Способ цветного маркирования на поверхности физического носителя Российский патент 2024 года по МПК B41M5/26 

Предложенное изобретение относится к классу специализированных расходных материалов для лазерной маркировки, позволяющих получить контрастное цветное изображение на поверхности физического носителя, входящего в состав какого-либо изделия, либо являющегося таковым, обладающего массой, формой и потребительскими свойствами.

Известны многослойные лазерочувствительные покрытия [US №7371443; US №7311954], включающие адгезионный и лазерочувствительный слои. Материал состоит из двух слоев акр штатных пленок различных цветов - адгезивного бесцветного и окрашенного. Способ нанесения: Нанесение информации на пленку производится выжиганием верхнего окрашенного слоя при помощи СО₂ или твердотельного лазера. Лазерная гравировка обеспечивает высокую контрастность шрифта и высокое качество изображения. Пленки устойчивы к перепадам температуры от -50 до +300°С, устойчивы к истиранию, УФ-облучению, воздействию агрессивных химических сред. Существенным недостатком является то, что акрилатный адгезивный слой не обладает достаточной адгезией к ряду полимерных пленок, например лавсановой пленке. Кроме того, лазерочувствительный слой в этих пленках толстый, поэтому разрешение печати составляет примерно 20-30 dpi, что недостаточно для печати микротекста.

В патенте RU 2522604 С2, опубл. 20.07.2014, представлено лазерочувствительное полимерное покрытие для записи информации с высоким разрешением на гидрофильных и гидрофобных поверхностях субстратов различной химической природы. Покрытие изготовлено из композиции, которая включает следующие компоненты: поли(о-гидроксиамид) в качестве полимерного связующего, чувствительного к лазерному излучению, нигрозиновый краситель в качестве лазерочувствительного вещества, амидный растворитель. Поли(о-гидроксиамид) представляет собой продукт поликонденсации дихлорида изофталевой кислоты с 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметаном или дихлорида изофталевой кислоты со смесью 3,3'-дигидрокси-4,4'-диаминодифенилметана с бис-(3-аминопропил)диметилсилоксаном, взятых в мольном соотношении от 10.0:1.0 до 1.0:10.0. Способ нанесения: Покрытие получают нанесением композиции непосредственно на поверхность субстрата без ее предварительного аппретирования. Затем подвергают сушке при 100-120°С в течение 15-30 мин.

Существенным недостатком данной технологии является длительное время сушки, что делает невозможным изготовление продукции по технологии «из роля в роль», когда красочное покрытие наносится на скорости до 100 м/мин и сразу же сматывается в роль. При таком режиме нанесения вся продукция неизбежно склеится внутри роля.

Описание предложенного изобретения

Физический носитель - это самостоятельная часть изделия, маркируемая поверхность которого обладает способностью к окрашиванию красками с заданными спектральными характеристиками. Придание физическому носителю потребительских свойств, например, включение в состав многослойной конструкции, либо нанесение клея на его оборотную сторону, делает его изделием. Способность физического носителя к окрашиванию может быть естественной или искусственной. Под естественной способностью к окрашиванию подразумевается свойство физического носителя воспринимать краску без химического воздействия и/или вспомогательных устройств. Под искусственной способностью к окрашиванию подразумевается использование химического воздействия и/или вспомогательных устройств.

Физический носитель окрашивается двумя видами красок, характеризующимися способностью поглощать ПК (инфракрасный) спектр лазерного излучения. По способности поглощать излучение в зоне ИК-спектра, краски делятся на ИК-поглощающие и ИК-прозрачные. ИК-поглощающая краска трансформирует энергию луча лазера в тепловую энергию ее частиц. При достижении порогового значения температуры происходит испарение краски и ее частичный переход в газообразное состояние. ИК-прозрачная краска не трансформирует энергию луча лазера в инфракрасной зоне спектра, оставаясь в нем условно прозрачной.

Технология Цветного Маркирования (далее ТЦМ) по методу Давыдова включает в себя процесс многослойного запечатывания поверхности физического носителя в сочетании с любым из четырех способов печати: офсетным, флексографическим, трафаретным и цифровым, используя определенную последовательность красок с заданными спектральными характеристиками. ТЦМ позволяет получить цветное контрастное изображение на поверхности физического носителя, используя системы лазерной маркировки, работающие в ИК-спектре длин волн основного излучения.

Суть метода заключается в использовании двух типов красок, обладающих различными спектральными характеристиками поглощения длин волн лазерного излучения маркиратора в ИК-области спектра, одна из которых испаряется под действием энергии луча лазера, другая остается нетронутой, условно прозрачной в ИК-области спектра. Комбинируя окрашенные слои в изделии таким образом, чтобы ИК-поглощающие краски находились на поверхности, а ИК-прозрачные краски под ними, получают декартово произведение двух множеств цветов. Упорядоченные пары образуются из множества цветов красок, обладающих ИК-поглощающими спектральными характеристиками и множества цветов красок, обладающих ИК-прозрачными спектральными характеристиками. Декартова степень состоит из всех упорядоченных наборов цветов красок с ИК-прозрачными спектральными характеристиками, позволяющих создать многоцветную печать. Из множества кортежей создается цветовой шаблон или, иными словами, схема маркировки. Луч маркиратора, следуя строго по шаблону, воздействует на ИК-поглощающие слои изделия, удаляет их с поверхности, частично превращая в газ, и оставляет видимой поверхность физического носителя изделия в слое ИК-прозрачных красок. Комбинация цветов в слое ИК-прозрачных красок, на контрастном фононе слоя ИК-поглощающей краски, образует многоцветное изображение в поле обработки луча лазера маркиратора.

Изделие может быть наделено разнообразными потребительскими свойствами. Например, изделием является самоклеящаяся этикетка, в которой оборотная сторона физического носителя обладает клеящимися свойствами. Другим примером может служить самоклеящаяся этикетка с радиочастотной меткой внутри (многослойная этикетка). В состав любого изделия в обязательном порядке должен входить физический носитель, включающий в себя все вышеперечисленные свойства окрашенных слоев.

Краткое описание фигур

Фиг. 1: представлено устройство изделия;

Фиг. 2: представлено схематичное описание Технологии Цветного Маркирования по методу Давыдова;

Фиг. 3: представлено получение контрастного многоцветного изображения.

Описание элементов

1. ИК-поглощающие слои красок;

2. ИК-прозрачные слои красок;

3. Физический носитель;

4. Конструктивные слои;

5. Многоцветная печать;

6. Луч маркиратора;

7. Видимая поверхность физического носителя.

Технология Цветного Маркирования отличается от существующих промышленных методов маркирования, прежде всего возможностью создания цветного изображения. Как правило, лазерными маркираторами монохромно маркируют железные, деревянные, пластиковые и иные твердотельные поверхности, обладающие спектральной чувствительностью в инфракрасной зоне. Реже, в декоративных целях на металлических поверхностях, пользуются цветами побежалости, образующимися в результате образования тонкой прозрачной поверхностной оксидной пленки и интерференций света в ней.

Задача, которую решает Технология Цветного Маркирования - это адресная цветная маркировка. Адресная маркировка используется в том смысле, что цветовая раскраска или, иными словами, цветовой макет готовится индивидуально под требования конечного пользователя, и будет использоваться под конкретную задачу. Сочетания цветов в одном изделии позволят записывать переменную информацию в определенном сочетании цветов. Переход к другой цветовой модели потребует изготовления нового изделия.

Технический результат предложенной Технологии заключается в расширении возможностей лазерных маркираторов за счет применения специальным образом подготовленных расходных материалов, позволяющих получать цветное графическое изображение.

Технический результат достигается тем, что предложена Технология Цветного Маркирования по методу Давыдова, заключающаяся в следующем.

На поверхность физического носителя 3 наносится два слоя красок 1 и 2, обладающих различными спектральными характеристиками поглощения длин волн лазерного излучения маркиратора, работающего в ИК-области спектра, при этом ИК-поглощающая краска находится в слое 1, а ИК-прозрачная краска находится в слое 2, все краски слоя 1 образуют множество цветов А, а все краски слоя 2 образуют множество цветов В, все множество упорядоченных пар цветов слоев 1 и 2 находится во множестве декартова произведения этих двух множеств при этом декартова степень n множества В состоит из всех упорядоченных наборов цветов красок с ИК-прозрачными спектральными характеристиками, позволяющих создать многоцветную печать, состоящую из кортежей цветов длины n, все множество цветов определится произведением множества В на себя n раз далее луч маркиратора 6, строго следуя по шаблону, воздействует на ИК-поглощающий слой изделия 1, удаляет его с поверхности слоя ИК-прозрачных красок 2, частично превращая в газ, и оставляет видимой поверхность физического носителя изделия в слое ИК-прозрачных красок; комбинируя цвета в слое ИК-прозрачных красок, после обработки лучом маркиратора получают контрастное многоцветное изображение 1, и получают m кортежей цветов длины

ИК-поглощающие слои красок 1 (Фиг. 1) запечатываются любым из четырех способов печати: офсетным трафаретным, флексографическим, трафаретным или цифровым. Для придания изделию потребительских свойств ИК-поглощающий слой может быть покрыт различными составами. Например, для придания поверхности изделия матовости, поверхность покрывают матирующими составами, для придания поверхности блеска, поверхность покрывают глянцующими составами.

ИК-прозрачные слои красок 2 (Фиг. 1) запечатываются любым из четырех способов печати: офсетным трафаретным, флексографическим, трафаретным или цифровым. Для придания изделию потребительских свойств под ИК-прозрачный слой кладут дополнительный разделительный слой лака.

Физический носитель 3 (Фиг. 1) является самостоятельной частью изделия, маркируемая поверхность которого обладает способностью к окрашиванию красками с заданными спектральными характеристиками. Физический носитель обладает массой, формой и потребительскими свойствами.

Конструктивные слои 4 (Фиг. 1) являются составной частью изделия, и придают ему потребительские свойства. Например, слой клея постоянной липкости, придает физическому носителю потребительские свойства самоклеящейся этикетки.

Описание метода

На поверхность физического носителя 3 (Фиг. 2) наносится два слоя красок 1 и 2 (Фиг. 2), обладающих различными спектральными характеристиками поглощения длин волн лазерного излучения маркиратора, работающего в ИК-области спектра. ИК-поглощающая краска находится в слое 1 (Фиг. 2), ИК-прозрачная краска находится в слое 2 (Фиг. 2). Все краски слоя 1 (Фиг. 2) образуют множество цветов А. Все краски слоя 2 (Фиг. 2) образуют множество цветов В. Все множество упорядоченных пар цветов слоев 1 и 2 (Фиг. 2) находится во множестве декартова произведения этих двух множеств

Декартова степень n множества В 5 (Фиг. 2) состоит из всех упорядоченных наборов цветов красок с ИК-прозрачными спектральными характеристиками, позволяющих создать многоцветную печать, состоящую из кортежей цветов длины n. Все множество цветов определится произведением множества В на себя n раз

Луч маркиратора 6 (Фиг. 2), следуя строго по шаблону, воздействует на ИК-поглощающий слой изделия 1 (Фиг. 2), удаляет его с поверхности слоя ИК-прозрачных красок 2 (Фиг. 2), частично превращая в газ, и оставляет видимой 7 (Фиг. 2) поверхность физического носителя изделия в слое ИК-прозрачных красок. Комбинируя цвета в слое ИК-прозрачных красок, после обработки лучом маркиратора получают контрастное многоцветное изображение 1 (Фиг. 3). Всего возможно получить m кортежей цветов длины

Метод позволяет расширить область применения ИК-маркираторов, широко использующихся в индустрии маркировки, без внесения каких-либо изменений в конструкцию существующих машин. Изменения коснутся подхода в подготовке макета. Макет должен быть сверстан с учетом шаблона печати, учитывая, например, цветность его текстовой и/или графической частей. ТЦМ изображение, полученное по методу Давыдова, не требует дополнительной последующей обработки и сразу приобретает эксплуатационные свойства, заложенные изделием.

Пример

Пример представлен для раскрытия сущности изобретения, но не ограничивает его объем.

В качестве примера рассмотрим изготовление самоклеящегося лазерочувствительного материала по технологии ТЦМ на бумажном физическом носителе с радиочастотной меткой.

1. Физический носитель 3 (Фиг. 1) - роль мелованной бумаги «Magno Satin» массой 100 г/м² заряжается в ролевую восьмисекционную печатную машину флексографического типа.

В первую печатную секцию устанавливается печатная форма, соответствующая границам заданного красочного шаблона, например, в границах зоны красного цвета и закладывается красная ИК-прозрачная краска 2 (Фиг. 1).

Во вторую печатную секцию устанавливается печатная форма, соответствующая границам заданного красочного шаблона, например, в границах зоны черного цвета и закладывается черная ИК-прозрачная краска 2 (Фиг. 1).

В третью секцию устанавливается печатная форма, с областью печати в границах всего печатного шаблона и закладывается пограничный прозрачный лак (необязательный элемент).

В секции с четвертой по седьмую устанавливаются печатные формы, с областью печати в границах всего печатного шаблона и закладываются ИК-поглощающие белые краски 1 (Фиг. 1).

В восьмую секцию устанавливается печатная форма, с областью печати в границах всего печатного шаблона и закладывается декоративный матовый лак (необязательный элемент).

Тип используемых красок зависит от конструкции сушильного устройства печатной машины. В нашем примере используются краски ультрафиолетового закрепления производства компании «INX». Белая краска INX Flex 2000 UV Strong White; красная краска INX Cure UVXCEL Process Magenta; черная краска - это комбинация триадных красок INX Cure UVXCEL Process Magenta + Process Cyan + Process Yellow.

Печатная машина окрашивает физический носитель (бумагу) в заданной последовательности красок со скоростью 70 м/мин, высушивает их, и сматывает в роль.

2. Конструктивный слой 4 (Фиг. 1) - роль сухих инлеев HF-диапазона с микросхемой «NXP» Mifare Ultralight заряжается в сборочную машину ролевого типа.

Конструктивный слой 4 (Фиг. 1) - роль силиконизированной бумаги «Davos» Siliconized Glassine Paper массой 60 г/м² заряжается в сборочную машину ролевого типа.

Окрашенный физический носитель (бумага) заряжается в сборочную машину ролевого типа.

Сборочная машина наносит клей-расплав между физическим носителем (бумагой) и первым конструктивным слоем (сухим инлеем), наносит клей-расплав между первым и вторым конструктивными слоями (между сухим инлеем и силиконизированной бумагой), ламинирует изделие, делает надсечку по форме печатного шаблона, удаляет облой и сматывает готовую этикетку в роль.

Таким образом получается многослойная этикетка со множеством цветов.

{Белый, {Красный, Черный}}.

3. Лазерный маркиратор, следуя графическому заданию, определенным образом обрабатывает красную и черную графические зоны и в результате получается маркированная двухцветная (по отношению к белому цвету) самоклеящаяся этикетка с радиочастотной меткой внутри.

4. Технические параметры изделия

Предложенное изобретение относится к классу специализированных расходных материалов для лазерной маркировки, позволяющих получить контрастное цветное изображение на поверхности физического носителя, входящего в состав какого-либо изделия, либо являющегося таковым, обладающего массой, формой и потребительскими свойствами. Способ цветного маркирования на поверхности физического носителя, заключающийся в следующем: на поверхность физического носителя 3 наносится два слоя красок 1 и 2, обладающих различными спектральными характеристиками поглощения длин волн лазерного излучения маркиратора, работающего в ИК-области спектра, при этом ИК-поглощающая краска находится в слое 1, а ИК-прозрачная краска находится в слое 2, все краски слоя 1 образуют множество цветов А, а все краски слоя 2 образуют множество цветов В, все множество упорядоченных пар цветов слоев 1 и 2 находится во множестве декартова произведения этих двух множеств при этом декартова степень n множества B состоит из всех упорядоченных наборов цветов красок с ИК-прозрачными спектральными характеристиками, позволяющих создать многоцветную печать, состоящую из кортежей цветов длины n, все множество цветов определится произведением множества В на себя n раз далее луч маркиратора 6, строго следуя по шаблону, воздействует на ИК-поглощающий слой изделия 1, удаляет его с поверхности слоя ИК-прозрачных красок 2, частично превращая в газ, и оставляет видимой поверхность физического носителя изделия в слое ИК-прозрачных красок; комбинируя цвета в слое ИК-прозрачных красок, после обработки лучом маркиратора получают контрастное многоцветное изображение 1 и получают m кортежей цветов длины Технический результат предложенной технологии заключается в расширении возможностей лазерных маркираторов за счет применения специальным образом подготовленных расходных материалов, позволяющих получать цветное графическое изображение. 3 ил.

1. Способ цветного маркирования на поверхности физического носителя, заключающийся в следующем: на поверхность физического носителя 3 наносится два слоя красок 1 и 2, обладающих различными спектральными характеристиками поглощения длин волн лазерного излучения маркиратора, работающего в ИК-области спектра, при этом ИК-поглощающая краска находится в слое 1, а ИК-прозрачная краска находится в слое 2, все краски слоя 1 образуют множество цветов А, а все краски слоя 2 образуют множество цветов В, все множество упорядоченных пар цветов слоев 1 и 2 находится во множестве декартова произведения этих двух множеств

при этом декартова степень n множества В состоит из всех упорядоченных наборов цветов красок с ИК-прозрачными спектральными характеристиками, позволяющих создать многоцветную печать, состоящую из кортежей цветов длины n, все множество цветов определится произведением множества В на себя n раз

далее луч маркиратора 6, строго следуя по шаблону, воздействует на ИК-поглощающий слой изделия 1, удаляет его с поверхности слоя ИК-прозрачных красок 2, частично превращая в газ, и оставляет видимой поверхность физического носителя изделия в слое ИК-прозрачных красок;

комбинируя цвета в слое ИК-прозрачных красок, после обработки лучом маркиратора получают контрастное многоцветное изображение 1 и получают m кортежей цветов длины