nahrungsmitteln hinsichtlich der Hygiene nachteilig, da das Tintenstrahlverfahren Informationen, wie Produktionsdaten, Haltbarkeitsdaten, Teilnummern bzw. Bereichsnummern, Produktionsstätten bzw. -betriebe, etc., auf zu bedruckende Gegenstände, wie Aufkleber bzw. Etiketten, Verpackungsmaterialien, etc., druckt. Ferner ist das Tintenstrahlverfahren in der Wartung bzw. Instandhaltung nachteilig, wie beispielsweise im Ersetzen einer Tinte, etc., was seiner Wirkungsweise zuzuschreiben ist.

Bei der Verwendung einer Tinte auf Lösungsmittelbasis zum schnellen Trocknen einer gedruckten Tinte neigen die Düsen dazu, zu koagulieren bzw. zu verkleben, was fehlerhafte Drucke ergibt. Andererseits erniedrigt die Verwendung von wasserlöslichen Tinten, die nicht leicht koagulieren, die Wasserbeständigkeit der Drucke.

Wenn die zu bedruckenden Gegenstände Aufkleber bzw. Etiketten für Getränkeflaschen sind, bestehen zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Nachteilen der entsprechenden Druckverfahren strenge Anforderungen an die zu bedruckenden Gegenstände selbst. Dies bedeutet, daß herkömmliche Flaschenabfülllinien (bottle loading lines) für Getränke schnell fördern und viele dieser Flaschen heiß befüllt werden und die befüllten, verschlossenen und etikettierten Flaschen auf einer Fördervorrichtung befördert werden. Während dieses Verfahrens stoßen die Flaschen aneinander, weshalb Flaschenbeschichtungsflüssigkeiten zum Verhindern der Abnutzung der Flaschen auf die Oberflächen der Flaschen aufgetragen werden, und ferner werden die Flaschen häufig zur Kühlung eingetaucht. Daher werden die Aufkleber bzw. Etiketten, welche an den Flaschen haften, in eine sehr strenge Umgebung gebracht. Es ist erforderlich, daß diese Etiketten bzw. Aufkleber in einer solchen Umgebung beständig sind.

Die Aufkleber bzw. Etiketten, die auf den vorstehend beschriebenen Getränkeflaschen verwendet werden, schließen beispielsweise ein:

1) ein Etikett, welches Angaben, wie Produktionsdaten, etc., aufweist, welche zuvor zusammen mit Bildern und Mustern an einem Randbereich davon bedruckt sind und wobei Auskerbungen bzw. Einkerbungen im Bereich der Angaben gemacht werden, wenn ein Getränk abgefüllt wird;

2) ein Etikett, das eine Tinte aufweist, welches durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl gefärbt wurde, der zuvor auf den Etikettenmarkierungsbereich angewendet wurde;

3) ein Etikett mit einer Farbtintenschicht in dem Etikettenmarkierungsbereich, welche imstande ist, Energie eines darauf angewendeten Laserstrahls an den bestrahlten Bereichen davon zu absorbieren und sich dann zu erhitzen bzw. aufzuheizen und zu brechen, wobei Laserlicht auf den Etikettenmarkierungsbereich angewendet wurde, um die Farbtintenschicht in Form von Buchstaben, Markierungen, etc., zu entfernen, wodurch ein Farbkontrast zwischen dem entfernten Teil und dem verbleibenden Bereich der Markierungen erzeugt wird.

Das vorstehend beschriebene Etikett 1) weist dahingehend Nachteile auf, daß ein Brechen stattfindet und daß die an der Flasche haftenden Etiketten einfach zu brechen anfangen und andere Nachteile zeigen, wenn Einkerbungen eingeschnitten werden, um Angaben zu machen.

Obwohl eine Hochgeschwindigkeitsmarkierung auf dem Etikett 2) möglich ist, weist das vorstehend beschriebene Etikett 2) dahingehend Nachteile auf, daß die Farbtintenschicht eine ungenügende Lichtbeständigkeit und chemische Beständigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit, etc., aufweist und es weist dahingehend ein Risiko auf, daß das Etikett 2) entfärbt werden kann, wenn es ultravioletter Strahlung ausgesetzt wird. Um eine solche Erscheinung für den Fall zu verhindern, daß eine Aufdruckschicht auf die Laser-Farbtintenschicht aufgetragen ist, werden, wenn die Aufdruckschicht durch eine übermäßige Laserlichtbestrahlung gebrochen wird, die Markierungen durch Auftragen einer Flaschenbeschichtungsflüssigkeit, etc., gebleicht, nachdem das Etikett haftet. Dies macht es nachteilhafterweise schwierig, die Bedingungen der Bestrahlung mit einem Laserstrahl einzustellen.

Das vorstehend beschriebene Etikett 3) kann mit hoher Geschwindigkeit markiert werden, aber die Markierungen sind schlecht sichtbar und die Farbtintenschicht ist an markierten Bereichen komplett entfernt. Demgemäß ist, selbst wenn eine Aufdruckschicht beispielsweise auf der Farbtintenschicht gebildet ist, das Trägerelement an den markierten Bereichen freigelegt und die markierten Bereiche weisen nachteilig verringerte Kratzbeständigkeit und Wasserbeständigkeit auf.

EP-A1-0 443 639 beschreibt ein Verfahren zum Laser-Markieren von Kunststoffgegenständen ohne eine übermäßige Schädigung des Kunststoffs, wobei das Verfahren die Schritte: Beschichten der Kunststoffgegenstände mit einer Farbbeschichtung, umfassend ein Bindemittel und eine Kontrastfarbe hinsichtlich des Pigments des Kunststoffgegenstandes, Trocknen der Farbbeschichtung und Entfernen der gesamten Farbbeschichtung an vorbestimmten Bereichen unter Verwendung eines Lasers zur Erzeugung eines Bildes umfaßt, wobei die Kunststoffgegenstände mit einer Zwischenschicht beschichtet werden, bevor sie mit einer Farbbeschichtung beschichtet werden. US-A-4,515,867 beschreibt ein Werkstück, umfassend einen Glasgegenstand, eine dünne Unterbeschichtung auf einem Teil dieses Gegenstands und eine Überbeschichtung auf dieser Unterbeschichtung, wobei diese Überbeschichtung einer Vielzahl darauf bezogener Markierungen aufweist, die hinsichtlich der Überbeschichtung vertieft sind, welche eine Vielzahl von darauf bezogenen Markierungen, die durch diese Überbeschichtung vertieft sind, aufweist, wobei die Unterbeschichtung Grundpigmentteilchen und ein Grundalkalisilikatbindemittel umfaßt und wobei die Überbeschichtung zweite Pigmentteilchen und ein zweites Alkalisilikatbindemittel umfaßt, wobei die Markierungen durch das Anzeigen der Unterschiede hinsichtlich des Reflektionsvermögens zwischen den Marken der Markierungen und der in einem spiegelnden Winkel dazwischenliegenden Oberflächen gelesen werden kann. Der Derwent Abstract von JP-A-5016581 beschreibt die Markierung von Karten, welche gute sichtbar sind, durch einen Laser, der einen Teil der Überzugsschicht entfernt, die auf einer Oberfläche der Basis der Karte bereitgestellt wurde. Verschiedene Überzugsschichten werden gebildet und jede Überzugsschicht weist eine unterschiedliche Helligkeit oder einen unterschiedlichen Farbton auf, wodurch diese Überzugsschichten aus einer Tinte hergestellt werden, welche Titandioxid und ein Metall, wie Aluminium, umfaßt. EP-A1-0 771 677, welche Stand der Technik nach Art. 54(3) und (4) EPÜ ist, beschreibt eine Lasermarkierende schichtartige bzw. laminierte Struktur mit mindestens einer Basisschicht, einer Markierungsschicht, welche befähigt ist, durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl entfernt zu werden, und einer Aufdruckschicht, die in dieser Reihenfolge auf dem Trägerelement gebildet sind, wobei die Basisschicht und die Maskierungsschicht gefärbte Schichten sind, welche Farben aufweisen, die voneinander hinsichtlich der Helligkeit klar unterscheidbar sind.

Hinsichtlich des vorstehend beschriebenen Sachverhalts wurde die vorliegende Erfindung vervollständigt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Lasermarkierungs-Mediums, welches klar bzw. deutlich durch Bestrahlung mit einem Laserstrahl bei bzw. mit hoher Geschwindigkeit markiert werden kann und welches eine gute Lichtbeständigkeit, Kratzbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, chemische Beständigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit, etc., aufweist. Die vorstehend beschriebene Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Lasermarkierungs-Medium, umfassend ein Trägerelement, eine auf dem Trägerelement gebildete Basisschicht, welche Ruß enthält und welche imstande ist, einen Laserstrahl zu absorbieren, und eine auf der Basisschicht gebildete Maskierungsschicht, welche ein Metallpulver und ein weißes Pigment enthält und welche eine von der Basisschicht unterschiedliche Helligkeit aufweist und durch welche der Laserstrahl durchtreten kann, gelöst.

In dem erfindungsgemäßen Lasermarkierungs-Medium enthält die Maskierungsschicht 3-10 Gew.-% eines Metallpulvers.

In dem erfindungsgemäßen Lasermarkierungs-Medium ist das Metallpulver Aluminium und das Aluminiumpulver ist vom nicht schwimmenden Typ (non-leafing type).

In dem erfindungsgemäßen Lasermarkierungs-Medium ist das weiße Pigment Titanoxid.

In dem erfindungsgemäßen Lasermarkierungs-Medium enthält die Basisschicht Ruß.

Das erfindungsgemäße Lasermarkierungs-Medium umfaßt weiterhin eine Aufdruckschicht, die auf der Maskierungsschicht gebildet ist.

In der vorstehend beschriebenen Erfindung wird ein Laserstrahl, der auf ein Lasermarkierungs-Medium angewendet wird, durch die Basisschicht absorbiert, welche ein Laserstrahl-Absorptionsvermögen aufweist, und anschließend erwärmt bzw. erhitzt sich die Basisschicht und bricht unter Entfernung der Maskierungsschicht in dem Bereich, auf den der Laserstrahl angewendet wurde, wodurch ein Helligkeitsunterschied zwischen dem ein Metallpulver und ein weißes Pigment enthaltenden Bereich der Markierungsschicht, auf den kein Laserstrahl angewendet wurde, und dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde, bei dem die Maskierungsschicht entfernt wurde, erzeugt wird, und um an den Bereichen, auf die der Laserstrahl angewendet wurde, klar sichtbare Markierungen zu erzeugen.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lasermarkierungs-Mediums gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Lasermarkierungs-Mediums, die einen markierten Zustand davon zeigt.

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lasermarkierungs-Mediums gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht des in Fig. 3 gezeigten Lasermarkierungs-Mediums, die einen markierten Zustand davon zeigt.

Fig. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lasermarkierungs-Mediums gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Die am meisten bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform wird nun näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lasermarkierungs-Mediums gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In Fig. 1 umfaßt das Lasermarkierungs-Medium 1 ein Trägerelement 2, eine Basisschicht 3, die auf dem Trägerelement 2 gebildet ist, und eine Maskierungsschicht 4, die auf der Basisschicht 3 gebildet ist.

Das Trägerelement 2 des Lasermarkierungs-Mediums 1 kann aus einem einzigen Gegenstand aus einem Papierblatt, Pappe oder etwas anderem gebildet werden oder es kann aus einem solchen einzelnen Gegenstand gebildet werden, welcher auf der Seite der Basisschicht eine laminierte Aluminiumfolie oder metallisiertes Aluminium aufweist, oder es kann ein einzelner Gegenstand, ein laminierter Gegenstand oder andere aus einem Harzfilm sein.

Die Basisschicht 3 des Lasermarkierungs-Mediums 1 absorbiert Laserstrahlen, die auf einen Markierungsbereich angewendet werden, und erwärmt sich und bricht, wodurch die Maskierungsschicht 4 in dem Bereich, auf den der Laserstrahl angewendet wurde, entfernt wird. Gleichzeitig schützt die auf dem Trägerelement 2 verbleibende Basisschicht 3 das Trägerelement 2, wodurch die Lichtbeständigkeit, die Kratzbeständigkeit, die Wasserbeständigkeit, die chemische Beständigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit, etc., des markierten Bereichs beibehalten werden kann.

Die Basisschicht 3 ist eine Schicht, enthaltend Ruß, welcher ein Laserstrahlabsorptionsvermögen aufweist, und sie kann weiterhin ein Bindemittel enthalten. In diesem Fall kann das Bindemittel ein Harz auf Polyamidbasis, ein Harz auf Phenolbasis, ein Harz auf Alkydbasis, ein Harz auf Vinylbasis, ein Harz auf Acrylbasis, Nitrocellulose oder andere oder eine Mischung davon oder etwas anderes sein. Es ist bevorzugt, daß in der Basisschicht 3 der Gehalt von Ruß 5-15 Gew.-% beträgt. Wenn der Gehalt von Ruß weniger als 5 Gew.-% beträgt, weist die Basisschicht ein ungenügendes Laserstrahlabsorptionsvermögen auf und die vorstehend beschriebene Entfernung der Maskierungsschicht 4 kann nicht befriedigend durchgeführt werden. Wenn der Gehalt von Ruß mehr als 15 Gew.-% beträgt, erwärmt sich die Basisschicht 3 übermäßig und bricht infolge der Laserstrahlabsorption. Als Ergebnis davon sind die Markierungen nicht deutlich und eine nachteilig kleine Menge der Basisschicht 3 verbleibt auf dem Markierungsbereich, was unvorteilhafterweise zu einer verringerten Lichtbeständigkeit, Kratzbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, chemischen Beständigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit, etc., des Markierungsbereichs führt.

Die Basisschicht 3 kann eine Farbschicht sein, welche ein gewünschtes Färbemittel zusätzlich zu dem Ruß, der ein Laserabsorptionsvermögen aufweist, und dem vorstehend beschriebenen Bindemittel enthält. In diesem Fall kann das Färbemittel ein bekanntes Pigment, ein bekannter Farbstoff oder anderes sein.

Die Maskierungsschicht 4 des Lasermarkierungs-Mediums 1 weist ein geringes Laserstrahlabsorptionsvermögen auf und bewirkt die Bildung eines sichtbaren Helligkeitsunterschieds zwischen dem Markierungsbereich, bei dem die Basisschicht 3 mit der Maskierungsschicht 4, die durch die Laserbestrahlung, wie vorstehend beschrieben, entfernt wurde, freigelegt wurde, und dem Bereich der Maskierungsschicht 4, auf den kein Laserstrahl angewendet wurde.

Die Maskierungsschicht 4 ist eine Schicht, welche ein Metallpulver und ein weißes Farbpigment enthält, und sie kann ein Bindemittel enthalten. Das Bindemittel kann ein Harz auf Polyamidbasis, ein Harz auf Phenolbasis, ein Harz auf Alkydbasis, ein Harz auf Vinylbasis, ein Harz auf Acrylbasis, Nitrocellulose oder andere oder eine Mischung davon oder andere sein. Das Metallpulver kann eines oder zwei von: Aluminiumpulver vom nicht schwimmenden Typ (non-leafing-type aluminium flake powder), Bronzepulver, "Pearl", Goldpulver, Silberpulver, Kupferpulver, Zirkonium, Eisenpulver, etc., sein. Es ist bevorzugt, daß solche Metallpulver in der Maskierungsschicht 4 in 3-10 Gew.-% enthalten sind. Wenn der Gehalt des Metallpulvers weniger als 3 Gew.-% beträgt, ist die Maskierung der Maskierungsschicht 4 ungenügend und wenn der Gehalt des Metallpulvers 10 Gew.-% übersteigt, findet eine unvorteilhaft übermäßige Erwärmung statt, wenn die Maskierungsschicht 4 während der Markierung durch eine Laserbestrahlung entfernt wird.

Das weiße Pigment kann eines oder mehrere von Titanoxid, Zinkoxid, Calciumcarbonat, Ton, Bariumsulfat, Aluminiumoxid-Weiß, etc., sein. Es ist bevorzugt, daß das weiße Pigment in der Maskierungsschicht 4 in 10-40 Gew.-% enthalten ist.

Wenn das vorstehend beschriebene Lasermarkierungs-Medium 1 durch eine Laserbestrahlung markiert wird, passiert ein Laserstrahl, welcher auf die Maskierungsschicht 4 angewendet wird, Hohlräume bzw. Lücken in dem Metallpulver und dem weißen Pigment in der Maskierungsschicht 4 oder er wird an dem Metallpulver oder dem weißen Pigment reflektiert und passiert die Maskierungsschicht 4 unter Erreichen der Basisschicht 3. Der Laserstrahl, der auf den Markierungsbereich angewendet wird, wird durch die Basisschicht 3 absorbiert und erwärmt bzw. erhitzt sich und bricht die Basisschicht 3, und die Maskierungsschicht 4 wird, wie in Fig. 2 gezeigt, an dem Bereich entfernt, auf den der Laserstrahl angewendet wurde, wobei ein Teil der Basisschicht 3 auf dem Trägerelement 2 verbleibt. Daher wird ein Helligkeitsunterschied zwischen der Basisschicht 3 in dem Markierungsbereich und dem Bereich der Maskierungsschicht 4, auf den kein Laserstrahl angewendet wurde, hervorgerufen, wodurch klar sichtbare Markierungen in dem Bereich, auf den der Laserstrahl angewendet wurde, gebildet werden. In dem Bereich, auf den der Laserstrahl angewendet wurde, was dem Markierungsbereich entspricht, verbleibt der Teil der Basisregion 3 (Basisschicht 3), der das Trägerelement 2 schützt, wodurch der Markierungsbereich selbst nach einer Markierung noch äußerst lichtbeständig, wasserbeständig, chemisch beständig bzw. widerstandsfähig, etc., bleibt.

Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lasermarkierungs-Mediums gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform. In Fig. 3 umfaßt das erfindungsgemäße Lasermarkierungs-Medium 11 eine Basisschicht 13 und eine Maskierungsschicht 14, welche auf das Trägerelement laminiert sind. Die Basisschicht 13 weist eine laminierte Struktur auf, welche eine Farbschicht 13b, die auf der Seite des Trägerelements 12 gebildet ist, und eine Laserstrahl-absorbierende Schicht 13a, die auf der Seite der Maskierungsschicht 14 gebildet ist, einschließt.

Das Lasermarkierungs-Medium 11 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem wie vorstehend beschriebenen der ersten Ausführungsform dahingehend, daß die Basisschicht 13 zwei Schichten, die Laserstrahlabsorbierende Schicht 13a und die Farbschicht 13b, umfaßt. In der Basisschicht 13 hat die Laserstrahl-absorbierende Schicht 13a die Funktion, einen darauf angewendeten Laserstrahl zu absorbieren und sich zu erwärmen bzw. zu erhitzen und zu brechen, um die Maskierungsschicht 14 in dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde, zu entfernen. Die Farbschicht 13b verbleibt auf dem Trägerelement 12 in dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde, um einen Helligkeitsunterschied zwischen dem Bereich, auf den der Laserstrahl angewendet wurde, und dem Bereich, auf den kein Laserstrahl angewendet wurde, zu erzeugen, so daß die Farbschicht 13b klar sichtbare Markierungen in dem Bereich, auf den der Laserstrahl angewendet wurde, hervorruft und die Basisschicht 13 schützt, um die Lichtbeständigkeit, die Kratzbeständigkeit, die Wasserbeständigkeit, die chemische Beständigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit, etc., des markierten Bereichs zu bewahren, nachdem er markiert wurde.

Die Laserstrahl-absorbierende Schicht 13a, welche die Basisschicht 13 umfaßt, ist nicht besonders beschränkt, so lange die Schicht 13 eine Schicht ist, die Ruß, der ein Laserstrahlabsorptionsvermögen aufweist, in einem Bindemittel enthält. In diesem Fall kann ein Bindemittel das gleiche sein, welches in der Basisschicht 3 des Lasermarkierungs-Mediums 1 gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendet wird. Es ist bevorzugt, daß der Gehalt an Ruß in der Laserstrahl-absorbierenden Schicht 13a 5-15 Gew.-% beträgt. Wenn der Gehalt an Ruß weniger als 5 Gew.-% beträgt, weist die Laserstrahl-absorbierende Schicht 13a ein ungenügendes Laserstrahlabsorptionsvermögen auf und daher kann die Maskierungsschicht 14 in dem Markierungsbereich nicht ausreichend entfernt werden. Wenn der Gehalt an Ruß mehr als 15 Gew.-% beträgt, ist die Erwärmung/Bruch bzw. Aufbrechen aufgrund der Laserstrahlabsorption der Laserstrahl-absorbierenden Schicht 13a übermäßig stark und die Markierungen werden undeutlich bzw. unklar und die Maskierungsschicht 14 erhitzt bzw. erwärmt sich übermäßig und bricht unvorteilhafterweise.

Die Farbschicht 13b, welche die Basisschicht 13 bildet, kann eine Schicht sein, die zum Einfärben ein anderes Färbemittel als Ruß enthält, welches ein niedriges Laserstrahlabsorptionsvermögen aufweist. Das Färbemittel kann irgendeines der bekannten Pigmente, Farbstoffe, etc., sein und der Gehalt des Färbemittels der Farbschicht 13b kann 5-15 Gew.-% betragen.

Das Trägerelement 12 und die Maskierungsschicht 14, die das Lasermarkierungs- Medium 11 bilden, können die gleichen sein, wie die des Lasermarkierungs- Mediums 1 gemäß der ersten Ausführungsform und deshalb wird die Erklärung hier nicht wiederholt.

Wenn das vorstehend beschriebene Lasermarkierungs-Medium 11 durch eine Laserbestrahlung markiert wird, passiert ein Laserstrahl, welcher auf die Maskierungsschicht 14 angewendet wurde, Hohlräume bzw. Lücken in einem Metallpulver und einem weißen Pigment in der Maskierungsschicht 14 oder wird an dem Metallpulver oder dem weißen Pigment reflektiert und passiert die Maskierungsschicht 14 unter Erreichen der Basisschicht 13. Der Laserstrahl, der auf den Bereich angewendet wurde, wird durch die Basisschicht 13 absorbiert und erhitzt bzw. erwärmt und bricht die Basisschicht 13, und die Maskierungsschicht 14 wird, wie in Fig. 4 gezeigt, an dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde, entfernt. Als Ergebnis davon bleibt die Farbschicht 13b, welche die Basisschicht 13 bildet, auf dem Trägerelement 12 zurück. Dadurch wird ein Helligkeitsunterschied zwischen der Farbschicht 13b der Basisschicht 13 in dem markierten Bereich und dem Bereich der Maskierungsschicht 14, auf den kein Laserstrahl angewendet wurde, hervorgerufen, wodurch klar sichtbare Markierungen in dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde, gebildet werden. In dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde, der dem Markierungsbereich entspricht, bleibt die Farbschicht 13b der Basisregion 13 (Basisschicht 13) zurück und schützt das Trägerelement 12, wodurch der Markierungsbereich selbst nach einer Markierung eine hohe Lichtbeständigkeit, Kratzbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, chemische Beständigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit, etc., beibehält.

Zum Erreichen einer Kratzbeständigkeit, etc., kann das Lasermarkierungs-Medium 14 gemäß der zweiten Ausführungsform eine Aufdruckschicht 15 auf der Maskierungsschicht 14, wie in Fig. 5 gezeigt, einschließen. Die Aufdruckschicht 15 kann aus Nitrocellulose, einem Polyamidharz, Wachs, einem Harz auf Terpentinharzbasis, einem Harz auf Maleinsäurebasis, einer Mischung davon oder aus anderen gebildet werden.

Die Aufdruckschicht 15 kann selbstverständlich auf der Maskierungsschicht des Lasermarkierungs-Mediums gemäß der ersten Ausführungsform, wie in Fig. 1 gezeigt, gebildet werden.

Das erfindungsgemäße Lasermarkierungs-Medium 11 schließt die Maskierungsschicht 14 ein, welche eine laminierte Struktur von zwei oder mehreren Schichten bildet, die jeweils einen unterschiedlichen Gehalt an Metallpulver aufweisen oder jeweils unterschiedliche Arten von Metallpulvern enthalten.

Das erfindungsgemäße Lasermarkierungs-Medium 11 kann ein gewünschtes Bild, Muster, etc., sein, welches an einem anderen Bereich als dem Markierungsbereich markiert wurde.

Der Laser, der bei der Markierung des erfindungsgemäßen Lasermarkierungs- Mediums 11 verwendet werden kann, ist beispielsweise ein Kohlendioxidgaslaser mit einer Wellenlänge von 10,6 um. Laserstrahlen dieser Wellenlänge werden wirksam durch Ruß absorbiert, sie werden aber weder durch ein Metallpulver oder weiße Pigmente noch durch andere Färbemittel als Ruß stark absorbiert. Demgemäß weisen Laserstrahlen dieser Wellenlänge dahingehend einen Vorteil auf, daß die Energie bzw. Kalorien, die in der vorstehend beschriebenen Markierung erzeugt wird bzw. werden, niedrig ist bzw. sind. Bei diesem Kohlendioxidgaslaser kann die Bestrahlungsintensität des Lasers in einem Bereich von 0,5-2,0 J/cm² eingestellt werden. Die Arbeitsleistung dieses Lasers wird derart eingestellt, um konzentriert auf Muster von Buchstaben, etc., angewendet zu werden, wodurch die Basisschicht Laserstrahlen absorbiert, sich erhitzt, schmilzt und eintrübt oder sich erhitzt, sich zersetzt und verascht, wodurch die Maskierungsschicht 14 in den Mustern entfernt werden kann.

Anschließend werden die Beispiele der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.

Beispiel 1

Die Basisschicht (Dicke: 1 um) wurde aus einer schwarzen Tinte (The Inktec Co.), enthaltend ein Harz auf Polyamidbasis als Bindemittel und 12 Gew.-% Ruß, auf einer Aluminium-metallisierten Oberfläche eines Aluminium-metallisierten Papierblatts (Honshu Seishi K.K.) als Trägerelement mittels Tiefdruck gebildet.

Dann wurde die Maskierungsschicht (Dicke: 1 um) auf der Basisschicht mittels Tiefdruck unter Verwendung eines Harzes auf Polyamidbasis als Bindemittel und einer Maskierungsfilmtinte (The lnktec K.K.), die 6 Gew.-% eines Aluminiumpulvers vom nicht schwimmenden Typ mit einem Teilchendurchmesser von 12 um und 30 Gew.- % Titanoxid als weißes Pigment enthält, gebildet. Ferner wurde auf der Maskierungsschicht eine etwa 1 um dicke Aufdruckschicht (OP Schicht) auf der Maskierungsschicht mittels Tiefdruck unter Verwendung eines Aufdrucklacks (overprint varnish), der 18 Gew.-% Nitrocellulose enthält, gebildet und somit wurde ein Lasermarkierungs-Medium mit der folgenden laminierten Struktur hergestellt.

OP Schicht/Maskierungsschicht/Basisschicht (Ruß)/Aluminium-metallisiertes Papierblatt

Beispiel 2

Das Lasermarkierungs-Medium der folgenden laminierten Struktur wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß anstelle der schwarzen Tinte, welche Ruß enthält, eine schwarze Tinte (The Inkteck K.K.), die ein Harz auf Polyamidbasis als Bindemittel und gelbe, purpurfarbene und indigofarbene organische Pigmente (Gehalt: 10 Gew.-%) enthält, verwendet wurde.

OP Schicht/Maskierungsschicht/Basisschicht (schwarz gefärbt)/-Aluminiummetallisiertes Papierblatt

Beispiel 3

Eine schwarze Farbschicht (Dicke: 1 um) wurde mittels Tiefdruck auf einer Aluminium-metallisierten Oberfläche eines Aluminium-metallisierten Papierblatts unter Verwendung einer schwarzen Tinte bzw. schwarz getönten Tinte (The Inkteck K.K.) gebildet und auf dieser Farbschicht wurde eine Laserstrahl-absorbierende Schicht (Dicke: 1 um) mittels Tiefdruck unter Verwendung der gleichen schwarzen Tinte (The Inkteck K.K.) wie in Beispiel 1 gebildet. Somit wurde die Basisschicht mit der zweischichtigen Struktur der Farbschicht und der Laserstrahl-absorbierenden Schicht auf dem Aluminium-metallisierten Papierblatt als Trägerelement gebildet.

Dann wurde eine Maskierungsschicht (Dicke: 1 um) auf der Laserstrahlabsorbierenden Schicht mittels Tiefdruck unter Verwendung der gleichen Maskierungsschicht-Tinte (The Inkteck K.K.) wie in Beispiel 1 gebildet. Eine Aufdruckschicht (OP Schicht) von etwa 1 um Dicke wurde auf der Maskierungsschicht durch Tiefdruck unter Verwendung eines Aufdrucklacks, der 18 Gew.-% Nitrocellulose enthält, gebildet und daher wurde das Lasermarkierungs-Medium mit der folgenden laminierten Struktur, welche die gleiche wie in Fig. 5 ist, hergestellt.

OP Schicht/Maskierungsschicht/Basisschicht (Ruß/schwarz gefärbt)/Aluminiummetallisiertes Papierblatt.

Beispiel 4

Das Lasermarkierungs-Medium der folgenden laminierten Struktur wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 3 hergestellt, außer daß anstelle der schwarzen Tinte eine purpurfarbene Tinte (The Inkteck K.K.), die ein Harz auf Polyamidbasis als Bindemittel und ein prupurfarbenes Pigment (Gehalt: 10 Gew.-%) enthält, verwendet wurde.

OP Schicht/Maskierungsschicht/Basisschicht (Ruß/Purpur)/Aluminium-metallisiertes Papierblatt

Kontrolle 1

Die Basisschicht (Dicke: 1 um) wurde auf einer Aluminium-metallisierten Oberfläche eines Aluminium-metallisierten Papierblatts (Honshu Seishi K.K.) als Trägerelement mittels Tiefdruck unter Verwendung einer schwarzen Tinte (The Inkteck K.K.), die ein Harz auf Polyamidbasis als Bindemittel und 12 Gew.-% Ruß enthält, gebildet.

Dann wurde eine Aufdruckschicht (OP Schicht) von etwa 1 um Dicke auf der Basisschicht mittels Tiefdruck unter Verwendung eines Aufdrucklacks, der 18 Gew.-% Nitrocellulose enthält, gebildet und somit wurde das Lasermarkierungs-Medium mit der folgenden laminierten Struktur hergestellt.

OP Schicht/Basisschicht (Ruß)/Aluminium-metallisiertes Papierblatt

Kontrolle 2

Eine Laserfarbschicht (Dicke: 1 um) wurde auf einer Aluminium-metallisierten Oberfläche eines Aluminium-metallisierten Papierblatts (Honshu Seishi K.K.) als Trägerelement mittels Tiefdruck unter Verwendung einer Laserfarbtinte auf Leukobasis, die ein Färbemittel, ein Entwicklungsmittel und ein Sensibilisierungsmittel enthält, gebildet.

Eine etwa 1 um dicke Aufdruckschicht (OP Schicht) wurde auf der Laserfarbschicht mittels Tiefdruck unter Verwendung eines Aufdrucklacks, welcher 19 Gew.-% Nitrocellulose enthält, gebildet und es wurde ein Lasermarkierungs-Medium mit der folgenden laminierten Struktur hergestellt.

OP Schicht/Laserfarbschicht/Aluminium-metallisiertes Papierblatt

Die folgenden Beurteilungs- bzw. Bewertungstests wurden für die vorstehend hergestellten Lasermarkierungs-Medien durchgeführt (Beispiele 1 bis 4 und Kontrollen 1 und 2) und die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt.

Bewertung der Markierung

Die Lasermarkierungs-Medien wurden auf der Seite der OP Schicht durch eine Metallmaske mittels einer "one shot"-Bestrahlung eines TEA-Kohlendioxidgaslasers (Lasermark-920 von Lumonics Co., Kanada) mit einer Energiedichte von 0,8 J/cm² markiert und die Sichtbarkeit bzw. Lesbarkeit der Buchstaben der bestrahlten Proben wurde auf Basis der folgenden Bewertungsstandards bewertet.

Bewertungsstandard : die Sichtbarkeit bzw. Lesbarkeit ist sehr gut

O: gut

Δ: erkennbar

X: nicht erkennbar

Bewertung der Erwärmung nach dem Markieren

Während Glasflaschen mit den auf deren Seiten aufgebrachten Lasermarkierungs- Medien bei 700 Flaschen/Minute befördert wurden, wurden die Lasermarkierungs- Medien mit einer Energiedichte von 0,8 J/cm² mittels eines TEA Kohlendioxidgaslasers (Lasermarks-920 von Lumonics Co., Kanada) bestrahlt.

Die Temperaturen auf den markierten Oberflächen wurden mittels eines Infrarot- Thermometers vom Nichtkontakttyp (Inframetrics K.K., PM-300) gemessen.

Bewertung der Flaschenbeschichtungsbeständigkeit

Eine Flaschenbeschichtungsflüssigkeit auf Silikonbasis wurde auf Lasermarkierungs- Medien aufgebracht, die in den vorstehend beschriebenen Markierungs-Medien markiert wurden, und die Zustände der Beschichtungen wurden auf Basis der folgenden Standards beobachtet.

Bewertungsstandard : vollständig unkorrodiert

O: im wesentlichen unkorrodiert

Δ: teilweise korrodiert, die Aluminium-metallisierte Oberfläche des Trägerelements ist freigelegt

X: vollständig korrodiert, die Aluminium-metallisierte Oberfläche des Trägerelements ist freigelegt

Bewitterungstest

Sichtbares Licht und ultraviolettes Licht wurden auf die Lasermarkierungs-Medien, die in den vorstehenden Bewertungstests der Markierung markiert wurden, für 24 Stunden bei einer Arbeitsleistung von 320 W/m² mittels eines Xenon- Bewitterungsapparats (Suga Shinken-ki K.K.) angewendet und die Zustände der Oberflächen wurden beobachtet und auf Basis der folgenden Standards bewertet.

Bewertungsstandard : Unverändert nach der Bestrahlung

X: Sowohl die markierten Bereiche als auch die nicht markierten Bereiche verfärbten sich gelb und Teile der Markierungen waren verschwunden.

Tabelle 1

Wie in Tabelle 1 gezeigt, weisen die erfindungsgemäßen Lasermarkierungs-Medien gemäß der Beispiele 1 bis 4 eine gute Markierung, Flaschenbeschichtungsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit auf. Die Erwärmung nach der Markierung war für die erfindungsgemäßen Lasermarkierungs-Medien der Beispiele 1 bis 4 praktisch unbedeutend.

Im Gegensatz dazu weisen die Lasermarkierungs-Medien der Kontrolle 1 zwar eine gute Flaschenbeschichtungsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit auf, aber die Markierung war unbrauchbar schlecht.

Das Lasermarkierungs-Medium der Kontrolle 2 weist zwar eine gute Markierung und eine schwache Erwärmung nach der Markierung auf, aber die Farbe und die Markierung verschwanden aufgrund der Flaschenbeschichtungsflüssigkeit. In Verbindung mit der Witterungsbeständigkeit verfärbten sich sowohl der markierte Bereich als auch der nicht markierte Bereich gelb und es wurde das Verschwinden eines Teils der Markierung beobachtet.

Wie vorstehend beschrieben, umfaßt das erfindungsgemäße Lasermarkierungs- Medium eine Basisschicht mit mindestens einem Laserstrahlabsorptionsvermögen und eine Maskierungsschicht, die ein Metallpulver und ein weißes Pigment enthält, welche auf einer der Oberflächen des Trägerelements in der angegebenen Reihenfolge gebildet sind. Ein auf ein Lasermarkierungs-Medium angewendeter Laserstrahl wird durch die Basisschicht, welche ein Laserstrahlabsorptionsvermögen aufweist, absorbiert und die Basisschicht erhitzt sich und bricht unter Entfernung der Maskierungsschicht in dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde. Die Maskierungsschicht, welche ein Metallpulver und ein weißes Pigment enthält, weist einen Helligkeitsunterschied hinsichtlich der Basisschicht in dem Bereich auf, auf den kein Laserstrahl angewendet wurde, wodurch Markierungen in dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde, klar sichtbar sind. In dem Bereich, auf den ein Laserstrahl angewendet wurde, welcher ein Markierungsbereich ist, bleibt die Basisschicht zurück, wodurch das Trägerelement geschützt wird, so daß selbst nach einer Markierung eine hohe Lichtbeständigkeit, Kratzbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, chemische Beständigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit, etc., beibehalten werden kann.


Anspruch[de]

1. Lasermarkierungs-Medium, umfassend: ein Trägerelement, eine auf dem Trägerelement gebildete Basisschicht, welche Ruß enthält und welche imstande ist, einen Laserstrahl zu absorbieren, und eine auf der Basisschicht gebildete Maskierungsschicht, welche ein Metallpulver und ein weißes Pigment enthält, und welche eine von der Basisschicht deutlich unterschiedliche Helligkeit aufweist, und durch welche der Laserstrahl durchtreten kann.

2. Lasermarkierungs-Medium nach Anspruch 1, wobei die Maskierungsschicht 3 - 10 Gew.-% eines Metallpulvers enthält.

3. Lasermarkierungs-Medium nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallpulver Aluminium ist.

4. Lasermarkierungs-Medium nach Anspruch 3, wobei das Aluminiumpulver vom nicht schwimmenden Typ ist.

5. Lasermarkierungs-Medium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, wobei das weiße Pigment Titandioxid ist.

6. Lasermarkierungs-Medium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Basisschicht 5-15 Gew.-% Ruß enthält.

7. Lasermarkierungs-Medium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Basisschicht eine Laserstrahl-absorbierende Schicht einschließt, welche Ruß, der auf einer Seite der Maskierungsschicht angeordnet ist, und eine farbige Schicht, die auf einer Seite des Trägerelements angeordnet ist, enthält.

8. Lasermarkierungs-Medium nach Anspruch 7, wobei die Laserstrahlabsorbierende Schicht 5-15 Gew.-% Ruß enthält.

9. Lasermarkierungs-Medium nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Farbschicht ein Färbemittel, welches ein niedriges Laserstrahl-Absorptionsvermögen aufweist, einschließt.

10. Lasermarkierungs-Medium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, welches weiterhin eine auf der Maskierungsschicht gebildete Aufdruckschicht umfaßt.







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