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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen laserveränderten Abziehbildes oder Hitzetransfers.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Aufbringen einer Zeichnung oder Beschriftung auf einen Untergrund bekannt.
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Die
DE 10 20014 115 910 beschreibt das Beschriften eines Etiketts. Im Unterschied zu einem Abziehbild werden dabei keinerlei Schichten von der beschrifteten Oberfläche am Ende des Verfahrens abgelöst. Es handelt sich somit um eine andere Anwendung mit anderen verfahrenstechnischen Voraussetzungen.
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Aus der
DE 94 29 174 U1 ist ein Verfahren zum Bedrucken von Leiterbahnen auf einem Laminat einer starren Leiterplatte bekannt. Hierbei wird Laserlicht durch eine lichtdurchlässige Folie geleitet und schwärzt einen darunterliegenden Untergrund.
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Die
WO 2017/108623 A1 offenbart einen Klebefilm in welchem laserreaktive Pigmente angeordnet sein können. Ein Hinweis zu einem Herstellungsverfahren unter Verwendung dieser speziellen laserreaktiven Pigmente ist aus diesem Dokument allerdings nicht bekannt.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Abziehbildes bereitzustellen, mit welchem Abziehbilder mit hoher Qualität und mit geringem Zeitaufwand herstellbar sind, welche aber dennoch wie im Digitaldruck vorzugsweise individuell für jedes Abziehbild oder Hitzetransfer einzeln individualisiert werden können.
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Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Abziehbildes oder Hitzetransfers umfasst die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen eines mehrschichtig aufgebauten Abziehbildes oder Hitzetransfers als eine Anordnung umfassend zumindest eine Trägerfolie und eine Lack- und/oder Farbschicht mit laserreaktiven Pigmente;
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Die mehrschichtige Anordnung kann weitere Schichten umfassen.
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So ist es vorteilhaft möglich dass nicht nur eine Farb- und/oder Lackschicht sondern auch mehrere Lack- und/oder Farbschichten vorgesehen sein können.
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Es ist zudem vorteilhaft möglich, dass diese mehreren Schichten Pigmente, insbesondere laseraktive Pigmente aufweisen können. Da die Schichten die Intensität des eintreffenden Laserlichts verringern können, kann eine Schichtweise abgestufte Färbung vorgenommen werden, wobei sich die Pigmente in den zum Untergrund hin angeordneten Schichten in geringerer Anzahl verfärben, so dass die Färbung weniger intensiv ist, auch wenn gleiche Pigmente verwendet werden.
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Es ist auch vorteilhaft möglich, Pigmente mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und somit unterschiedlichem Farbumschlag in unterschiedlichen Farb- und/oder Lackschichten zu verwenden. Dadurch kann eine Mehrfarbigkeit erzielt werden.
- b) Versehen der Lack- und/oder Farbschicht mit einer Beschriftung und/oder einer Zeichnung durch einen Laserstrahl eines Lasers und Applikation auf einem Untergrund vor oder nach der vorgenannten Laserbestrahlung;
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In diesem Verfahrensschritt erfolgt eine Beschriftung oder eine Zeichnung, also ein Muster aus Linien und Strichen, durch den Laser aufgetragen werden. Auch Symbole z.B. Piktogramme können als Zeichnung wiedergegeben werden. Zur Beschriftung zählen neben Buchstaben u.a. auch Zahlen.
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Vor oder nach dem Versehen einer Beschriftung oder Zeichnung kann die Applikation auf einen Untergrund erfolgen. Hier bietet sich vorteilhaft eine Adhäsivschicht an, welche eine Fixierung auf dem Untergrund erlaubt.
- c) Entfernen der Trägerfolie;
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Für ein Abziehbild typisch wird nunmehr die Trägerfolie entfernt, so dass das durch Lasern gefertigte Abziehbild mit der oder den entsprechenden Farb- und/oder Lackschicht auf dem zu applizierenden Untergrund verbleibt.
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Eine Besonderheit des vorliegenden Verfahrens ist, dass der Laserstrahl durch die Trägerfolie auf die Lack- und/oder Farbschicht geleitet wird.
Alternativ zur Leitung des Laserstrahls durch den Träger ist es möglich den Laserstrahl auf die Druckseite des Transfers zu leiten und daher von der Rückseite, also von der der Trägerfolie entgegengesetzen Seite zu individualisieren. Dies kann durch Direktbestahlung der Lack- und/oder Farbschicht oder bevorzugt durch Bestrahlung durch eine Adhäsivschicht hindurch erfolgen.
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Dadurch kann beispielsweise eine betriebsseitige Vorfertigung des Abziehbildes erfolgen, welches am Applikationsort, typisch für ein Abziehbild oder Hitzertransfer, lediglich von der Trägerfolie und ggf. von einem optionalen Abdeckpapier getrennt werden muss. Alternativ wird es den Kunden ermöglicht, die Individualisierung mittels Lasers direkt vor Ort vorzunehmen. Dadurch kann Geheimhaltung, Automatisierung mit Softwaresystemen und/oder eine Individualisierung zum spätestmöglichen Zeitpunkt für eine flexiblere Produktion des Kunden, eingehalten werden.
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Das laserveränderte Abziehbild und/oder der laserveränderte Hitzetransfer ist im Gegensatz zu einer Leiterplatte flexibel und verfolgt ein dekoratives Ziel, wohingegen Leiterbahnen eine rein technische Umsetzung sind. Die Beschriftung des Abziehbildes oder Hitzetransfer, zeichnet sich gerade dadurch aus, dass sie auch vor dem Aufbringen des Zielsubstrates (Applikationshintergrund) erfolgen kann.
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Vorteile dieser Vorgehensweise ist u.a. ein tintenfreies Druckverfahren, ein hochauflösendes Gestalten einer Beschriftung und/oder einer Zeichnung und ein möglicher unkomplizierter Transport, Lagerung und Auftrag des Abziehbildes auf einen Untergrund.
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Das Verfahren kann somit die Vorteile eines hochproduktiven gleichförmigen Druckverfahrens wie beispielsweise des Siebdrucks mit den Vorteilen der Individualisierung wie beispielsweise des Digitaldrucks durch die Möglichkeit der Individualisierung mittels Lasers verbinden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Durch den Laserstrahl kann ein Farbumschlag der Pigmente erfolgen, wobei die Anzahl der angeregten Pigmente und damit die Intensität des Farbumschlags durch die Lasereinstellung, insbesondere die Intensität des Laserstrahls und die Wellenlänge, einstellbar sind. Dies hat den Vorteil, dass eine hell/dunkel-Abstufung analog zu einem Graustufendruck erreicht werden kann.
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Das Herstellen des Abziehbildes durch Farbumschlag der laserreaktiven Pigmente kann insbesondere tintenfrei erfolgen, so dass ein Abfärben auf andere Druckmedien ausgeschlossen ist. Zugleich ist das Druckbild geschützt.
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Zum einfachen und rückstandsfreien Ablösen der Trennschicht vom der benachbarten Lack- oder Farbschicht kann die mehrschichtige das Abziehbild oder der Hitzetransfer als eine mehrschichte Anordnung zwischen der Trägerfolie und der Lack- und/oder Farbschicht eine Trennschicht, vorzugsweise auf Silikon- und/oder Wachsbasis, aufweisen.
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Für eine optimale Durchstrahlung der Trägerfolie durch den Laser bei gleichzeitig ausreichender Reißfestigkeit die Trägerfolie beim Abziehen ist eine Dicke zwischen 75 bis 130 µm besonders vorteilhaft.
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Der verwendete Laser kann vorteilhaft im vorliegenden Verfahren bis zu einer Leistung von bis zu 20 W betrieben werden, so dass das Matrixmaterial der Farb- und/oder Lackschicht bei Bestrahlung der Pigmente nicht übermäßig geschädigt oder gar thermisch zersetzt wird.
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Zur vorteilhaften Festlegung auf einem Untergrund kann die Lack- und/oder Farbschicht vorteilhaft auf einer der Trägerfolie gegenüberliegenden Seite eine Adhäsivschicht aufweisen. Die Trägerfolie bildet dabei ausgehend von der Blickrichtung eines Betrachters (Pfeil A) des Abziehbildes die Oberseite und die Adhäsivschicht kann die Unterseite bilden.
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Alternativ kann allerdings die Unterseite auch durch ein Abdeckpapier gebildet werden, welches ein vorzeitiges unbeabsichtigtes Verkleben der Adhäsivschicht verhindert. Dieses kann ebenfalls mit einer Trennschicht, insbesondere aus Silikon- oder Wachsmaterial, ausgebildet sein.
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Die Lack- und/oder Farbschicht und/oder die Adhäsivschicht kann zumindest zu 50 Gew.% ein Polyurethan und/oder Acrylat aufweisen, welches sich gegenüber der Laserstrahlung als vergleichsweise unempfindliches Material erwiesen hat. Eine Lackschicht in Sinne der vorliegenden Erfindung hat im Gegensatz zu einer Farbschicht eher funktionalen Charakter. Insbesondere Schutzwirkungen, also der Einsatz als Schutzschicht zum Schutz einer darunterliegenden Farbschicht, können hierdurch realisiert werden. Eine Lackschicht ist zudem im Gegensatz zu dekorativ wirksamen Farbschichten transparent bzw. semitransparent und steuert den Glanzgrad.
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Eine Farbschicht ist insbesondere durch den Einsatz anderer Additive die Anwendung beispielsweise im Siebdruckverfahren und Pigmente von einer Lackschicht abgegrenzt.
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Die Farbschicht kann zudem zumindest ein weiteres nicht-laserreaktives Pigment, insbesondere TiO2, Ruß oder Ähnliches aufweisen um eine stärkere Kontrastierung beim Farbumschlag zu erreichen.
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Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Abziehbild, welches nach dem vorgenannten Verfahren hergestellt wurde.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die jeweiligen Details sind in keinster Weise beschränkend zu verstehen. Insbesondere können zahlreiche Details für sich genommen als gesonderte Merkmale in analoger Weise in weiteren Ausführungsvarianten umgesetzt werden Es zeigen:
- 1 schematische Darstellung einer Ausführungsvariante eines bereitgestellten Abziehbildes zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung des laserveränderten Abziehbilds;
- 2 schematische Darstellung einer Laserbestrahlung des Abziehbildes der 1;
- 3 zurückgebliebene Farbschichten auf einem Untergrund nach Auftrag des Abziehbildes; und
- 4 schematische Darstellung einer alternativen Laserbestrahlung im Vergleich zu 2.
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1 zeigt ein Abziehbild in Form einer mehrschichtigen Anordnung 1 umfassend eine Trägerfolie 2, eine Abfolge aus mehreren Farb- und/oder Lackschichten 3 und 4, eine Kleberschicht 5 sowie ein Abdeckpapier 6.
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Die Trägerfolie 2, auch Träger genannt, kann zumindest zu 50 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Trägerfolie 2, vorzugsweise vollständig aus einem Polyethylenterephthalat gebildet sein. Selbstverständlich kann die Trägerfolie auch aus anderen Materialien bestehen.
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Die Trägerfolie 2 kann zudem mit einer Trennschicht 8 beschichtet sein. Diese Trennschicht 8 kann vorzugsweise auf zumindest einem Silikon- und/oder einen Wachsmaterial basieren bzw. zum überwiegenden Teil, insbesondere zu mehr als 50 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Trennschicht, aufweisen. Zusätzlich kann die Trennschicht allerdings auch weitere Materialien umfassen. Die Trennschicht 8 ist dabei auf der der Farbschicht 4 zugewandten Seite der Trennfolie 2 angeordnet.
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Vorzugsweise ist die Trägerfolie 2 transparent oder zumindest durchscheinend ausgebildet. Die Trägerfolie 2 weist zudem eine Dicke von 75 bis 130 µm auf.
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Die Anordnung 1 kann benachbart zur Trägerfolie 2 oder zur Trennschicht 8 eine optionale Lackschicht 3 aufweisen. Diese kann als eine Schicht umfassend zumindest zu 50 Gew.%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Lackschicht 3. an Bindemitteln auf Polyurethan und/oder Acrylatbasis Schicht ausgebildet sein.
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Weiterhin kann Lackschicht 3 vorteilhaft zusätzlich angereichert sein um Additive, wie beispielsweise Verlaufsmittel.
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Benachbart zur Lackschicht 3 kann sodann eine oder mehrere Farbschichten 4 angeordnet sein. Eine bevorzugte Farbschicht kann zumindest zu 50 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der jeweiligen Farbschicht, ein Bindemittel umfassen. Das Bindemittel kann auf Polyurethan und/oder Acrylatbasis gebildet sein. Weiterhin kann die Farbschicht 4 Pigmente, vorzugsweise aber nicht ausschließlich weiße Pigmente, besonders bevorzugt mit TiO2, und/oder Additive, besonders bevorzugt Filmbildnern, aufweisen.
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Die eine oder mehreren Lack- und/oder Farbschichten 3 und/oder 4 sind insbesondere mit einem laserreaktiven Pigment 7 oder einem laserreaktiven pigmenthaltigen Granulat oder Pulver versetzt, welches durch Laserstrahlung zu einem dauerhaften Farbumschlag angeregt werden kann. Das Pigment kann insbesondere ausgesucht sein aus Stoffen umfassend: SnSb-oxid, Sb2O3, Cu3(PO4)2Cu(OH)2, Mica (Phyllosilikat und/oder Glimmer), Fe3O4 oder Mischungen. Ebenso sind diese durch eine Größe zwischen 1 und 70 µm gekennzeichnet. Die laserreaktiven Anteile können vorzugsweise in einem Pulver oder Granulat enthalten sein und dabei gekapselt oder ungekapselt vorliegen.
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Benachbart zur Lack und/oder Farbschicht ist eine Adhäsivschicht 5 zur Fixierung einer oder mehrerer der vorgenannten Schichten auf einem Untergrund 10 vorgesehen. Die Adhäsivschicht 5 kann zumindest zu 50 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der jeweiligen Farbschicht, eines Polyurethans und/oder Acrylats, sowie optional Additive, aufweisen. Die Adhäsivschicht kann im Falle von Abziehbildern dauerhaft klebend, oder wie insbesondere im Fall von Hitzetransfers durch Hitze aktivierbar sein. Dies kann beispielsweise ein sogenannter Schmelzkleber sein.
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Die Klebkraft der Adhäsivschicht ist dabei in der Regel so hoch, dass eine zerstörungsfreie Wiederablösung des Abziehbildes oder Hitzetransfers nicht möglich ist.
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Ein Abdeckpapier 6 kann benachbart zur Adhäsivschicht 5 angeordnet sein. Dieses Papier kann zudem wahlweise aber nicht ausschließlich, mit einer Trennschicht 9 beschichtet sein.
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Diese Trennschicht 9 kann vorzugsweise auf zumindest einem Silikon- und/oder einen Wachsmaterial basieren bzw. zum überwiegenden Teil, insbesondere das vorgenannte Silikon- und/oder Wachsmaterial zu mehr als 50 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Trennschicht, aufweisen. Zusätzlich kann die Trennschicht allerdings auch weitere Materialien umfassen. Die Trennschicht 9 ist dabei auf der der Adhäsivschicht 5 zugewandten Seite des Abdeckpapiers 6 angeordnet.
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Die Trennschicht 9 und das Abdeckpapier 6 verhindern ein ungewolltes vorzeitiges Verkleben der Adhäsivschicht 5.
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Jede der vorgenannten Schichten, insbesondere alle der vorgenannten Schichten können wasser- oder lösemittelbasiert sein, d.h. der Auftrag erfolgt in einer Lösung aus Wasser und/oder einem Lösemittel.
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Nachfolgend soll Verfahren zur Erzeugung des Abziehbildes kurz erläutert werden:
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In einem ersten Schritt, siehe 1, erfolgt die Bereitstellung der mehrschichtigen Anordnung 1 mit der Trägerfolie 2, dem Abdeckpapier 6, der oder den Lack- und/oder Farbschicht(en) 3 und/oder 4 und der Adhäsivschicht 5.
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In einem zweiten Schritt, siehe 2, erfolgt die Laserbehandlung der bereitgestellten Anordnung. Dabei wird ein Laserstrahl 101 einer Laserquelle 100 durch die transparente oder durchscheinende Trägerfolie geleitet und zu einem Farbumschlag angeregt und somit eine Veränderung des Abziehbild erzeugt wird. Alternativ kann der Laser auch von der Rückseite direkt auf das Transfer geleitet werden dies ist in 4 dargestellt. In 4 erfolgt die Einleitung des Laserstrahls von einer der Trägerfolie 2 entgegengesetzten Seite auf die Lack- und/oder Farbschicht 3, 4.
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Die Adhäsivschicht 5 kann dabei, wie in 4 dargestellt, bereits auf der Lack- und/oder Farbschicht 3, 4 aufgetragen vorliegen oder aber erst nach der Bestahlung aufgebracht sein.
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Ursächlich für diesen Farbumschlag ist die Anregung der laserreaktiven Pigmente 7 oder des Pulvers oder der Granulate durch den Laserstrahl 101. Insbesondere kann hierbei auch das umgebende Polymer mittelbar gefärbt werden.
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Die vorgenannten laserreaktiven Pigmente oder pigmenthaltigen Granulate absorbieren das Laserlicht und ermöglichen den Farbumschlag. Dies kann u.a. auch ein Carbonisieren oder Aufschäumen umfassen. In der Regel treten diese Phänomene gleichzeitig auf, wobei der Farbumschlag des Polymers vorherrschend ist, um eine Beschädigung durch Verbrennung zu vermeiden. Dies ist ebenfalls in Abgrenzung zur Kennzeichnung durch reine Verbrennung einer farbgebenden oder sonstigen organischen Schicht zu sehen.
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Es ist auch möglich, dass auch die das Pigment umgebende Matrix, z.B. das Bindemittel der Farbschicht oder das Material aus welchem die Farbschicht vorwiegend gebildet ist, gefärbt wird. Dies kann z.B. durch Umlagerung von Komplexen, durch Phasenänderungen oder dergleichen erfolgen.
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Sodann erfolgt in einem dritten Schritt das Lösen des Abdeckpapiers 6 von der Adhäsivschicht 5 unter Bereitstellen einer Klebefläche zur Fixierung des Abziehbildes und der Auftrag auf einem Untergrund 10.
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Der Untergrund kann beispielsweise ein Stein-, Glas-, Holz-, Metall- oder bevorzugt Kunststoff-Untergrund sein
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In einem vierten Schritt erfolgt sodann die Entfernung der Trägerfolie 2 von den Lack- und/oder Farbschichten 3, 4, wobei das Abziehbild auf dem Untergrund 10 verbleibt.
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Der vorgenannte zweite und dritte Schritt können alternativ auch in der Reihenfolge vertauscht werden, so dass zunächst die Applikation der Anordnung 1 umfassend die Trägerlage 2 auf den Untergrund 10 erfolgt und anschließend die Laserbehandlung unter Erzeugung des Abziehbildes erfolgt.
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Als laserverändertes Abziehbild 20 oder als laserverändertes Hitzetransfer wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung das veränderte Abziehbild bzw. Hitzetransfer verstanden, das durch Laserbestrahlung um farbliche Muster der Farb- und/oder Lackschicht individualisiert wurde.
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Dieses Abziehbild 20 verbleibt im Ergebnis ohne Trägerfolie auf dem zu dekorierenden Untergrund 10.
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Als Laser zur Beschriftung kann vorzugsweise ein Halbleiterlaser, so z.B. ein YVO4-Laser oder YAG-Laser eingesetzt werden. Der bevorzugte Wellenlängenbereich kann zwischen 550 und 1070 nm liegen.
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Besonders bevorzugt handelt es sich um einen Laser, der über ein 3-Achsen-Scansystem verfügt. Dabei kann die zusätzliche Z-Achse beispielsweise auch zur Einstellung der Autofokus-Position und/oder zur Einstellung des Brennweitenabstandes genutzt werden. Der Brennweitenabstand kann durch einen sekundären Laserstrahl, welcher zusätzlich zum Laserstrahl 101, welcher den Energieeintrag in die Anordnung vornimmt, ermittelt werden.
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Besonders bevorzugt können die Lack- oder Farbschicht 3 und 4 mehrere Schichten umfassen, so dass bei Farbumschlag des Pigments ein Tiefeneffekt bzw. unterschiedlich intensive Farbumschläge zu beobachten sind und somit eine Farbabstufung erreicht werden kann bzw. eine allgemeine Bildgebung durch den Druck wie beispielsweise Siebdruck, gegeben ist.
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Durch Änderung der Intensität und/oder der Wellenlänge des Lasers kann zudem die Intensität des Energieeintrags und damit die Stärke des Farbumschlags variiert werden. Zur Sicherstellung der richtigen Parameter sind sogenannte Parametriertests für jede Druckcharge durchzuführen,
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Durch Verwendung von unterschiedlichen Schichten mit zueinander unterschiedlichen Pigmenten kann die Farbvarianz zusätzlich erhöht werden.
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In 1 ist lediglich eine Farbschicht 4 dargestellt. Es können vorteilhaft zumindest fünf, vorzugsweise zumindest sieben, übereinander angeordnete Farbschichten 4 vorgesehen sein.
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Jede dieser Farbschichten kann ein laserreaktives Pigment aufweisen.
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Das in Schritt a) bereitgestellte Abziehbild oder der Hitzetransfer kann in einer Ausführungsvariante der Erfindung einfarbig, z.B. weiß, ausgebildet sein.
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Allerdings kann das in Schritt a) bereitgestellte Abziehbild oder der Hitzetransfer auch bereits eine bedruckte Schicht z.B. als Farbschicht oder Dekorschicht unterhalb der Farb- und/oder Lackschicht 3, 4 aufweisen, welche mit herkömmlichen Druckmethoden, z.B. Siebdruck, bedruckt wurden. In diesem Fall kann die Laserbehandlung vorgedruckte Dekor um eine Zeichnung oder Beschriftung ergänzen. Dadurch kann eine Individualisierung z.B. eines Logos erreicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 2
- Trägerfolie
- 3
- Lackschicht
- 4
- Farbschicht
- 5
- Adhäsivschicht
- 6
- Abdeckpapier
- 7
- Pigment
- 8
- Trennschicht
- 9
- Trennschicht
- 10
- Untergrund
- 20
- Abziehbild
- 100
- Laser
- 101
- Laserstrahl
- A
- Blickrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1020014115910 [0003]
- DE 9429174 U1 [0004]
- WO 2017/108623 A1 [0005]
