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.Info
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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.
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.
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.
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.
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.
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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