BRPI0403980B1 - Método de Fabricação de Lâmina Polimérica Filigranada e Lâmina Polimérica Filigranada - Google Patents

Description

"MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE LÂMINA POLIMÉRICA FILIGRANADA E LÂMINA POLIMÉRICA FILIGRANADA" A presente invenção se refere a uma lâmina polimérica filigranada e a um método de fabricação da mesma. Em particular, mas não exclusivamente, a invenção se refere a um papel sintético filigranado e a um método de fabricação de um papel sintético filigranado.

Na presente especificação, o termo "filigrana" significa uma marca formada a partir de áreas de translucidez aumentada e/ou diminuída que é visível através da luz transmitida e se assemelha a uma filigrana convencional em uma lâmina de papel baseada em celulose. Os termos "filigranado" e "filigranação" deverão ser, conseqüentemente, inferidos. 0 termo "papel sintético" é usado aqui e no decorrer da especificação para significar produtos de lâmina e filme plástico tendo uma sensação e capacidade de impressão similar ao papel de celulose. Foi reconhecido que lâminas plásticas desses tipos podem proporcionar uma alternativa aperfeiçoada ao papel, onde durabilidade e resistência são requeridos. Lâminas plásticas produzidas a partir de poliolefinas têm muitas vantagens com relação aos outros plásticos, uma vez que elas oferecem resistência a UV, boa resistência ao dilaceramento e a capacidade de serem recicladas em muitas aplicações de descarte pós-consumidor.

Papéis sintéticos têm sido produzidos comercialmente pela indústria de plásticos durante muitos anos e têm tomado uma série de diferentes formas. Eles têm incluido produtos tendo estruturas com vazios (isto é, multicelulares) ou sem vazios, algumas das quais foram revestidas com revestimentos para superfície contendo enchimento e/ou pigmento para melhorar as qualidades de impressão. A técnica de vazios tem sido, freqüentemente, usada para reduzir a densidade do papel sintético produzido. Um agente de formação de vazios, tal como resinato de zinco-cálcio, é geralmente usado, o qual causa formação de vazios quando uma lâmina de papel sintético aquecida é estirada. Essa técnica produz uma folha muito útil que tem obtido aceitação comercial mundial. A filigranação pode ser útil como uma característica de segurança, para tornar a cópia mais difícil e, assim, impedir falsificações. Isso pode ser valioso para itens tais como cédulas, cheques, certificados de ações e cartões de identidade e rótulos para produtos de elevado valor, tais como vinhos, perfumes e produtos farmacêuticos. A filigranação também pode ser útil para fins decorativos.

Um processo para se fazer um produto de papel sintético filigranado é descrito no EP 0655316. Nesse processo, um produto de papel sintético é feito de uma maneira convencional através de extrusão de um filme de polietileno de alta densidade e, então, estiramento do filme na direção da máquina e na direção transversal a fim de produzir orientação biaxial das moléculas do polímero. Antes de estiramento, o filme é passado entre um par de roletes, um dos quais tem uma superfície padronizada em relevo ou depressões, para produzir uma impressão sobre a superfície do filme. Isso produz um padrão correspondente de áreas claras e escuras no filme após estiramento, o que pode ser visto através da luz transmitida. Foi mostrado que as áreas escuras, as quais correspondem às porções em relevo do rolete, são causadas por um aumento substancial nessas áreas, e vice-versa para as áreas claras do filme.

Embora o processo descrito no EP 0655316 possa ser usado para fazer um produto filigranado, nós descobrimos que a filigrana é, ao contrário, indistinta e não muito bem definida. O padrão também tem, geralmente, uma extensão curta de repetição, dependendo da circunferência do rolete padronizado e deve, portanto, ser relativamente simples. Se uma filigrana ou padrão diferente é requerido, o rolete deve ser trocado, o que é um processo complexo e que consome tempo. Outra desvantagem é que a filigrana não pode incluir informação ou dados variáveis, tal como um código de identificação, data ou número de série. É um objetivo da presente invenção proporcionar uma lâmina polimérica filigranada e um método de fabricação de uma lâmina polimérica filigranada que supera pelo menos algumas das desvantagens antes mencionadas.

De acordo com a presente invenção, é proporcionado um método de fabricação de uma lâmina polimérica filigranada, o método incluindo formação de uma trama de um material polimérico, irradiação seletiva de porções da trama com radiação eletromagnética e estiramento da trama a fim de formar uma lâmina estirada tendo áreas de translucidez aumentada que correspondem às porções irradiadas da trama, as áreas de translucidez aumentada formando uma filigrana que é visível através da luz transmitida. A lâmina polimérica filigranada tem uma pluralidade de entalhes em áreas correspondendo às porções irradiadas da trama. Os entalhes compreendem as áreas de translucidez aumentada que formam a filigrana. Nós descobrimos que filigranas produzidas de acordo com a presente invenção são distintas e bem definidas. 0 padrão pode ter qualquer extensão repetida e pode ser simples ou complexo. Diferentes filigranas podem ser geradas muito facilmente sem ter de alterar ou reconfigurar o aparelho, simplesmente através de controle da fonte de luz. A filigrana pode ser adaptada prontamente para incluir logos, figuras, texto e informação variável, tal como códigos de identificação, datas e números de série. 0 material polimérico pode incluir pelo menos uma poliolefina a qual é, de preferência, polietileno.

Vantajosamente, uma pluralidade de vazios é formada na lâmina estirada. 0 material polimérico pode incluir um agente de formação de vazios a fim de ajudar a promover a formação de vazios.

Vantajosamente, pelo menos dois materiais poliméricos são co-extrudados a fim de formar uma trama em multi-camadas tendo uma camada de base e pelo menos uma camada externa. Os materiais poliméricos podem incluir um primeiro material contendo um agente de formação de vazios que forma a camada de base e um segundo material, substancialmente, não contendo agente de formação de vazios, que forma a camada externa. A energia da radiação incidente sobre as porções irradiadas da trama está na faixa de 0,04 - 4 J/mm2, de preferência 0,1 - 1,6 J/mm2, mais preferivelmente 0,2 - 0,8 J/mm2. A radiação de irradiação pode ser concentrada em um ponto sobre a superfície da trama com uma área na faixa de 0,05 - 5 mm2, de preferência 0,1 - 2,5 mm2, mais preferivelmente 0,25 - 1 mm2. Para obter esse tamanho de ponto, a radiação pode ser focalizada, ou um feixe limitado de radiação pode ser usado, ou uma pequena fonte de luz localizada em proximidade íntima ao plano da trama. De preferência, a trama é irradiada usando-se um laser. A radiação incidente pode ser escaneada e/ou pulsada para criar um padrão de irradiação sobre a superfície da trama. O escaneamento e/ou pulsação pode ser controlado, por exemplo, por um computador, para produzir diferentes padrões, imagens, logos ou texto.

Vantajosamente, a trama é irradiada após ela ter sido condicionada e antes que a operação de estiramento tenha sido finalizada. Por "condicionada" entenda-se uma operação pela qual a temperatura da trama é estabelecida e tornada uniforme através de sua largura. De preferência, a trama é irradiada substancialmente no início da operação de estiramento.

Vantajosamente, a trama é estirada em uma proporção de entre 1:2 e 1:10, de preferência aproximadamente 1:4. A trama pode ser estirada biaxialmente e, de preferência, simultaneamente. A lâmina polimérica é, de preferência, um papel sintético. A superfície da lâmina polimérica pode ser tratada quimicamente e/ou através de descarga corona para aceitação aperfeiçoada de impressão.

Vantajosamente, o material polimérico inclui um copolímero de HDPE, um agente de formação de vazios derivado de resina, poliestireno, homopolímero de HDPE, enchimento de carbonato de cálcio, dióxido de titânio, estireno butadieno e óxido de cálcio.

De acordo com outro aspecto da invenção, é proporcionada uma lâmina polimérica filigranada compreendendo uma lâmina estirada de um material polimérico tendo uma pluralidade de entalhes em pelo menos uma superfície da mesma, os entalhes compreendendo áreas de translucidez aumentada, as quais formam uma filigrana que é visível através da luz transmitida. 0 peso por área unitária da lâmina polimérica pode ser reduzido nos entalhes. Os entalhes podem ter uma profundidade média na faixa de 4 - 100 μιη, de preferência 10 - 4 0 μιη. O material polimérico pode incluir pelo menos uma poliolefina a qual é, de preferência, polietileno. A lâmina estirada pode incluir uma pluralidade de vazios e o material polimérico pode inclui um agente de formação de vazios. 0 número de vazios pode ser reduzido nos entalhes.

De preferência, a lâmina estirada tem camadas co-extrudadas múltiplas, incluindo uma camada de base e pelo menos uma camada externa co-extrudada. Vantajosamente, a camada de base inclui uma pluralidade de vazios e pelo menos uma camada externa co-extrudada, substancialmente, não inclui vazios. A lâmina é, de preferência, biaxialmente orientada. A lâmina polimérica pode ser um papel sintético.

Vantajosamente, a superfície da lâmina polimérica inclui um revestimento e/ou é tratada quimicamente e/ou através de descarga corona. A lâmina polimérica é, adequadamente, um papel sintético que compreende pelo menos uma camada de superfície passível de impressão e uma camada de base (a qual também pode ser denominada a camada central se existe mais de uma camada de superfície, por exemplo, uma sobre cada lado da camada de base) . 0 papel sintético pode ser formado: A. através de extrusão simples de uma composição simples na qual as superfícies e a porção central do extrudado simples representam as camadas de superfície e de base, respectivamente, ou B. através de co-extrusão da composição de duas ou mais composições onde a mais relativamente espessa das duas camadas forma a camada de base e a mais relativamente fina das duas camadas representa a camada de superfície, ou C. através de laminação de uma pluralidade de camadas, em que pelo menos uma das camadas mais externas representa as camadas de superfície e a(s) camada(s) abaixo da referida camada de superfície ou entre as duas camadas de superfície externa representa(m) a camada de base, ou D. através de aplicação de um revestimento de uma camada passível de impressão sobre a camada de superfície de uma lâmina produzida por meio de qualquer um dos métodos (A) a (C) acima. A lâmina produzida através de co-extrusão e tendo o revestimento de uma camada passível de impressão sobre a superfície da mesma é preferida. Métodos de laminação e co-extrusão são bem conhecidos na técnica. Descrições de formulações compreendendo uma poliolefina e métodos para a produção de papéis sintéticos baseados em poliolefinas podem ser encontrados no GB-A-1470372, GB-A-1492771 e GB-A-1490512. Ainda, uma descrição de revestimentos particularmente vantajosos pode ser encontrada no GB-A- 2177413. As divulgações de todas as especificações antes mencionadas são incluídas aqui por referência.

Um agente de formação de vazios pode ser usado na camada de superfície e na camada de base, mas ele é particularmente eficaz na camada de base.

Enchimentos podem ser usados em filmes/folhas, tal como papel sintético destinado à impressão a fim de proporcionar uma superfície branca opaca apropriada. Esses enchimentos são, usualmente, selecionados a partir de materiais inertes tais como giz, sílica ou argila. Além disso, aditivos diversos podem ser usados para tornar o filme/folha anti-estáticos e/ou diminuir sua densidade. É bem reconhecido que filmes de poliolefina têm baixas energias de superfície e isso geralmente significa que a impressão é difícil devido ao fato de a tinta não umedecer prontamente a superfície e a tinta seca não aderir suficientemente à superfície dos mesmos. De forma a superar esses problemas, a superfície de filmes/folhas de poliolefina pode ser submetida a vários tratamentos tais como, por exemplo, tratamento por descarga corona. Tais tratamentos melhoram o depósito e adesão da tinta suficientemente a fim de proporcionar um material útil. 0 material assim tratado pode, em alguns casos, carecer de absorção e requerer técnicas de impressão especializadas. A falta de absorção de filmes/folhas, tal como papéis sintéticos, podem ser superados através de aplicação de um revestimento compreendendo uma quantidade maior de um enchimento absorvente e uma quantidade menor de um aglutinante adesivo. 0 revestimento pode ser incorporado durante o processo de fabricação. Tal método proporciona um produto que é receptivo à impressão e tais produtos têm obtido ampla aceitação comercial. Onde tais revestimentos são inconvenientes e caros de aplicar e requerem um processo de fabricação distinto ou tornam a superfície assim tratada suscetível a efeitos adversos de água e solventes, uma quantidade maior de um enchimento, tal como uma silica, pode ser empregada. A camada de base no filme ou folha do papel sintético também pode incluir outros componentes, tais como pigmentos, outros enchimentos, borrachas e semelhantes. Assim, a camada de base pode ser de qualquer composição, tal como descrito no GB-A-1470372 e GB-A-1492771. Em uma concretização preferida, a composição da camada de base é como segue: Concretizações da invenção serão agora descritas à guisa de exemplo, com referência aos desenhos era anexo, nos quais; A Figura 1 é uma vista lateral seccional esquemática de um aparelho para fabricação de um produto flilgranado; A Figura 2 é uma vista plana esquematica de uma trama passando· através de uma máquina de estiramento no aparelho mostrado na Figura 1; A Figura 3 é uma imagem de um primeiro produto filigranado, visualizado através da luz transmitida;

As Figuras 4 e 5 são imagens ampliadas do primeiro produto· filigranado, visualizado· através da luz .refletida e transmitida, respectivamente; A Figura 6 é uma representação gráfica do perfil do primeiro padrão de filigrana; A Figura 7 é uma imagem de um segundo produto filigranado, visualizado através da luz transmitida;

As Figuras 8 e 9 são imagens ampliadas do segundo produto filigranado, visualizado através da luz refletida e transmitida, respectivamente; A Figura 10 é uma vista plana mostrando parte de um aparelho modificado para fabricação de um produto filigranado; e A Figura 11 é uma imagem ampliada de um terceiro produto filigranado, visualizado através da luz transmitida.

Um aparelho para fabricação de papel sintético filigranado é mostrado nas figuras 1 e 2. O aparelho inclui um aparelho de extrusão (2) , um primeiro conjunto de roletes de condicionamento (4), uma máquina de estiramento biaxial simultâneo (6) que é montada em um forno (8) , uma fonte de luz (10) , um segundo conjunto de roletes de condicionamento (12) e um carretei de captação (14). O aparelho de extrusão (2) pode ser, por exemplo, um aparelho de co-extrusão em três camadas convencional compreendendo primeiro e segundo extrudadores (apenas o primeiro extrudador (16) sendo mostrado) , um distribuidor (18) e uma matriz de formação de lâmina (20). O aparelho de co-extrusão permite a produção continua de um polímero co- extrudado em três camadas compreendendo uma camada central e duas camadas de superfície.

Os primeiros roletes de condicionamento (4) são montados imediatamente a jusante da matriz de extrusão (20) . O material polimérico é extrudado no estreitamento entre um primeiro par de roletes resfriados (24), os quais resfriam e solidificam o extrudado (22) a fim de formar a trama (22). A trama (22), então, passa em torno dos outros roletes de condicionamento (4), que condicionam a trama antes de distribuição da mesma à máquina de estiramento (6), a fim de assegurar que a temperatura da trama é estável e uniforme através de sua largura. A máquina de estiramento (6) estira a trama condicionada biaxialmente: isto é, na direção longitudinal ou da máquina (MD) e na direção transversal (TD) . A trama (22) é, assim, convertida em uma lâmina estirada (26) . A máquina de estiramento (6) , a qual não é mostrada em detalhes, pode ser de um tipo convencional, por exemplo, conforme descrito no GB 1442113, o teor do qual é incorporado por referência aqui. Resumidamente, a máquina de estiramento (6) inclui duas cadeias articuladas sem fim que são acionadas ao longo de trajetos predeterminados, os elos de cada cadeia sendo levados à expansão e contração a medida que a cadeia gira. Uma série de dispositivos de fixação presos aos elos da cadeia enreda sucessivamente as bordas da trama (22) a medida que ela entra na máquina de estiramento (6) e se movem uns separadamente dos outros nas direções longitudinal e transversal a medida que a trama avança, desse modo, estirando a trama (22) simultaneamente em ambas as direções. Após término da operação de estiramento, os dispositivos de fixação liberam a lâmina estirada (26) e giram de volta para o inicio da máquina de estiramento. A máquina de estiramento (6) é montada em um forno com circulação a ar (8), o qual é usado para controlar a temperatura da trama no decorrer do processo de estiramento. A operação de estiramento consiste de três estágios distintos, o forno (8) sendo dividido em três zonas para manter a trama (22) e a lâmina estirada (26) nas temperaturas corretas durante cada um desses estágios. No primeiro estágio, a trama presa (22) é aquecida para a temperatura correta para estiramento na primeira zona (pré-aquecimento) (8a) do forno. A trama (22) não é estirada durante esse primeiro estágio, mas ela é presa pelos dispositivos de fixação para mantê-la em uma condição plana. A trama pré-aquecida (22) é, então, estirada a medida que ela passa através da segunda zona (estiramento) (8b) do forno, a qual controla a temperatura da trama durante a operação de estiramento. Finalmente, no terceiro estágio da operação de estiramento, a lâmina estirada (26) é recozida sendo mantida na posição estirada a medida que ela passa através da terceira zona (recozimento) (8c) do forno, antes de ser liberada pelos dispositivos de fixação. A jusante da máquina de estiramento (6) , o segundo conjunto de roletes de condicionamento (12) é proporcionado para condicionar a lâmina estirada (26) a medida que ela emerge do forno (8). A lâmina condicionada é, então, enrolada no carretei (14) . Opcionalmente, o aparelho pode incluir um soprador de ar para resfriamento da lâmina e aparadores de borda para remoção de material residual das bordas laterais da lâmina. Uma máquina de descarga corona também pode ser proporcionada para tratamento da superfície da lâmina (26) para torná-la mais receptiva à impressão.

Uma fonte de luz (10) é montada acima da máquina de estiramento (6) e disposta para direcionar um feixe de radiação (28) através de uma janela no forno (8) sobre a trama (22) . O feixe de radiação (28) é focalizado sobre um ponto (30) sobre a superfície da trama (22) aproximadamente no ponto onde o estiramento da trama começa: isto é, na transição a partir da zona de pré-aquecimento (8a) para a zona de estiramento (8b) do forno. A fonte de luz (10) é, de preferência, um laser de média ou alta energia, por exemplo, um laser a CO2 com uma energia de saída de 50W a 2 kW.

Em uso, uma substância polimérica, por exemplo, polietileno ou polipropileno, é extrudada através de uma matriz (20) a fim de formar uma camada de extrudado, tipicamente com uma largura de cerca de 400 mm e uma espessura de 5 mm. O extrudado pode ter uma composição em camadas, consistindo de uma camada de base e duas camadas externas co-extrudadas. Em uma concretização preferida, a camada de base e as camadas externas são feitas primariamente de polietileno, a camada de base (mas não as camadas externas) também incluindo um agente de formação de vazios.

Imediatamente após deixar a matriz de extrusão, o extrudado passa entre os roletes resfriados (24), os quais resfriam e solidificam o extrudado a fim de formar a trama (22) , a qual tem, tipicamente, uma espessura de cerca de 1,5 mm. No caso de uma trama em camadas, a camada de base tem, tipicamente, uma espessura de 1,32 mm e as duas camadas externas têm, cada uma, 0,9 mm de espessura. A trama (22), então, passa em torno de outros roletes de condicionamento (4) para prepará-la para estiramento. A trama condicionada (22) é distribuída à máquina de estiramento (6) , onde ela é estirada conforme descrito acima a fim de formar uma lâmina estirada (26). As proporções de estiramento nas direções longitudinal e transversal podem ser diferentes, mas, usualmente, elas são similares. Geralmente, as dimensões da trama são aumentadas em ambas as direções em uma proporção entre 1:2 e 1:10, uma proporção de 1:4 sendo tipica. A espessura global da lâmina é, ao mesmo tempo, reduzida, tipicamente para aproximadamente 100 μιη. A operação de estiramento produz orientação biaxial das moléculas do polímero e faz com que vazios microscópicos sejam formados na camada de base da lâmina. Isso reduz a densidade da lâmina e aumenta sua rigidez, tornando-a adequada para uso como um papel sintético. O laser (10) é montado para irradiar a trama aproximadamente no ponto onde o processo de estiramento começa: isto é, na transição entre a primeira e segunda zona do forno. A superfície da trama é aquecida pelo feixe do laser, produzindo um pequeno aumento localizado na temperatura (por exemplo, cerca de 2 °C) . Isso resulta em estiramento diferencial da trama, as regiões irradiadas mais ligeiramente aquecidas estirando mais prontamente do que o restante da trama.

Após deixar a máquina de estiramento, a lâmina estirada passa em torno de um segundo conjunto de roletes de condicionamento (12) e é, então, enrolada em um carretei de captação (14). Opcionalmente, a lâmina pode ser esfriada por um soprador de ar e o material residual pode ser removido das bordas laterais da lâmina por meio de aparadores de borda. A superfície da lâmina pode ser tratada com uma máquina de descarga corona. A lâmina pode, subseqüentemente, ser revestida para aumentar sua capacidade de ser impressa. Muitas substâncias de revestimento comumente usadas na indústria de papel podem ser usadas, incluindo revestimentos aquosos, revestimentos baseados em látex e em particular revestimentos do tipo descrito no GB-A-2177413, o conteúdo do qual é incorporado por referência aqui. Ela pode, então, ser impressa. Um revestimento adesivo, tal como um revestimento sensível à pressão ou sensível ao calor, pode, alternativa ou adicionalmente, ser aplicado a uma das superfícies da lâmina, permitindo que a mesma seja convertida em rótulos ou etiquetas auto-adesivas. A lâmina acabada traz marcações que são visíveis através da luz transmitida em regiões da lâmina correspondendo às áreas da trama que foram irradiadas pelo laser antes do estiramento. Essas marcações consistem de entalhes sombreados sobre a superfície da lâmina. A quantidade de material por área unitária é menor nos entalhes do que no restante da lâmina e, além disso, menos vazios da camada de base são encontrados nos entalhes. Nós acreditamos que esses efeitos resultam da temperatura aumentada causada pela radiação incidente, a qual permite que a trama se estire mais prontamente. Ambos os fatores afetam a translucidez da lâmina, a translucidez sendo maior nas regiões irradiadas onde a lâmina é mais fina e tem vazios menores. 0 processo de irradiação seguido por estiramento, portanto, produz uma filigrana que é visível através da luz transmitida. 0 laser pode ser pulsado ou contínuo e pode ser fixo ou móvel, permitindo que ele irradie diferentes partes da trama a medida que a trama passa através da máquina de estiramento. Alternativamente, um equipamento de escaneamento pode ser proporcionado para direcionar o feixe de laser sobre diferentes partes da trama.

Através de pulsação do laser, é possível produzir uma filigrana compreendendo uma linha de pontos passando ao longo do comprimento da lâmina, a distância entre os pontos sendo dependente da freqüência de pulso do laser e da velocidade de linha da máquina. Se o ponto no qual o feixe do laser incide a trama é movido durante operação, um padrão diferente pode ser produzido: por exemplo, através de movimento do ponto para trás e para a frente na direção transversal, uma onda oscilante ou padrão em formato de cobra pode ser produzido. Um padrão Ou imagem mais complicado pode ser produzido pulsando-se o feixe do laser e escaneando o mesmo através da largura da lâmina para construir um padrão ou imagem, de uma maneira similar àquela empregada na impressora a laser. O equipamento de escaneamento pode ser digítalmente controlado, por exemplo, por um computador, permitindo que uma variedade de imagens seja gerada e/ou permitindo que informação variável, tal como um número de série ou data, seja incorporada na filigrana.

Exemplos de alguns produtos filigranados e processos usados para fabricar esses produtos são proporcionados abaixo.

Exemplo 1 A seguinte composição foi usada para produzir o Composto A (usado na produção do material de base): 0 Composto A foi preparado a partir dos componentes acima como segue: Lotes mestre distintos, misturados fundidos, resfriados e cortados em cubos {Al e B) foram obtidos a partir do acima com o carbonato de cálcio e dióxido de titânio, respectivamente, e compreendiam: Os lotes mestres Al e B foram, então, intermistarados em proporções apropriadas com o restante dos ingredientes da composição e alimentados era ura extrudador de composição. A composição foi misturada fundida a aproximadamente 200°C, extrudada, resfriada e cortada em cubos a fim de formar o Composto A. O Composto A foi alimentado a ura extrudador in-line de disposição de co-extrudador com matriz de formação de lâmina -distribuidor-extrudador duplo e o Composto B foi misturado a 20% cora HDPE Rigidex TM HD 002/55 e alimentado a um segundo extrudador. A matriz de formação de lâmina e o distribuidor eram de ura tipo convencional, permitindo que um co-extrudado em três camadas seja produzido continuamente, compreendendo uma camada de Composto B sobre cada lado de uma camada de Composto A.

Os extrudadores foram dispostos para permitir que cada um formasse e alimentasse um fundido substancialmente homogêneo ao distribuidor, o qual foi mantido em uma temperatura de 210°C. Os rebordos da matriz foram ajustados para aproximadamente 5 mm e o fluxo de cada um dos fundidos foi ajustado para proporcionar um extrudado em camadas composto de cerca de 3 95 mm de largura em uma taxa de extrusão de 360 kg/hora. O extrudado composto foi, então, alimentado diretamente sobre e em torno de um conjunto de roletes de resfriamento e condicionamento operando em uma velocidade periférica, em que o material central foi levado a uma temperatura de aproximadamente 122°C e as camadas externas, cada uma, a uma temperatura de aproximadamente 118°C. Isso resultou em uma trama composta condicionada tendo uma espessura global de 1,5 mm, compreendendo uma espessura do centro de 1,32 mm e duas camadas externas, cada uma de cerca de 0,09 mm de espessura. A trama composta condicionada foi, então, alimentada em uma máquina de estiramento biaxial simultâneo disposta para proporcionar um estiramento a 4:1 na direção longitudinal ou da máquina (MD) e na direção transversal (TD) . O aparelho de estiramento foi guarnecido com um forno de circulação a ar com três zonas, as zonas compreendendo Zona de pré-aquecimento 1, Zona de estiramento 2 e Zona de recozimento 3. As temperaturas e extensões das respectivas zonas e a velocidade da lâmina estão na tabela abaixo;

Os dispositivos de fixação da trama estavam, inicialmente, em um passo de cerca de 38 mm e foram aquecidos para aproximadamente 10QeC antes de contato da trama. A trama foi irradiada com um laser de CO2 de 50W, disposto perpendicular à trama e focalizado para produzir um ponto com um diâmetro de 0,8 mm sobre a superfície da trama, aproximadamente na transição entre a primeira e segunda zona do forno (isto é, exatamente antes do estiramento). O laser foi pulsado em uma frequência de 160Hz, com um tempo ligado de 3,75 ms e um tempo desligado de 2,5 ms. Cada pulso, portanto, tinha uma energia de cerca de 0,2J e produzia uma densidade de energia sobre a superficie da trama de cerca de 0,4J/mm2, o que elevou a temperatura da porção irradiada da trama em cerca de 2°C. A lâmina plástica composta assim produzida tem uma espessura média de 0,094 mm e substância nominal de 75 gsm. Essa lâmina foi esfriada, as bordas aparadas e, então, enrolada em carretei. A filigrana produzida por meio do método acima é mostrada nas figuras 3, 4 e 5. Como pode ser visto na figura 3, a filigrana consiste de uma linha de pontos passando na direção da máquina, os pontos tendo uma translucidez maior do que as áreas circundantes da lâmina. Cada ponto consiste de um entalhe oval na superficie da lâmina, tendo uma largura de cerca de 3,3 mm e uma profundidade média de cerca de 24 μιη. Os perfis de uma série dos entalhes são mostrados na figura 6; pode ser visto que os perfis são de uma largura e profundidade razoavelmente consistentes. Vistas ampliadas dos entalhes são proporcionadas nas figuras 4 (através da luz refletida) e 5 (através da luz transmitida).

Exemplo 2 Uma lâmina co-extrudada composta foi feita usando-se o mesmo processo e com a mesma composição conforme no Exemplo 1. Nesse caso, contudo, o laser foi pulsado em uma freqüência de 500 Hz, com um tempo ligado de 1,6 ms e um tempo desligado de 0,4 ms. O ângulo do laser foi ajustado durante operação, para causar movimento lateral do ponto sobre a superfície da trama (na direção transversal). A filigrana produzida por meio desse processo é mostrada nas figuras 7, 8 e 9. Como pode ser visto na figura 7, a filigrana consiste de uma linha ondulada de pontos passando na direção da máquina. Os pontos são mais próximos do que no Exemplo 1 e consistem de entalhes alongados na superfície da trama, tendo uma largura de cerca de 3 mm e uma profundidade média de cerca de 18 μιη. Vistas ampliadas dos entalhes são proporcionadas nas figuras 8 (através da luz refletida) e 9 (através da luz transmitida).

Exemplo 3 Uma lâmina co-extrudada composta foi feita usando-se o mesmo processo e com a mesmo composição conforme no Exemplo 1. Nesse caso, contudo, o laser (10) estava montado sobre uma estrutura (40) acima do forno e o feixe de laser (28) foi dirigido sobre a trama usando-se uma unidade de scanner (42) . 0 layout dos componentes ópticos era conforme mostrado na Figura 10. O laser (10) foi montado de modo que o feixe do laser (28) emergisse em uma direção paralela ao eixo longitudinal do forno. O feixe foi passado através de um expansor de feixes (44) e, então, refletido através de 90° por um espelho (46) na unidade de scanner (42), a qual estava montada acima de uma janela de acesso (48) na parede superior do forno. A unidade de scanner (42) foi disposta para escanear o feixe de laser em uma direção transversal: isto é, perpendicular à direção de tráfego da trama através do forno. A disposição permitiu um controle do feixe, escaneamento e focalização do feixe sobre a trama em movimento. O expansor de feixes (44) foi ajustado para proporcionar um tamanho de ponto de 0,3-0,4 mm de diâmetro sobre a superficie da trama. Outras caracteristicas do aparelho eram como segue: Laser: laser de CO2 Rofin SX x30 Comprimento de onda: 10,6 μιη Energia: 10-300W (atenuada para -80% da energia de saída na peça de trabalho) Comprimento de pulso: 5-400 με Energia de pico: 220-750W

Taxa de repetição: 0-62,5 kHz Scanner: GSI Lumonics A definição da imagem foi controlada através de alteração da taxa de repetição do laser, largura de pulso, largura escaneada e tamanho de ponto do laser. Descobriu-se que esses parâmetros alteram o tamanho e opacidade da imagem com variações na sobreposição de pulso do laser e densidade de energia do laser ajustadas para otimizar o processo de fabricação. O laser foi usado para produzir "filigranas" padronizadas no formato do simbolo Euro €, com uma taxa máxima de repetição de 62,5 kHz e um comprimento minimo de pulso de 5 μεερ. Essas foram as condições tipicas usadas, com a qualidade da "filigranação" determinada através de visualização da opacidade da trama usando-se uma fonte de luz atrás da trama em movimento sobre a linha de produção. Um exemplo de uma filigrana a laser observada através de luz transmitida é mostrado na Figura 11.

Embora o mecanismo exato do processo que cria filigranas não seja totalmente determinado no momento, nós acreditamos que o ligeiro aumento na temperatura da superfície da trama produzido pela radiação incidente aumenta a elasticidade da trama, permitindo que as porções irradiadas estirem mais prontamente do que o restante da trama. Isso produz uma ligeira diminuição na espessura e quantidade de material nas regiões irradiadas da lâmina, resultando em uma translucidez aumentada. A elasticidade aumentada também parece causar vazios reduzidos nas porções irradiadas da lâmina, o que contribui para a translucidez aumentada da lâmina nas regiões afetadas. 0 ponto exato de irradiação não é critico e pode estar ligeiramente acima ou atrás do ponto onde o estiramento começa, contando que ele não seja tal alto que qualquer aquecimento da superficie da trama produzido pela radiação incidente tenha sido dissipado antes do inicio do estiramento ou tão baixo que a operação de estiramento já tenha sido substancialmente terminada. De modo ideal, o ponto de irradiação deverá ser tão próximo quanto possivel do inicio da operação de estiramento. 0 laser pode ser continuo ou pulsado e o aparelho scanner pode ser proporcionado para mover o ponto no qual a radiação atinge a trama, nas direções transversal e/ou longitudinal. A pulsação e/ou escaneamento do laser pode ser controlada, por exemplo, por um computador, para criar filigranas contendo imagens, logos ou texto ou dados variáveis. Diferentes fontes de luz podem ser usadas, contanto que elas tenham energia suficiente para aquecer a superfície da trama de modo razoavelmente rápido e possam ser focalizadas sobre um ponto suficientemente pequeno a fim de proporcionar boa definição. A radiação pode ser de comprimentos de onda no visível ou infravermelho. A trama pode ser estirada biaxialmente ou apenas em uma direção. No caso de estiramento biaxial, ele é, de preferência, simultâneo, embora operações de estiramento seqüenciais também sejam possíveis. Nesse último caso, a trama pode ser irradiada antes ou após operações de estiramento distintas.

Claims (33)

1. Método de fabricação de lâmina polimérica filigranada caracterizado pelo fato de o método incluir formação de uma trama (22) de material polimérico, irradiação seletiva de porções da trama com radiação eletromagnética, e estiramento da trama (22) a fim de formar uma folha estirada (26) possuindo uma pluralidade de entalhes em ao menos uma superfície desta, os entalhes compreendendo áreas de aumento de translucidez que correspondem às porções irradiadas da trama (22), as áreas de translucidez aumentada formando uma filigrana que é visível através da luz transmitida.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material polimérico inclui pelo menos uma poliolefina.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o material polimérico inclui polietileno.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de vazios é formada na lâmina estirada (26) .

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o material polimérico inclui agente de formação de vazios.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos dois materiais poliméricos são co-extrudados a fim de formar um trama (22) em multi-camadas tendo uma camada de base e pelo menos uma camada externa co-extrudada.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os materiais poliméricos incluem um primeiro material contendo agente de formação de vazios que forma a camada de base e um segundo material, que inclui substancialmente nenhum agente de formação de vazios, que forma uma camada externa.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a energia da radiação incidente sobre as porções irradiadas da trama está na faixa de 0,04 - 4 J/mm2, de preferência 0,1 - 1,6 J/mm2, mais preferivelmente 0,2 - 0,8 J/mm2.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a radiação de irradiação é concentrada em um ponto sobre a superfície da trama com uma área na faixa de 0,05 - 5 mm2, de preferência 0,1 - 2,5 mm2, mais preferivelmente 0,25 - 1 „2 mm .

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a trama é irradiada usando-se um laser (10).

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a radiação incidente é escaneada e/ou pulsada para criar um padrão de irradiação sobre a superficie da trama (22).

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a trama (22) é irradiada após ela ter sido condicionada e antes que a operação de estiramento tenha sido finalizada.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a trama (22) é irradiada substancialmente no inicio da operação de estiramento.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a trama (22) é estirada em uma proporção de entre 1:2 e 1:10, de preferência aproximadamente 1:4.

15. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a trama (22) é estirada biaxialmente.

16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a trama (22) é simultaneamente estirada biaxialmente.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a lâmina polimérica (26) é um papel sintético.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a superfície da lâmina polimérica (26) é tratada quimicamente e/ou através de descarga corona.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material polimérico inclui copolímero de HDPE, agente de formação de vazios derivado de resina, poliestireno, homopolímero de HDPE, enchimento de carbonato de cálcio, dióxido de titânio, estireno butadieno e óxido de cálcio.

20. Lâmina polimérica filigranada caracterizada por compreender lâmina estirada de material polimérico tendo uma pluralidade de entalhes em pelo menos uma superfície da mesma, os entalhes compreendendo áreas de translucidez aumentada as quais formam uma filigrana que é visível através da luz transmitida.

21. Lâmina, de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que o peso por área unitária da lâmina polimérica (26) é reduzido nos entalhes.

22. Lâmina, de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizada pelo fato de que os entalhes têm uma profundidade média na faixa de 4 - 100 μιη, de preferência 10 - 4 0 μιη.

23. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 22, caracterizada pelo fato de que o material polimérico inclui pelo menos uma poliolefina.

24. Lâmina, de acordo com a reivindicação 23, caracterizada pelo fato de que o material polimérico inclui polietileno.

25. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 24, caracterizada pelo fato de que a lâmina estirada (26) inclui uma pluralidade de vazios.

26. Lâmina, de acordo com a reivindicação 25, caracterizada pelo fato de que o material polimérico inclui agente de formação de vazios.

27. Lâmina, de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracterizada pelo fato de que o número de vazios é reduzido nos entalhes.

28. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 27, caracterizada pelo fato de que a lâmina estirada (26) tem camadas co-extrudadas múltiplas, incluindo camada de base e pelo menos uma camada externa co-extrudada.

29. Lâmina, de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo fato de que a camada de base inclui uma pluralidade de vazios e pelo menos uma camada externa co-extrudada inclui substancialmente nenhum vazio.

30. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 29, caracterizada pelo fato de que a lâmina (26) é biaxialmente orientada.

31. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 30, caracterizada pelo fato de que a lâmina polimérica (26) é um papel sintético.

32. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 31, caracterizada pelo fato de que a superfície da lâmina polimérica (26) inclui revestimento e/ou é tratada quimicamente e/ou através de descarga corona.

33. Lâmina, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 32, caracterizada pelo fato de que o material polimérico inclui copolímero de HDPE, agente de formação de vazios derivado de resina, poliestireno, homopolimero de HDPE, enchimento de carbonato de cálcio, dióxido de titânio, estireno butadieno e óxido de cálcio.