专利名称：激光打标方法和制品的制作方法
激光打标方法和制品本发明涉及用于激光打标的方法和激光打标制品。
背景技术：
对聚合物基底进行激光打标已为人们所知。在一些制品中，通过使激光穿过对激光器所产生的光的波长“透明”的一个或多个层来对多层式基底中的单个层进行打标。对激光敏感的基底层在接触到激光器所发射的光的波长时可能只是被烧焦。在某些情况下， 可打标的层可包含激光敏感颜料、染料等。然而，上述“透明”层在暴露于激光能量时仍会在某种程度上被损坏或改性。在透明层仅为装饰性的或对一个或多个下伏层起到保护功能的情况下，轻微的损坏通常不会有严重的后果。在材料的特定层具有对成品而言重要的性能特性的情况下，多层式基底暴露于激光会引起更多问题，本领域已寻求在对制品中的另一层进行打标的过程中避免将这样的材料暴露于激光。粘合剂层、隔离剂层等是示例性的在此类打标工艺过程中通常不暴露于激光辐射的功能性材料。另外，传统印刷方法在用于包括例如隔离剂的成层材料上时不令人满意。将印刷图像施加到隔离剂层的表面通常会由于润湿性差和/或附着性差而变得复杂，并且会不利地影响隔离剂附着到压敏粘合剂或从压敏粘合剂剥离的能力。此外，在涂敷隔离剂之前印刷到表面上会增加制造工艺的步骤，并且会不利地影响隔离剂附着到印刷表面的能力。
发明内容
期望提供一种对多层材料进行打标的激光打标方法。尤其期望提供一种穿过一种或多种功能性材料进行激光打标的方法，以在不损坏成品中的所述功能性材料的性能的情况下对下伏材料进行打标。还期望提供一种根据上述方法制成的激光打标制品。本发明通过提供一种用于激光打标的方法和激光打标制品来解决上述问题，本文中描述了所述用于激光打标的方法和激光打标制品的实施例。在第一方面，提供一种方法，包括提供多层式制品，所述多层式制品包括可激光打标层以及与所述可激光打标层相连的至少一种隔离剂，所述可激光打标层由至少一种有机聚合物和至少一种光敏感颜料构成；通过将激光辐射穿过所述至少一种隔离剂引导至所述多层式制品中以引起所述光敏感颜料与所述有机聚合物之间的相互作用，来对所述可激光打标层进行激光打标，从而在所述制品中形成可视觉感知的标记，所述至少一种隔离剂对所述激光辐射透明。在另一个方面，提供一种制品，包括可激光打标层，包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面和第二主表面包含至少一种有机聚合物和至少一种光敏感颜料；第一隔离剂，与所述可激光打标层的所述第一主表面相连；以及标记，位于所述可激光打标层中，透过所述第一隔离剂可见，所述标记形成自所述至少一种光敏感颜料和所述至少一种有机聚合物之间的由激光引起的相互作用。除非另外指明，本文采用的科技术语具有本领域中通常使用的含义。本文给出的定义旨在便于理解本文频繁使用的一些术语，并无限制本发明范围之意。高密度聚乙烯(HDPE)是密度大于约0. 940g/cm3的热塑性聚乙烯。中密度聚乙烯(MDPE)是密度在0. 926-0. 940g/cm3范围内的热塑性聚乙烯。低密度聚乙烯(LDPE)是密度小于约0. 926g/cm3的热塑性聚乙烯。隔离剂是低表面能材料，其在涂敷于一次性衬垫的表面上时在衬垫与压敏粘合剂 (PSA)之间提供低表面能界面。隔离衬垫是压敏粘合剂产品的一个组件，其在一个或两个主表面上包括隔离剂， 并用作保护粘合剂表面的载体。衬垫可为挤出的塑性膜，并且可由单种类型的塑性材料、不同塑性材料的共混物或多层的共挤出物制成。如本文所用，术语“隔离衬垫”、“衬垫”、“隔离膜”和“隔离片”可互换。压敏粘合剂(PSA)是通过施加相对轻的压力来形成结合以使粘合剂与粘附体结合的粘合剂。Laser ^“(light amplification by stimulated emission of radiation)”的首字母缩略词，并指通过所谓的受激发射过程来发射光(电磁辐射)的装置。激光辐射是指由激光器所发射的光。激光打标是指使用激光辐射来在材料、制品或其组件中形成可视觉感知的图像。通过考虑本文所述的各种实施例(包括在具体实施方式
中特别描述的那些实施例)、附图以及所附权利要求，本领域普通技术人员将更充分地理解本发明。
参照附图来描述本发明的实施例，其中使用参考标号来标识和描述各种特征，类似标号指示类似特征，并且其中图1是用于对多层式片材进行选择性地激光打标的结构的示意性侧视图；图2是根据本发明第一实施例已激光打标的多层膜的一部分的透视图；图3是图2的多层膜的侧正视图；图4是图3的多层膜的分解图；图5是根据本发明第二实施例已激光打标的多层膜的侧正视图；图6是图5的多层膜的分解图；以及图7是多层膜的侧正视图，并示出轧制操作。尽管本文参照附图来描述实施例，但应该理解本发明不限于所示实施例，且附图和其中所示的特征未按比例绘制。
具体实施例方式除非另外指明，否则在所有情况下，说明书和权利要求书中用来表述特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则上述说明书和所附权利要求书中提出的数值参数均为近似值，并且根据本领域的普通技术人员利用本文所公开的教导内容而设法获得的所需特性，这些近似值可有所不同。以端值表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值(例如1至5包括1、1. 5、2、 2. 75、3、3.80、4和5)以及该范围内的任何范围。如本说明书和所附权利要求中所使用，单数形式“一种”、“一个”和“所述”均涵盖具有多个指代物的实施例，除非该内容明确地表示其他含义。如本说明书和所附权利要求中所使用，术语“或”的含义一般来讲包括“和/或”，除非该内容明确地表示其他含义。在各种实施例中，本发明提供激光打标的多层式制品以及一种使用激光制作此类制品的方法。在本文所述的各种实施例中，激光打标通过形成一个或多个打标区域而在多层式制品的至少一个层中提供可视觉感知的图像(例如，徽标、商标、公司名称等)，所述打标区域是由于激光敏感颜料与颜料分散于其中的聚合物之间由激光引起的相互作用而形成的。在具体实施例中，所述方法使用激光来对多层式制品内的聚合物内层进行打标，其中所述制品的至少一个外层包含隔离剂。在此类实施例中，激光透过隔离剂，以在不显著损坏隔离剂的隔离性质的情况下对上述聚合物层进行打标。在一些实施例中，制品的最外层为隔离剂，且所得的激光打标制品为隔离衬垫。在此类实施例中，隔离衬垫被打标以包括可视觉感知的源标记(例如，徽标、商标、公司名称等)、新奇设计、广告、产品说明、条形码等。当应用于压敏粘合剂(PSA)层时，隔离衬垫上的激光打标区域保持可见。现在参照附图，图1示意性地示出根据本发明的激光打标方法的实施例。可激光打标的片材或制品10在激光源20下面沿单一方向(例如，箭头所指方向)输送，所述激光源20发射激光辐射22的辐射，所述激光辐射22包括可有效形成所述标记的光的波长。在一些实施例中，制品10是例如从退绕辊(图中未显示)输送至激光源20的材料的连续片。 在其他实施例中，制品10可包括材料的分立或不连续的片。无论作为材料的连续片还是作为不连续片，制品10是包括至少一个可激光打标层的多层式片材，所述可激光打标层由聚合物和激光敏感颜料构成。激光辐射22被引导至制品10的可激光打标层14，从而引起有机聚合物与激光敏感颜料之间的相互作用，以形成激光打标区域16。并非旨在受理论限制， 据信上述相互作用可为颜料与周围的聚合物之间的化学反应，得到具有激光打标区域16 的产品，所述激光打标区域16为人眼可见的标记的形式。激光打标区域通常在外观上比同一层的包括未减少的/未反应的颜料和聚合物的周围的部分更暗。可激光打标层14中可存在其他添加剂或组分，例如染料或着色剂以及被认为不对激光辐射敏感的其他组分。多层制品10包括涂敷于下伏的可激光打标层14上方的至少一个顶层12，所述顶层12对写波长的激光辐射22基本上透明。如此上下文中所使用，“透明”是指材料与激光几乎没有或有极少的相互作用。激光辐射(例如，辐射22)将穿过透明材料而很少甚至不会对该材料造成可观察到的损坏。在一些实施例中，包括可选的第三层或底层18。底层18可包括隔离剂层，其可与顶层12的隔离剂相同或不同。隔离剂和激光被选择为相容，以使得暴露于激光不会实质上影响隔离剂起作用的能力。换言之，隔离剂不会由于暴露于激光辐射而功能受损。本文“实施例”中所描述的剥离测试是一种确定隔离剂的剥离特性在暴露于激光之后是否发生显著改变的方法。当使用上述剥离测试时，本发明实施例中所使用的隔离剂在暴露于激光之后可经历剥离强度的适度的初始改变，但仍将以本领域普通技术人员可接受的方式起作用。
7在其中观察到隔离剂的剥离强度的改变的实施例中，所述改变通常将不超过约500 %，或不超过约100%，且在一些实施例中不超过约10%。换言之，隔离剂在暴露于激光辐射之后的剥离强度不超过其初始值的约600%，在一些实施例中不超过约200%，且在一些实施例中不超过约110%。在替代结构中，可激光打标层14可使用安装于多层式制品10的下方并被引导穿过可选的底层18的激光来被打标。在这样的结构中，如前所述，可选的底层18(例如，隔离剂)被选择为对所述激光透明。参照图2-4，示意性地示出激光打标的多层式制品110。在所示实施例中，多层式制品110类似于图1的制品10，并包括具有三层的多层式片材，S卩，顶层或第一层112、包括多个激光打标区域116的可激光打标层114、以及第三层或底层118。每一打标区域116均产生自可激光打标层114内的材料的由激光引起的相互作用。在图2中，激光打标区域116 被示出为3M Company (St. Paul, Minnesota)所拥有的品牌“3M”的形式。顶层112(例如， 参见图幻包括对激光辐射透明的材料，如前所述。此外，可透过顶层112观察到可激光打标层114中的打标区域116，从这个意义上讲，顶层112是视觉或光学透明的。制品110中的每一层均包括第一和第二主表面。顶层112具有第一或上表面11 以及第二或下表面112b。类似地，可激光打标第二层114包括第一或上表面11 以及第二或下表面114b。底层118具有第一或上表面118a以及第二或下表面118b。在各种实施例中，制品110的不同的层112、114和118包括不同的材料。在一些实施例中，顶层112包括涂敷于可激光打标层114的第一主表面11 的隔离剂。层114包括有机聚合物以及混合并基本上均勻地分散于该聚合物内的激光敏感颜料。可选的底层118可包括第二隔离剂，其可与顶层112的隔离剂相同或不同。在此类实施例中，底层118可被选择为对激光透明，以使得可穿过底层118对可激光打标层114 进行打标，且底层也是视觉或光学透明的，因为可透过底层观察到打标区域116。在其中顶层112和底层118均包括隔离剂的实施例中，制品110可用作能够可剥离地附着于压敏粘合剂(PSA)层的隔离衬垫。在制品110为材料的连续片的情况下，PSA层可涂敷于层118的第二或底部表面118b上。参照图7，连续制品710被示出为包括3层，其中PSA层720被涂敷于隔离剂118上。可通过将制品的末端沿弯曲箭头的方向缠绕或卷绕而使顶层112的上表面112a(隔离剂)粘附到PSA层720的底部表面720b，从而将连续制品710构造成卷的形式。连续制品710的整个长度可卷绕成卷722，然后可将该卷722储存或运输至另一位置以便于进一步处理。在此类实施例中，层112和118的隔离剂被选择为其剥离强度允许卷绕制品稍后能够展开，使得PSA层720首先优先从顶层112的隔离剂表面或表面11 剥离。然后，可将PSA层720的暴露表面720b涂敷于另一表面，当如此涂敷时，激光打标区域116将透过顶层112对观察者保持可见。底层118包括隔离剂，因此允许可激光打标层114随后相对容易地从PSA层720的表面720a剥离。在另一实施例中，PSA层被涂敷于顶层和底层中任一者或其二者的隔离剂上方，并可使用激光穿过PSA和隔离剂二者的多个层对可激光打标层进行打标。在再一实施例中，多层式制品不包括隔离剂的底层，且PSA层被直接涂敷于可激光打标层的底部表面，从而提供基底背衬的粘合带。然后，可将PSA层的暴露表面粘附到另一表面，且当如此涂敷时，激光打标区域将透过制品的顶层保持可见。
参照图5和图6，示出了多层的激光打标制品210的另一实施例。制品210类似于前述制品110，但采用了材料的附加层。制品210包括五个片状材料层。可激光打标层 214包括打标区域216，类似于前述层114和打标区域116，层214包括上表面21 和下表面214b。另外，制品210的顶层212和底层218分别类似于顶层112和底层118。顶层212 包括上表面21 和下表面212b，且底层218包括上表面218a和下表面218b。此外，顶层 212和底层218中的任一者或其二者可包括隔离剂，如前所述。制品210还包括位于可激光打标层214任一侧的中间层222和224。中间层222 设置于制品210内的顶层212与可激光打标层214之间。层222包括上表面22 和下表面222b。中间层2 设置于底层218和可激光打标层214之间。中间层2M包括上表面 22 和下表面224b。在各种实施例中，中间层222和/或224中的任一者或其二者包括有机聚合物。在一些实施例中，用于任一层的有机聚合物将与可激光打标层214中所使用的有机聚合物相同。应当理解，可以考虑这样的实施例，其中多层式制品包括具有比本文前述更多的材料层的多个层。根据制品的所需特性和最终用途，制品中可包括任何数量的此类层，只要制品包括如前所述的可激光打标层，且涂敷在可激光打标层上方的材料层对用于打标制品的激光而言透明即可。可激光打标层中可使用的合适的材料包括与激光敏感颜料相容的多种成膜聚合物中的任意材料。在本发明的各种实施例中，至少一种激光敏感颜料基本上均勻地分散于可激光打标层的有机聚合物内。合适的激光敏感颜料包括一种或多种金属氧化物，例如结晶(例如，金红石)二氧化钛(Ti02)。市售的二氧化钛适用于本发明的各种实施例，包括可得自 Ε· I. du Pont de Nemours and Company ( “DuPont“) (Wilmington,Delaware)的那些。具体地讲，可使用按照商标“Ti-Pure”得自DuPont的二氧化钛，例如命名为“Ti-Pure R-902+”的产品。二氧化钛中可能存在微量二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)和/或氢氧化铝。通常，二氧化硅、氧化铝和/或氢氧化铝以围绕每一 TiO2颗粒的外涂层的形式存在。在其中二氧化钛用作激光敏感颜料的实施例中，基于可激光打标层的总重量，二氧化钛通常以小于约10重量％的浓度存在于有机聚合物中。在一些实施例中，二氧化钛以小于约5重量％或小于约1重量％的浓度存在于有机聚合物中。在再一些实施例中，基于可激光打标层的总重量，二氧化钛以小于约0. 5重量％的浓度存在。二氧化钛的更高或更低的浓度也可能是适合的。关于有机聚合物材料，在本发明的范围内，多种热固性有机聚合物以及热塑性有机聚合物中的任意材料可适用并可考虑。适用的聚合物材料如下所述，应当理解，此类材料常常与多种添加剂和/或填充剂(例如增塑剂、抗降解剂、染料等)中的任意种混合。在本发明的各种实施例中，用于形成可激光打标层的聚合物材料与测定量的激光敏感颜料(例如，二氧化钛)混合，如前所述。合适的有机聚合物的例子包括聚烯烃材料，例如聚乙烯。合适的聚乙烯聚合物包括低密度聚乙烯(LDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)以及上述两种或更多种的组合。在一些实施例中，可激光打标层包括HDPE，且顶层和底层包括隔离剂。在一些实施例中，可激光打标层也包括HDPE，其中顶层和底层包括隔离剂，且中间层(例如，类似于图5-6的层222和224)包括LDPE、MDPE或其二者。在一些实施例中，一个中间层为LDPE，而另一中间层为MDPE。在一些实施例中，可激光打标层中可使用的合适的有机聚合物包括任何成膜聚合物，只要其能够支撑隔离剂层即可。合适的聚合物膜包括由下列材料制成的那些聚酰胺 (例如，尼龙)；聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚缩醛；聚碳酸酯等很适合于此应用的材料。聚对苯二甲酸乙二醇酯是最常见的热塑性聚酯，且通常被称作“聚酯”。诸如聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯和例如聚对苯二甲酸乙二醇酯间苯二酸酯的共聚酯之类的变型也适用于本发明的各种实施例。从更广泛的意义上讲，基于产生自二元醇或二醇与二羧酸(或其酯等同物)的缩聚反应的聚合物的任何聚酯膜均适用于本发明， 所述二羧酸例如为对苯二甲酸、间苯二甲酸、癸二酸、丙二酸、己二酸、壬二酸、戊二酸、辛二酸、琥珀酸或上述两种或更多种的混合物。合适的二元醇包括例如乙二醇、二甘醇、聚乙二醇和诸如丁二醇的多元醇以及上述两种或更多种的混合物。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的熟知形式为双轴取向的热稳定膜，通常以其下列主要品牌名称来表示Mylar (Dupont Teijin Films U. S. Limited Partnership, Chester，VA，23836)、 Melinex (Dupont Teij in FilmslL S. Limited Partnership， Chester，VA，23836)、TeijiiT (Dupont Teij in Films U. S. Limited Partnership,Chester, VA, 23836) >Lumirror (Toray Plastics (America)，Inc. , North Kingstown, RI 02852)或 Hostaphan (Mitsubishi Polyester Film, Inc. , Greer, SC 29652)等，并可商购。在通过挤出等方式来形成膜或层之前将添加剂共混到聚合物树脂中。在挤出操作中，添加剂可直接添加到挤出机中。示例性添加剂包括填充剂(例如二氧化硅、碳酸钙、高岭土等)、着色剂(例如染料或颜料)、增滑剂、抗粘连剂、加工助剂、抗氧化剂、抗静电剂、激光敏感颜料(例如二氧化钛)及其混合物。在一些实施例中，可激光打标层可能期望使用除聚合物膜之外的材料。示例性的此类材料包括非织造基底、织造基底、纤维质材料(例如纸张)等等。此类织造和非织造材料中适合包含的纤维包括上述聚合物以及纤维质材料，例如纸张。所有上述基底均可在施加隔离剂之前被处理。在包括一个或多个中间层(例如图5的层222和224)的实施例中，所述中间层包括对在对制品进行打标时所用的激光的写波长透明的材料。尽管可激光打标层包含激光敏感颜料，但中间层通常不包含激光敏感颜料。在一些情况下，中间层可在可激光打标层与最外层的隔离剂之间提供热缓冲剂或热障。在一些工艺中，对可激光打标层的打标会在由激光引起的颜料与有机聚合物之间的相互作用期间产生过量的热，且中间层的存在可提供热缓冲剂，以保护制品的外层中的隔离剂或粘合剂免于热降解。在一些实施例中，用于激光打标制品中的一个或多个层的合适的有机聚合物可包括热塑性弹性体烯烃(TEO)。热塑性弹性体烯烃(TEO)在本领域中也称作热塑性聚烯烃 (TPO)，其本质上既具有热塑性也具有弹性。TEO通常是与热塑性材料(例如聚丙烯、聚乙烯或聚氯乙烯)混合的橡胶材料的共混物，例如乙丙橡胶(例如乙丙单体[EPM]或乙丙双烯单体[EPDM])、丁腈橡胶、或苯乙烯丁二烯橡胶，且还可与多种添加剂和/或填充剂(例如增塑剂、抗降解剂、填充剂、染料等)中的任意一种混合。TEO通常作为聚丙烯与EPDM的共混物市售。或者，TEO可通过使热塑性材料(例如聚丙烯)与橡胶材料(例如乙丙橡胶)共聚来形成。任选地，所述橡胶材料可被硫化。TEO中热塑性材料与橡胶材料的相对比例可分别在约15重量％的热塑性材料至约85重量％的热塑性材料、以及约85重量％的橡胶材料至约15重量％的橡胶材料的范围内。TEO通常被配制为生成所需的最终应用特性。具有较大量的热塑性材料的TEO会更易碎。具有大量的橡胶材料的TEO将趋于具有更类似于纯橡胶的性质。在其中将激光打标制品用作隔离衬垫的本发明实施例中，各种TEO可被选择以为衬垫提供适合于在PSA已粘附至基底之后允许衬垫从PSA层剥离的物理特性。在一些实施例中，TEO包含约30重量％至约70重量％的热塑性材料以及约70重量％至约30重量％的橡胶材料，或约40重量％至约60重量％的热塑性材料以及约60重量％至约40重量％的橡胶材料。合适的市售TEO包括按照DEXFLEX商品名得自D & S Plastics Intl. (Auburn Hills,Mich.)的那些、按照 ALCRYN 商品名得自 DuPont Co. (Wilmington,Del.)的那些、按照MULT-FLEX商品名得自Multibase (Copley, Ohio)的那些、以及按照P0LYTR0PE TPP商品名得自A. Schulman (Akron, Ohio)的那些。TEO的等级根据制备隔离衬垫将使用的工艺类型来选择，优选为挤出等级，例如得自D & S Plastics Intl.的DEXFLEX SB-814。市售TEO 可包括其他添加剂，例如填充剂、加工助剂、增塑剂等。根据本发明的多层式制品可通过已知方法制备，例如针对具有多个层的膜的吹胀薄膜挤塑或共挤出法以及片材挤出或共挤出法。可将膜的厚度制作为约0. 0005英寸 (0. 013mm)至约0. 010英寸(0. 25mm)，且优选厚度为约0. 001英寸(0. 025mm)至约0. 008 英寸(0.2mm)。出于成本考虑可能期望更薄的膜，而更厚的膜可提供增大的抗撕裂性、拉伸强度等。在一些实施例中，可首先通过挤出或共挤出法制作多层式制品，且随后用一个或多个附加的材料层涂敷所得挤出制品的表面。隔离剂层可在膜制备工艺过程中在其热定型之前通过已知的在线涂敷或通过离线方法(即在膜的制备和热定形之后)涂敷。传统离线涂敷方法包括辊涂、逆转辊涂、凹版辊涂、逆转凹版辊涂、刷涂、缠线棒(Meyer棒)涂敷、喷涂、气刀涂敷、或可从溶剂型溶液、无溶剂或水基乳液进行的浸渍。尽管不需要在涂敷之前对基体聚合物膜进行表面改性，但基体聚合物膜的表面可在涂敷本发明的涂层之前被改性。传统表面改性技术包括电晕处理以增强涂层附着力。电晕处理或其它表面改性应该足以允许涂层浸湿。另外，在聚合物膜和隔离涂层之间可任选地使用底漆或其它中间层。可在挤出之前将添加剂共混入聚合物树脂中，或者可将它们直接添加到挤出机。 实例性添加剂包括填充剂、着色剂(例如染料或颜料)、增滑剂、抗粘连剂、加工助剂、激光敏感颜料(例如二氧化钛)等。着色剂的用量通常为膜组合物的约0.1重量％至约5重量％，且在一些实施例中为约0. 3重量％至约3重量％。抗粘连剂尤其适用于聚乙烯的外层，以在挤出膜被卷绕成卷时防止聚乙烯的层与层之间的粘着或粘附。可用的材料包括硅藻土(单独地或处于低密度聚乙烯粘合剂中)。 抗粘连剂被包含的量可为以聚乙烯树脂的重量计约至约20%，且优选量为约3%至约 8%。尽管聚乙烯可用作本文所述制品的可激光打标层中的主要聚合物组分，但其也可用作加工助剂以提高TEO树脂的的挤出和膜平坦度。可任选各种聚乙烯与TEO共混，以为所得膜提供所需的隔离特性。在此类应用中，可使用任何类型的聚乙烯，包括低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯。聚乙烯的用量可为约1重量％至99重量％，而在一些实施例中用量为约15重量％或更大。在一实施例中，可激光打标制品被提供作为隔离衬垫，所述隔离衬垫包括由TEO 和二氧化钛形成的可激光打标层，隔离涂层或层施加于或可施加于可激光打标层上。可激光打标层中的TEO可与一种或多种其他聚合物(例如聚乙烯)混合或共混。在此类实施例中，TEO存在于可激光打标层中的浓度为约5重量％至约100重量％的ΤΕ0，且更优选地为约10重量％至约100重量％的ΤΕ0。本领域的普通技术人员可通过了解隔离衬垫所需的最终特性(例如拉伸强度、抗撕裂性等)来确定对TEO及其他聚合物的相对量的选择。隔离涂层(下文更详细描述)根据预期用途和所需的隔离特性而涂敷于或可涂敷于TEO膜芯的一侧或两侧。当被包括时，隔离剂层为可占隔离衬垫总厚度的约7%至约15%的层的形式。当与PEO —起被包括时，聚乙烯可包括LDPE、MDPE、HDPE或前述两种或更多种的共混物。材料的选择取决于所需的隔离特性。不同密度的聚乙烯可共混在一起，或者其可与乙烯共聚合物共混，以提供所需的特性。例如，高密度聚乙烯与低密度聚乙烯的共混物可用于制作具有介于高密度聚乙烯和低密度聚乙烯之间的中间隔离值的中密度聚乙烯。适合与TEO —起使用的另一种聚乙烯为甚低密度聚乙烯，其利用茂金属聚合催化剂被形成为乙烯和具有约3个至约10个碳原子的α-烯烃的共聚物。合适的α-烯烃包括 1- 丁烯、1-己烯、1-辛烯以及它们的组合。所述共聚物具有小于约0. 90g/cc的密度，优选地小于约0. 89g/cc，更优选地小于约0. 88g/cc。所述共聚物也具有窄的分子量分布，即被定义为具有约1至约4、且优选为约1. 5至约3. 5的多分散性。多分散性被定义为重均分子量与数均分子量之比。另外，所述共聚物可通过组合物分布宽度指数(以下称作“CDBI”) 来表征。CDBI被定义为共单体含量在中间总摩尔共单体含量的50% (即，+/-50%)内的共聚物分子的重量百分比。⑶BI及其确定方法在美国专利第5，206，075号中有所描述。合适的共聚物的⑶BI优选地大于70%，且更优选地大于80%。合适的共聚物可按照EXACT 商品名购自Exxon Chemical Co.，且按照ENGAGE商品名购自Dow Chemical Co.。本发明的制品中包括隔离剂以提供将多层激光打标制品与诸如PSA的的粘性材料“隔离”或分离的手段。可通过已知测试方法来确定隔离剂用来提供隔离的能力，例如本文“实施例”部分中所述的剥离测试方法。用于各种实施例中的合适的隔离剂是在暴露于对可激光打标层进行打标所用激光辐射之后仍保持其提供隔离的能力的那些隔离剂。合适的隔离剂可包括多种已知隔离剂中的任意种，例如包括专利文献的各种来源中所描述的那些。隔离剂包括聚烯烃(例如美国专利第6，982，107号中所述的聚乙烯或聚丙烯)、硅氧烷 (例如聚硅氧烷)、氟硅氧烷(例如授予Kendziorski的美国专利第4，968，766号中所述)、 全氟醚(例如授予Larson的美国专利第4，830，910号、授予Olson的美国专利第4，472，480 号所述)、氟碳化合物(例如授予Kumar的美国专利第7，345，123号所述)、具有长烷基侧链的聚合物(授予Suwa的美国专利第.6，660，354B2号)等。包括前述那些的隔离剂可从供应商商购获得，包括Momentive Performance Materials (Albany, N. Y.)、Dow Corning (Midland, MI)(其自己的品牌 SYL- OFF )、 Wacker Silicones(Wacker Chemical Corporation, Adrian, MI)、Evonik Goldschmidt Corporation (Hopewell, VA)以及 Bluestar Silicones USA Corp. (Rock Hill, SC)等。隔离涂层衬垫可从 Loparex (Willowbrook，IL)、Mondi Akrosi 1, LLC. (Menasha, WI)、 Mitsubishi Polyester Film, Inc., (Greer, SC)、Huhtamaki(Forchheim, Germany)> Siliconature (Chicago, IL)和其他公司商购获得。隔离剂可作为溶剂型或水性涂层、无溶剂涂层、热熔融涂层涂敷于可激光打标层， 或者其可利用传统工艺与可激光打标层共挤出。溶剂型或水性涂层通常通过诸如辊涂、刮涂、淋幕式涂布、凹版涂布、卷绕棒涂布等方法来涂敷。通过在烘箱中干燥来去除溶剂或水， 任选地使涂层在烘箱中固化。无溶剂涂层包括100%固体组成，例如硅氧烷或环氧硅氧烷， 其可利用与溶剂型涂层所用的相同类型的方法来涂敷。所述涂层可通过暴露于紫外光来固化。在涂敷隔离剂之前可能期望有可选的步骤，包括对可激光打标层涂底漆或表面改性(例如，电晕处理)。诸如聚乙烯或全氟醚的热熔融涂层通常为100%固体涂层，其被加热并然后通过模具或用受热刀来涂敷。热熔融涂层可通过将隔离材料与可激光打标层共挤出来涂敷。可激光打标层的一侧或两侧上可用隔离剂涂敷，从而得到具有制品110(图2-4) 的构造的隔离衬垫。作为隔离衬垫，粘合剂(例如PSA)被涂敷到隔离剂的一侧或两侧。剥离力(例如将衬垫从粘合剂移除所需的力)的量可在接近零至约500克每厘米或更高的范围内，如通过本文实例1-4中所述的剥离测试方法确定的。当剥离力处于该范围的较高端 (即，高于约300克每厘米)时，则可能难以在一开始移除衬垫以及在已从粘合剂移除了一部分之后继续移除衬垫。剥离力范围的下端(例如，小于约50克每厘米)对硅氧烷涂层而言更为典型。根据本发明的隔离衬垫的隔离表面具有小于约500克每厘米宽度、小于约100 克每厘米、或小于约20克每厘米宽度的剥离值。当多层激光打标制品的两侧均用隔离剂涂敷时，则制品每一侧上的隔离剂可相同，或者它们可不同以提供差分剥离。对于差分剥离，隔离剂一侧上的剥离力将比另一侧上的更高。例如，制品的一侧可用从压敏粘合剂剥离时的剥离力不大于100克每厘米宽度的硅氧烷隔离剂来涂敷，而另一侧可具有剥离力为300克每厘米的硅氧烷隔离剂。在一些应用中，差分剥离确保PSA将相比于另一侧更牢固地粘附到衬垫的一侧上，以使得当多层激光打标制品的辊被展开时，粘合剂一致地留在制品的同一侧。本文所述多层激光打标制品可与任何类型的PSA —起使用。这包括基于丙烯酸酯或丙烯酸树脂、聚酯、硅氧烷、嵌段共聚物、乙烯醋酸乙烯酯等的PSA。隔离剂的选择可根据其粘附到的PSA的类型来进行。例如，聚乙烯、聚丙烯、全氟醚和硅氧烷的隔离表面可用于丙烯酸酯压敏粘合剂，且全氟醚可用于硅氧烷压敏粘合剂。可用的PSA包括丙烯酸树脂粘合剂、天然橡胶粘合剂、粘性嵌段共聚物粘合剂、聚乙烯醋酸粘合剂、乙烯醋酸乙烯酯粘合剂、硅氧烷粘合剂、聚氨酯粘合剂、诸如环氧丙烯酸酯或环氧聚酯压敏粘合剂的热固性压敏粘合剂等。这些类型的压敏粘合剂是本领域已知的，并在Handbook of Pressure Sensitive Adhesive Technology (Satas (Donatas), 1989, 第2版，Van Nostrand ReinhoId)以及专利文献中有所描述。PSA还可包括添加剂，例如交联剂、填充剂、气体、发泡剂、玻璃或聚合物微球、二氧化硅、碳酸钙纤维、表面活性剂等等。 添加剂的含量应足以实现所需特性。在一些实施例中，热稳定PSA可用于本发明的多层激光打标制品，包括丙烯酸酯压敏粘合剂，例如Re 24906 (Ulrich)、美国专利第4，181，752号(Martens等人)、美国专利第4，818，610号(Zimmerman等人)中所述的那些。在一些实施例中，可使用硅氧烷压敏粘合剂。粘合剂可商购获得，或者可利用已知方法制备，包括乳液聚合、溶剂聚合、电子辐射聚合、紫外光聚合等等。通常，丙烯酸酯粘合剂是具有约1至约20碳原子，且优选约4至约12 个碳原子的非叔醇的单官能的不饱和丙烯酸树脂或甲基丙烯酸酯单体的均聚物和共聚物。 任选地，可包括共单体以提高粘合剂的粘合-强度。此类可用于制备共聚物的强化共单体的均聚物玻璃化转变温度通常高于丙烯酸酯均聚物的玻璃化转变温度。合适的丙烯酸酯单体包括丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯、异壬基丙烯酸盐、 丙烯酸正丁酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯以及它们的混合物。可用的强化共单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酰胺、取代的丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、丙烯酸异冰片酯和丙烯酸环己酯。在制备压敏粘合剂无基材胶带的典型工艺中，如前所述将粘合剂组合物涂敷到激光打标制品上。将粘合剂固化以在激光打标制品上形成凝胶膜，并将带有粘合剂的制品卷成一个大的卷。或者，可将粘合剂涂敷并固化在一个衬垫上，然后在转换加工前将其转移到另一衬垫上。于是，通过以下方式将涂敷有粘合剂的片材加工成窄的卷切割大的卷并将窄幅胶带缠绕在芯上供顾客使用。本发明的衬垫还可用于泡沫胶带，例如可得自3M Company (St. Paul, Minn.)的5605和5344丙烯酸系泡沫胶带，以及双面胶带。关于激光器，市售激光器适用于本文所述的方法。在一些实施例中，使用发射紫外 (UV)或可见电磁辐射的合适的激光器装置。在各种实施例中，发射波长小于约550nm(在一些实施例中，小于约360nm)的辐射的激光器是合适的。^M下面的非限制性实施例进一步说明本发明的实施例。这些实施例中所详述的所用具体材料及其量以及其他条件和细节不应狭隘地解释或以限制本发明范围的方式解释。除非另外指明，否则这些实施例中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。材料PTllOO 具有GL-I隔离衬垫的1. 14mm(45密耳)厚的丙烯酸系泡沫胶带，得自3M Company(St. Paul, MN)。GL-I =A 0. 114mm(4. 5密耳)厚的红色隔离衬垫，包括三层共挤出聚乙烯第一外层、第二外层、及内层。第一外层具有第一硅氧烷涂层，第二外层具有第二硅氧烷涂层。内层包含约0. 4%的二氧化钛，而第一和第二外层不含二氧化钛。GL-I隔离衬垫可作为PTllOO 的组成部分得自 3M Company (St. Paul, MN)。AFT 5344 丙烯酸系泡沫胶带 5344，得自 3M Company (St. Paul, MN)。AFT 5605 具有Loparex PE隔离衬垫的丙烯酸系泡沫胶带5605，得自3M Company(St. Paul, MN)。Loparex PE 白色隔离衬垫，包括三层共挤出的聚乙烯，其中二氧化钛处于中心层。该衬垫具有用第一硅氧烷涂敷的第一外表面和用第二硅氧烷涂敷的第二外表面。所述衬垫可以商品名 HDPE 0. 005SILIC0NE C2S (8100A/8250) WHITE 得自 Loparex LLC (Iowa City, ΙΑ)，其中8100Α是指第一硅氧烷，8250是指第二硅氧烷。隔离衬垫还可作为AFT 5605 的组成部分获得。
实施例1-4通过用手将丙烯酸系泡沫层从PTl 100丙烯酸系泡沫胶带上剥离来获得GL-I隔离衬垫。使用!355nm激光器(以商品名Coherent Avia商购自 Coherent，Inc. Santa Clara, CA)来穿过第一硅氧烷层对衬垫进行打标。激光脉冲宽度为约30ns，且激光平均输出功率被设定为1瓦(实施例1)。通过以20KHz的激光脉冲速率、lm/s的速度以及约30微米的激光光斑尺寸形成直径为约30微米的相邻点的线而在聚乙烯内层中形成标记。用线之间的中心至中心间距为100微米的线来打标IOcmX IOcm区域。制备其中激光平均功率降低至0.观瓦输出的附加样品(实施例2)，并制备其中穿过第二硅氧烷层进行打标的样品(实施例3和4，其中平均激光功率在实施例3中被设定为1瓦，在实施例4中被设定为0. 28 瓦)。为了测试激光打标对隔离层的隔离功能的效果，如下进行剥离测试。通过使用手推辊将衬垫的隔离侧或隔离表面层合到压敏粘合剂胶带(AFT 5344)的粘合剂侧而消除气阱来制备样品。胶带的另一侧用标准聚乙烯隔离衬垫保护。切成1.27cm(0.5英寸) 宽X 17. 8cm(7英寸)长的带，然后在室温(约20_25°C )下老化7天然后测试，或者在70°C 下老化3天或7天然后测试。为了执行测试，移除标准聚乙烯衬垫，将胶带层合到IMASS附着力测试仪(Imass Inc. Hingham, Mass.)的基座上。然后以180度角和30cm/分钟的速度将衬垫拉离粘合剂。剥离方向平行于隔离衬垫中进行激光打标的线的方向。移除衬垫所需的力按照克每1. 27cm宽度(g/0. 5英寸)来记录，然后换算成克每cm。还在没有激光打标的情况下制备对照样品。在所有情况下，粘合剂在隔离表面处与衬垫分离，而隔离衬垫上没有留下可检测到的粘合剂。剥离测试的结果示出于表1。表权利要求
1.一种方法，该方法包括提供多层式制品，所述多层式制品包括可激光打标层以及与所述可激光打标层相连的至少一种隔离剂，所述可激光打标层由至少一种有机聚合物和至少一种光敏感颜料构成；通过将激光辐射穿过所述至少一种隔离剂引导至所述多层式制品中以引起所述光敏感颜料与所述有机聚合物之间的相互作用，来对所述可激光打标层进行激光打标，从而在所述制品中形成可视觉感知的标记，所述至少一种隔离剂对所述激光辐射透明。
2.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述多层式制品的步骤还包括将所述有机聚合物和所述激光敏感颜料混合以形成共混物，并挤出所述共混物，从而得到所述可激光打标层，所述可激光打标层具有第一主表面和第二主表面；以及同时将所述至少一种隔离剂共挤出于所述可激光打标层的所述第一主表面上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述多层式制品的步骤还包括首先形成具有第一主表面和第二主表面的所述可激光打标层，和随后将所述隔离剂施加于所述第一主表面和第二主表面中的一者或两者上。
4.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述多层式制品的步骤还包括形成具有第一主表面和第二主表面的所述可激光打标层，并于所述第一主表面和所述第二主表面中的一者或两者上施加粘合剂层，使得所述粘合剂层位于所述隔离剂和所述可激光打标层之间。
5.根据权利要求1所述的方法，其中提供所述多层式制品的步骤包括挤出具有多个挤出层的多层式片材以至少包括(i)第一挤出层，其包含对所述激光辐射基本上透明的聚合物，所述第一挤出层形成所述多层式制品的第一主表面；(ii)所述可激光打标层；以及(iii)第三挤出层，其提供所述材料的第二主表面，其中所述可激光打标层设置于所述第一挤出层和所述第三挤出层之间。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一种隔离剂被施加于所述多层式制品的所述第一主表面上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种隔离剂包括所述第一挤出层。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一种隔离剂包括第一隔离剂和第二隔离剂，所述第一隔离剂包括所述第一挤出层，且所述第二隔离剂包括所述多层式制品的所述第三挤出层，其中所述第三挤出层包括对所述激光辐射透明的聚合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一挤出层和所述第三挤出层包含聚乙烯。
10.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一种隔离剂包括施加于所述多层式制品的所述第一主表面的第一隔离剂以及施加于所述多层式制品的所述第二主表面的第二隔离剂；且其中所述第三挤出层包含对所述激光辐射透明的聚合物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一挤出层包含低密度聚乙烯，所述可激光打标层的所述有机聚合物包括高密度聚乙烯，且所述第三挤出层包含中密度聚乙烯；且其中所述至少一种光敏感颜料包括二氧化钛。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述可激光打标层的所述有机聚合物选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃、热塑性弹性体烯烃及其组合；且其中所述至少一种光敏感颜料包括二氧化钛。
13.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括将压敏粘合剂施加于所述第二隔离剂上；以及将所述多层式制品卷绕成卷式构型，使得所述压敏粘合剂以可剥离的方式附着到所述第一隔离剂上，其中相比于附着到所述第一隔离剂上，所述压敏粘合剂更牢固地附着到所述第二隔离剂上。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光辐射包括具有约355nm的波长的电磁辐射。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述激光辐射包括具有约532nm的波长的电磁辐射。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述可视觉感知的标记为源标记，并且其中所述多层式制品可用作隔离衬垫。
17.一种制品，其包括可激光打标层，其包括第一主表面和第二主表面，所述第一主表面和所述第二主表面包括至少一种有机聚合物和至少一种光敏感颜料；第一隔离剂，其与所述可激光打标层的所述第一主表面相连；以及标记，其位于所述可激光打标层中，该标记透过所述第一隔离剂可见，所述标记形成自所述至少一种光敏感颜料和所述有机聚合物之间由激光引起的相互作用。
18.根据权利要求17所述的制品，其中所述制品为隔离衬垫。
19.根据权利要求17所述的制品，其中所述至少一种聚合物选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃、热塑性弹性体烯烃及其组合；且所述光敏感颜料包括二氧化钛。
20.根据权利要求17所述的制品，其中所述可激光打标层包括选自非织造材料、织造材料、纤维质材料、膜以及上述中的两种或更多种的组合的材料。
21.根据权利要求17所述的制品，其中基于所述可激光打标层的重量计，所述光敏感颜料的浓度为小于约10重量％。
22.根据权利要求17所述的制品，其中所述基底为包括多个层的多层式片材，其至少具有(i)第一挤出层，其包含对所述激光辐射基本上透明的聚合物，所述第一挤出层形成所述多层式制品的第一主表面；(ii)所述可激光打标层；以及(iii)第三挤出层，其提供所述材料的第二主表面，其中所述可激光打标层设置于所述第一挤出层和所述第三挤出层之间。
23.根据权利要求22所述的制品，其中所述第一挤出层包括低密度聚乙烯；中间挤出层包括高密度聚乙烯；所述第二挤出层包括中密度聚乙烯；以及所述至少一种光敏感颜料包括二氧化钛。
24.根据权利要求23所述的制品，其中所述第一隔离剂设置于所述多层式制品的所述第一主表面上，且第二隔离剂设置于所述多层式制品的所述第二主表面上。
25.根据权利要求M所述的制品，其还包括设置于所述第二隔离剂上的压敏粘合剂。
26.根据权利要求25所述的制品，其形成为卷，使得所述压敏粘合剂以可剥离的方式附着到所述第一隔离剂和所述第二隔离剂上，所述第一隔离剂和所述第二隔离剂被选择成相对于所述压敏粘合剂提供不同的剥离特性。
27.根据权利要求17所述的制品，其中所述至少一种隔离剂包括选自聚烯烃、硅氧烷、 氟硅氧烷、全氟醚、氟碳化合物、具有长烷基侧链的聚合物以及上述两种或更多种的组合的材料。
28.根据权利要求17所述的制品，其中所述基底为包括多个层的多层式片材，其至少具有(i)第一层，其包含对所述激光辐射基本上透明的聚合物，所述第一层形成所述多层式制品的第一主表面；(ii)所述可激光打标层；以及(iii)第三层，其提供所述材料的第二主表面，其中所述可激光打标层设置于所述第一层和所述第三层之间。
29.根据权利要求观所述的制品，其中所述第一层为聚烯烃隔离剂，且所述制品还包括设置于所述第一层与所述可激光打标层之间的粘合剂。
30.根据权利要求四所述的制品，其中所述聚烯烃隔离剂为聚乙烯。
31.根据权利要求27所述的制品，其中所述第一层为第一聚烯烃隔离剂，且所述第二层为第二聚烯烃隔离剂。
全文摘要
本发明公开了一种用激光器(20)对多层式制品进行打标的方法。所述多层式制品(10)包括具有至少一种有机聚合物和至少一种光敏感颜料的可激光打标层(14)，并且包括与所述可激光打标层相连的至少一种隔离剂。通过将激光辐射(22)穿过所述隔离剂(12)引导到所述多层式制品中以引起所述光敏感颜料与所述有机聚合物之间的相互作用，来实现对所述可激光打标层的激光打标。作为所述相互作用的结果，在所述制品中形成可视觉感知的标记(16)。所述激光打标制品包括可激光打标层以及与所述可激光打标层的表面相连的第一隔离剂。所述可激光打标层中的标记透过隔离剂层可见，并且所述标记形成自所述光敏感颜料与所述有机聚合物之间由激光引起的相互作用。
文档编号B41M5/26GK102574408SQ201080047430
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者刘军钪, 吴平凡, 坎塔·库马尔, 帕努·K·措勒尔, 拉切尔·M·勒金, 杰弗里·O·伊麦斯兰德, 罗伯特·L·W·史密森 申请人:3M创新有限公司