DE69025686T2 - Process, device and dye for laser marking envelopes for electrical devices - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Laserstrahl-Beschriftung einer Isolierstofffläche, die an einem Spritzgußgehäuse eines in einer flexiblen Fertigungsanlage mit Hilfe einer durch ein EDV-System geführten Steuerung zusammengefügten elektrischen Schaltgeräts ausgebildet ist, wobei in einer ersten Arbeitsstation mindestens eine Farbschicht mit Bindemitteln und Pigmenten auf die Fläche bzw. den Beschriftungsbereich der Fläche aufgetragen wird, die Farbschicht beim Durchlaufen einer hinter der ersten Arbeitsstation angeordneten Tunneltrockenanlage getrocknet wird und das Aufbringen produktserienabhängiger Beschriftungsbilder am Ende der Fertigungsanlage in einer zweiten Arbeitsstation unter Einwirkung des Laserstrahls erfolgt, der eine Zerstörung des Bindemittels oder eine, die genannte Beschriftung sichtbar machende Gravur der Farbschicht bewirkt.The invention relates to a method for laser beam marking of an insulating material surface which is formed on an injection-molded housing of an electrical switching device assembled in a flexible production plant with the aid of a control system guided by an EDP system, whereby at least one layer of paint with binding agents and pigments is applied to the surface or the marking area of the surface in a first work station, the layer of paint is dried as it passes through a tunnel drying system arranged behind the first work station and the application of product series-dependent marking images takes place at the end of the production plant in a second work station under the influence of the laser beam, which causes a destruction of the binding agent or an engraving of the layer of paint making the said marking visible.
Die Automatisierung von Fertigungs- und Montageanlagen für elektrische Schaltgeräte und insbesondere die Notwendigkeit, den Typ der in der Anlage hergestellten Schaltgeräte häufig zu verändern, erfordern eine hohe Flexibilität bei der Beschriftung, um diese an das jeweilige Produkt anzupassen. Das Anbringen von Typenschildern oder herkömmliche Beschriftungsverfahren durch Stempeldruck, Siebdruck oder Offsetdruck sind für flexible Fertigungsanlagen schlecht geeignet und bedingen Fertigungs- Stillstandzeiten nach Beendigung jeder Serie.The automation of manufacturing and assembly plants for electrical switchgear and, in particular, the need to frequently change the type of switchgear manufactured in the plant, require a high degree of flexibility in labeling in order to adapt it to the respective product. Attaching nameplates or conventional labeling methods using stamp printing, screen printing or offset printing are not suitable for flexible manufacturing plants and result in production downtimes after the end of each series.
Es wurde bereits vorgeschlagen, Beschriftungen mit Hilfe einer Laserstrahlgravur direkt auf den Produkten aufzubringen, wobei die Beschriftungsvorrichtung in die Fertigungs- oder Montageanlage integriert oder eine Station der Anlage sein kann. Der Laserstrahl wirkt wie eine Energiequelle mit einer punktförmig zugeführten Energie, die eine Veränderung der Oberfläche des bestrahlten Materials bewirkt und einen Kontrast zu den angrenzenden, nicht vom Laserstrahl beaufschlagten Bereichen erzeugt. Die Laserstrahlgravur kann mit Hilfe einer, die entsprechenden Beschriftungsbilder tragenden Maske, die bei jedem Serienwechsel verändert werden muß, oder durch Führung des Laserstrahls erfolgen, der durch ein EDV-System, beispielsweise durch einen Rechner gesteuert wird und den jeweiligen Text auf jedem Teil nachzeichnet. Das letztgenannte Beschriftungsverfahren ist wesentlich flexibler, da es eine praktisch verzögerungsfreie Veränderung der Beschriftungsbilder zuläßt, allerdings ist die Taktfrequenz für den Beschriftungsvorgang deutlich geringer. Mit Hilfe der bekannten, in eine flexible Fertigungs- oder Montageanlage für elektrische Schaltgeräte integrierten Laser-Beschriftungssysteme konnten bisher keine Beschriftungen ausreichender Qualität erzielt werden, die herkömmliche Typenschilder oder die Beschriftung der Teile durch Stempeldruck verdrängt hätten. In der Druckschrift EP-A-2 15.389 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der in einer Arbeitsstation einer vollautomatischen Montageanlage zwei übereinanderliegende Farbschichten aufgebracht werden. Eine Laser-Beschriftungsvorrichtung brennt die erste, obere Farbschicht heraus, um die darunterliegende zweite Farbschicht sichtbar zu machen und so das Beschriftungsbild herzustellen. Die zweite Farbschicht ist nicht laserlichtempfindlich, und die Laserstrahlbeschriftung wird nicht durch die Steuerung der automatischen Montageanlage gesteuert.It has already been proposed to apply labels directly to products using laser engraving, whereby the labelling device can be integrated into the production or assembly plant or can be a station in the plant. The laser beam acts like an energy source with a point-like energy supply that causes a change in the surface of the irradiated material and creates a contrast with the adjacent areas not affected by the laser beam. Laser engraving can be carried out using a mask bearing the corresponding label images, which must be changed every time a series is changed, or by guiding the laser beam, which is controlled by a computer system, for example is controlled by a computer and traces the respective text on each part. The latter labeling method is much more flexible, as it allows the label images to be changed with practically no delay, but the clock frequency for the labeling process is much lower. With the help of the known laser labeling systems integrated into a flexible production or assembly system for electrical switchgear, it has not yet been possible to achieve labels of sufficient quality that would have replaced conventional type plates or the labeling of parts by stamp printing. The publication EP-A-2 15.389 describes a device in which two layers of color are applied one above the other in a work station of a fully automatic assembly system. A laser labeling device burns out the first, upper layer of color in order to make the second layer of color underneath visible and thus produce the label image. The second layer of color is not sensitive to laser light, and the laser beam labeling is not controlled by the control system of the automatic assembly system.
Gemäß dem in der Druckschrift EP-171.219 beschriebenen Verfahren wird das Typenschild eines Schützes durch Beschriftung mit Hilfe eines Laserstrahls hergestellt, der den Kunststoff angreift und die entsprechende Fläche des Gehäuses beschädigt. Die Beschriftung wird über eine Meßvorrichtung mit in das Schütz integrierten Kontakten gesteuert.According to the method described in document EP-171.219, the nameplate of a contactor is produced by inscription using a laser beam that attacks the plastic and damages the corresponding surface of the housing. The inscription is controlled by a measuring device with contacts integrated into the contactor.
Bei dem in der US-A-4.307.047 beschriebenen Verfahren hat die Einwirkung des Laserstrahls eine Farbänderung der Zusatzstoffe zur Folge, die dem Kunststoff beigegeben sind.In the process described in US-A-4,307,047, the effect of the laser beam results in a color change of the additives that are added to the plastic.
Vor diesem Hintergrund entsteht der Bedarf nach einem universellen Laserstrahl-Beschriftungssystem, das für sämtliche Untergrundmaterialien einsetzbar ist und eine gute Beschriftungsqualität liefert.Against this background, there is a need for a universal laser beam marking system that can be used for all substrate materials and delivers good marking quality.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschriftung mit Hilfe eines Laserstrahls direkt auf dem in einer flexiblen Fertigungsanlage hergestellten Bauteil zu ermöglichen und die Qualität der Beschriftung ohne Beeinträchtigung des Bauteils zu verbessern.The object of the present invention is to enable labeling using a laser beam directly on the component manufactured in a flexible production facility and to improve the quality of the labeling without impairing the component.
Das erfindungsgemäße Beschriftungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daßThe labeling method according to the invention is characterized in that
- die genannte Farbschicht durch einen für die Absorption und Reflexion des Laserstrahls ausreichenden prozentualen Anteil von Pigmenten laserlichtempfindlich ist und auf einem Beschriftungsbereich der Isolierstofffläche in einer bestimmten Dicke aufgetragen wird, und- the colour layer mentioned is sensitive to laser light due to a percentage of pigments sufficient to absorb and reflect the laser beam and is applied to a labelling area of the insulating surface in a certain thickness, and
- die Heranführung des Laserstrahls an die einzugravierenden Punkte durch das genannte EDV-System der Steuerung erfolgt, um ein produktspezifisches Beschriftungsbild zu erzeugen, wobei die Beschriftung durch eine Zerstörung des in der Farbe enthaltenen Bindemittels hergestellt wird, die aufgrund der Absorption und Reflexion des Laserstrahls durch die Pigmente eintritt, ohne das Untergrundmaterial zu beeinträchtigen.- the laser beam is directed to the points to be engraved by the control system mentioned above in order to produce a product-specific label image, whereby the label is produced by destroying the binding agent contained in the paint, which occurs due to the absorption and reflection of the laser beam by the pigments, without affecting the underlying material.
Durch das Aufbringen einer oder mehrerer Schichten Farbe oder Druckfarbe auf der zu beschriftenden Unterlage können die Materialeigenschaften der Unterlage, insbesondere ihre Farbe und ihre Empfindlichkeit gegenüber dem Laserstrahl außer acht gelassen werden. Die durch den Laserstrahl hervorgerufene Reaktion kann eine chemische Reaktion mit Farbänderung oder Verdampfung der Farbe oder eine physikalische Reaktion sein, die einen ausreichenden Kontrast erzeugt. Die Wahl der Farben und des Kontrastes kann dadurch erweitert werden, daß auf der laserlichtempfindlichen Farbschicht eine zweite Farbschicht mit normalen Eigenschaften aufgetragen wird.By applying one or more layers of paint or printing ink to the substrate to be marked, the material properties of the substrate, in particular its color and its sensitivity to the laser beam, can be ignored. The reaction caused by the laser beam can be a chemical reaction with color change or evaporation of the ink or a physical reaction that creates sufficient contrast. The choice of colors and contrast can be expanded by applying a second color layer with normal properties to the laser-sensitive color layer.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine am Ende der Fertigungsanlage angeordnete Beschriftungsvorrichtung, die aufeinanderfolgend eine erste Station zum Aufbringen einer laserempfindlichen Farbe, eine daran anschließende Tunneltrockenanlage und eine zweite Beschriftungsstation mit einer Laserquelle umfaßt, wobei der Laserstrahl durch ein EDV-Steuersystem an die einzugravierenden Punkte geführt wird. Hierzu wird vorzugsweise das EDV-Steuersystem der Fertigungsanlage eingesetzt, welches das Produkt auf seinem Transportweg durch die Anlage verfolgt und die spezifischen Beschriftungsdaten des an der Beschriftungsstation bereitgestellten Werkstücks an die Beschriftungsvorrichtung überträgt.The invention also relates to a labeling device arranged at the end of the production plant, which successively comprises a first station for applying a laser-sensitive ink, a tunnel drying system connected to it and a second labeling station with a laser source, the laser beam being guided to the points to be engraved by an EDP control system. The EDP control system of the production plant is preferably used for this purpose, which tracks the product on its transport path through the plant and transmits the specific labeling data of the workpiece provided at the labeling station to the labeling device.
Es ist vorteilhaft, einen YAG-Laser zu verwenden, da dieser eine hohe Einsatzflexibilität aufweist, und der hohe Anteil von Pigmenten in der Farbschicht gewährleistet die Absorption der Laserstrahlen sowie ihre Wirkung auf die Farbe oder bestimmte Bestandteile der Farbe, um einen ausreichenden Beschriftungskontrast zu erzielen. Es können unterschiedliche, insbesondere mineralische Pigmente wie Metalloxyde mit einer hohen Wärmebeständigkeit verwendet werden. In diesem Fall ist die mit Pigmenten angereicherte Farbschicht mit beispielsweise mehr als 15 Mikrometer verhältnismäßig dick, um einen Schutzschirm zu bilden, der das Auftreffen der Strahlen auf die Unterlage verhindert oder sie so stark dämpft, daß sie zu keiner Beeinträchtigung der Unterlage führen können. Wenn der Farbe organische Pigmente beigegeben sind, so ist deren prozentualer Gewichtsanteil mit beispielsweise einigen Prozent wesentlich geringer, und diese Pigmente werden durch die Wirkung des Laserstrahl zersetzt. Dabei bleibt die ursprüngliche Schutz- und Farbgebungsfunktion der Pigmente selbstverständlich erhalten.It is advantageous to use a YAG laser because it is very flexible in use and the high proportion of pigments in the ink layer ensures the absorption of the laser beams and their effect on the ink or certain components of the ink in order to achieve sufficient marking contrast. Different pigments, particularly mineral pigments such as metal oxides with high heat resistance, can be used. In this case, the ink layer enriched with pigments is relatively thick, for example more than 15 micrometers, in order to form a protective shield that prevents the rays from hitting the substrate or attenuates them so much that they cannot cause any damage to the substrate. If organic pigments are added to the ink, their percentage by weight is significantly lower, for example a few percent, and these pigments are broken down by the effect of the laser beam. The original protective and coloring function of the pigments is of course retained.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Farbe, die dazu dient, auf die durch den Laserstrahl zu beschriftende Unterlage aufgetragen zu werden, wobei diese Farbe dadurch gekennzeichnet ist, daß die Pigmentierung der auf die Unterlage im Beschriftungsbereich aufgebrachten Farbschicht ausreicht, um die Laserstrahlen zu absorbieren bzw. zu reflektieren und um eine Zerstörung des Bindemittels oder eine Gravur der Farbe zu bewirken, die die genannte Beschriftung sichtbar macht. Diese Zerstörung kann sich in einer Gravur, die durch Aufhebung oder Veränderung des Werkstoffgefüges mit Bildung eines kontrastierenden Reliefs erzeugt wird, oder in einer den Kontrast verstärkenden Farbänderung äußern. In den meisten Fällen treten beide Arten der Zerstörung, d.h. eine Gravur und eine Farbänderung gleichzeitig und einander ergänzend auf. Die Verwendung einer Polyurethanfarbe zur Beschichtung des Beschriftungsbereichs führt zu außerordentlich guten Ergebnissen hinsichtlich der Feinheit der Strichstärke und des genauen Verlaufs der Beschriftung sowie einer guten Haftung und Widerstandsfähigkeit der Farbe, es können jedoch selbstverständlich auch andere Farben mit unterschiedlichen Bindemitteln verwendet werden, wobei die wichtigen Faktoren der Anteil der Pigmentierung und die Dicke der Farbschicht sind. Der Härter der Polyurethanfarbe ist ein Isocyanat oder ein anderer geeigneter Härter, dessen Einsatz die Aushärtung bewirkt und die Beschriftung beeinflussen kann, wenn diese kurz nach dem Aufbringen der Farbe in der Fertigungsanlage durchgeführt wird. Die Pigmente können stabile mineralische Pigmente, insbesondere Eisen-, Titan- oder Chromoxyde bei einem prozentualen Gewichtsanteil der Pigmentierung in der Farbschicht von über 40% und vorteilhafterweise von annähernd 60% sein. Organische Pigmente wie Phtalocyaninblau oder -grün sind ebenfalls geeignet, wobei die prozentualen Gewichtsanteile hier merklich niedriger sind und beispielsweise über 3% liegen.The invention also relates to a paint designed to be applied to the support to be marked by the laser beam, said paint being characterized in that the pigmentation of the paint layer applied to the support in the marking area is sufficient to absorb or reflect the laser beams and to cause destruction of the binder or engraving of the paint, making said marking visible. This destruction can be expressed in an engraving produced by removing or changing the structure of the material with the formation of a contrasting relief, or in a color change that increases the contrast. In most cases, both types of destruction, i.e. engraving and color change, occur simultaneously and complement each other. The use of a polyurethane paint to coat the marking area leads to extremely good results in terms of the fineness of the line width and the precise course of the marking, as well as good adhesion and resistance of the paint, but of course other paints with different binders can also be used, the important factors being the proportion of pigmentation and the thickness of the paint layer. The hardener of the polyurethane paint is an isocyanate or other suitable hardener, the use of which causes hardening and can affect the marking if this is carried out shortly after the application of the ink in the production plant. The pigments can be stable mineral pigments, in particular iron, titanium or chromium oxides, with a percentage by weight of pigmentation in the ink layer of more than 40% and advantageously of approximately 60%. Organic pigments such as phthalocyanine blue or green are also suitable, although the percentage by weight is noticeably lower here, for example more than 3%.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen:An embodiment of the invention is shown in the attached drawings and explained in more detail in the following description, specifying further advantages and features. Shown are:
- Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf das Ende einer Fertigungs- oder Montageanlage für elektrische Schaltgeräte;- Fig. 1 is a schematic plan view of the end of a manufacturing or assembly line for electrical switchgear;
- Fig. 2 eine Schnittansicht des Beschriftungsbereichs des Werkstücks;- Fig. 2 is a sectional view of the marking area of the workpiece;
- Fig. 3 eine zu Fig. 2 analoge Ansicht mit Darstellung einer Ausführungsvariante.- Fig. 3 is a view similar to Fig. 2 showing a variant of the design.
Fig. 1 zeigt eine schematisch durch eine Fördereinrichtung 10 für den Transport von Werkstücken 12 dargestellte Fertigungs- oder Montageanlage, an deren Ende eine Beschriftungszone mit vier aufeinanderfolgenden Stationen 1, 2, 3, 4 angeordnet ist. Bei den Werkstücken 12 handelt es sich um elektrische Schaltgeräte mit Isolierstoff-Spritzguß gehäuse beispielsweise der unter dem Handelsnamen Multig vertriebenen Bauart. Der Frontbereich dieser Schaltgeräte trägt Beschriftungen mit den Kenndaten des in der Anlage 10 gefertigten oder zusammengefügten Gerätes.Fig. 1 shows a manufacturing or assembly system schematically represented by a conveyor device 10 for the transport of workpieces 12, at the end of which a labeling zone with four consecutive stations 1, 2, 3, 4 is arranged. The workpieces 12 are electrical switching devices with an insulating injection-molded housing, for example of the type sold under the trade name Multig. The front area of these switching devices bears labels with the characteristics of the device manufactured or assembled in the system 10.
Die erste Station 1, an der die Werkstücke 12 ankommen, ist eine Station zum Aufbringen einer Farbschicht 14 auf den Beschriftungsbereich des Werkstücks. Diese Farbschicht kann durch geeignete Mittel, insbesondere durch Aufspritzen, Übertragen, Aufbringen mit Hilfe eines Zwischenträgers, durch ein Offset- oder Stempeldruckverfahren oder durch jede andere Drucktechnik, insbesondere durch Siebdruck aufgebracht werden. Diese Verfahren, insbesondere der Einsatz von Druckfarben sind gut bekannt und müssen hier nicht näher beschrieben werden.The first station 1, where the workpieces 12 arrive, is a station for applying a layer of paint 14 to the marking area of the workpiece. This layer of paint can be applied by suitable means, in particular by spraying, transferring, applying with the aid of an intermediate carrier, by an offset or stamp printing process or by any other printing technique, in particular screen printing. These processes, in particular the use of printing inks, are well known and do not need to be described in more detail here.
Die Farbübertragung kann in der Spritzgußform des Kunststoffgehäuses erfolgen. Die Form umfaßt eine Vorrichtung zum Abrollen eines Bandes, auf dem zuvor eine oder mehrere Farbschichten aufgetragen wurden. Die Werkzeughälften der Form werden direkt über dem Band geschlossen, das der Temperatur des eingespritzten Kunststoffs standhält. Die Farbe schmilzt jedoch beim Kontakt mit dem eingespritzten Kunststoff auf und bildet im gewünschten Bereich einen Überzug. Der schrittweise Vorschub des Bandes ist mit dem Schließsystem des Werkzeugs gekoppelt.The color transfer can take place in the injection mold of the plastic housing. The mold includes a device for unrolling a tape on which one or more layers of color have previously been applied. The mold halves are closed directly over the tape, which can withstand the temperature of the injected plastic. However, the color melts on contact with the injected plastic and forms a coating in the desired area. The step-by-step advance of the tape is coupled to the mold's closing system.
Als Farbe kann auch eine Druckfarbe oder ein Lack verwendet werden, die eine durchgehende Beschichtung im Beschriftungsbereich bilden. Es wird eine geeignete Farbe verwendet, die auf die Einwirkung des Laserstrahls so reagiert, daß ein für eine direkte Beschriftung des Werkstücks 12 ausreichender Kontrast entsteht. Das mit der laserempfindlichen Farbschicht beschichtete Werkstück 12 durchläuft anschließend eine als Station 2 dargestellte Tunneltrockenanlage, bevor es an eine herkömmliche Beschriftungsstation 3 gelangt. Diese, beispielsweise als Stempeldruckanlage ausgeführte Beschriftungsstation erlaubt das Anbringen gleichbleibender Beschriftungen, d.h. von Beschriftungen, die auf allen in der Anlage gefertigten Werkstücken erscheinen. Die Werkstücke 12 gelangen schließlich zur letzten, als Laser-Beschriftungsstation ausgeführten Arbeitsstation 4, die eine Laserquelle umfaßt, deren Strahl die variablen Beschriftungsdaten, d.h. die sich bei jeder auf der Anlage gefertigten Serie der Werkstücke 12 ändernden Daten im Beschriftungsbereich aufbringt. Der Laserstrahl wird vorteilhaft durch eine automatische Schreibvorrichtung geführt, die über die EDV-Steuerung der Fertigungsanlage gesteuert wird. Der YAG- oder CO&sub2;-Laserstrahl trifft auf die laserlichtempfindliche Farbschicht 14 auf und bewirkt am Auftreffpunkt 16 eine Reaktion an der Oberfläche dieser Farbschicht. Durch Verfahren des Lasers wird das Beschriftungsbild mit den variablen Daten hergestellt. Die Beschriftungsgeschwindigkeit ist ausreichend hoch, um dem Fertigungstakt der Anlage 10 zu folgen, und die Steuerung des Laserstrahls über das EDV-System ermöglicht eine verzögerungsfreie Änderung des Beschriftungsbildes am Ende jeder Produktserie. Es ist leicht erkennbar, daß die gleichbleibenden Beschriftungsbilder ebenfalls durch den Laserstrahl direkt auf das Werkstück aufgebracht werden können, so daß die Stempeldruckanlage 3 eingespart werden kann. Bei kurzen Taktzeiten kann die Beschriftung mit Führung des Laserstrahls durch ein Beschriftungssystem mit Maske ersetzt werden, die nach jeder Produktserie ausgetauscht werden muß.A printing ink or a varnish can also be used as the ink, which forms a continuous coating in the marking area. A suitable ink is used which reacts to the effect of the laser beam in such a way that a sufficient contrast is created for direct marking of the workpiece 12. The workpiece 12 coated with the laser-sensitive ink layer then passes through a tunnel drying system shown as station 2 before it reaches a conventional marking station 3. This marking station, designed for example as a stamp printing system, allows the application of consistent markings, i.e. markings that appear on all workpieces manufactured in the system. The workpieces 12 finally reach the last work station 4, designed as a laser marking station, which comprises a laser source whose beam applies the variable marking data, i.e. the data that changes with each series of workpieces 12 manufactured on the system, to the marking area. The laser beam is advantageously guided by an automatic writing device which is controlled by the computer control of the production system. The YAG or CO₂ laser beam hits the laser-sensitive color layer 14 and causes a reaction on the surface of this color layer at the point of impact 16. The marking image with the variable data is produced by moving the laser. The The marking speed is high enough to follow the production cycle of the system 10, and the control of the laser beam via the computer system enables the marking image to be changed without delay at the end of each product series. It is easy to see that the consistent marking images can also be applied directly to the workpiece by the laser beam, so that the stamp printing system 3 can be dispensed with. With short cycle times, the marking with guidance of the laser beam can be replaced by a marking system with a mask, which must be replaced after each product series.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der auf die laserlichtempfindliche Farbschicht 14 eine zusätzliche Standard-Farbschicht 18 aufgebracht wird. Diese zusätzliche Beschichtung kann auf eine unter Fachleuten gut bekannten Art und Weise in der gleichen Arbeitsstation 1 oder in einer zusätzlichen Station (nicht dargestellt) erfolgen. Die Schicht 18 besitzt vorteilhaft eine andere Farbe als die laserlichtempfindliche Schicht 14, damit ein Kontrast zwischen der äußeren Oberfläche und dem Grund der durch den Laserstrahl erzeugten Gravur entsteht. Die obere Schicht 18 kann durch Wirkung des Lasers entfernt werden und den aktivierten Bereich der unteren Schicht 14 zum Vorschein bringen. Die obere Schicht 18 kann teilweise verbrannt werden, um ihre Wirkung der aktivierten Schicht 14 anzupassen, wobei eine Farbänderung eintritt. Die Wahl der laserlichtempfindlichen Farbe richtet sich nach der gewünschten ästhetischen und optischen Wirkung des Beschriftungsbilds sowie nach dem Material der Unterlage, die im allgemeinen aus Kunststoff besteht jedoch auch aus einem anderen Werkstoff bestehen kann.Fig. 3 shows a variant in which an additional standard color layer 18 is applied to the laser-sensitive color layer 14. This additional coating can be carried out in a manner well known to those skilled in the art in the same work station 1 or in an additional station (not shown). The layer 18 advantageously has a different color than the laser-sensitive layer 14 in order to create a contrast between the outer surface and the base of the engraving produced by the laser beam. The upper layer 18 can be removed by the action of the laser and reveal the activated area of the lower layer 14. The upper layer 18 can be partially burned in order to adapt its effect to the activated layer 14, whereby a color change occurs. The choice of laser-sensitive ink depends on the desired aesthetic and optical effect of the label image as well as on the material of the substrate, which is generally made of plastic but can also be made of another material.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Beschriftungsbereich mit einer grauen Zweikomponenten-Polyurethanfarbe mit einem Isocyanat-Härter beschichtet und die prozentualen Gewichtsanteile der Pigmentierung der Farbschicht liegen über 40% und bei annähernd 60%. Als Pigmente werden hauptsächlich Titan- und Eisenoxyd verwendet, wodurch nach der Laserbeschriftung eine schwarze Schrift auf grauem Grund sowie eine Gravur entsteht, die den Kontrast verstärkt. Die Beschriftung erfolgt im wesentlichen durch Zerstörung des Bindemittels der Farbe, die aufgrund der Absorption und Reflexion des Laserstrahl durch die Pigmente eintritt.In one embodiment, the labeling area is coated with a gray two-component polyurethane paint with an isocyanate hardener and the percentage weight of the pigmentation of the paint layer is over 40% and almost 60%. The pigments used are mainly titanium and iron oxide, which, after laser labeling, creates black writing on a gray background and an engraving that increases the contrast. The labeling is essentially done by destroying the binding agent of the paint, which occurs due to the absorption and reflection of the laser beam by the pigments.
Die Unterlage, insbesondere das Material des Spritzgußgehäuses oder Werkstücks 12 wird durch die Beschriftung nicht beeinträchtigt, da die Pigmentierung ausreicht, um einen Schutzschirm zu bilden, der die Laserstrahlen vollständig oder teilweise zurückhält. Das Vorhandensein der Piginente verhindert die vollständige Entfernung des Bindemittels. Des weiteren werden die Haftung der Farbschicht sowie die Eigenschaften der Unterlage durch die Beschriftung nicht beeinträchtigt, die außerdem dauerhaft ist. Entsprechend der gewünschten Farbgebung können als Pigmente auch andere Oxyde, insbesondere Chromoxyde verwendet werden, allerdings müssen die Stärke der Pigmentierung sowie die Dicke der Farbschicht ausreichend bemessen sein.The substrate, in particular the material of the injection-molded housing or workpiece 12, is not affected by the marking, since the pigmentation is sufficient to form a protective shield that completely or partially holds back the laser beams. The presence of the pigments prevents the complete removal of the binding agent. Furthermore, the adhesion of the color layer and the properties of the substrate are not affected by the marking, which is also permanent. Depending on the desired color, other oxides, in particular chromium oxides, can also be used as pigments, but the strength of the pigmentation and the thickness of the color layer must be sufficient.
Nach einer anderen Ausführungsvariante enthält die Farbe organische Pigmente, die zusammen mit dem Bindemittel durch die Einwirkung des Laserstrahls zersetzt und entfernt werden, um den gewünschten Kontrast zu erzielen. Die Dicke der Farbschicht und der prozentuale Anteil der Pigmente sind dabei geringer.According to another variant, the paint contains organic pigments, which are broken down and removed together with the binding agent by the action of the laser beam in order to achieve the desired contrast. The thickness of the paint layer and the percentage of pigments are lower.
Die Unterlage kann aus einem beliebigen Material, insbesondere aus Metall, Kunststoff, Papier oder Glas von geeigneter Farbe bestehen, wobei je nach Unterlage gegebenenfalls eine entsprechende Zusammensetzung der Farbschicht gewählt wird. Auch die Art der Farbaufbringung und die Aushärtung haben keinerlei Einfluß auf die Beschriftung, die lediglich auf die Farbschicht wirkt.The base can be made of any material, in particular metal, plastic, paper or glass of a suitable color, whereby the composition of the paint layer may be selected depending on the base. The type of paint application and the curing process also have no influence on the lettering, which only affects the paint layer.
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