ES2104788T5 - Procedimiento para decorar o marcar una superficie mediante radiacion de laser asi como la utilizacion de una lamina de estampacion en este procedimiento. - Google Patents

Procedimiento para decorar o marcar una superficie mediante radiacion de laser asi como la utilizacion de una lamina de estampacion en este procedimiento.

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Abstract

SE PROPONE UN PROCEDIMIENTO PARA LA DECORACION O ROTULACION DE SUPERFICIES POR MEDIO DE RADIACION LASER, POR EL QUE AL MENOS LA CAPA SUPERIOR O PRIMERA CAPA COLOREADA, TRATADA POR MEDIO DE RAYO LASER, ES APLICADA POR EL PROCEDIMIENTO DE TRANSFERENCIA SOBRE LA SUPERFICIE, PARA CONSEGUIR UNA PROFUNDIDAD UNIFORME DE ESTA CAPA COLOREADA Y CON ELLO UN GRABADO MUY UNIFORME. ADEMAS SE DESCRIBE LA UTILIZACION DE LAMINAS ESTAMPADAS, ESPECIALMENTE DE LAMINAS ESTAMPADAS EN CALIENTE DE DETERMINADA CONFIGURACION, PARA UN PROCEDIMIENTO SEMEJANTE.

Description

Procedimiento para decorar o marcar una superficie mediante radiación de laser asi como la utilización de una lámina de estampación en este procedimiento.
La invención se refiere a un procedimiento para decorar o marcar una superficie mediante radiación de láser, en el que se aplica al menos a la superficie dos capas de laca de color diferente una sobre la otra, y a continuación se retira, al menos localmente, la primera capa de laca de color dirigida hacia el observador mediante radiación de láser para producir la decoración o el marcado y de esta manera se expone la segunda capa de laca de diferente color, pero no se erona o se elimina completamente, aplicándsoe sobre la superficie al menso la primera capa de color en un procedimiento de transferencia. Además, la invención es relativa al empleo de una lámina de estampación, en particular una lámina de estampación en caliente.
El procedimiento de la clase arriba especificada se utiliza particularmente cuando es necesario realizar una inscripción o decoración exacta de objetos que son piezas individuales o que sólo se fabrican en pequeñas series. El rayo láser que sirve para quemar la primera capa de laca de color puede ser controlado sin dificultad, y de manera muy exacta desde el punto de vista des su trayectoria de movimiento, por ejemplo, por medio de una calculadora electrónica, existiendo también la posibilidad de variar el espesor de la raya de láser producida quemando el material por el láser. Los aparatos apropiados para este procedimiento son habituales en el mercado y son ofrecidos, por ejemplo, por la Fa. Baasel Lasertech.
Por la patente EP-A-0 383 956 se conoce ya un procedimiento para producir marcas de seguridad sobre una superficie, en el que se descubre una capa de laca cubierta por una capa superior que absorbe la radiación de láser por erosión local de la capa superior mediante un rayo láser. No obstante, este antecedente no proporciona datos sobre la aplicación de la capa exterior.
Hasta ahora se actúa de tal modo que la superficie a decorar, por ejemplo la placa frontal de un aparato, es dotada por procedimientos usuales de dos capas de laca de diferente color. Mediante el rayo láser se suprime entonces la capa de laca superior y correspondientemente se expone la decoración, el dibujo o la inscripción deseadas de la capa de laca inferior cuyo color contrasta con el de la capa de laca superior. Pero ello tiene el problema de que en las capas de lacas convencionales se producen variaciones de espesor de la capa de laca, con la consecuencia de que al quemar la capa de laca superior mediante el rayo láser, esta capa de laca superior no es erosionada completamente en determinadas circunstancias en las áreas en que la misma es relativamente gruesa. Si se utiliza un láser de mayor potencia, se puede conseguir que la capa de laca superior sea erosionada también de manera fiable en los lugares en que es más gruesa. Pero existe entonces el peligro de que en aquellas áreas en que la capa de laca superior es más delgada, se ataque con ello la capa de laca inferior, lo que puede dar lugar a que se elimine también completamente la capa de laca inferior o al menos se dañe la misma gravemente. Otro peligro es que la raya producida mediante el láser, cuando las capas de laca son de diferente espesor, a pesar de que sea constante la potencia del láser, presente distinta anchura o espesor, por lo que, como es natural, se dañará también la apariencia del objeto correspondientemente decorado o marcado. Con el fin de producir una inscripción por láser útil, hasta ahora ha sido necesario probar con un gasto considerable a aplicar la capa de laca a erosionar por láser con un espesor lo más uniforme posible, la que ha encarecido notablemente la producción de los objetos correspondientes por lo que la inscripción o decoración por láser sólo se ha utilizado hasta ahora en muy pocos campos de aplicación, particularmente en aparatos de alto valor o muy caros.
En la patente US-A-4515867 se describe un procedimiento que permite aplicar mediante radiación de láser un código de barras sobre partes correspondientes entre sí de tubos de imagen para TV. Con tal fin se aplica sobre la superficie de la parte compuesta de vidrio un recubrimiento inferior que está formado por una suspensión acuosa de una primera partícula de pigmento y un primer ligante de silicato alcalino. Después del secado se aplica sobre el recubrimiento inferior una capa de cubierta que está formada igualmente por una suspensión acuosa de partículas de pigmento y un ligante de silicato alcalino. Para evitar la destrucción del recubrimiento inferior por la radiación de láser, el mismo contiene una cierta cantidad de partículas de mica. Después de secar el recubrimiento inferior y la capa de cubierta a temperaturas inferiores a 100ºC, se aplica la última por radiación de láser para producir el código de barras por zonas mediante radiación de láser. A continuación se calienta fuertemente el objeto de vidrio con el código de barras producido, para unir de este modo los recubrimientos íntimamente con la superficie de vidrio.
En la patente JP-A-1(1989)-283 703 se describe un procedimiento para fabricar una lente de color en el que se provee de una pluralidad de rendijas una membrana opaca a la luz compuesta de varias capas de color o de laca que cubre la lente por medio de un rayo láser, para lo cual las rendijas deben dejar pasar a la luz con la que se ilumina la lente desde el otro lado. La membrana compuesta de varias capas puede aplicarse, por ejemplo, por un procedimiento de estampación en caliente. El rayo láser que sirve para producir las rendijas divide también en el procedimiento conocido en cada caso todas las capas de la membrana, por lo que se descubre con ello la lente real. No se dice nada sobre la posibilidad de erosionar únicamente una o varias de las capas de la membrana.
El objetivo de la invención es proponer un procedimiento que permita, con un gasto relativamente pequeño, realizar una decoración o inscripción impecable de una superficie por grabación mediante rayo láser.
Con tal fin, y de acuerdo con la invención, en el procedimiento de la clase especificada al principio se propone actuar ahora de tal modo que se transfiera al menos la primera capa de laca de color por medio de una lámina de estampación, preferentemente lámina de estampación en caliente que contiene la primera capa de color, desde la película de soporte a la superficie.
Es sabido que sobre un soporte, por ejemplo, una lámina de materia plástica o una banda metálica, se puede aplicar o producir capas de laca de color sin un gran gasto y con un espesor muy uniforme. Si se transfiere entonces esta capa de laca de color sobre la superficie a decorar, se garantiza que la superficie a decorar presente también una capa de laca de color de espesor muy uniforme. Se puede regular sin problemas la potencia del láser que sirve para erosionar esta capa de laca de color conforme al espesor de la capa de laca. Si se mueve entonces el rayo láser sobre la superficie a decorar, se eliminará únicamente la capa de laca de color superior o primera capa, de modo que variando la potencia del láser se puede variar la fuerza de la escritura o la profundidad de grabado. Con el modo de actuación conforme a la invención no hay que temer variación alguna de la imagen deseada de la decoración o inscripción a consecuencia de las variaciones de espesor de la primera capa de laca de color. La transferencia de la capa de laca de color a la superficie se puede llevar a cabo por medio del procedimiento de transferencia conocido, sin un gasto excesivo. De acuerdo con la invención se propone también un procedimiento que permite mejorar notablemente la calidad de la decoración de una superficie mediante erosión por láser, sin que fuese necesario para ello un gasto excesivo de construcción o de aparatos.
Otra ventaja del modo de proceder según la invención reside en el hecho de que, como es sabido, es posible sin dificultades, por ejemplo mediante un procedimiento de impresión, la aplicación solamente por zonas de capas de laca sobre un soporte flexible, por ejemplo, una lámina de materia plástica o una banda de metal, existiendo también la posibilidad de aplicar en diferentes zonas laca de diferente color. Si se utiliza tal capa de laca de color compuesta de zonas de diferente color para la decoración de la superficie de un objeto, existen otras posibilidades de realización que no se pueden conseguir hasta ahora con un gasto defendible. Se puede dividir, por ejemplo, la superficie a decorar en zonas de diferente color y marcar entonces las mismas con ayuda de un rayo láser. De esta manera es posible, por ejemplo, realizar ciertas inscripciones sobre la placa frontal de un aparato con otro color distinto del resto de la inscripción, con el fin de realzar esta inscripción o asignar ciertos procesos u operaciones. Hasta ahora, si se quería realizar esto, había que cubrir correspondientemente la superficie a decorar y pulverizar después las zonas individuales en diferentes fases de trabajo, por ejemplo, con lacas del color deseado. Está claro que en tal modo de proceder casi está excluido el producir un espesor aproximadamente igual para las áreas de laca de diferente color, dependiendo el espesor de la capa de laca tanto de la viscosidad de la laca pulverizada como de su pigmentación y de las propiedades del transcurso.
Resulta particularmente conveniente el hecho de que no solamente la primera sino tanto la primera como la segunda capa de laca de color sean transferidas a la superficie en un procedimiento de estampación desde la película de soporte a una lámina de estampación, especialmente lámina de estampación en caliente, ya que de este modo se puede conseguir mayores exactitudes. Este procedimiento es también conveniente, ante todo, cuando la segunda capa de laca de color inferior consta de áreas o zonas de distinto color, existiendo por ejemplo la posibilidad de aplicar a la placa frontal de un aparato inscripciones de distinto color, por medio de lo cual en determinadas circunstacias es posible simplificar notablemente su manejo.
Con el fin de mejorar la resistencia mecánica de la superficie decorada, se puede actuar ventajosamente de manera que se aplique sobre la primera capa de laca de color, antes o después de su tratamiento por láser, una capa de laca de protección transparente que presente una resistencia mecánica correspondientemente elevada.
En la práctica se procede convenientemente de manera que se aplique todas las capas de laca mediante una lámina de estampación especialmente, lámina de estampación en caliente, que presentan una película de soporte y sobre ésta las capas de laca separables. Tales láminas de estampación en caliente pueden fabricarse sin más por procedimientos conocidos de láminas de estampación en caliente.
Las láminas de estampación, en particular las láminas de estampación en caliente, para utilizar en el procedimiento de la invención presentan superpuestas al menos una primera y una segunda capa de laca de distinto color, estando situada la primera capa de laca de color más cerca de la película de soporte que la segunda. Se colorea las dos capas de laca de color según el efecto de decoración deseado, debiendo ser por ejemplo negra la primera capa, de laca de color o capa superior del objeto decorado, mientras que la segunda capa de laca de calor a descubrir por el rayo láser es, por ejemplo, blanca. Se puede regular además las propiedades de las capas de laca de color de tal modo que la primera capa de laca de color pueda ser erosionada fácilmente por el rayo láser, pero teniendo en cambio una resistencia mecánica relativamente buena, mientras que la segunda capa de laca de color, por ejemplo debido a su coloración o adiciones, es atacada en un grado relativamente pequeño por el rayo láser. En tales láminas de estampación se utiliza preferentementecomo película de soporte una película de poliéster con un espesor de 6 a 100 \mum, preferentemente de 19 a 38 \mum. Estas películas poseen suficiente resistencia pero también flexibilidad para poder utilizarlas como soporte en la transferencia de la capa decorativa desde la película de soporte sobre superficies diferentemente formadas. Para transferir las capas de decoración o de laca de calor desde el soporte sobre la superficie a decorar se puede emplear procedimientos en sí conocidos, por ejemplo, el procedimiento de elevación, procedimiento de rodadura o también procedimientos en los que se introduce la lamina correspondiente en un molde de inyección y luego se pulveriza con materia plástica para formar un objeto, por ejemplo la placa frontal de un aparato. Se puede prever como capa de laca de protección una capa de laca transparente, preferentemente con un espesor de 1 a 2 \mum, cuando ya está presente originalmente sobre la lámina de estampación en la que hay que erosionar igualmente el grabado de láser. Resulta ventajoso que la segunda capa de laca de color de la lámina de estampación sea más gruesa que la primera capa de laca de color, siendo el espesor de la segunda capa de laca de color, preferentemente de 2 a 10 \mum aproximadamente, y el espesor de la primera capa de laca de color preferentemente de 1 a 5 \mum aproximadamente. La utilización de una primera capa de laca de color relativamente delgada y una segunda capa de laca de color de mayor grosor ofrece la posibilidad de poder regular la potencia del rayo láser que sirve para erosionar la primera capa de laca de color hasta tal punto que se erosione completamente de manera fiable la primera capa de laca de color en la zona deseada, eliminando también eventualmente la menor parte posible de la segunda capa de laca de color, pero garantizando que exista todavía un resto suficientemente grueso de la segunda capa de laca de color con el fin de obtener de una parte una imagen de decoración impecable, pero quedando garantizada de otra parte la protección fiable de la superficie del objeto decorado por la segunda capa de laca de color.
En el procedimiento según la invención se utiliza una lámina de estampación, en particular una lámina de estampación en caliente, que se compone preferentemente de una película e soporte de poliéster, sobre la que se dispone sucesivamente una capa de separación, eventualmente una capa de laca de protección, al menos dos capas de laca de diferente color así como una capa de adhesivo, para producir al menos las dos capas de laca de diferente color sobre una superficie.
Otros detalles y ventajas de la invención se desprenderán de la siguiente descripción de un ejemplo de realización de una lámina de estampación en caliente para utilizar conforme a la invención así como de la explicación esquemática del procedimiento según la invención con ayuda de los dibujos, en los que:
la figura 1 es una sección parcial de una lámina de estampación en caliente,
la figura 2a es una sección parcial de un sustrato provisto superficialmente de una lámina de estampación en caliente correspondiente, y
la figura 2b es una sección correspondiente a la figura 2a después de realizar el tratamiento por láser.
La lámina de estampación en caliente representada esquemáticamente en la figura 1 contiene una película de soporte 1 consistente aquí, preferentemente, en una película de poliéster de un espesor de 6 a 100 \mum, preferentemente un espesor de 19 a 38 \mum.
Sobre esta película de soporte 1 se suceden una tras otra capas que son aplicadas por un procedimiento ya conocido en la producción de las láminas de estampación en caliente.
Capa de separación 2
Se trata en general de una capa que se reblandece por la acción del calor para permitir la separación de las otras capas de la película de soporte 1. La capa de separación 2 tiene en general un espesor máximo de 1 \mum.
Capa de laca de protección 3
Se trata de una capa de laca transparente cuyo objeto es proteger en gran medida contra los daños mecánicos la superficie libre del objeto decorado con la lámina de estampación en caliente. La capa de la laca de protección 3 debe ser por consiguiente resistente a las influencias mecánicas. En el presente caso tiene, por ejemplo, un espesor de 1 a 2 \mum.
Primera capa de laca de color 4
Se trata, por ejemplo, de una capa de laca teñida mediante negro de humo, con un espesor de 1 a 5 \mum aproximadamente, que se puede erosionar con ayuda de un rayo láser.
Segunda capa de laca de color 5
Esta capa es teñida de manera diferente a la primera capa de laca de color 4, por ejemplo, cuando la primera capa de laca de color 4 es negra, blanca o de color marfil.
Pero existe también la posibilidad de prever la segunda capa de laca de color 5 -al igual que la primera capa de laca de color 4- no del mismo color sobre toda la cara de la lámina de estampación en caliente y por tanto no sobre toda la superficie a decorar. Las capas de laca de color 4 y 5 pueden componerse individualmente -y también por ello de manera diferente- de zonas de colores diferentes.
Capa de adhesivo 6
Se trata de una capa de adhesivo usual y en si conocida en las láminas de estampación en caliente, con espesor de aproximadamente 1 a 10 \mum, a cuyo fin la capa de adhesivo para una lámina de estampación en caliente se compone de tal modo que se vuelva adhesiva mediante la correspondiente acción térmica. Para láminas de estampación que son elaboradas sin la acción del calor, se puede realizar también la capa de adhesivo, por ejemplo, con ayuda de un adhesivo activable mediante presión o una capa de un material constantemente adhesivo. En este último caso habría que prever la película de soporte 1 en el lado opuesto a las capas de laca 3, 4, 5 con un recubrimiento que impida el agarre de la capa adhesiva 6 a la película de soporte 1, por ejemplo de silicona, con el fin de poder arrollar correspondientemente la lámina de estampación.
La capa de separación 2, las capas de laca 3 a 5 así como la capa de adhesivo 6 pueden fabricarse según las recetas siguientes:
Capa de separación 2
Tolueno 95 partes
Etanol 5 partes
Cera de éster (punto de goteo 90ºC) 0,1 partes
Capa de laca de protección 3
Metiletilcetona 35 partes
Acetato de etilo 10 partes
Ciclohexanona 8 partes
Metacrilato de metilo (punto de rebland. 108ºC) 8 partes
Acrilato hidroxifuncional (60% en EGA/Xileno 1:1; contenido OH 4,4%) 4 partes
Acrilato hidroxifuncional (60% en EGA, contenido OH 6%) 4 partes
Nitrato de celulosa (baja viscosidad, 35% en alcohol) 8 partes
Dispersión de polietileno (24% en xileno) 7 partes
Isocianato aromático (50% en acetato de etilo, contenido NCO 8%) 16 partes
Primera capa de laca de color 4 (negra)
Metiletilcetona 30 partes
Acetato de butilo 98/100 28 partes
Ciclohexanona 20 partes
Copolímero PVC/PVA(85/15) 11 partes
Negro de humo 11 partes
Segunda capa de laca de color 5 (blanca)
Metiletilcetona 38 partes
Acetona 11 partes
Ciclohexanona 11 partes
Polivininbutiral (punto de reblandecimiento 125ºC) 6 partes
Poliuretano lineal (Fp 220ºC) 8 partes
TiO_{2} 26 partes
Capa de adhesivo 6
Tolueno 15 partes
Acetona 15 partes
Etanol 38 partes
Metil-/n-butil-metacrilato copolímero (40% en xileno; tg = 78ºC) 15 partes
Metacrilato de polietileno (tg = 63ºC) 5 partes
Acetato de polivinilo (50% en etanol) 4 partes
SiO_{2} 2 partes
TiO_{2} 6 partes
En la figura 2a se muestra en sección parcial un sustrato 7, por ejemplo la placa frontal de un aparato, en cuya superficie 8 se ha dispuesto las capas de laca 3 a 5 que forman una capa de separación 9 así como la capa de adhesivo 6 de la lámina de estampación en caliente según la figura 1, por un proceso de estampación en caliente del tipo usual.
Partiendo de la superficie decorada de manera sensiblemente unitaria según la figura 2a, por medio de un rayo láser correspondiente se erosiona entonces, con el fin de producir la decoración o inscripción deseada, tanto la capa de laca de protección 3 como la primera capa de laca de color negro 4 admitida en el ejemplo de realización, y ello de tal modo que en la base 10 aparezca por erosión de las capas 3, 4 las zonas profundizadas 11, por ejemplo en forma de rayas, letras, superficies, etc. descubriéndose la segunda capa de laca 5 de color distinto de la primera capa de color 4. En la figura 2b se ha mostrado la situación ideal en la que se realiza la erosión de las capas de laca por medio del rayo láser justamente hasta que comience la segunda capa de laca de color 5. En general se parte realmente del hecho de que se retira todavía una pequeña cantidad de la capa de laca de color 5, con el fin de asegurar que las áreas expuestas de la segunda capa de laca de color 5 posean una apariencia unitaria. Siempre que la capa de laca de color 5 sobre la superficie del objeto a decorar se componga de zonas de distinto color, las partes expuestas 10 de la segunda capa de laca de color 5 presentarán correspondientemente diferentes colores.
En el ejemplo de realización se partió del hecho de que la capa de laca de protección 3 estaba ya presente en la lámina de estampación en caliente, cuya consecuencia es que se descubra la superficie 10 de la segunda capa de laca de color 5 en el producto decorado terminado. Para ciertas aplicaciones puede resultar deseable proteger también esta superficie. En este caso existe la posibilidad de utilizar una lámina de estampación en caliente que no tenga capa de laca de protección alguna 3 y aplicar después del grabado por láser una capa de protección que llene también las zonas profundizadas 11. Otra posibilidad que ofrece mejor resistencia mecánica consiste en aplicar adicionalmente, partiendo del estado según la figura 2b, otra laca de protección que únicamente rellene eventualmente las áreas erosionadas 11.

Claims (5)

1. Procedimiento para decorar o marcar una superficie (8) mediante radiación de láser, en el que se aplica a la superficie (8) al menos dos capas de laca de color diferentes (4, 5) una sobre la otra, y a continuación se retira o se elimina localmente pero no completamente al menos la primera capa de laca de color (4) dirigida hacia el observador mediante radiación de láser para producir la decoración o el marcado y de esta manera se expone la segunda capa de laca de diferente color (5), y se transfiere al menos la primera capa de laca de color (4) por un proceso de transferencia desde un soporte (1) sobre la superficie (8), caracterizado porque se transfiere al menos la primera capa de laca de color (4) desde la película de soporte (1) sobre la superficie (8) mediante una lámina de estampación, preferentemente lámina de estampación en caliente, que contiene la primera capa de laca de color (4) sobre una película de soporte (1).
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se transfiere la primera y la segunda capas de laca de color (4, 5) por un proceso de estampación desde la película de soporte (1) de una lámina de estampación, especialmente una lámina de estampación en caliente sobre la superficie (8).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se aplica sobre la primera capa de laca de color (4) una capa de laca de protección transparente (3) antes o después del tratamiento por láser.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se aplica todas las capas de laca (3, 4, 5) mediante una lámina de estampación que presenta una película de soporte (1) y sobre ésta las capas de laca separables (3, 4, 5).
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque para producir las dos capas de laca de color superpuestas, de distinto color (4, 5) sobre una superficie (8), se utiliza una lámina de estampación, en particular una lámina de estampación en caliente que se compone de una película de soporte (1) preferentemente de poliéster, sobre la que se dispone sucesivamente una capa de separación (2) eventualmente una capa de laca de protección (3), al menos dos capas de laca de diferente color (4, 5) así como una capa de adhesivo (6).
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