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Die
Erfindung schlägt ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen
laserbeschriftbaren Folienmaterials für Etiketten vor.
Außerdem werden ein damit erzeugtes Folienmaterial sowie
daraus angefertige Etiketten vorgeschlagen.
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Aus
dem Stand der Technik ist laserbeschriftbares Folienmaterial, auch
kurz Laserfolie genannt, bekannt, das insbesondere für
die Beschriftung und Anfertigung von Etiketten geeignet ist. Die
bekannten Laserfolien sind üblicherweise auf der Grundlage
eines Haftverbundes hergestellt, der ein Trägermaterial,
eine Kleberschicht sowie eine darauf angeordnete Kunststoff-Folie
aufweist, welche im Wesentlichen das spätere Etikett bildet.
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Aus
der
DE 20 2006 013 892.7 ist
beispielsweise ein Haftverbund der eingangs genannten Art bekannt,
der einen mehrschichtigen Aufbau aufweist. Als unterste Schicht
ist als Trägermaterial ein Trägerpapier vorgesehen,
auf dem eine Siliconlage aufgebracht ist. Darüber ist eine
Haftkleberschicht aufgebracht, auf der wiederum sich eine Kunststofffolie, nämlich
eine Acrylat-Folie, befindet. Die Acrylat-Folie wiederum wird mit
verschiedenen Farben bzw. Lacken wie folgt beschichtet: Zunächst
wird auf der Acrylatfolie ein Primerlack bzw. Haftgrund aufgetragen,
darauf folgt eine Farbschicht aus Schwarzdruck, d. h. aus einer
schwarzen Farbe, die lasersensitive Pigmente enthält. Darüber
wiederum befindet sich eine Schicht aus transparentem Schutzlack.
Durch einen derart hergestellten Haftverbund ist es möglich,
Folienmaterial für Etiketten zu schaffen, die mittels Laser
beschriftet werden können. Dabei bewirkt das Laserlicht,
dass die in der Schwarzdruck-Farbschicht enthaltenen Pigmente umschlagen
und transparent werden, so dass eine sich unter der Acrylat-Folie
befindende Farbschicht an den Beschriftungsstellen durchscheint.
Der hier beschriebene Haftverbund hat jedoch den Nachteil, dass
zum sicheren Auftragen der jeweiligen Farbschichten ein Primerlack
bzw. Haftgrund in mehreren Schichten verwendet werden muss. Dies
führt jedoch zu einem recht aufwendigen und damit kostenintensiven
Herstellungsverfahren.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein weniger aufwendiges und kostengünstigeres
Verfahren zur Herstellung laserbeschriftbaren Folienmaterials für Etiketten
vorzuschlagen, das zu einem einsatzfähigen Aufbau eines
Haftverbundes führt. Insbesondere soll das Auftragen von
Farbschichten auch ohne Einsatz von Primerlack bzw. Haftgrund ermöglicht
werden. Insgesamt soll eine besonders kostengünstige Herstellung
von Folienmaterial ermöglicht werden. Außerdem
soll ein laserbeschriftbares Folienmaterial vorgeschlagen werden,
das an Displays und anderen beleuchteten oder transparenten Gegenständen
in Form von Etiketten angebracht werden kann.
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Gelöst
wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Ebenfalls wird ein nach dem Verfahren hergestelltes Folienmaterial für
Etiketten sowie ein entsprechendes Etikett vorgeschlagen.
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Demnach
schlägt die Erfindung vor, in einem ersten Schritt zur
Bildung einer ersten Farbschicht eine mit lasersensitiven Pigmenten
dotierte Farbe direkt auf einer Folienschicht eines Haftverbundes oder
auf einer darauf befindlichen undotierten Farbschicht aufzutragen
und mittels UV-Licht auszuhärten, und in einem zweiten
Schritt das mit der ersten Farbschicht versehene Folienmaterial
für eine vorgebbare erste Mindestzeitdauer in einem Ruhestand zu
belassen sowie in einem dritten Schritt zur Bildung einer zweiten
Farbschicht die mit lasersensitiven Pigmenten dotierte Farbe auf
der ersten Farbschicht direkt aufzutragen. Dementsprechend wird
ein Folienmaterial für Etiketten vorgeschlagen, das einen
Haftverbund und mindestens zwei Farbschichten bestehend aus einer
mit lasersensitiven Pigmenten dotierten Farbe aufweist, wobei die
mindestens zwei Farbschichten direkt auf einer Folienschicht des
Haftverbundes oder auf einer darauf befindlichen undotierten Farbschicht
aufgetragen sind.
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Durch
das direkte mehrschichtige Auftragen von Farbschichten aus dem selben
Farbmaterial, nämlich der mit Pigmenten dotierten Farbe,
die vorzugsweise einem Schwarzdruck entspricht, ergibt sich ein
sehr kostengünstig zu realisierender aber dennoch sicherer
Haftverbund, der sehr gut für eine spätere Laserbeschriftung
geeignet ist.
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Vorzugsweise
weist der Haftverbund auch eine Metallschicht, insbesondere eine
Aluminiumschicht, auf. Diese ist vorzugsweise zwischen der Klebeschicht
und der Folie angeordnet.
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Bevorzugt
wird der Haftverbund auch mit einer Metallschicht, insbesondere
einer Aluminiumschicht, versehen. Dabei wird die Metallschicht bzw. Aluminiumschicht
vorzugsweise in dem Haftverbund zwischen der Kleberschicht und der
Folie angeordnet. Dies geschieht insbesondere durch Bedampfen der
Folie mit Aluminium. Aus diesem Material können Etiketten
gefertigt werden, die mittels Laserbeschriftung transparente Schriftzüge,
Logos und dergleichen aufweisen, die sogar mehrfarbig durchscheinend
gestaltet sein können und insbesondere für Displays
oder transparenten Gegenständen, wie z. B. Flaschen usw.,
verwendet werden können. Denn mit einem derartigen Folienmaterial
können Etiketten hergestellt werden, die eine durchsichtige
bzw. transparente Beschriftung ermöglichen. Bei der Beschriftung
bewirkt das Laserlicht sowohl einen Umschlag der Pigmente innerhalb
der Farbschichten (Schwarzdruckschichten) wie auch ein Verdampfen
der sehr dünnen Metallschicht an den jeweiligen Beschriftungsstellen.
Solche Etiketten mit durchscheinendem (transparenten oder auch mehrfarbigem)
Schriftzug und/oder Logo sind besonders gut geeignet, auf Displays
mit Hintergrundbeleuchtung angebracht zu werden.
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Bei
dem Herstellungsverfahren kann auch in einem weiteren Schritt zur
Bildung einer Schutzschicht ein transparenter Schutzlack auf die
zweite Farbschicht aufgetragen werden. In diesem Zusammenhang ist
es von Vorteil, wenn das beschichtete Folienmaterial für
eine vorgebbare zweite Mindestzeitdauer gelagert wird, insbesondere
klimatisiert gelagert wird. Diese Maßnahmen erhöhen
nochmals die Endhaftung der aufgetragenen Farbschichten.
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Des
weiteren kann vorgesehen sein, dass vor dem ersten Schritt auf die
Folien des Haftverbundes eine undotierte Farbschicht, insbesondere
eine bunte Farbschicht aufgetragen wird. In diesem Zusammenhang
kann vorgesehen sein, dass die Farbschicht aus mindestens zwei verschiedenen
Farben bzw. Buntfarben besteht und so aufgetragen wird, dass die
verschiedenen Farben innerhalb der Farbschicht räumlich
nebeneinander liegende Bereiche abdecken. Denn durch das Anbringen
einer solchen mehrteiligen Farbschicht ist die Realisierung von
ein- oder mehrfarbigen Etiketten möglich, wobei verschiedene
Bereiche des späteren Etiketts unterschiedliche Farben
aufweisen können.
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Auch
ist es von Vorteil, wenn die erste wie auch die zweite Farbschicht
(Schwarzdruckschichten) mittels Rasterwalzen aufgetragen werden,
wobei vorzugsweise in beiden Auftragungsschritten dasselbe Schöpfvolumen
angewendet wird. Die hierfür verwendete Farbe bzw. der
Schwarzdruck hat einen Pigmentanteil von etwa 7–11%, vorzugsweise
8%.
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Zudem
kann auch eine Schutzschicht vorgesehen sein, die durch Auftragen
eines Schutzlacks mittels Rasterwalzen gebildet wird, wobei jedoch
in diesem Schritt ein größeres Schöpfvolumen
angewendet wird.
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Vorzugsweise
wird beim Auftragen der jeweiligen Farben bzw. des Schutzlackes
eine vorgebbare Geschwindigkeit eingehalten, die beispielsweise
zwischen 30 m/Min. und 40 m/Min. liegt. Zur Durchführung
des zweiten Schritts, bei der das Folienmaterial nach Auftragen
der ersten Farbschicht ruht, wird eine Mindestzeitdauer von mindestens
2 Stunden eingehalten.
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Zur
Durchführung der insbesondere klimatisierten Lagerung des
fertig beschichteten Folienmaterials ist eine Zeitdauer von mindestens
48 Stunden vorteilhaft.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn beim Auftragen der Farben wie auch beim
Auftragen des Schutzlacks eine Temperatur eingehalten wird, die
etwa zwischen 20 und 25 Grad Celsius liegt.
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Vorzugsweise
geschieht das Auftragen der Farben bzw. des Schutzlacks direkt und
ohne Einsatz von Haftgrund. Es hat sich gezeigt, dass das Verfahren
besonders gut durchgeführt werden kann, wenn die verwendeten
Farben nicht älter als ein halbes Jahr sind.
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Diese
und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und
unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnungen eingehend beschrieben.
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Die 1 zeigt
schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Die 2 zeigt
schematisch den mehrschichtigen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Folienmaterials in Form eines Haftverbundes.
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Die 3a und 3b zeigen
beispielhafte Ausführungen von aus dem Folienmaterial hergestellten
Etiketten.
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Die 1 zeigt
in einer schematischen Darstellung den Ablauf eines erfindungsgemäßen
Verfahrens 100 zur Herstellung laserbeschriftbarer Folienmaterials,
wobei nachfolgend auch auf die 2 Bezug
genommen wird, die den Schichtaufbau eines solchen Folienmaterials
darstellt.
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In
einem ersten Schritt 110 wird auf der Folienschicht L4
des Haftverbundes CP oder, wie in diesem Beispiel, auf einer darauf
befindlichen Farbschicht L5 eine erste Farbschicht L6 aufgetragen,
die dann mittels UV-Licht ausgehärtet wird. Diese erste Farbschicht
L6 besteht aus einem mit Pigmenten dotierten Farbmaterial, das vorzugsweise
eine schwarze Farbgebung aufweist bzw. einem Schwarzdruck entspricht.
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Erfindungsgemäß wird
nun in einem weiteren Schritt 120 diese erste aufgetragene
Farbschicht L6 für eine Mindestzeitdauer von etwa 2 Stunden nicht
weiter verarbeitet, sondern in Ruhe gelassen. Die Ruhezeit von mindestens
2 Stunden dient dazu, dass sich diese Farbschicht L6 (Schwarzdruckschicht)
später nicht vom Ausgangsmaterial, d. h. von der darunter
liegenden Farbschicht L5 (Buntfarbschicht) bzw. der darunter liegenden
Folie L4, so leicht ablösen kann. Das Auftragen der ersten
Farbschicht erfolgt mittels Rasterwalzen, wobei ein Schöpfvolumen
von beispielsweise 7,5 cm3/m2 eingehalten
wird. Als Farbe eignet sich hier eine Farbe bzw. ein Schwarzdruck
vom Typ Y6-S1400, der mit 8% Pigmenten angemischt wird. Der Übertrag
der Farbe von den Rasterwalzen auf die eigentliche Fläche
erfolgt mittels eines flexiblen Klischees (sog. sleeve), welches
eine nahtfreie Bedruckung ermöglicht. Der Härtegrad
des Werkzeugs (Sleeve bzw. Druckwalze) ist auf die Farbe und das
zu bedruckende Material abgestimmt. Die Geschwindigkeit, mit welcher
die Farbe aufgetragen wird, beträgt etwa 32 m/Min. und
sollte 40 m/Min. nicht überschreiten. Die Einhaltung dieser
Geschwindigkeit ist auch deshalb wichtig, um bei der Bestrahlung
mit UV-Licht ein vollständiges Aushärten und eine
optimale Verankerung der Komponenten auf dem Material sicherzustellen.
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Durch
die in Schritt 120 eingehaltene Ruhezeit wird die Haftung
der beschichteten Farbe auf den Untergrund erhöht.
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In
einem weiteren Schritt 130, der mehrere Teilschritte 131 bis 133 umfasst,
erfolgt u. a. das Auftragen derselben Farbe (Schwarzdruck) zu einer
weiteren Farbschicht L7. Hierbei wird wiederum eine bzw. die Rasterwalze
eingesetzt und dasselbe Schöpfvolumen von 7,5 cm3/m2 eingehalten.
Das Auftragen dieser weiteren Farbschicht L7 erfolgt im Teilschritt 131.
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Nachfolgend
wird in einem Teilschritt 132 ein transparenter Schutzlack
zu einer Schicht L8 aufgetragen, wobei ebenfalls eine Rasterwalze
zum Einsatz kommt. Hierbei wird jedoch ein höheres Schöpfvolumen
von beispielsweise 9,6 cm3/cm2 eingestellt.
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In
einem weiteren Schritt 133 wird dann das fertig beschichtete
Folienmaterial (siehe auch F in 2) für
einen längeren Zeitraum von etwa 48 Stunden klimatisiert
gelagert. Durch diese Maßnahme wird eine besonders hohe
Endhaftung der Beschichtungen erreicht.
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In
einem abschließenden Schritt 140 kann das hergestellte
Folienmaterial F der Laserbeschriftung zugeführt werden.
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Zur
Beschriftung des Folienmaterials wird beispielsweise ein Nd YAG
Laser eingesetzt. Dieser weist eine Wellenlänge von 1060
nm auf und hat eine Strahlqualität von < S2.0. Die Pulsfolgefrequenz von 50
kHz ist bei 10 Watt Leistung eingestellt. Wenn der erzeugte Laserstrahl
auf das Folienmaterial trifft, so führt dies zu einem nicht
umkehrbaren Farbumschlag der schwarzen Farbschichten L6 und L7 in
transparente Zonen.
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Durch
die Laserbeschriftung wird erreicht, dass die in den Schichten L6
und L7 vorhandenen Pigmente umschlagen und somit eine transparente Durchlässigkeit
aufweisen. Dadurch ergibt sich, dass eine evtl. darunter liegende
Farbschicht durchscheint. Die genannten Schichten L6, L7 und L8
können auch direkt auf der Folie L4 aufgetragen werden (vergl. 2).
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In
dem hier beschriebenen Beispiel wurde jedoch zuvor eine Farbschicht
L5 auf der Folie L4 aufgetragen und dann wurden anschließend
die genannten Schichten L6 bis L8 aufgetragen. Die Farbschicht L5
kann dabei verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Farben bzw.
Buntfarben, wie zum Beispiel Rot RD oder Blau BL, aufweisen. Somit
ist die Realisierung eines mehrfarbigen Folienmaterials bzw. Etiketts
möglich.
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Wenn
zudem der Haftverbund, wie in 2 dargestellt,
auch eine Metallschicht L3 aufweist, kann diese durch die Bestrahlung
mit dem Laser an den Beschriftungsstellen durchschossen werden.
Beispielsweise wird hier eine Aluminiumschicht L3 vorgesehen, die
dann an den beschrifteten Stellen aufgrund der Lasereinwirkung verdampft
und durchsichtig wird. Aus diesem Material können also
Etiketten gefertigt werden, die mittels Laserbeschriftung transparente
Schriftzüge, Logos und dergleichen aufweisen, die sogar
mehrfarbig durchscheinend gestaltet sein können und insbesondere
für Displays mit Hintergrundbeleuchtung (z. B. Instrumententafel
im Kfz) verwendet werden können.
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Das
Vorsehen einer Metallschicht kann auch auf einen Haftverbund angewendet
werden, der keine Farbschicht (s. L5 in 2) aufweist.
In diesem Fall führt die Laserbeschriftung dazu, dass die Schichten
L6 und L7 wie auch die Aluminiumschicht L3 an den Beschriftungsstellen
transparent werden und somit Etiketten mit klar transparentem oder
zumindest weiß-opakem Schriftzug ausgebildet werden können.
Dadurch entsteht schließlich eine Displayfolie, die im
Bereich der gelaserten Stellen durch Lichtquellen, wie beispielsweise
Lichtquellen einer Instrumententafel, vom Hintergrund her beleuchtet
werden kann.
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Wenn,
wie im dargestellten Beispiel, zudem eine Farbschicht mit einer
oder mehreren Farben vorgesehen wird (siehe Schicht L5 in 2),
kann außerdem auch ein farbiger durchscheinender Eindruck erzielt
werden.
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Mit
dem hier beschriebenen Haftverbund CP (s. 1) ist im
wesentlichen der Verbund aus Trägermaterial (Schicht bzw.
Trägerfolie L1), Kleber (Schicht L2) und dem eigentlichen
Etikettenmaterial (Folie L4) gemeint, das noch keine aufgetragenen Schichten
(L5 bis L8) aufweist, sondern allenfalls eine Metallschicht (Schicht
L3). Unter Folienmaterial bzw. Laserfolie wird hier im wesentlichen
der nach Beschichtung des Haftverbundes gewonnene und von dem Trägermaterial
(Schicht L1) ablösbare Verbund (Schichten L2 bis L8) verstanden.
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Die
hier beschriebene Laserfolie bzw. der Haftverbund wird vorzugsweise
durch Einsatz der folgenden Materialien hergestellt: Als Folie L4
eignet sich insbesondere eine PET-Folie, die beispielsweise mit
Aluminium bedampft ist (siehe Schicht L3). Die Aluminiumschicht
L3 gibt dem Material die nötige Opazität zur Herstellung
der Displayfolien im Tag- und Nachtdesign. Zur Bildung der Farbschichten
L6 und L7 kommt beispielsweise eine schwarze Farbe vom Typ Y6-S1400
zum Einsatz. Als Schutzlack zur Bildung der Schicht L8 kann beispielsweise
ein glänzender Schutzlack vom Typ U0720 eingesetzt werden.
Die in den Farbschichten L6 und L7 dotierten Pigmente sind in Form
von sog. Laserflair 825 und 835 erhältlich. Die für
die Schicht L5 herangezogene Buntfarben können bestimmte
Hintergrundfarben (z. B. nach Farbfächer bzw. -schema PANTONE,
HKS oder RAL normiert) sein.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die hergestellte Folie mindestens
48 Stunden lang nach Herstellung klimatisiert gelagert wird, bevor
sie zur Weiterverarbeitung gelangt. Durch diese Maßnahme kann
insbesondere bei auftretenden Temperaturschwankungen das Entstehen
von Kondensat vermieden werden, was sich negativ auf die Haftungseigenschaften
der Farben auswirken würde.
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Die
eingesetzten Farben sollten möglichst nicht älter
als ein halbes Jahr sein und sollten unmittelbar vor der Herstellung
nach Rezeptur mit den Pigmenten frisch zusammengerührt
werden. Dadurch kann eine möglichst gleichmäßige
Verteilung des Laserflairs erzielt werden. Die eigentliche Beschichtung erfolgt
vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 20 und 25 Grad
Celsius, um die Viskosität der Farben nicht nachträglich
zu beeinträchtigen.
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Mittels
der Lasertechnik kann nicht nur eine Beschriftung der hergestellten
Folie erreicht werden, sondern kann auch das Ausschneiden von Etiketten aus
der Folie heraus erfolgen, so dass es sich anbietet, das Folienmaterial
als Endlosmaterial herzustellen und anzubieten. Die Beschichtung
und Herstellung ist ebenfalls mit vorkonfektionierter Ware auf Rollen,
im Stapel oder als Bogenware möglich.
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In
den 3a und 3b sind
beispielhaft erfindungsgemäß hergestellte Etiketten
dargestellt. In der 3a ist ein erstes Etikett LBL
dargestellt, das ein buntes Farbetikett wiedergeben soll. Durch Laserbeschriftung
können Schriftzüge und Codierungen C oder dergleichen
exakt eingelasert werden. Beispielsweise erscheinen die Codierungen
(Barcode, Data Matrix) in Gelb oder Weiß und der Schriftzug
in Grün. Dieser Farbeindruck lässt sich durch eine
sektionierte mehrfarbige Buntfarbschicht (vgl. L5 in 2)
erzielen.
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In
der 3b ist beispielhaft ein Etikett LBL' dargestellt,
die als opake Displayfolie ausgebildet ist. Das bedeutet, dass die
gelaserten Bereiche C' transparent sind. Das Folienmaterial hat
die Metallschicht (vgl. L4 in 2), die
bei der Laserbeschriftung an den Schreibstellen verdampft. Je nach
Anwendung kann auf eine Buntfarbschicht (s. L5 in 2)
verzichtet werden, um einen klaren durchsichtigen Effekt zu erreichen,
oder kann auch partiell Buntfarbe (eine oder mehrere Buntfarben)
eingesetzt werden, um eine gefärbten durchscheinenden Effekt
zu erreichen. Somit eignet sich diese Art von Folie insbesondere
zum Einsatz bei Hintergrundbeleuchtungen, wie beispielsweise im
Instrumententafelbereich von Steuerungsanlagen, in Innenbereichen
in Fahrzeugen oder Flugzeugen und dergleichen mehr. Beispielsweise
sind die Codierungen C' nicht eingefärbt und erscheinen
klar transparent, der Schriftzug jedoch ist z. B. Blau eingefärbt.
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Auch
können bereichsweise verschiedene Buntfarben zur Anwendung
kommen (vergl. Schicht L5 in 2).
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Das
hier vorgestellte Verfahren sowie die sich daraus ergebenden Produkte,
wie Folienmaterial und Etiketten, sind nicht nur auf die hier beschriebenen
Anwendungsfälle beschränkt, sondern können
auch je nach Einsatz auf andere Anwendungsfälle bzw. Materialien übertragen
werden.
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- 100
- Verfahren
mit den Schritten 110 bis 140, wobei 131, 132, 133 Teilschritte
des Schrittes 130 sind
- F
- Folienmaterial
- CP
- Haftverbund
mit folgenden Schichten:
- L1
- Trägerschicht
- L2
- Kleberschicht
- L3
- Metallschicht
(optional)
- L4
- Folie,
aus PET
- L5
- Farbschicht
aus mindestens einer Buntfarbe, hier: RD Rot bzw. BL Blau räumlich
verteilt
- L6
- erste
Pigment-dotierte Farbschicht (Schwarzdruck)
- L7
- zweite
Pigment-dotierte Farbschicht (Schwarzdruck)
- L8
- Schutzschicht
aus Schutzlack (optional)
- LBL
- Etikett
(ohne Metallschicht L3) mit:
- C
- beschrifteten
Bereichen (Logo, Codierung, Schriftzug), nicht-transparent
- LBL'
- Etikett
(mit Metallschicht L3) mit:
- C'
- beschrifteten
Bereichen (Logo, Codierung, Schriftzug), transparent, hier farbig
durchscheinend, zum Einsatz für Displays
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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