可激光印刷薄膜的制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种可激光刻写的薄膜的制造方法。
背景技术
采用先进技术为机动车、机械、电气和电子设备等的零件的识别标记制造的标签正在获得越来越广泛的应用，这种标签的示例是识别牌、工艺操作的控制标签或者保证标志或测试标志。
为了刻写这些牌或标签，广泛使用的是功率强大的和可控制的激光，它可以“烧灼出”标记，例如铭文、代码等。对要被刻写的材料有很高的要求。例如刻写速率要高、分辩能力要高、应用要简单、并且材料要对机械、物理和化学作用有很好的耐受性。通常使用的材料，例如可印刷的纸、电解氧化地铝、涂漆的铝或者PVC薄膜都不能完全满足这些要求。
申请人引入了一种多层标签，它是自支撑的，并且包括在一个厚漆层上的薄的着不透明颜料的漆层，由电子束固化的无溶剂漆制成。这种类型的标签已经在DE8130861U1中公开。通过采用激光来通过层烧蚀而雕刻较薄的漆层，由此露出下面的较厚的漆层。该薄膜材料的化学结构和电子束固化使得该薄膜材料具有高水平的耐受性。
采用激光器(优选是Nd：YAG激光器或者CO2激光器)的工艺使得作为对比层的上漆层必须较薄(小于15μm)，并且必须有非常恒定的厚度。这种要求是通过在制造过程中使用精确涂布器(多辊系统)施加(apply)该薄漆层来实现的。为此，首先将该薄漆层施加在制版胶片(processfilm)或者支撑性的背膜(聚酯薄膜)上，然后用刮刀来施加厚漆层。在一个单向操作中通过用电子(80kGy，350KV)照射来使两个漆层聚合，由此制造出高度交联的聚合物。然后给该激光漆膜配上自粘合的物质，并在最后的工序中从支撑性的背膜上剥离下来。
在前述已知的可激光刻写薄膜的制造过程中，施加第一漆涂层是一个昂贵和敏感的工艺步骤。例如，精确涂布器限制了加工的宽度，漆颜色的选择受到限制，在薄漆层的着色中没有什么灵活性，仅可以利用较低的涂布速度来实现满足要求的涂层品质。
另外，在某些涂布区，需要有标签的个性化，这在开始激光刻写过程之前是适当的。例如，这种个性化类型可以包括客户指定的设计。在刻写之前将这种设计与客户指定的个性化标签的控制分布制造程序设计相结合(combined with a controlled distribution routing)将用来防伪，因为在这之后基本不可能伪造刻写后的标签。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一种可以制造可激光刻写薄膜的方法，该方法比已知的方法成本低，并且允许对可激光刻写薄膜并由此对客户指定的个性化具有更大的设计自由度。
该目的是通过制造具有权利要求1的特征的可激光刻写薄膜的方法来实现的。该方法的优选实施方案如从属权利要求所述。权利要求19提供了采用这种方法制造的多层标签。
在本发明的用于制造可激光刻写的薄膜的方法中，通过印刷将包括可紫外固化的漆的雕刻层施加在支撑性的背膜上。在该雕刻层上，施加一基底层，该基底层包括电子束固化漆。固化是采用电子束照射进行的。
在此处选择的术语(从制造方法中衍生出来的)中，支撑性背膜的位置是“在下面”。相反，雕刻层暴露在最后的膜中，也就是“在上面”。利用本发明的方法制造的薄膜，与已知的多层标签一样，可以通过在所需的位置处烧蚀雕刻层被激光刻写。
根据本发明，通过印刷来施加雕刻层，优选是采用紫外柔性印刷方法。印刷方法为形状、颜色以及颜色的布局这些设计提供了更多的可能性。例如，紫外柔性印刷方法也可以用于将雕刻层施加到片状的材料上，尽管价格低廉，但是可以有良好的印刷质量。这与前面所描述的已知方法相比允许更大的工作宽度。
在施加基底层之前，优选利用紫外照射来固化雕刻层。如果基底层(或者任选的中间层，见下文)随后采用电子照射来固化，则在紫外固化的漆和电子束固化的漆之间获得牢固的粘接，并具有高的层间粘合性。
可激光刻写薄膜的性质，例如对机械、物理和化学作用的高耐受性是良好的，并且与传统的激光薄膜类似。但是，与前面所描述的的多层标签的制造相对照，不需要任何采用多辊系统的复杂涂布工艺。作为紫外柔性印刷方法的替代，也可以采用其它通常使用的印刷技术，以在支撑性背膜上施加雕刻层。
在本发明的一个优选实施方案中，通过在整个表面上印刷来施加雕刻层。此处雕刻层可以是一种颜色，在这种情况下它相对于基底层或者中间层(见下文)的颜色优选具有强烈的颜色对比度。在这种情况下，可激光刻写薄膜的设计类似于传统多层标签的设计。通过在一定的位置中烧蚀雕刻层，可以用激光器(例如Nd：YAG激光器或者CO2激光器)刻写该薄膜；如果在雕刻层和位于其下的层之间具有强烈的颜色对比度，则刻写的可识别性特别好。
但是，也可以通过在整个表面上印刷两种或者多种颜色来施加雕刻层，因为用于施加雕刻层的印刷技术是通用的。例如，可以有两种或者两种以上的对比颜色在可激光刻写薄膜上纵向分布，也就是沿着通过印刷施加雕刻层的方法分布。另一个示例是，通过沿着薄膜的横向印刷而以预定的间隔按照对准的图案形式来施加不同的对比颜色。按照这种方式，可以在一个由可激光刻写的薄膜切割成规定尺寸的标签组内产生不同颜色的标签。原则上，其它颜色的设计以可以用于雕刻层，以及延伸至客户所需的个性化识别标记，例如在雕刻层中设置的标志图或者特定的铭文。此处激光刻写的方法可以通过雕刻层的烧蚀而用于单色雕刻层。在传统的多层标签中，多色的设计也是可以的，只是成本很高。
在本发明的另一个优选实施方案中，通过在部分表面之上印刷来施加雕刻层。一个示例是由一个性化标志给出的，该个性化标志是通过在支撑性背膜上按照预定的间隔以预定的颜色(优选与基底层或者中间层有强烈的颜色对比的)印刷来施加的。与在整个表面上印刷来施加雕刻层的方法相比，这是技术更简单并且成本更低的方法，因此，需要在个性化标志图之间的位置处提供不同颜色的漆。
该方法的这种形式特别适合于以下实施方案，在其中，在通过印刷来施加雕刻层之后和在施加基底层之前，施加中间层，该中间层优选包括着色的电子束固化的漆。在中间层和基底层之间优选有颜色对比。在该薄膜刻写之前，中间层完全覆盖基底层，通过在部分表面上印刷而施加的雕刻层可以与中间层用肉眼区分。为了用激光刻写，所述的中间层在某些位置被烧蚀，在这种情况下适宜连同位于相关位置的雕刻层的那些部分一同烧蚀。因此基底层变为可见的。
电子束固化的漆优选在一个单向操作(a single operation)中固化，并因此与雕刻层交联，不仅是在只有基底层的实施方案中是这样，而且在同时施加了基底层和中间层的实施方案中也是这样。在这里使用电子辐射的能量剂量优选在从50kGy至150kGy的范围，电子的能量优选在从200keV至500keV的范围。刮刀可以用来在固化之前施加基底层和/或任选的中间层。
在本发明的一个优选实施方案中，雕刻层包括至少一个防伪特征，该防伪特征允许额外的个性化，并且提高了可激光刻写薄膜或者由其切割成一定尺寸的多层标签相对于伪造品的安全性。这种防伪特征最好不是直接可视的，但是最好不会为它们的识别并因此为提供真实性证明而增加一些主要设备成本(encur some majoy equipment costs for theirrecognition)。例如，雕刻层可以包括在紫外光中发荧光的染料，它在紫外灯的照射下变为可见的。另一个示例是，在加热时可以改变颜色的热致变色染料。
也可以将雕刻层的漆中掺入其它可检测的物质，它们提供真实性证明。例如是如“Biocode”或者“Microtaggent”。Biocode公司推出了一种带有商标“Biocode”的系统，它具有试剂、标记和接收器，它可以提供生物试样的特殊证明。“Microtaggent”是Microtrace公司的商标，用于多层颜色颜料，它允许仅在显微镜下观看时才能能被识别出来的客户指定的颜色码。这些防伪特征是已知的，可以用于各个实施方案中。它们可以通用于明确识别和产品的识别标示。
雕刻层可以包括阳离子紫外漆，它优选通过按照薄的厚度进行印刷的方式施加，例如厚度范围是1-20g/m2，特别优选在3-6g/m2。(如果材料的密度是1g/cm3，1g/m2对应于1μm的厚度)。
基底层和/或任意的中间层优选包括着色电子束固化的聚氨酯-丙烯酸酯漆。该雕刻层的厚度可以是20-500g/m2，优选在100-160g/m2。任意的中间层通常比雕刻层薄。
支撑性背膜可以包括聚酯膜，它的厚度优选在10-200μm。
在本发明的一个优选实施方案中，粘合剂物质例如压敏胶(其层厚度为5-70μm，优选为10-30μm)施加在基底层之上。该胶可以用保护层(例如硅酮纸)进行保护性的覆盖。
该激光可刻写薄膜可以采用本发明的方法按照薄片的形式制造。可以由其切割成通常应用所需要的尺寸。在制造工艺结束之前，优选是在工艺的最后一个步骤中，可以剥掉支撑性背膜。但是，在利用激光器刻写相关的标签时，也可以将支撑性背膜保留，直至由客户除去。如果基底层设有粘合物质，则客户可以很容易的在要用该标签的位置上施加该标签。
本发明利用实施例进一步说明如下。
【附图说明】
图1显示了穿过本发明方法的第一实施方案所制造的可激光刻写薄膜的纵向截面图，该薄膜仍然位于支撑性背膜上；
图2表示在利用激光器进行刻写工艺的过程中穿过如图1的膜构成的标签的纵向截面图；
图3表示如图2所示的刻写的标签的平面图；
图4表示穿过本发明方法的第二实施方案所制造的可激光刻写薄膜的纵向截面图，此处该膜的取向如图2所示；
图5表示由图4中的膜构成的刻写标签的平面图。
【具体实施方式】
图1表示在第一实施例中如何制造可激光刻写薄膜1。
所使用的背衬包括支撑性背膜10，对于该背膜，该实施例使用厚度为50μm的聚酯薄膜(Hostaphan RN film，Mitsubishi)。通过在整个表面上采用紫外柔性印刷方法进行印刷来给支撑性背膜10施加阳离子紫外漆。在该实施例中，在如此形成的雕刻层11中存在的漆的量是大约3-6μm2。在该实施例中，该漆具有深着色。在通过印刷施加之后，用紫外光照射雕刻层11以进行固化。
然后使用刮刀向固化的雕刻层11施加由电子束固化的漆(在该实施例中是有白色颜料的聚氨酯-丙烯酸酯漆)构成的基底层14。漆的优选用量是100-160g/m2，与大约100-160μm的层厚相对应。然后用电子照射基底层14，在该实施例中电子的加速电压是350kV，能量剂量是80kGy。因此，基底层14的电子束固化的漆就交联了，同时在此处形成与雕刻层11的化学键。结果，得到的材料具有高的机械规格并且具有高的化学耐抗性，并且具有多个彼此牢固键连的层。
在下一个步骤，采用传统的涂布方法来给基底层14施加粘合物质，由此赋予粘合层16。在该实施例中，粘合层16由作为保护层17的硅酮纸保护性地覆盖。
可激光刻写薄膜1的尺寸通常大得足以允许从其中按尺寸切割出多个多层标签。在按尺寸切割步骤之前或者之后可以剥离支撑性背膜10，于是可以自由到达雕刻层11。
图2示出支撑性背膜10被剥离后的由可激光刻写膜1构成的一个多层标签。在图2的图示中，雕刻层11的取向是向上的，并且保护层17已经被除去，因为该标签业已通过粘合剂连接在图2中没有显示出的物品上。粘合层16的粘合强度最好使得在将薄膜1从物品上剥离的时候会严重损坏薄膜1。
借助于图2箭头所示的激光束可以刻写薄膜1，该激光束优选由Nd：YAG激光器或者CO2激光器产生。这样刻层11被烧蚀雕，并因此露出位于其下的基底层14。结果，如果雕刻层11(在该实施例中是深色的)和基底层14(在该实施例中是白色的)有高水平的颜色对比，则获得了具有特别好的可视性的雕刻铭文19。
图3示出在刻写过程之后的薄膜1的平面视图。因此，在该实施例所选择的颜色的情况下，雕刻的铭文19呈现为在雕刻层11的未被烧蚀部分所形成的深色背景之上的白色标记。
利用图4和图5描述制造可激光刻写的薄膜的方法的另一个例子。此处，薄膜由2表示。如第一实施例一样，所使用的支撑性背膜10包括厚度为50μm的聚酯薄膜(Hostaphan RN 50膜，Mitsubishi)，在其上，相继施加和固化多个层。最后，剥离支撑性背膜。图4示出设计为多层标签的在除去了支撑性背膜之后的可激光刻写的薄膜2，其方向与图2相同。以下详细的描述该方法的每个步骤。
首先，利用阳离子紫外固化漆采用紫外柔性印刷方法来部分印刷支撑性背膜。这样在部分表面上形成雕刻层21，该层可以在图4的上部区域中看到。在该例中，紫外固化漆具有深绿色着色，并且按照有规律的间隔重复的标志图28的形式来施加，从图5中也可以看出。此处漆的量(根据在整个表面上施加的印刷痕迹)为3-6g/m2。在通过印刷方式施加之后，用紫外光照射雕刻层21来进行固化。
然后利用刮刀施加中间层22，在该实施例中中间层由着黑色的电子束固化的聚氨酯-丙烯酸酯漆构成(漆的量大约是13g/m2)。此处中间层22的材料围绕着雕刻层21从支撑性背膜突出的那些部分，由此得到基本上平的表面23(“模内浮雕”方法)(in-mold-embossed process)。雕刻层21因此可以被认为是浇铸在中间层22中，如图4所示。
在电子束固化之前，采用刮刀来施加由电子束固化漆构成的另一个层，也就是基底层24。在该实施例中，该层还是由聚氨酯-丙烯酸酯漆构成，并且着白色。漆的量优选是100-160g/m2。然后用电子(在该实施例中，能量剂量是350kV下的80kGy)从基底层24的一侧照射基底层24、中间层22和雕刻层21。因此，基底层24和中间层22被固化，并且中间层22因此与雕刻层21交联。
如第一实施例一样，最后施加粘合层26(在该实施例中是层厚为20μm的压敏粘合剂)，并且由保护层(在图4中没有示出)对其进行保护性覆盖。一旦已经剥离支撑性背膜、并且可激光刻写的薄膜2已经被适当地切割成一定尺寸，得到若干所需尺寸的段，则其结果就是图4中所示的状态。图4(与图1和图2一样)不是按比例绘制的。
图5示出可激光刻写的薄膜2(或者其细部)的平面视图。雕刻层21的设计采取了标志图28的图案的形式，它呈现为在中间层22所形成的黑色背景上的深绿色。标志图28赋予薄膜2以个性化。
为了刻写薄膜2，在某些位置利用激光器来烧蚀中间层22，直至露出其下的白色基底层24。如果部分标志图28位于暴露在激光束下的位置处，则雕刻层21的该区域也同样地被烧蚀。结果是，如图5所示，得到雕刻铭文29(其中的颜色复制没有对应于实施例)。