ES2285459T3 - Procedimiento para la produccion de fibras o productos de fibra que pueden marcarse con laser. - Google Patents

Procedimiento para la produccion de fibras o productos de fibra que pueden marcarse con laser. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para marcar una fibra o producto de fibra con una marca o motivo, que comprende irradiar con un haz de láser una fibra o producto de fibra preparado mediante la impregnación de una fibra artificial con negro de carbono y sulfato de bario, de manera que la irradiación provoca una separación de fases del negro de carbono y permite que el sulfato de bario aparezca claramente sobre la superficie de la fibra o producto de fibra, cambiando así la parte irradiada con el haz de láser de negro a blanco.

Description

Procedimiento para la producción de fibras o productos de fibra que pueden marcarse con láser.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir una fibra o producto de fibra que puede marcarse con láser.
Antecedentes de la técnica
Los procedimientos utilizados generalmente para marcar una fibra o productos de fibra con un motivo o una marca tal como una letra o símbolo incluyen imprimir la fibra o producto de fibra utilizando un tinte, pigmento o similar; e imprimir sobre la fibra o producto de fibra utilizando una impresora de chorro de tinta, etc. (véanse por ejemplo, las publicaciones de patente japonesas no examinadas números 1990-41480 y 1995-336466 o el documento
US-A-6 482 511).
Además, en el documento DE-A-10 118 704 se describen polímeros sintéticos que comprenden negro de carbono y sulfato de bario.
Sin embargo, los procedimientos anteriores no pueden utilizarse para producir marcas diminutas tales como letras o símbolos sobre fibras o productos de fibra. Por tanto, ha sido imposible marcar hilos individuales con tales
marcas.
Exposición de la invención
Un objetivo de la invención consiste en proporcionar un procedimiento para producir una fibra o producto de fibra en el que los hilos individuales pueden marcarse con marcas diminutas. En la presente memoria, los "hilos individuales" incluyen hilos hilados, hilos monofilamento, hilos multifilamento e hilos compuestos de los mismos.
Los presentes inventores llevaron a cabo una investigación intensa para desarrollar un procedimiento para producir una fibra o producto de fibra en el que los hilos individuales puedan marcarse con una marca diminuta, tal como letras o símbolos. Como resultado, los inventores descubrieron que una fibra o producto de fibra que consigue el objetivo anterior puede producirse amasando en una fibra artificial una carga cuyo propio color cambia o una mezcla de cargas cuyo color completo parece cambiar mediante la irradiación con un haz de láser. La presente invención se ha logrado basándose en este descubrimiento.
La invención proporciona los procedimientos siguientes:
1.
Un procedimiento para marcar una fibra o producto de fibra con una marca o motivo, que comprende irradiar con un haz de láser una fibra o producto de fibra preparado mediante la impregnación de una fibra artificial con negro de carbono y sulfato de bario, de manera que la irradiación provoca una separación de fases del negro de carbono y permite que el sulfato de bario aparezca claramente sobre la superficie de la fibra o producto de fibra, cambiando con ello la parte irradiada con el haz de láser de negro a blanco.
2.
El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fibra artificial es un poliéster.
Fibras o productos de fibra que pueden obtenerse con los procedimientos de la invención
La fibra o producto de fibra proporcionado por la invención comprende una fibra artificial y una carga incorporada en la misma. La carga es una mezcla de cargas de negro de carbono y sulfato de bario cuyo color completo parece cambiar mediante la irradiación con un haz de láser.
Como fibra artificial puede utilizarse cualquiera de entre una amplia variedad de fibras artificiales conocidas siempre que pueda incorporarse a la misma una carga cuyo propio color cambie o una mezcla de cargas cuyo color completo parezca cambiar mediante la irradiación con un haz de láser. Ejemplos de tales fibras artificiales comprenden fibras sintéticas, fibras semisintéticas, fibras regeneradas y fibras inorgánicas.
Ejemplos de fibras sintéticas utilizables incluyen poliésteres, poliamidas alifáticas, poliamidas aromáticas, polietilenos, polipropilenos, vinylon, compuestos acrílicos, poli(alcoholes vinílicos), poliuretanos y similares.
Ejemplos de fibras semisintéticas utilizables incluyen acetatos, triacetatos, promix y similares.
Ejemplos de fibras regeneradas utilizables incluyen rayón, cupra y similares.
Ejemplos de fibras inorgánicas utilizables incluyen fibras de carbono, fibras cerámicas y similares.
Entre las fibras artificiales se prefieren las fibras sintéticas, y se prefieren más los poliésteres. Ejemplos específicos de poliésteres incluyen poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de trimetileno), poli(tereftalato de tetrametileno) y similares.
Ejemplos de fibras artificiales incluyen hilos cortados producidos cortando una película de plástico tal como un poli(tereftalato de etileno), polietileno o polipropileno. Tales hilos cortados presentan habitualmente un ancho de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,8 mm, y preferentemente de aproximadamente 0,15 a aproximadamente 0,37 mm; y habitualmente presentan un grosor de aproximadamente 20 \mum o inferior, y preferentemente de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 \mum.
Las fibras artificiales pueden utilizarse individualmente o hiladas, dobladas o retorcidas entre sí.
Las fibras artificiales pueden presentar una estructura de núcleo-envuelta. Ejemplos de fibras artificiales con una estructura de núcleo-envuelta incluyen las producidas utilizando un hilo cortado como un núcleo y enrollando otra fibra (hilo hilado o hilo de filamento) alrededor del mismo, producidos éstos utilizando un hilo hilado o hilo de filamento como un núcleo y enrollando un hilo cortado alrededor del mismo y comprendiendo éstos un hilo monofilamento con una estructura interna de núcleo-envuelta.
Las fibras artificiales pueden presentar un grosor uniforme o no uniforme. La sección transversal de las fibras artificiales puede presentar cualquier forma tal como circular, elíptica, en forma de Y, en forma de cruz, en forma de W, en forma de L, en forma de T, hueca, triangular, plana, en forma de estrella, en forma de capullo, en forma de ocho hojas, en forma de hueso para perros (o pesa), etc.
La fibra incluye no sólo estas fibras sino también productos tratados principales de las mismas, tales como hilos, puntos, materiales textiles tejidos, materiales textiles de punto, y materiales textiles no tejidos.
La fibra artificial puede ser un material textil de mezcla mezclado con fibras naturales tales como fibras de celulosa, fibras de pelo animal y sedas.
En la presente memoria, un "producto de fibra" se refiere a un producto obtenido mediante el tratamiento adicional de una fibra. Ejemplos de tales productos incluyen prendas externas, prendas intermedias, ropa interior y prendas de vestir similares, accesorios de dormitorio y camas, y accesorios de interior. Ejemplos específicos de productos de fibra incluyen prendas de vestir tales como abrigos, chaquetas, pantalones, faldas, camisas, camisas de punto, blusas, jerséis, rebecas, prendas de dormir, ropa interior, suspensorios, calcetines, medias pantalón, sombreros, pañuelos, bufandas, guantes, forros para prendas, aprestos para prendas, rellenos de algodón para ropa, ropa de trabajo, batas sanitarias, uniformes, uniformes de prisión, y uniformes escolares; accesorios de dormitorio y camas tales como fundas de colchón, guata de algodón, fundas de almohada, sábanas y similares; accesorios para interior tales como cortinas, alfombrillas, alfombras, cojines, peluches y similares; artículos para regalo tales como toallas, y pañuelos; productos de hilo tales como hilos de coser a máquina, hilos para bordar, cordones trenzados, correas, galones, hilos de pescar y cebos artificiales; etiquetas para mercancías; productos de papel o materiales textiles no tejidos; bolsas; materiales para productos electrónicos y materiales de construcción.
Ejemplos específicos de productos de papel incluyen títulos tales como acciones, bonos nacionales, bonos locales, vales de regalo, efectos bancarios, cheques, sellos de correos, timbres fiscales, sellos certificados y billetes de entrada; vales tales como cupones y billetes de lotería pública; correspondencia en papel; y diversos tipos de formularios de certificados.
Ejemplos de las cargas cuyo propio color cambia mediante la irradiación con un haz de láser es una mezcla de negro de carbono y sulfato de bario (BaSO_{4}).
La carga está preferentemente en la forma de partículas. Habitualmente el diámetro de partícula medio no es superior a aproximadamente 15 \mum, y preferentemente no superior a aproximadamente 1 \mum. El diámetro de partícula puede medirse, por ejemplo, mediante procedimientos de difracción con láser.
El diámetro de partícula medio del pigmento blanco de sulfato de bario se selecciona habitualmente de un amplio intervalo de 10 nm a 3 \mum, y preferentemente de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 1 \mum.
El pigmento blanco de sulfato de bario se utiliza habitualmente en una cantidad del 5 al 90% en peso, y preferentemente de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 70% en peso, con respecto al peso de la carga cuyo propio color cambia mediante la irradiación con un haz de láser.
Ejemplos de negros de carbono incluyen negro de acetileno, negro de humo, negro de carbono térmico, negro de horno, negro de canal, y Ketjenblack, grafito, negro de titanio, y óxido de hierro negro. De entre éstos, se prefieren los negros de carbono debido a la dispersibilidad y coste. Tales pigmentos negros puede utilizarse individualmente o en combinación de dos o más. Los negros de carbono pueden clasificarse en negro de acetileno, negro de petróleo, negro de gas, etc. según las materias primas, y puede utilizarse cualquier negro de carbono.
\newpage
El diámetro de partícula medio del negro de carbono (pigmento negro) se selecciona preferentemente de entre un amplio intervalo de 10 nm a 3 \mum, y preferentemente de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 1 \mum. Resulta preferido que presente un diámetro de partícula medio de 10 a aproximadamente 30 nm.
La cantidad de negro de carbono (pigmento negro) está habitualmente en el intervalo del 0,1 al 80% en peso, y preferentemente de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 50% en peso, con respecto al peso a la carga blanca de sulfato de bario.
La mezcla de cargas cuyo color completo parece cambiar mediante la irradiación con un haz de láser está contenida habitualmente en la fibra o producto de fibra de la invención en una cantidad del 0,01 al 10% en peso, preferentemente de aproximadamente el 0,3 a aproximadamente el 3% en peso, y más preferentemente de aproximadamente el 0,6 a aproximadamente el 1,2% en peso, con respecto al peso total de la fibra artificial y la carga.
La fibra o producto de fibra puede contener opcionalmente otros componentes tales como agentes antimicrobianos conocidos, absorbentes de UV, reflectores de UV, productos coloreados (es decir, no negros, no blancos) y pigmentos.
Procedimiento para producir la fibra o producto de fibra de la invención
La fibra de la invención que comprende una mezcla de cargas cuyo color total parece cambiar mediante la irradiación con un haz de láser puede producirse amasando la carga en la fibra durante el procedimiento de hilatura de la materia prima de la fibra para proporcionar una fibra. Cuando la fibra artificial presenta una estructura de núcleo-envuelta, la carga puede amasarse en o bien el núcleo o bien la envuelta o bien en ambos.
La fibra se produce, por ejemplo, mezclando y dispersando en una masa fundida o disolución de la materia prima de fibras artificiales una mezcla de cargas cuyo color total parece cambiar mediante la irradiación con un haz de láser, y a continuación hilando la dispersión resultante para dar una fibra. La carga se mezcla y dispersa preferentemente en la materia prima de fibras en forma de una mezcla madre.
Como procedimientos de hilatura pueden utilizarse una amplia variedad de procedimientos de hilatura conocidos tales como los procedimientos de hilatura por fusión, procedimientos de hilatura en seco y procedimientos de hilatura en húmedo. El procedimiento de hilatura que se utilice depende del tipo de materia prima de fibras utiliza-
do.
Cuando la materia prima de fibras puede fusionarse de una manera térmica y químicamente estable, resulta preferido utilizar la hilatura por fusión. En este caso, puede mezclarse y dispersarse una cantidad predeterminada de carga en la masa fundida de la materia prima de fibras. La fibra puede producirse eyectando la masa fundida de materia prima de fibras con una carga mezclada y dispersada en la misma a través de una boquilla fina al aire, seguido por enfriamiento por aire y solidificación del filamento fundido mientras se atenúa y a continuación se extrae a una velocidad constante. Fibras adecuadas para hilatura por fusión son, por ejemplo, poliésteres, poliamidas alifáticas, polietilenos y polipropilenos.
Cuando la materia prima de fibras es estable a altas temperaturas y puede disolverse en un disolvente volátil, resulta preferido utilizar la hilatura en seco. En este caso, puede mezclarse y dispersarse una cantidad predeterminada de carga en una disolución de disolvente volátil de la materia prima de fibras. La fibra puede producirse eyectando la disolución de materia prima de fibras con una carga mezclada y dispersada en la misma a través de una boquilla fina a un gas calentado y a continuación solidificando la disolución para dar una fibra mientras se evapora el disolvente volátil. Fibras adecuadas para la hilatura en seco son compuestos acrílicos, y acetatos.
Cuando la materia prima de fibras se disuelve sólo en disolventes de baja volatilidad o disolventes inestables a altas temperaturas, resulta preferido utilizar la hilatura en húmedo. En este caso, una cantidad predeterminada de carga puede mezclarse y dispersarse en una disolución de la materia prima de fibras. La fibra puede producirse eyectando la disolución de materia prima de fibras con una carga mezclada y dispersada en la misma a través de una boquilla fina a un baño de coagulación que contiene una sustancia no disolvente, y a continuación solidificándola para proporcionar una fibra mientras se elimina el disolvente. Fibras adecuadas para hilatura en húmedo son, por ejemplo, poli(alcoholes vinílicos) y rayón.
Cuando la fibra está en forma de hilos cortados, puede producirse cortando las películas de plástico o películas de múltiples capas siguientes utilizando una máquina cortadora tal como una microcortadora, cortadora de cintas, etc.: una película de plástico (por ejemplo poli(tereftalato de etileno), polietileno, polipropileno, etc.) a la que se ha incorporado una mezcla de cargas cuyo color total parece cambiar mediante la irradiación con un haz de láser; una película de plástico (por ejemplo poli(tereftalato de etileno), polietileno, polipropileno, etc.) recubierta con una composición que comprende una mezcla de cargas cuyo color total parece cambiar mediante la irradiación con un haz de láser; o películas de múltiples capas producidas mediante laminación de otra(s) película(s) (por ejemplo poli(tereftalato de etileno)) sobre las películas de plástico anteriores.
Utilizando una fibra producida mediante el procedimiento anterior, puede producirse un producto de fibra mediante los procedimientos conocidos tales como cosido.
Cuando el producto de fibra es un producto de papel, puede producirse el producto de papel recogiendo la fibra producida por los procedimientos anteriores con un tamiz de malla fina.
Pueden teñirse las fibras o productos de fibra utilizando tintes o pigmentos apropiados para la materia prima de fibras.
Procedimiento para utilizar la fibra o producto de fibra que puede obtenerse con los procedimientos de la invención
Cuando la fibra o producto de fibra impregnado con una mezcla de cargas que cambia de color mediante la irradiación con un haz de láser se irradia con un láser, la mezcla de cargas cambia de color mediante la irradiación con un haz de láser. En consecuencia, es posible cambiar el color de la fibra o producto de fibra sólo en las partes irradiadas con el haz de láser. En la mezcla de cargas se produce una separación de fases u otros fenómenos y el pigmento blanco de sulfato de bario se muestra sobre la superficie de la fibra o producto de fibra. Como resultado, es posible cambiar el color de la fibra o producto de fibra sólo en las partes irradiadas con el haz de láser.
Láseres utilizables para la invención son los láseres YAG, láseres de excímero, láseres de CO_{2} y similares. Entre estos láseres, resultan preferidos los láseres YAG, y los láseres Nd-YAG resultan preferidos.
No existe limitación de la longitud de onda del láser siempre que cambie el color de la carga. En el caso de los láseres Nd-YAG, se prefiere que la longitud de onda sea de aproximadamente 354 nm, de aproximadamente 532 nm o de aproximadamente 1.064 nm.
Puede irradiarse la fibra o producto de fibra, por ejemplo, utilizando un dispositivo de marcado con láser de barrido. Debido a que la irradiación con haz de láser puede controlarse por ordenador, puede producirse una marca de distinción diminuta (por ejemplo, logotipos, números de código, números de serie, etc.) en una posición predeterminada en la fibra o producto de fibra.
Puede utilizarse un hilo cortado marcado con una marca o motivo como una hebra contra falsificaciones para productos de papel tales como los mencionados anteriormente. "Hebra" tal como se usa en la presente memoria incluye cintas de película o lámina, alambres y cualquier otro elemento alargado adecuado para su inclusión en productos de papel.
En consecuencia, comprobando la presencia de una marca o motivo en la fibra o producto de fibra, puede distinguirse si la fibra o producto de fibra está marcado o no.
Más específicamente, se irradia la fibra o producto de fibra con un haz de láser para producir una fibra o producto de fibra con una marca o motivo sobre el mismo. A continuación puede comprobarse la presencia de la marca o motivo en la fibra o producto de fibra marcado para distinguir si las fibras o productos de fibra son auténticos o falsos.
La comprobación anterior puede realizarse a simple vista, con una lupa, un microscopio, etc.
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Efectos de la invención
La invención proporciona fibras o productos de fibra en los que pueden marcarse los hilos individuales con una marca diminuta.
La invención proporciona asimismo un procedimiento para producir fibras o productos de fibra en el que pueden marcarse los hilos individuales con una marca diminuta.
Cuando se irradia la fibra o producto de fibra con un haz de láser, la parte irradiada cambia de color, de manera que pueden producirse marcas tales como letras, símbolos o motivos en la fibra o producto de fibra. Dado que sólo cambia de color la parte de la fibra irradiada con un haz de láser, pueden marcarse los hilos individuales del producto de fibra con marcas, tales como letras, símbolos, etc.
Productos de marca fabricados parcial o completamente con la fibra de la invención pueden marcarse con una marca o motivo de la marca que no puede distinguirse a simple vista pero que puede distinguirse con una lupa o un microscopio, permitiendo con ello distinguir de manera sencilla si los productos comercializados son artículos auténticos o falsos, y evitando así de manera eficaz la falsificación de productos de marca.
El producto de fibra presenta la ventaja de que el producto cuando se vende puede marcarse rápidamente con el nombre del comprador, motivos deseados, símbolos, etc. en la tienda.
Se espera que la fibra o producto de fibra presente diversas aplicaciones, tales como un sustituto del bordado.
El principio básico de la presente invención se describirá a continuación con mayor detalle haciendo referencia a los ejemplos, que, sin embargo, no están dentro del alcance de las reivindicaciones.
Ejemplo 1
Se añadió una mezcla madre de poliéster (nombre comercial: CESAf LASER NB94120503, producto de Clariant International Ltd.) que contenía 10% en peso de sulfato de bario (diámetro de partícula medio: 1 \mum) y 10% en peso de negro de carbono en una cantidad del 5% en peso a un poliéster fundido (poli(tereftalato de etileno)) preparado mediante calentamiento hasta 295ºC, de manera que se dispersaron el sulfato de bario y el negro de carbono en el poliéster para proporcionar una masa fundida de poliéster.
A continuación se eyectó la masa fundida a través de una boquilla al aire y se estiraron los filamentos fundidos eyectados hasta tres veces su longitud original a 115ºC, proporcionando así una fibra de poliéster (hilo de filamento, diámetro: 100 \mum), que presentaba sulfato de bario y negro de carbono incorporados a la misma.
Ejemplo 2
Se realizó un microcorte de una película de poliamida estirada biaxialmente transparente de 6 \mum de grosor hasta un ancho de 0,2 mm para dar hilos cortados.
Se produjeron fibras de la invención que presentaban una estructura de núcleo-envuelta utilizando la fibra de poliéster que contenía sulfato de bario (hilo de filamento) obtenida en el ejemplo 1 como núcleo y envolviendo el hilo cortado anterior alrededor de la misma.
Ejemplo 3
Se irradió parcialmente el hilo de filamento obtenido en el ejemplo 1 con un láser Nd-YAG (longitud de onda: 532 nm). En las partes irradiadas, se produjo una separación de fases en el negro de carbono y el sulfato de bario se mostró sobre la superficie del hilo de filamento. Como resultado, la parte irradiada con el láser cambió de negro a blanco, lo que pudo distinguirse claramente a simple vista del tono de las partes que no se habían irradiado con el láser.
Ejemplo 4
Se irradió el hilo monofilamento obtenido en el ejemplo 1 con un haz de láser Nd-YAG (longitud de onda: 1064 nm) utilizando un dispositivo de marcado con láser de barrido (producto de TAMPOPRINT AG, número de modelo: WS+SK-86) para realizar marcas alfabéticas (tamaño de letra: 80 \mum x 80 \mum).
Se observó el hilo monofilamento bajo un microscopio óptico con un aumento de 200 veces. Las marcas alfabéticas eran claramente reconocibles.

Claims (2)

1. Procedimiento para marcar una fibra o producto de fibra con una marca o motivo, que comprende irradiar con un haz de láser una fibra o producto de fibra preparado mediante la impregnación de una fibra artificial con negro de carbono y sulfato de bario, de manera que la irradiación provoca una separación de fases del negro de carbono y permite que el sulfato de bario aparezca claramente sobre la superficie de la fibra o producto de fibra, cambiando así la parte irradiada con el haz de láser de negro a blanco.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la fibra artificial es un poliéster.
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