EP0428575A1 - Process for marking composite elements with laser beams and composite element thus produced - Google Patents

Process for marking composite elements with laser beams and composite element thus produced

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Publication number
EP0428575A1
EP0428575A1 EP89908963A EP89908963A EP0428575A1 EP 0428575 A1 EP0428575 A1 EP 0428575A1 EP 89908963 A EP89908963 A EP 89908963A EP 89908963 A EP89908963 A EP 89908963A EP 0428575 A1 EP0428575 A1 EP 0428575A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
component
transparent
composite
laser radiation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP89908963A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Wehner
Reinhart Poprawe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP0428575A1 publication Critical patent/EP0428575A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10165—Functional features of the laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10247—Laminated safety glass or glazing containing decorations or patterns for aesthetic reasons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/24—Ablative recording, e.g. by burning marks; Spark recording
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44B—MACHINES, APPARATUS OR TOOLS FOR ARTISTIC WORK, e.g. FOR SCULPTURING, GUILLOCHING, CARVING, BRANDING, INLAYING
    • B44B7/00—Machines, apparatus or hand tools for branding, e.g. using radiant energy such as laser beams
    • B44B7/002—Machines, apparatus or hand tools for branding, e.g. using radiant energy such as laser beams in layered material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/007—Marks, e.g. trade marks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/26—Printing on other surfaces than ordinary paper
    • B41M1/34—Printing on other surfaces than ordinary paper on glass or ceramic surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/267—Marking of plastic artifacts, e.g. with laser

Definitions

  • the invention relates to a method for labeling composite components with laser radiation, in particular for security panes, in which one of several interconnected component layers is at least partially transparent.
  • Laminated glass panes are used in automobile construction and safety panes are used in apparatus construction, each of which has to be labeled with a test number. These are attached by means of a label.
  • such labeling is done either by applying a dye to the outer surface of a composite pane by screen printing, or by etching the glass pane surface with a doctor's stamp using hydrofluoric acid.
  • Thermal shock effects cause cracks that can reach the deeper layers of the material from the surface.
  • the invention is based on the object of a
  • This object is achieved in that a material is used for the transparent component layer, the
  • Transmission rate for the laser radiation used for labeling is greater than the transmission rate of the material of the second component layer, and that the labeling of this second layer through the first, transparent layer with the latter leaving undamaged intensity and power parameters of the radiation.
  • the labeling is carried out without contact.
  • the laser radiation passes through the transparent component layer and acts on the second component layer, which has a lower transmission rate of its material. This is inside the composite component and is protected accordingly, so the labeling cannot be falsified.
  • the labeling on the inside of the composite component also increases the security of the composite component by avoiding any interference with the surface of the transparent component
  • Component layer It is essential for the method according to the invention that the component layers have different transmission rates for the laser radiation, so that by appropriate selection of the transmission rates and the intensity and power parameters of the laser radiation it can be determined that the latter is only effective in one of the component layers,
  • Labeling the second layer with laser radiation allows intensity and performance parameters to be controlled by a computer in accordance with the respective requirements.
  • the first component layer is advantageously ⁇ ine
  • Glass layer used which has a significant transmission rate for laser radiation. This glass layer absorbs only comparatively little energy from the laser radiation, and the process can be controlled so that the absorption in the glass layer does not lead to its melting or decomposition, while the transmitted laser radiation is able to pass onto the second Component layer act. In particular, they are used for glass
  • Wavelengths of light from the visible range to the UV range The selection becomes second depending on the absorption properties of the material used
  • a polymer layer is used that bonds two glass panes together.
  • such polymer layers are crystal-clear and are known per se with regard to their composition for bonding glass. With this method, conventional three-layer laminated glass panes can be produced.
  • the labeling can be done after the safety window has been completed, that is, as the last step in the manufacturing process, for B. after the final inspection.
  • This procedure ensures that the product actually has and retains the properties guaranteed by its labeling, that is to say that the labeling process ensures that the product
  • a xenon fluoride eximer laser or, if necessary, a neodymium-YAG laser is used for the labeling, the wavelengths of which are in the range of high transmission or even close to a local maximum of the transmission rate for glass and thus ensure that a minimum of the radiation energy in the glass pane remains when it is irradiated.
  • the laser radiation is pulsed and the inscription is made by decomposing the Polymer layer when using several successive pulses.
  • the labeling can be controlled by the choice of the pulse sizes, for example by the choice of pulse height and length and by the choice of the pulse pause length.
  • the use of laser pulses avoids overloading the irradiated layer and allows a targeted and metered decomposition of the layer to be labeled.
  • the method is advantageously carried out in such a way that the inscription is projected onto the composite component by the laser radiation using a mask with the desired imaging scale and / or
  • the first method with a mask is used in particular when a large number of composite components are each provided with the same lettering.
  • the use of a focused laser beam is particularly recommended when the composite components are to be labeled differently, because a computer control can then be used to achieve the different typefaces with short cycle times.
  • the computer control can also be used if the same image is to be used for differently designed composite components that have to be irradiated with different intensity and power parameters.
  • the invention also relates to a composite component made of several interconnected layers, in particular to a safety pane for automobile or apparatus construction, one of which is at least partially transparent, which is characterized in that the composite component is one of the
  • Transparent component layer has covered lettering, which consists of a laser radiation through the transparent Component layer changed material structure of the
  • Conversion of the material of the composite component to be labeled is to be understood to achieve a certain color impression, or a change in the macroscopic structure of the material, for example evaporation with subsequent recondensation.
  • Fig. 1 shows the transmission rate T as a function of
  • Wavelength ⁇ for different materials Wavelength ⁇ for different materials
  • Fig. 2 shows the laser intensity I and the absorbed intensity I ABS depending on the path X through different media.
  • the different absorption properties of the materials used are important for the application of the method according to the invention.
  • 1 shows, as the upper curve 3, the course of the transmission rate T in the range from 350 to 400 nm for glass. It can be seen that this material has a relative maximum at approximately 371 nm. The transmission rate is particularly high in this area.
  • the transmission rate of polymer according to curve 4 at wavelengths less than 375 nm is less than 1%, that is, the radiation is practically completely absorbed.
  • Labeling is around 371 nm because the majority of the energy of the beam passes through this material, but on the other hand a thin layer of the polymer is already sufficient to cover the entire energy of the light radiation
  • the 371 nm wavelength range is currently only accessible to dye lasers.
  • the xenon fluorine eximer laser can be used, which has a transmission rate of 35% at a wavelength of 351 nm, or solid-state lasers can be used, with a harmonic, e.g. . B. the third harmonic of the neodymium-YAG laser with a wavelength of 355 nm at a transmission rate of 45% in the glass.
  • Fig. 2 shows representations for the successive
  • Glass layer is referred to as component layer 1 and the
  • Part of FIG. 2 shows the decomposition threshold of glass, which lies above the decomposition threshold of the polymer layer, the latter being an area, while the decomposition threshold of glass is assigned to a single I ABS due to the fixed melting temperature.
  • the air does not absorb laser radiation, so the
  • Curve in FIG. 2 above is parallel to the X axis and coincides with the X axis in FIG. 2 below. Only little laser radiation is absorbed in glass because glass has a high transmission rate T. As a result, the intensity I drops in the
  • Component layer 1 only slightly.
  • the absorbed intensity shows small and decreasing values over the thickness of the layer 1, which are below the decomposition threshold of the glass, so that the latter is not damaged.
  • the falling values of I ABS in glass can be explained by the decreasing intensity with increasing thickness according to FIG. 2, upper part, so that the intensity I ABS absorbed per unit volume also decreases accordingly.
  • the component layer 2 has a low transmission rate T or a high absorption, so that the intensity of the radiation drops very quickly to very low values.
  • the absorbed intensity I ABS is correspondingly large with a peak value 5 which reaches and exceeds the decomposition threshold of polymer, so that changes in the structure of the polymer are achieved there.
  • the intensity and power parameters of radiation with a suitable wavelength are set so that the different thermal properties of the materials are used. While the polymer layer or the component layer 2 is deliberately damaged, but only in a partial area of its thickness, the component layer 1 remains undamaged overall because the absorbed power is not sufficient for melting.
  • the method according to the invention enables a sufficiently recognizable inscription with laser radiation without damaging the surface of the composite component.

Landscapes

  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

Procédé pour produire des inscriptions sur des éléments composites à l'aide de rayons laser, en particulier des vitres de sécurité, où une des couches stratifiées de l'élément est au moins partiellement transparente. Afin d'obtenir une inscription suffisamment claire sans endommager la surface de l'élément composite, on utilise pour la couche transparente de l'élément une matière dont le taux de transmission des rayons laser servant à l'inscription est supérieur au taux de transmission de la matière de la seconde couche de l'élément, et l'inscription est portée sur ladite seconde couche à travers la première couche, transparente, avec un rayonnement d'une intensité et d'une puissance qui n'endommage pas ladite première couche.Method for producing inscriptions on composite elements using laser rays, in particular safety glass, where one of the laminated layers of the element is at least partially transparent. In order to obtain a sufficiently clear inscription without damaging the surface of the composite element, a material is used for the transparent layer of the element whose rate of transmission of the laser rays used for the inscription is greater than the rate of transmission of the material of the second layer of the element, and the inscription is carried on said second layer through the first layer, transparent, with a radiation of an intensity and a power which does not damage said first layer.

Description

Verfahren zum Beschriften von Verbundbauteilen mit Laserstrahlung und mit diesem Verfahren hergestelltes Verbundbauteil Method for labeling composite components with laser radiation and composite component produced using this method
Beschreibung description
Technisches Gebiet Technical field
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschriften von Verbundbauteilen mit Laserstrahlung, insbesondere für Sicherheitsscheiben, bei dem von mehreren miteinander verbundenen Bauteilschichten eine mindestens teiltransparent ist. The invention relates to a method for labeling composite components with laser radiation, in particular for security panes, in which one of several interconnected component layers is at least partially transparent.
Stand der Technik  State of the art
Im Automobilbau werden Verbundglasscheiben eingesetzt und im Apparatebau werden Sicherheitsscheiben verwendet, die jeweils eine Kennzeichnung mit Prüf nummer aufwe i s en müssen. Diese werden auf dem Wege einer Beschriftung angebracht.  Laminated glass panes are used in automobile construction and safety panes are used in apparatus construction, each of which has to be labeled with a test number. These are attached by means of a label.
Herkömmlicherweise erfolgt eine solche Beschriftung entweder dadurch, daß auf einer Außenfläche einer Verbundscheibe ein Farbstoff im Siebdruckverfahren aufgebracht wird, oder daß die aus Glas bestehende Scheibenoberfläche mit einem Ärzstempel unter Verwendung von Flußsäure angeätzt wird. Bei beiden  Conventionally, such labeling is done either by applying a dye to the outer surface of a composite pane by screen printing, or by etching the glass pane surface with a doctor's stamp using hydrofluoric acid. By both
Verfahren ist ein mechanischer Kontakt erforderlich, nämlich entweder der Kontakt zwischen der Schablone und der zu beschriftenen Verbundscheibe, oder zwischen letzterem und dem Ätzstempel. Das Ätzverfahren hat noch den Nachteil eines relativ hohen Verschleißes des Ätzstempels. Mechanical contact is required, namely either the contact between the template and the composite pane to be labeled, or between the latter and the etching stamp. The etching process has the disadvantage of relatively high wear of the etching die.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, Glas mit Laserstrahlung zu beschriften, und zwar unter der Verwendung eines Kohlendioxidlasers. Die Laserstrahlung bewirkt die Beschriftung durch AufSchmelzung des Glases, verbunden mit einem Abdampfen der obersten Werkstoffschichten. Die dabei auftretende It has therefore already been proposed to label glass with laser radiation using a carbon dioxide laser. The laser radiation effects the inscription by melting the glass, combined with evaporation of the top layers of material. The one that occurs
thermische Schockwirkung bedingt Risse, die von der Oberfläche aus in tiefere Schichten des Werkstoffs gelangen können. Thermal shock effects cause cracks that can reach the deeper layers of the material from the surface.
Infolgedessen werden bei diesem Beschriftungsvorgang Fehlstellen erzeugt, die insbesondere für hoch bruchfeste Anwendungen von Sicherheitsscheiben, für die eine Beschriftung aus As a result, defects are created in this labeling process, in particular for highly unbreakable applications of security windows for which labeling is required
Sicherheitsgründen hauptsächlich von Bedeutung ist, nicht infrage kommt. Außerdem ist bereits vorgeschlagen werden, die Beschrifturg mit Laserstrahlung verzunehmen, durch die eine Abtragung mit vemachlässigbarer Dicke der Schmelzschicht erfolgt und ohne sichtbare H.ißbildung. Dadurch wird aber auch die Erkennbarkeit der Beschriftung relativ schlecht, so daß zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen, um die Erkennbarkeit zu verbessern. Security is mainly important, is out of the question. In addition, it has already been suggested that the inscription be blown with laser radiation, through which ablation takes place with a negligible thickness of the enamel layer and without any visible formation of heat. However, this also makes the identification of the lettering relatively poor, so that additional measures must be taken to improve the identification.
Darstellung der Erfinduncg  Presentation of the Invention
Demgegenüber liegt der Erfindung aie Aufgabe zugrunde, ein In contrast, the invention is based on the object of a
Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine ausreichend erkennbare Beschriftung mit Laserstrahlung ohne Schädigung der Oberfläche des Verbundbauteils ermöglicht wird. To improve the method of the type mentioned at the outset in such a way that sufficiently recognizable labeling with laser radiation is possible without damaging the surface of the composite component.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für die transparente Bauteilschicht ein Werkstoff verwendet wird, dessen This object is achieved in that a material is used for the transparent component layer, the
Transmissionsrate für die zum Beschriften verwendete Laserstrahlung größer ist, als die Transmissionsrate des Werkstoffsder zweiten Bauteilschicht, und daß die Beschriftung dieser zweiten Schicht durch die erste, transparente Schicht hindurch mit letztere unbeschädigt lassenden Intensitäts- und Leistungsparametern der Strahlung erfolgt. Transmission rate for the laser radiation used for labeling is greater than the transmission rate of the material of the second component layer, and that the labeling of this second layer through the first, transparent layer with the latter leaving undamaged intensity and power parameters of the radiation.
Damit wird die Beschriftung berührungslos durchgeführt. The labeling is carried out without contact.
Die Laserstrahlung durchsetzt die transparente Bauteilschicht und wirkt auf die zweite, eine geringere Transmissionsrate ihres Werkstoffs aufweisende Bauteilschicht ein. Diese liegt im Inneren des Verbundbauteils und ist entsprechend geschützt, die Beschriftung kann also nicht verfälscht werden. Die im Inneren des Verbundbauteils vorhandene Beschriftung steigert auch die Sicherheit des Verbundbauteils durch Vermeidung einer irgendwi e gearteten Beeinflussung der Oberfläche der transparenten The laser radiation passes through the transparent component layer and acts on the second component layer, which has a lower transmission rate of its material. This is inside the composite component and is protected accordingly, so the labeling cannot be falsified. The labeling on the inside of the composite component also increases the security of the composite component by avoiding any interference with the surface of the transparent component
Bauteilschicht. Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist es, daß die Bauteilschichten unterschiedliche Transmissionsraten für die Laserstrahlung aufweisen, so daß durch entsprechende Wahl der Transmissionsraten und der Intensitäts- und Leistungsparameter der Laserstrahlung bestimmt werden kann, daß letztere nur in einer der Bauteilschichten wirksam wird, Component layer. It is essential for the method according to the invention that the component layers have different transmission rates for the laser radiation, so that by appropriate selection of the transmission rates and the intensity and power parameters of the laser radiation it can be determined that the latter is only effective in one of the component layers,
nämlich in der zweiten Bautsilschicht, und dort im Grenzbereich zur ersten Bauteilschicht. Die Beschriftung, die ohne die namely in the second structural layer, and there in the border area to the first component layer. The caption without the
Verwendung zusätzlichen Werkstoffs erfolgt, ist und bleibt durch die außen liegende Scheibe vor abrasiven und korodierenden Einflüssen geschützt. Die Beschriftung der zweiten Schicht mit Laserstrahlung gestattet es, Intensitäts- und Leistungsparameter den jeweiligen Anforderungen entsprechend von einem Rechner steuern zu lassen. Additional material is used, is and remains protected from abrasive and corrosive influences by the outer pane. Labeling the second layer with laser radiation allows intensity and performance parameters to be controlled by a computer in accordance with the respective requirements.
Vorteilhafterweise wird als erste Bauteilschicht εine The first component layer is advantageously εine
Glasschicht verwendet, die eine erhebliche Transmissionsrate für Laserstrahlung aufweist. Von dieser Glasschicht wird also nur vergleichsweise wenig Energie der Laserstrahlung absorbiert, wobei das Verfahren so gesteuert werden kann, daß die Absorption in der Glasschicht nicht zu deren Schmelzen bzw. zu deren Zersetzen führt, während die transmittierte Laserstrahlung in der Lage ist, auf die zweite Bauteilschicht einzuwirken. Zur Anwendung bei Glas kommen insbesondere Glass layer used, which has a significant transmission rate for laser radiation. This glass layer absorbs only comparatively little energy from the laser radiation, and the process can be controlled so that the absorption in the glass layer does not lead to its melting or decomposition, while the transmitted laser radiation is able to pass onto the second Component layer act. In particular, they are used for glass
Wellenlängen des Lichts aus dem sichtbaren Bereich bis hin zum UV-Bereich. Die Auswahl wird in Abhängigkeit von den Absorptionseigenschaften des verwendeten Werkstoffs der zweiten Wavelengths of light from the visible range to the UV range. The selection becomes second depending on the absorption properties of the material used
Bauteilschicht getroffen und je nach dem, welche Änderung bzw. Zersetzung des Werkstoffs erreicht werden soll. Als solche Component layer hit and depending on what change or decomposition of the material is to be achieved. As such
Änderungen kommen die Änderungen der chemischen Struktur Changes come the changes in chemical structure
infrage wodurch eine Änderung des Farbeindrucks durch chemische Umwandlung erreicht wird, oder eine Änderung der makroskopischen Struktur, wobei z. B. ein Verdampfen mit anschließender Rekondensation bewirkt wird. in question whereby a change in the color impression is achieved by chemical conversion, or a change in the macroscopic structure, z. B. evaporation with subsequent recondensation is effected.
Als zweite Bauteilschicht wird eine zwei Glasscheiben miteinander verklebende Polymerschicht verwendet. Derartige Poly-merschichten sind in diesem Fall glasklar und hinsichtlich ihrer Zusammensetzung zum Verkleben von Glas an sich bekannt. Mit diesem Verfahren können also herkömmliche dreischichtige Verbundglasscheiben hergestellt werden. As a second component layer, a polymer layer is used that bonds two glass panes together. In this case, such polymer layers are crystal-clear and are known per se with regard to their composition for bonding glass. With this method, conventional three-layer laminated glass panes can be produced.
Insbesondere kann die Beschriftung nach Fertigstellung der Sicherheitsscheibe erfolgen, also als letzter Schritt im Fertigungsprozeß z. B. nach der Endkontrolle. Durch dieses Verfahren wird sichergestellt, daß das Produkt auch tatsächlich die durch seine Beschriftung garantierten Eigenschaften hat und behält, daß heißt, daß durch das Beschriftungsverfahren die In particular, the labeling can be done after the safety window has been completed, that is, as the last step in the manufacturing process, for B. after the final inspection. This procedure ensures that the product actually has and retains the properties guaranteed by its labeling, that is to say that the labeling process ensures that the product
Eigenschaften nicht beeinträchtigt sind.  Properties are not affected.
Zum Beschriften wird ein Xenon-Fluorid-Eximerlaser oder ein bedarfsweise Neodym-YAG-Laser verwendet, deren Wellenlängen im Bereich hoher Transmission oder sogar in der Nähe eines lokalen Maximums der Transmissionsrate für Glas liegt und da- mit gewährleisten, daß ein Minimum der Strahlungsenergie in der Glasscheibe bei deren Durchstrahlung verbleibt. A xenon fluoride eximer laser or, if necessary, a neodymium-YAG laser is used for the labeling, the wavelengths of which are in the range of high transmission or even close to a local maximum of the transmission rate for glass and thus ensure that a minimum of the radiation energy in the glass pane remains when it is irradiated.
In Ausgestaltung der Erfindung ist die Laserstrahlung gepulst und die Beschriftung erfolgt durch Zersetzung der Polymerschicht bei Anwendung mehrerer aufeinander folgender Impulse. Infolgedessen ist eine Steuerung der Beschriftung durch die Wahl der Impulsgrößen möglich, beispielsweise durch die Wahl von Impulshöhe und -länge sowie durch die Wahl der Pulspausenlänge. Die Anwendung von Laserimpulsen vermeidet die Überlastung der durchstrahlten Schicht und gestattet eine gezielte und dosierte Zersetzung der zu beschriftenden Schicht. In an embodiment of the invention, the laser radiation is pulsed and the inscription is made by decomposing the Polymer layer when using several successive pulses. As a result, the labeling can be controlled by the choice of the pulse sizes, for example by the choice of pulse height and length and by the choice of the pulse pause length. The use of laser pulses avoids overloading the irradiated layer and allows a targeted and metered decomposition of the layer to be labeled.
Desweiteren wird das Verfahren vorteilhafterweise so durchgeführt, daß die Beschriftung unter Verwendung einer Maske mit dem gewünschten Abbildungsmaßstab von der Laser Strahlung auf das Verbundbauteil projiziert wird und/oder daß ein Furthermore, the method is advantageously carried out in such a way that the inscription is projected onto the composite component by the laser radiation using a mask with the desired imaging scale and / or
f oku s s i ert er Laserstrahl unter Verwendung einer Ablenkoptik die Beschriftung vornimmt. f oku s i ert he laser beam uses the deflection optics to label.
Das erste Verfahren mit einer Maske wird insbesondere dann angewendet, wenn eine Vielzahl von Verbundbauteilen mit jeweils der gleichen Beschriftung versehen werden seil. Die Verwendung eines fokussierten Laserstrahls empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Verbundbauteile unterschiedlich beschriftet werden sollen, weil dann eine Rechnersteuerung eingesetzt werden kann, um die unterschiedlichen Schriftbilder bei kurzen Taktzeiten zu erzielen. Die Rechnersteuerung kann auch dann herangezogen werden, wenn dieselbe Abbildung bei unterschiedlich gestalteten Verbundbauteilen angewendet werden soll, die mit unterschiedlichen Intensitäts- und Leistungsparametern bestrahlt werden müssen. The first method with a mask is used in particular when a large number of composite components are each provided with the same lettering. The use of a focused laser beam is particularly recommended when the composite components are to be labeled differently, because a computer control can then be used to achieve the different typefaces with short cycle times. The computer control can also be used if the same image is to be used for differently designed composite components that have to be irradiated with different intensity and power parameters.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verbundbauteil aus mehreren miteinander verbundenen Schichten, insbesondere auf eine Sicherheitsscheibe für den Automobil- oder Apparatebau, von denen eine mindestens teiltransparent ist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verbundbauteil eine von der The invention also relates to a composite component made of several interconnected layers, in particular to a safety pane for automobile or apparatus construction, one of which is at least partially transparent, which is characterized in that the composite component is one of the
transparenten Bauteilschicht abgedeckte Beschriftung aufweist, die aus einer mit Laserstrahlung durch die transparente Bauteilschicht hindurch geänderten WerkstoffStruktur des Transparent component layer has covered lettering, which consists of a laser radiation through the transparent Component layer changed material structure of the
bestrahlten Werkstoffs besteht. Diese Änderung betrifft entweder die chemische Struktur, worunter z. B. eine chemische irradiated material. This change affects either the chemical structure, including e.g. B. a chemical
Umwandlung des Werkstoffs des zu beschriftenden Verbundbauteils zur Erzielung eines bestimmten Farbeindrucks zu verstehen ist, oder eine Änderung der makroskopischen Struktur des Werkstoffs, beispielsweise ein Verdampfen mit anschließender Rekondensation. Conversion of the material of the composite component to be labeled is to be understood to achieve a certain color impression, or a change in the macroscopic structure of the material, for example evaporation with subsequent recondensation.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen  Brief description of the drawings
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Diagrammen näher erläutert. Es zeigt:  The invention is explained in more detail with reference to diagrams shown in the drawing. It shows:
Fig. 1 die Transmissionsrate T in Abhängigkeit von der  Fig. 1 shows the transmission rate T as a function of
Wellenlänge λ für unterschiedliche Werkstoffe, und Fig. 2 die Laserintensität I sowie die absorbierte Intensität IABS in Abhängigkeit vom Weg X durch unterchiedliche Medien. Wavelength λ for different materials, and Fig. 2 shows the laser intensity I and the absorbed intensity I ABS depending on the path X through different media.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung  Best way to carry out the invention
Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die unterschiedlichen Absorptionseigenschaften der verwendeten Werkstoffe von Bedeutung. Fig. 1 zeigt als obere Kurve 3 den Verlauf der Transmissionsrate T im Bereich von 350 bis 400 nm für Glas. Es ist ersichtlich, daß dieser Werkstoff bei ca. 371 nm ein relatives Maximum hat. Die Transmissionsrate ist in diesem Bereich also besonders groß. Im Vergleich dazu ist die Transmissionsrate von Polymer gemäß Kurve 4 bei Wellenlängen kleiner als 375 nm weniger als 1%, daß heißt, die Strahlung wird praktisch vollständig absorbiert. Für das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich, daß die optimale Wellenlänge zur  The different absorption properties of the materials used are important for the application of the method according to the invention. 1 shows, as the upper curve 3, the course of the transmission rate T in the range from 350 to 400 nm for glass. It can be seen that this material has a relative maximum at approximately 371 nm. The transmission rate is particularly high in this area. In comparison, the transmission rate of polymer according to curve 4 at wavelengths less than 375 nm is less than 1%, that is, the radiation is practically completely absorbed. For the method according to the invention it follows that the optimal wavelength for
Beschriftung etwa bei 371 nm liegt, weil der größte Teil der Energie des Strahls durch diesen Werkstoff hindurchgeht, andererseits aber eine dünne Schicht des Polymers bereits ausreicht, um die gesamte Energie der Lichtstrahlung zu  Labeling is around 371 nm because the majority of the energy of the beam passes through this material, but on the other hand a thin layer of the polymer is already sufficient to cover the entire energy of the light radiation
absorbieren.  absorb.
Der Wellenlängenbereich mit 371 nm ist zur Zeit nur Farbstofflasern zugänglich. In benachbarten Wellenlängenbereichen, in denen also die Transmissionsrate nicht ganz so hoch ist, können beispielsweise der Xenon-Fluor-Eximerlaser verwendet werden, der bei einer Wellenlänge von 351 nm eine Transmissionsrate von 35% hat, oder es können Festkörperlaser verwendet werden, und zwar mit einer Harmonischen, z. B. der dritten Harmonischen des Neodym-YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 355 nm bei einer Transmissionsrate von 45% im Glas. The 371 nm wavelength range is currently only accessible to dye lasers. In neighboring wavelength ranges, in which the transmission rate is not quite as high, for example, the xenon fluorine eximer laser can be used, which has a transmission rate of 35% at a wavelength of 351 nm, or solid-state lasers can be used, with a harmonic, e.g. . B. the third harmonic of the neodymium-YAG laser with a wavelength of 355 nm at a transmission rate of 45% in the glass.
Fig. 2 zeigt Darstellungen für die nacheinander folgendeFig. 2 shows representations for the successive
Durchstrahlung verschiedener Schichten mit Laserlicht, nämlich eine Luftschicht, eine Glasschicht und eine Polymerschicht. DieRadiation through different layers with laser light, namely an air layer, a glass layer and a polymer layer. The
Glasschicht ist als Bauteilschicht 1 bezeichnet und die Glass layer is referred to as component layer 1 and the
Polymerschicht als Bauteilschicht 2. Außerdem ist im unteren Polymer layer as component layer 2. In addition, the bottom
Teil der Fig. 2 die Zersetzungsschwelle von Glas eingezeichnet, welche über der Zersetzungsschwelle dεr Polymerschicht liegt, wobei letztere ein Bereich ist, während die Zersetzungsschwelle von Glas infolge der festliegenden Schmelztemperatur einer einzigen IABS zugeordnet ist. Part of FIG. 2 shows the decomposition threshold of glass, which lies above the decomposition threshold of the polymer layer, the latter being an area, while the decomposition threshold of glass is assigned to a single I ABS due to the fixed melting temperature.
Die Luft absorbiert keine Laserstrahlung, so daß der The air does not absorb laser radiation, so the
Kurvenverlauf in Fig. 2 oben X-Achsen-parallel ist und in Fig. 2 unten mit der X-Achse zusammenfällt. In Glas wird nur wenig Laser Strahlung absorbiert, weil Glas eine hohe Transmissionsrate T hat. Infolgedessen fällt die Intensität I in der Curve in FIG. 2 above is parallel to the X axis and coincides with the X axis in FIG. 2 below. Only little laser radiation is absorbed in glass because glass has a high transmission rate T. As a result, the intensity I drops in the
Bauteilschicht 1 nur wenig ab. Die absorbierte Intensität zeigt über die Dicke der Schicht 1 geringe und abnehmende Werte, die unterhalb der Zersetzungsschwelle des Glases liegen, so daß letzteres nicht beschädigt wird. Die abfallenden Werte von IABS in Glas erklären sich durch die mit wachsender Dicke geringer werdende Intensität gemäß Fig. 2, oberer Teil, so daß auch die pro Volumeneinheit absorbierte Intensität IABS entsprechend abnimmt. Component layer 1 only slightly. The absorbed intensity shows small and decreasing values over the thickness of the layer 1, which are below the decomposition threshold of the glass, so that the latter is not damaged. The falling values of I ABS in glass can be explained by the decreasing intensity with increasing thickness according to FIG. 2, upper part, so that the intensity I ABS absorbed per unit volume also decreases accordingly.
Die Bauteilschicht 2 hat einε geringe Transmissionsrate T bzw. eine hohe Absorption, so daß die Intensität der Strahlung sehr schnell auf sehr geringe Werte abfällt. Dementsprechend groß ist die absorbierte Intensität I ABS mit einem Spitzenwert 5, der die Zersetzungsschwelle von Polymer erreicht und überschreitet, so daß dort Änderungen der Struktur des Polymers erreicht werden. The component layer 2 has a low transmission rate T or a high absorption, so that the intensity of the radiation drops very quickly to very low values. The absorbed intensity I ABS is correspondingly large with a peak value 5 which reaches and exceeds the decomposition threshold of polymer, so that changes in the structure of the polymer are achieved there.
Zur Beschriftung der Bauteilschicht 2 durch die Bauteilschicht 1 hindurch werden die Intensitäts- und Leistungsparameter einer Strahlung mit geeigneter Wellenlänge so eingestellt, daß die unterschiedlichen thermischen Eigenschaften der Werkstoffe ausgenutzt werden. Während die Polymerschicht bzw. die Bauteilschicht 2 gezielt beschädigt wird, allerdings nur in einem Teilbereich ihrer Dicke, bleibt die Bauteilschicht 1 insgesamt unbeschädigt, weil die absorbiεrte Leistung zu einem Aufschmelzen nicht ausreicht. To label the component layer 2 through the component layer 1, the intensity and power parameters of radiation with a suitable wavelength are set so that the different thermal properties of the materials are used. While the polymer layer or the component layer 2 is deliberately damaged, but only in a partial area of its thickness, the component layer 1 remains undamaged overall because the absorbed power is not sufficient for melting.
Gewerbliche Verwertbarkeit Commercial usability
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine ausreichend erkfennbare Beschriftung mit Laserstrahlung ohne Schädigung der Oberfläche des Verbundbauteils. The method according to the invention enables a sufficiently recognizable inscription with laser radiation without damaging the surface of the composite component.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Beschriften von Verbundbauteilen mit Laserstrahlung, insbesondere für Sicherheitsscheiben, bei dem von mehreren miteinander verbundenen Bauteilschichten eine mindestens teiltransparent ist, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t, daß für die transparente 1. Method for marking composite components with laser radiation, in particular for security panes, in which one of several interconnected component layers is at least partially transparent, that is to say that for the transparent
Bautεilschicht (1) εin Werkstoff verwendet wird, dessen Transmissionsrate (T) für die zum Beschriften verwendete Laserstrahlung größer ist, als die Transmissionsrate (T) des Werkstoffs der zweiten Bauteilschicht (2), und daß die Beschriftung dieser zweiten Schicht (2) durch die erste, transparente Schicht (1) hindurch mit letztere unbeschädigt lassenden Intensitäts- und Leistungsparametern der Strahlung erfolgt.  Component layer (1) εin material is used, the transmission rate (T) for the laser radiation used for labeling is greater than the transmission rate (T) of the material of the second component layer (2), and that the labeling of this second layer (2) by the first, transparent layer (1) with the latter leaving the intensity and power parameters of the radiation undamaged.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als erste Bauteilschicht (1) sine Glasschicht verwendet wird. 2. The method of claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that sine glass layer is used as the first component layer (1).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als zweite Bauteilschicht (2) eine zwei Glasscheiben miteinander verklebende Polymerschicht verwendet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that as a second component layer (2) a two glass panes adhesive polymer layer is used.
Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, daß die Beschriftung nach Fertigstellung der Sicherheitsscheibe erfolgt. Method according to claim 3, characterized in that the inscription takes place after the safety pane has been completed.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein 5. The method according to one or more of claims 1 to 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a
Xenon-Fluorid-Eximerlaser oder ein bedarfsweise frequenzvervielfachter Neodym-YAG-Laser verwendet wird.  Xenon fluoride eximer laser or a frequency-multiplied neodymium-YAG laser is used.
6. Verfahren nach einem oder mehreren dεr Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die 6. The method according to one or more of claims 1 to 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Laserstrahlung gepulst ist und die Beschriftung durch Zersetzung der Polymerschicht bei Anwendung mehrerer aufeinander folgender Impulse erfolgt.  Laser radiation is pulsed and the label is made by decomposing the polymer layer when using several successive pulses.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Be- schriftung unter Verwendung einer Maske mit dem gewünschten Abbildungsmaßstab von der LaserStrahlung auf das 7. The method according to one or more of claims 1 to 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the inscription using a mask with the desired imaging scale from the laser radiation to the
Verbundbauteil projiziert wird und/oder daß ein fokussierter Laserstrahl unter Verwendung einεr Ablenkσptik die Be- schriftung vornimmt.  Composite component is projected and / or that a focused laser beam uses the deflection optics to label it.
8. Verbundbauteil aus mehreren miteinander verbundenen 8. Composite component made of several interconnected
Schichten, insbesondere Sicherheitsscheibe für den  Layers, especially safety window for the
Automobil- oder Apparatebau, von denen eine mindestens teiltransparent ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Verbundbauteil eine von der transparenten Bauteilschicht (1) abgedeckte Beschriftung aufweist, die aus einer mit Laserstrahlung durch die transparente Bauteilschicht (1) hindurch geänderten WerkstoffStruktur des bestrahlten Werkstoffs besteht.  Automobile or apparatus engineering, one of which is at least partially transparent, so that the composite component has a label covered by the transparent component layer (1), which consists of a material structure of the irradiated material that has been modified with laser radiation through the transparent component layer (1).
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