DE4134271C1 - - Google Patents

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DE4134271C1
DE4134271C1 DE4134271A DE4134271A DE4134271C1 DE 4134271 C1 DE4134271 C1 DE 4134271C1 DE 4134271 A DE4134271 A DE 4134271A DE 4134271 A DE4134271 A DE 4134271A DE 4134271 C1 DE4134271 C1 DE 4134271C1
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Gerhard Dipl.-Chem. Dr. 8566 Leinburg De Zinner
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekoration oder Beschriftung einer Oberfläche mittels Laserstrahlung, wobei auf die Oberfläche wenigstens zwei unterschiedlich gefärbte Farblackschichten übereinander aufgebracht und anschließend wenigstens die zum Betrachter weisende erste Farblackschicht mittels der Laserstrahlung bereichsweise zur Erzeugung der Dekoration oder Beschriftung entfernt und so die unterschiedlich gefärbte zweite Farblackschicht freigelegt wird. Außerdem befaßt sich die Erfindung mit der Verwendung einer Prägefolie, insbesondere Heißprägefolie.
Das Verfahren der eingangs erwähnten Art wird insbesondere dann verwendet, wenn es darum geht, eine genaue Beschriftung bzw. Dekoration bei Gegenständen vorzusehen, die Einzelstücke sind oder nur in geringer Stückzahl angefertigt werden. Der zum Ausbrennen der ersten Farblackschicht dienende Laserstrahl kann hinsichtlich seiner Bewegungsbahn beispielsweise mittels eines Elektronenrechners ohne Schwierigkeiten sehr genau gesteuert werden, wobei auch die Möglichkeit besteht, die Stärke des durch das Ausbrennen erzeugten Laserstriches zu verändern. Für dieses Verfahren geeignete Geräte sind handelsüblich und werden beispielsweise von der Fa. Baasel Lasertech angeboten.
Aus der EP 03 93 956 A1 ist auch schon ein Verfahren zur Erzeugung von Sicherheitsmarkierungen auf einer Oberfläche bekannt, bei welchem eine von einer Laserstrahlung absorbierenden oberen Schicht abgedeckte Farbschicht durch bereichsweises Abtragen der oberen Schicht mittels eines Laserstrahls entsprechend freigelegt wird. Über die Aufbringung der beiden Schichten enthält die Druckschrift jedoch keine Angaben.
Bisher geht man so vor, daß die zu dekorierende Oberfläche, beispielsweise die Frontplatte eines Gerätes, mittels üblicher Verfahren mit zwei unterschiedlich farbigen Lackschichten versehen wird. Durch den Laserstrahl wird dann die obere Lackschicht entfernt und entsprechend der gewünschten Dekoration bzw. Musterung oder Beschriftung die untere, zu der oberen Lackschicht farblich kontrastierende Lackschicht freigelegt. Hierbei besteht jedoch das Problem, daß bei den konventionellen Lackschichten sich Dickenvariationen der Lackschicht ergeben, mit der Folge, daß beim Abbrennen der oberen Lackschicht mittels des Laserstrahls unter Umständen diese obere Lackschicht in den Bereichen, in denen sie relativ dick ist, nicht vollständig abgetragen wird. Verwendet man eine höhere Laser-Leistung, kann man zwar erreichen, daß die obere Lackschicht zuverlässig auch dort, wo sie dicker ist, abgetragen wird. Es besteht dann jedoch die Gefahr, daß in Bereichen, in denen die obere Lackschicht dünner ist, die untere Lackschicht mit angegriffen wird, was so weit gehen kann, daß auch die untere Lackschicht völlig entfernt oder zumindest stark beschädigt wird. Eine weitere Gefahr ist die, daß der mittels des Laserstrahls erzeugte Strich dann, wenn die Lackschichten unterschiedlich dick sind, trotz gleichbleibender Laserleitung verschiedene Breiten bzw. Stärken aufweist, wodurch natürlich auch das Aussehen des entsprechend dekorierten bzw. beschrifteten Gegenstandes beeinträchtigt wird. Um eine brauchbare Laser-Beschriftung zu erzeugen, mußte man somit bisher mit ganz erheblichem Aufwand versuchen, die obere, durch den Laserstrahl abzutragende, Lackschicht in möglichst gleichmäßiger Dicke aufzutragen, wodurch sich die Herstellung entsprechender Gegenstände ganz erheblich verteuert hat, so daß Laser-Beschriftung bzw. Dekoration bisher nur für einige wenige Einsatzgebiete, insbesondere bei hochwertigen oder sehr teueren Geräten Verwendung fand.
Ziel der Erfindung ist es nun, ein Verfahren vorzuschlagen, welches es gestattet, bei vergleichsweise geringem Aufwand eine einwandfreie Dekoration bzw. Beschriftung einer Oberfläche mittels Laserstrahl-Gravur zu bewerkstelligen.
Zu diesem Zweck wird nach der Erfindung bei dem Verfahren der eingangs erwähnten Art nun vorgeschlagen derart vorzugehen, daß wenigstens die erste Farblackschicht in einem Transferverfahren von einem Träger auf die zu dekorierende Oberfläche übertragen wird.
Es ist bekannt, daß sich auf einem Träger, beispielsweise einer Kunststoffolie oder einem Metallband, Farblackschichten ohne großen Aufwand in sehr gleichmäßiger Dicke auftragen bzw. erzeugen lassen. Überträgt man diese Farblackschicht dann auf die zu dekorierende Oberfläche, ist gewährleistet, daß auch die zu dekorierende Oberfläche eine Farblackschicht mit weitgehend gleichbleibender Dicke aufweist. Die Leistung des zum Abtragen dieser Farblackschicht dienenden Lasers kann dann ohne Probleme einmal entsprechend der Dicke der Farblackschicht eingestellt werden. Wird der Laserstrahl dann über die zu dekorierende Oberfläche bewegt, wird tatsächlich nur die obere bzw. erste Farblackschicht entfernt, wobei durch Veränderung der Laserleistung die Schriftstärke bzw. Gravurtiefe variiert werden kann. Irgendwelche Abweichungen von dem gewünschten Bild der Dekoration bzw. Beschriftung infolge von Dickenänderungen der ersten Farblackschicht sind bei einem Vorgehen gemäß der Erfindung nicht zu befürchten. Die Übertragung der Farblackschicht auf die Oberfläche kann mittels der bekannten Transferverfahren ohne übermäßigen Aufwand durchgeführt werden. Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren vorgeschlagen, welches es gestattet, die Qualität der Dekoration einer Oberfläche mittels Laser-Abtrags erheblich zu verbessern, ohne daß hierzu ein übermäßiger konstruktiver oder apparativer Aufwand erforderlich wäre.
Ein weiterer Vorzug des Vorgehens gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß es bekanntlich ohne Schwierigkeiten möglich ist, z. B. mittels eines Druckverfahrens, auf einem flexiblen Träger, z. B. einer Kunststoffolie oder einem Metallband, Lackschichten nur bereichsweise aufzubringen, wobei natürlich auch die Möglichkeit besteht, in unterschiedlichen Bereich unterschiedlich gefärbte Lacke aufzutragen. Verwendet man eine solche, aus unterschiedlich gefärbten Bereichen bestehende Farblackschicht zur Dekoration der Oberfläche eines Gegenstandes, bieten sich weitere, bisher mit vertretbarem Aufwand nicht erreichbare Gestaltungsmöglichkeiten. Man kann beispielsweise die zu dekorierende Oberfläche in unterschiedlich farbige Bereiche aufteilen und diese dann jeweils mittels eines Laserstrahls beschriften. Hierdurch ist es z. B. möglich, bestimmte Schriften auf der Frontplatte eines Gerätes in einer anderen Farbe auszuführen als die restliche Beschriftung, um diese Beschriftung hervorzuheben oder bestimmten Bedienungsvorgängen zuzuordnen. Wollte man dies bisher tun, mußte man die zu dekorierende Oberfläche entsprechend abdecken und dann die einzelnen Bereiche in unterschiedlichen Arbeitsgängen beispielsweise mit Lacken der gewünschten Farbe spritzen. Es leuchtet ein, daß es bei einer derartigen Vorgehensweise nahezu ausgeschlossen ist, auch nur annähernd gleiche Dicke für die verschieden gefärbten Lackbereiche zu erzielen, nachdem je die Dicke der Lackschicht sowohl von der Viskosität des aufgespritzten Lackes als auch von dessen Pigmentierung sowie den Verlaufseigenschaften abhängt.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn nicht nur die erste sondern sowohl die erste als auch die zweite Farblackschicht in einem Transferverfahren von einem Träger auf die zu dekorierende Oberfläche übertragen werden, weil sich dann noch größere Genauigkeiten erreichen lassen. Dieses Verfahren ist vor allem auch dann zweckmäßig, wenn die zweite, untere Farblackschicht aus unterschiedlich gefärbten Bereichen besteht, wodurch zum Beispiel die Möglichkeit gegeben ist, auf der Frontplatte eines Gerätes unterschiedlich farbige Beschriftungen anzubringen, wodurch unter Umständen die Bedienung erheblich erleichtert werden kann.
Um die mechanische Beständigkeit der dekorierten Oberfläche zu verbessern, kann man vorteilhafterweise so vorgehen, daß auf die erste Farblackschicht vor oder nach der Laserbearbeitung eine transparente Schutzlackschicht aufgebracht wird, die eine entsprechend hohe mechanische Festigkeit aufweist.
In der Praxis wird man zweckmäßig so vorgehen, daß sämtliche Lackschichten mittels Transferfolien aufgebracht werden, die einen Trägerfilm und auf diesem ablösbar die Lackschichten aufweist, wobei besonders zweckmäßig mindestens die erste Farblackschicht mittels einer Prägefolie, vorzugsweise einer Heißprägefolie, aufgebracht wird. Derartige Heißprägefolien lassen sich ohne weiteres in den von der Fertigung von Heißprägefolien her bekannten Verfahren herstellen.
Prägefolien, insbesondere Heißprägefolien zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren weisen übereinander wenigstens eine erste und eine zweite unterschiedlich farbige Farblackschicht auf, wobei die erste Farblackschicht näher beim Trägerfilm angeordnet ist als die zweite. Die beiden Farblackschichten werden gemäß dem gewünschten Dekorationseffekt gefärbt, wobei zum Beispiel die erste, am dekorierten Gegenstand obere Farblackschicht schwarz sein kann, während die zweite, durch den Laserstrahl freizulegende Farblackschicht beispielsweise weiß ist. Die Eigenschaften der Farblackschichten lassen sich weiterhin so einstellen, daß die erste Farblackschicht relativ leicht durch den Laserstrahl abgetragen werden kann, jedoch ansonsten vergleichsweise gute mechanische Festigkeit besitzt, während die zweite Farblackschicht, beispielsweise infolge ihrer Farbgebung oder durch Zusätze, von dem Laserstrahl möglichst wenig angegriffen wird. Als Trägerfilm wird bei solchen Prägefolien zweckmäßig ein Polyesterfilm einer Dicke von 6 bis 100 µm, vorzugsweise von 19 bis 38 µm eingesetzt. Diese Filme besitzen hinreichende Festigkeit, aber auch Flexibilität, um sie als Träger bei Übertragung der Dekorschicht von dem Trägerfilm auf unterschiedlich geformte Oberflächen verwenden zu können. Zum Übertragen der Dekor- bzw. Farblackschichten von dem Träger auf die zu dekorierende Oberfläche können die an sich bekannten Verfahren verwendet werden, beispielsweise Hubverfahren, Abrollverfahren, oder auch Verfahren, bei denen die entsprechende Folie in eine Spritzgießform eingelegt und dann mit Kunststoff zur Bildung eines Gegenstandes, beispielsweise der Frontplatte eines Gerätes, hinterspritzt wird. Als Schutzlackschicht kann eine Klarlackschicht, vorzugsweise einer Dicke von 1 bis 2 µm, vorgesehen sein, die, wenn sie bereits von Haus aus auf der Prägefolie vorhanden ist, bei der Laser-Gravur ebenfalls abgetragen werden muß. Vorteilhaft ist, wenn die zweite Farblackschicht der Prägefolie dicker ist als die erste Farblackschicht, wobei die Dicke der zweiten Farblackschicht vorzugsweise 2 bis 10 µm, die Dicke der ersten Farblackschicht vorzugsweise 1 bis 5 µm beträgt. Die Verwendung einer vergleichsweise dünnen ersten Farblackschicht und einer demgegenüber dickeren zweiten Farblackschicht gibt die Möglichkeit, die Leistung des zum Abtragen der ersten Farblackschicht dienenden Laserstrahls so hoch einstellen zu können, daß zuverlässig die erste Farblackschicht in dem gewünschten Bereich vollständig abgetragen, gegebenenfalls sogar ein kleiner Teil der zweiten Farblackschicht mit weggenommen wird, trotzdem jedoch gewährleistet ist, daß noch ein hinreichend dicker Rest der zweiten Farblackschicht verbleibt, um einerseits ein einwandfreies Dekorationsbild zu ergeben, andererseits aber ein zuverlässiger Schutz der Oberfläche des dekorierten Gegenstandes durch die zweite Farblackschicht gewährleistet bleibt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zweckmäßigerweise ein Prägefolie, insbesondere Heißprägefolie, umfassend einen vorzugsweise aus Polyester bestehenden Trägerfilm, auf dem aufeinanderfolgend eine Trennschicht, gegebenenfalls eine Schutzlackschicht, wenigstens zwei unterschiedlich farbige Farblackschichten sowie eine Kleberschicht angeordnet sind, zur Erzeugung der wenigstens zwei unterschiedlich gefärbten übereinanderliegenden Farblackschichten auf einer Oberfläche, verwendet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels einer Heißprägefolie zur Verwendung gemäß der Erfindung sowie der schematischen Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens an Hand der Zeichnung. Es zeigt
Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Heißprägefolie,
Fig. 2a im Teilschnitt ein mit einer entsprechenden Heißprägefolie oberflächlich versehenes Substrat und
Fig. 2b einen Schnitt entsprechend Fig. 2a nach Durchführung der Laserbehandlung.
Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Heißprägefolie umfaßt einen Trägerfilm 1, wobei es sich hier vorzugsweise um einen Polyesterfilm einer Dicke von 6 bis 100 µm, bevorzugt einer Dicke von 19 bis 38 µm handelt.
Auf diesem Trägerfilm 1 sind nacheinander folgende Schichten vorhanden, die in dem an sich von der Herstellung von Heißprägefolien bekannten üblichen Verfahren aufgebracht sind:
Trennschicht 2
Hierbei handelt es sich im allgemeinen um eine bei Wärmeeinwirkung weich werdende Schicht, die die Ablösung der weiteren Schichten von dem Trägerfilm 1 gestattet. Die Trennschicht 2 hat im allgemeinen eine Dicke von höchstens 1 µm.
Schutzlackschicht 3
Es handelt sich dabei um eine transparente Lackschicht mit der Aufgabe, die freie Oberfläche des mit der Heißprägefolie dekorierten Gegenstandes gegen mechanische Beschädigungen weitgehend zu schützen. Die Schutzlackschicht 3 muß deswegen gegen mechanische Einwirkungen entsprechend widerstandsfähig sein. Sie hat im vorliegenden Fall beispielsweise eine Dicke von 1 bis 2 µm.
Erste Farblackschicht 4
Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine mittels Ruß entsprechend gefärbte Lackschicht einer Dicke von 1 bis 5 µm, die mit Hilfe eines Laserstrahls abgetragen werden kann.
Zweite Farblackschicht 5
Diese Schicht ist anders gefärbt als die erste Farblackschicht 4, beispielsweise, wenn die erste Farblackschicht 4 schwarz ist, weiß oder elfenbeinfarbig. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die zweite Farblackschicht 5 - ebenso wie die erste Farblackschicht 4 - nicht über die gesamte Fläche der Heißprägefolie und damit nicht über die gesamte zu dekorierende Oberfläche in der gleichen Farbstellung vorzusehen. Die Farblackschichten 4 und 5 können vielmehr einzeln - und damit auch unterschiedlich - aus verschiedenfarbigen Bereichen zusammengesetzt sein.
Kleberschicht 6
Hierbei handelt es sich um eine bei Heißprägefolien an sich übliche und bekannte Kleberschicht einer Dicke von etwa 1 bis 10 µm, wobei die Kleberschicht für eine Heißprägefolie so zusammengesetzt ist, daß sie erst bei entsprechender Wärmeeinwirkung klebrig wird. Für Prägefolien, die ohne Wärmeeinwirkung verarbeitet werden sollen, kann die Kleberschicht auch beispielsweise ein durch Druck aktivierbarer Kleber oder eine Schicht eines ständig klebrigen Materials sein. Im letzteren Falle müßte allerdings dann der Trägerfilm 1 auf der den Lackschichten 3, 4, 5 abgekehrten Seite mit einer ein Anhaften der Kleberschicht 6 am Trägerfilm 1 verhindernden Beschichtung, beispielsweise Silikon, versehen sein, um die Prägefolie entsprechend aufwickeln zu können.
Die Trennschicht 2, die Lackschichten 3 bis 5 sowie die Kleberschicht 6 können nach folgenden Rezepturen hergestellt sein:
Trennschicht 2
Toluol
95 Teile
Ethanol 5 Teile
Esterwachs (Tropfpunkt 90°C) 0,1 Teile
Schutzlackschicht 3
Methylethylketon
35 Teile
Ethylacetat 10 Teile
Cyclohexanon 8 Teile
Methylmethacrylat (Erweichungspunkt 108°C) 8 Teile
Hydroxyfunktionelles Acrylat (60% in EGA/Xylol 1 : 1, OH-Gehalt 4,4%) 4 Teile
Hydroxyfunktionelles Acrylat (60% in EGA, OH-Gehalt 6%) 4 Teile
Cellulosenitrat (niedrigviskos, 35% in Alkohol) 8 Teile
Polyethylendispersion (24% in Xylol) 7 Teile
Aromatisches Isocyanat (50% in Ethylacetat, NCO-Gehalt 8%) 16 Teile
Erste Farblackschicht 4 (schwarz)
Methyletylketon
30 Teile
Butylacetat 98/100 28 Teile
Cyclohexanon 20 Teile
PVC/PVA-Copolymer (85/15) 11 Teile
Ruß 11 Teile
Zweite Farblackschicht 5 (weiß)
Methyletylketon
38 Teile
Aceton 11 Teile
Cyclohexanon 11 Teile
Polyvinylbutyral (Erweichungspunkt 125°C) 6 Teile
Lineares Polyurethan (Fp. 220°C) 8 Teile
TiO₂ 26 Teile
Kleberschicht 6
Toluol
15 Teile
Aceton 15 Teile
Ethanol 38 Teile
Copolymeres Methyl-/n-butyl-methacrylat (40% in Xylol; tg=78°C) 15 Teile
Polyethylmethacrylat (tg=63°C) 5 Teile
Polyvinylacetat (50% in Ethanol) 4 Teile
SiO₂ 2 Teile
TiO₂ 6 Teile
In Fig. 2a ist im Teilschnitt ein Substrat 7, beispielsweise die Frontplatte eines Gerätes, gezeigt, an dessen Oberfläche 8 die eine Ablöseschicht 9 bildenden Lackschichten 3 bis 5 sowie Kleberschicht 6 der Heißprägefolie gemäß Fig. 1 in einem üblichen Heißprägevorgang angebracht sind.
Ausgehend von der im wesentlichen einheitlich dekorierten Oberfläche gemäß Fig. 2a wird dann mittels eines entsprechenden Laserstrahls zur Erzielung der gewünschten Dekoration bzw. Beschriftung sowohl die Schutzlackschicht 3 als auch die erste, beim Ausführungsbeispiel angenommen schwarze Farblackschicht 4 abgetragen, und zwar derart, daß am Grund 10 der durch Abtragung der Schichten 3, 4 entstandenen vertieften Bereiche 11, beispielsweise in Form von Strichen, Buchstaben, Flächen etc., die zur ersten Farblackschicht 4 farblich unterschiedliche zweite Farblackschicht 5 zum Vorschein kommt. Dabei ist allerdings in Fig. 2b der Idealzustand gezeigt, der darin besteht, daß die Abtragung der Lackschichten mittels des Laserstrahls genau bis zum Beginn der zweiten Farblackschicht 5 geht. Tatsächlich wird man im allgemeinen so vorgehen, daß noch eine geringe Menge der Farblackschicht 5 mit abgetragen wird, um sicherzustellen, daß die freigelegten Bereiche der zweiten Farblackschicht 5 ein einheitliches Aussehen besitzen. Sofern die Farblackschicht 5 über die Oberfläche des zu dekorierenden Gegenstandes aus Bereichen unterschiedlicher Farbe zusammengesetzt ist, werden natürlich die freigelegten Teile 10 der zweiten Farblackschicht 5 entsprechend unterschiedliche Farbe besitzen.
Im Ausführungsbeispiel wurde davon ausgegangen, daß die Schutzlackschicht 3 bereits auf der Heißprägefolie vorhanden ist, was zur Folge hat, daß die Oberfläche 10 der zweiten Farblackschicht 5 bei fertig dekoriertem Produkt freiliegt. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es gewünscht sein, daß auch diese Fläche geschützt ist. In diesem Fall besteht entweder die Möglichkeit, eine Heißprägefolie zu verwenden, die keine Schutzlackschicht 3 aufweist und dann insgesamt nach der Laser- Gravur eine Schutzlackschicht anzubringen, die dann auch die vertieften Bereiche 11 ausfüllt. Eine andere Möglichkeit, die eine bessere mechanische Festigkeit ergibt, besteht darin, ausgehend von dem Zustand gemäß Fig. 2b zusätzlich einen weiteren Schutzlack aufzubringen, der dann eventuell nur die abgetragenen Bereiche 11 ausfüllt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Dekoration oder Beschriftung einer Oberfläche mittels Laserstrahlung, wobei auf die Oberfläche wenigstens zwei unterschiedlich gefärbte Farblackschichten übereinander aufgebracht und anschließend wenigstens die zum Betrachter weisende erste Farblackschicht mittels der Laserstrahlung bereichsweise zur Erzeugung der Dekoration oder Beschriftung entfernt und so die unterschiedlich gefärbte zweite Farblackschicht freigelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Farblackschicht (4) in einem Transferverfahren von einem Träger (1) auf die Oberfläche (8) übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste un die zweite Farblackschicht (4, 5) in einem Transferverfahren von einem Träger (1) auf die Oberfläche (8) übertragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die erste Farblackschicht (4) vor oder nach der Laserbearbeitung eine transparente Schutzlackschicht (3) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Lackschichten (3, 4, 5) mittels einer Transferfolie aufgebracht werden, die einen Trägerfilm (1) und auf diesem ablösbar die Lackschichten (3, 4, 5) aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die erste Farblackschicht (4) mittels einer Prägefolie aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der wenigstens zwei unterschiedlich gefärbten, übereinanderliegenden Farblackschichten (4, 5) eine Prägefolie, insbesondere Heißprägefolie, umfassend einen vorzugsweise aus Polyester bestehenden Trägerfilm (1), auf dem aufeinanderfolgend eine Trennschicht (2), gegebenenfalls eine Schutzlackschicht (3), wenigstens zwei unterschiedlich farbige Farblackschichten (4, 5) sowie eine Kleberschicht (6) angeordnet sind, verwendet wird.
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