DE19944372A1

DE19944372A1 - Verfahren zum Erzeugen einer sichtbaren Struktur in einem zumindest teilweise transparenten Kunststoff-Element

Info

Publication number: DE19944372A1
Application number: DE1999144372
Authority: DE
Inventors: Michael Conze
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2001-03-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer sichtbaren Struktur in einem zumindest teilweise transparenten Kunststoff-Element, wobei durch Bündelung hinreichend vieler Laserstrahlen schrittweise im gewünschten Struktur-Bereich eine sichtbare Veränderung des im Hinblick auf eine Sichtbarmachung ansonsten keine besonderen Bestandteile enthaltenden Kunststoff-Materials hervorgerufen wird. Wenn das Kunststoff-Element aus einem teilkristallinen Werkstoff besteht, der im Fertigungsprozeß des Elementes aus dem schmelzflüssigen Zustand heraus schnell abgekühlt wurde, um die Bildung kristalliner Strukturen zu verhindern, so kann zum Erzeugen der sichtbaren Struktur dieser Werkstoff mittels der Laserstrahlen lokal über den Schmelzpunkt erwärmt werden, wonach diese erwärmten Bereiche langsam abkühlen und danach eine geringere Lichtdurchlässigkeit aufweisen und somit sichtbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer sichtbaren Struktur in einem zumindest teilweise transparenten Kunststoff-Element. Zum techni schen Umfeld wird lediglich beispielshalber auf die DE 195 25 960 A1 ver wiesen, in der ein zur Laserbeschriftung geeignetes Polyolefin angegeben ist. In dieser genannten Schrift sind ferner verschiedene bekannte Verfahren zur Beschriftung von Kunststoffoberflächen mit einem Laserstrahl beschrie ben. Stets kommt dabei ein im Hinblick auf die gewünschte Sichtbarma chung einer Teil-Struktur (d. h. bspw. der Beschriftung) spezielles Kunststoff- Material zum Einsatz, das besondere Bestandteile enthält, die durch die Be aufschlagung mit einem Laserstrahl in irgendeiner Weise reagieren bzw. ak tiviert werden, so daß auf der Oberfläche des Kunststoff-Elementes in die sem beaufschlagten Bereich eine besondere und daher sichtbare Struktur erzeugt wird. Derartige Bestandteile können bspw. Kupfer-Hydroxid- Phosphate oder andere geeignete anorganische oder organische Farb- Pigmente sein.

Mit der vorliegenden Erfindung soll nun aufgezeigt werden, wie an einem Kunststoff-Element, das aus einem zumindest teilweise transparenten (d. h. lichtdurchlässigen bzw. durchsichtigen) Kunststoff-Material besteht, auf ein fache Weise eine sichtbare, d. h. gegenüber der Umgebung optisch hervor gehobene Struktur erzeugt werden kann, ohne daß dieses Kunststoff- Material hierfür besondere Bestandteile enthalten muß (= Aufgabe der Erfin dung). Gelöst wird diese Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Erfindungsgemäß werden hinreichend viele Laserstrahlen derart gebündelt auf das Kunststoff-Element bzw. nacheinander auf Punkte oder Abschnitte im Bereich der erwünschtermaßen sichtbar zu machenden Struktur im Kunststoff-Material dieses Elementes gerichtet, daß in diesem Material ei ne sichtbare Veränderung auftritt. Die durch die hohe Energiedichte der mehreren auf einen Punkt oder einen Abschnitt des genannten Struktur- Bereiches gebündelten, d. h. hierauf auch fokusierten Laserstrahlen ruft in diesem zumindest teilweise transparenten Kunststoff-Material (genauer in den solchermaßen behandelten Bereichen) eine Änderung der Materialei genschaften und insbesondere der Lichtdurchlässigkeit des Materials her vor. Zwangsläufig werden dadurch die solchermaßen behandelten Berei che oder Abschnitte gegenüber den benachbarten, nicht solchermaßen behandelten Bereichen oder Abschnitten sichtbar, so daß sich durch se quentielle Bestrahlung mit mehreren gebündelten Laserstrahlen eine er kennbare Struktur, die bspw. auch eine Beschriftung sein kann, sichtbar machen läßt.

Mit geringem Aufwand, da mit Ausnahme der (Teil-)Transparenz an das Kunststoff-Material keine besonderen Anforderungen gestellt werden, las sen sich somit auf einfache, kostengünstige Weise unter Gewährleistung höchster Variabilität sichtbare Strukturen in einem zumindest teilweise transparenten Kunststoff-Bauteil oder -Element herstellen. Dabei sei darauf hingewiesen, daß es sich bei diesem Kunststoff-Element durchaus auch um eine Lackfolie oder dgl. handeln kann. So ist die Beschriftung oder das Ein bringen von Strukturen in die Klarlackschicht einer Lackfolie möglich.

Vorteilhafterweise sind die mit der erfindungsgemäßen Behandlung sichtbar gemachten Strukturen (bspw. Beschriftungen) gegen Abrieb geschützt. Da bei sind interessante Designvarianten realisierbar. Bspw. werden Büroarti kel häufig aus Plexiglas (dies ist bekanntermaßen ein transparentes Kunst stoff-Material) hergestellt, in welche nun zu Werbezwecken bspw. das Fir menlogo mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eingebracht werden kann. Ein anderes Anwendungsbeispiel stellen Fahrzeugverglasungen dar, die in zunehmendem Maße aus Polycarbonat hergestellt werden. Üblicherweise sind die Scheiben beschriftet. Diese Beschriftung kann mit dem erfindungs gemäßen Verfahren fälschungssicher eingebracht werden.

Aus derartigen transparenten Kunststoff-Materialien lassen sich nun auch Milchglasscheiben herstellen, wenn eine entsprechend hohe Punktdichte für die Bestrahlung mit den mehreren gebündelten Laserstrahlen gewählt wird. Möglich ist auch eine Beschriftung von Lackfolien im Mykrobereich und so mit quasi unsichtbar, um Diebstahl zu verhindern, oder um Positioniermar kierungen einzubringen. Ferner kann das Verfahren verwendet werden, um Bauteile (im Hinblick auf eine geringe mechanische Schwächung des Bauteils insbesondere in der neutralen Faser) so zu schädigen, daß später ein Nachweis der Beschriftung bspw. mittels Röntgenstrahlen möglich ist (Diebstahlschutz, Produktionsnachweise etc.).

Je nach Intensität der mehreren, gebündelten Laserstrahlen sind Verfärbun gen (bei klaren Werkstoffen) zwischen milchig bis schwarz erreichbar. Insbe sondere bei teilkristallinen Werkstoffen läßt sich ein besonderer Effekt nut zen: Kühlt man diese aus der Schmelze heraus schnell ab, so wird die Bil dung der kristallinen Strukturen verhindert und der Werkstoff erscheint durchsichtig. Wird der Werkstoff danach mit mehreren gebündelten Laser strahlen lokal wieder über den Schmelzpunkt erwärmt, so können diese Be reiche nur langsam abkühlen. Die schlechte Wärmeleitung von Kunststoffen unterstützt dies. Dadurch bilden sich kristalline Bereiche aus, die nicht mehr durchsichtig sind, d. h. milchig/opak erscheinen.

Im übrigen können durch Bündelung mehrerer Laserstrahlen in einem Kunststoff-Material lokal Temperaturen in der Größenordnung von 3000°C erreicht werden, so daß dieses Verfahren für nahezu sämtliche zumindest teilweise transparenten Kunststoff-Materialien einsetzbar ist, da diese Tem peratur über den üblichen Schmelzpunkten liegt.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen einer sichtbaren Struktur in einem zumindest teilweise transparenten Kunststoff-Element, wobei durch Bündelung hinreichend vieler Laserstrahlen schrittweise im gewünschten Struk tur-Bereich eine sichtbare Veränderung des im Hinblick auf eine Sichtbarmachung ansonsten keine besonderen Bestandteile enthal tenden Kunststoff-Materials hervorgerufen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kunststoff-Element aus einem teilkristallinen Werkstoff besteht, der im Fertigungsprozeß des Ele mentes aus dem schmelzflüssigen Zustand heraus schnell abgekühlt wurde, um die Bildung kristalliner Strukturen zu verhindern, und der zum Erzeugen der sichtbaren Struktur mittels der Laserstrahlen lokal über den Schmelzpunkt erwärmt wird, wonach diese erwärmten Be reiche langsam abkühlen.