EP2197684B1 - Verfahren zur lasermarkierung eines polymermaterials - Google Patents

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EP2197684B1
EP2197684B1 EP08839875A EP08839875A EP2197684B1 EP 2197684 B1 EP2197684 B1 EP 2197684B1 EP 08839875 A EP08839875 A EP 08839875A EP 08839875 A EP08839875 A EP 08839875A EP 2197684 B1 EP2197684 B1 EP 2197684B1
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EP
European Patent Office
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approximately
polymer material
laser
nanoparticles
sensitive component
Prior art date
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Revoked
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EP08839875A
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English (en)
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EP2197684A1 (de
Inventor
Thadeus Schauer
Heinz Greisinger
Roman Maurer
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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    • 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 present invention relates to a method for laser marking a polymer material.
  • the laser marking of polymer materials is a preferred method for providing these materials with a permanent and precise marking or marking.
  • the polymer materials to be marked are both plastic moldings of various kinds and also coatings or coatings of objects.
  • the laser marking methods for polymer materials described in the prior art are in principle based on the fact that the interaction of the laser light with the polymer matrix itself or with a laser-sensitive additive results in a high input of thermal energy into the polymer material. As a result of this energy input, pyrolysis, carbonation, foaming or ablation of the material, i. a macroscopic structural change of the polymer matrix, in the areas acted upon by laser light, which is then visually perceptible as a label.
  • the laser marking thus results in a considerable change in the structure of the matrix of the polymer material, which in many cases loses its desired properties at the marked locations.
  • complete removal and / or reduction of durability may occur. Therefore, in a number of applications where the integrity of the surface of the article to be marked is important, such processes are not applicable.
  • the WO 2005/047009 A1 discloses a method for laser marking a plastic material by means of a laser marking additive having a particle size of less than 100 nm.
  • a laser marking additive having a particle size of less than 100 nm.
  • a tin-antimony mixed oxide having a particle size of 10 to 70 nm is used.
  • a metal powder may be added to improve the mark contrast.
  • WO 2006/067380 A1 describes a method for producing a machine-readable mark on a plastic pipe, wherein the surface of the pipe is treated with a laser.
  • pigments are added which either themselves undergo a color change or cause a color change of the polymer material.
  • the WO 2004/050380 A1 discloses a writable with a laser beam film having at least one permeable to the laser beam, single or multilayer top film, below which at least part of a surface is arranged by the laser beam variable medium having microscopic metallic particles.
  • the object of the present invention is to provide a method for the laser marking of a polymer material, in which the aforementioned disadvantages of the methods known from the prior art are avoided.
  • the optical impression of the polymer material in the selected region changes, and thus to a visible marking, without this having an effect Changing the structure of the polymer material itself (ie, for example, the laser-sensitive component containing polymer matrix) is connected.
  • a physical structural change is to be understood as meaning evaporation and / or atomization of the laser-sensitive component.
  • the method according to the invention thus offers the advantageous possibility of marking a polymer material by means of a laser without adversely affecting its mechanical properties, which may be present in a protective or barrier function.
  • the initial surface finish of the polymeric material e.g. whose roughness, are maintained.
  • Another advantage can be seen in the versatility of the markings that can be generated by the method according to the invention.
  • markings with different brightnesses and / or color impressions can be produced.
  • markers with a stepless contrast are possible, in particular by varying the intensity of the applied laser light, whereby the extent of the structure modification of the laser-sensitive component can be influenced.
  • the inventive method is thus suitable for a variety of applications and types of markings, such. As labels, symbolic or graphic markers, etc.
  • a laser marking of the polymer material without significant change in the properties of Being able to produce polymer matrix is based inter alia on the corresponding dimensions of the nanoparticles and / or nano-layer (s) provided.
  • these particles and / or layer (s) can have a relatively low mass in relation to the polymer material, and relatively low intensities of the laser light are already sufficient to bring about the physical structure change of the laser-sensitive component. Due to these low intensities, in particular pyrolysis, foaming or ablation of the polymer material can be largely avoided.
  • nanoparticles or nanosheets are understood in particular to mean particles or layers which have an average dimension of less than about 1000 nm in at least one dimension.
  • Various types of nanoparticles and nanosheets that can be used are discussed below.
  • the polymer material comprises nanoparticles. It is particularly advantageous if the nanoparticles are distributed essentially homogeneously in the polymer material. In this case, the polymer material forms a matrix receiving the nanoparticles.
  • the modification according to the invention of the physical structure of the laser-sensitive component of the nanoparticles changes the visual impression of the polymer material which is co-determined by the nanoparticles distributed therein, as a result of which the marking according to the invention is produced in the corresponding region.
  • the small dimensions of nanoparticles make it possible to carry out the process according to the invention with relatively low laser intensities, ie with a relatively low energy input into the polymer material.
  • the nanoparticles used have, in at least one dimension, an average dimension of about 400 nm or less, preferably from about 5 to about 300 nm, more preferably from about 10 to about 200 nm, most preferably about 50 up to about 100 nm.
  • the nanoparticles have a dimension in the nanometer range in only one or two dimensions.
  • the nanoparticles In order for the nanoparticles to be sufficiently visible and their modification to result in a perceptible change in the optical impression of the polymer material, it is particularly advantageous if the nanoparticles have an average dimension of approximately 100 nm or more in at least one dimension. Particularly preferred in this regard are average dimensions of about 5 to about 500 microns, most preferably from about 25 to about 100 microns. Nanoparticles in this size range cause a clear optical effect.
  • nanoparticles may be in the form of platelets, needles, fibers, solid or hollow spheres or the like, or mixtures thereof. If the nanoparticles are present, for example, as flakes, they preferably have a thickness in the nanometer range and, moreover, dimensions in the micrometer range, corresponding to the above-mentioned preferred size ranges.
  • the nanoparticles comprise at least one laser-sensitive component, which has not yet been discussed in detail.
  • a laser-sensitive component here is to be understood as meaning any material which is capable of interacting with laser light, in particular of absorbing it, such that, as a consequence of this interaction, the physical structure of the material is at least partially modified.
  • a variety of such materials are known and can be used in the context of the present invention, depending on the nature of the laser-sensitive component (s) must be used partially laser light with different wavelengths and / or intensities.
  • the nanoparticles are substantially completely formed from a laser-sensitive component. Nanoparticles with such a substantially homogeneous structure are easy to produce.
  • the nanoparticles are at least partially vaporized and / or atomized by the action of the laser light.
  • Such evaporation or sputtering of the nanoparticles contained in the polymer material leads to a significant change in the visual impression in the area in question, by destroying the previously visible nanoparticles without, as stated above, adversely affecting the properties of the polymer matrix.
  • the laser-sensitive component comprises one or more metals, alloys or mixtures thereof.
  • the selection of the laser-sensitive component in particular its influence on the desired appearance (color, brightness, reflection properties, etc.) of the polymer material can be taken into account.
  • Metals for use as a laser-sensitive component are preferably selected from aluminum, chromium, zinc, nickel, magnesium, tin, lead, copper, silver, gold, iron, stainless steel, iridium, vanadium, cadmium, titanium and platinum.
  • the nanoparticles comprise a core component and an at least partially coating of a laser-sensitive component.
  • the core component serves as a carrier for the laser-sensitive component and remains substantially unaffected by the laser light used in the context of the method according to the invention.
  • the coating of the nanoparticles is at least partially vaporized and / or atomized by the action of the laser light, wherein as the laser-sensitive component (s) of the coating in particular the materials already mentioned above can be used.
  • the marker is in In this case, this is produced by determining the visual impression by the core component instead of the coating in the relevant area of the polymer material after the action of the laser light. Depending on the selection of the corresponding components, the marking may thus appear both lighter and darker than the non-marked region of the polymer material.
  • the coating of the nanoparticles preferably has a thickness of about 5 to about 300 nm, preferably from about 10 to about 200 nm, more preferably from about 20 to about 100 nm.
  • the provision of thin layer thicknesses in the nanometer range also contributes In this case, it is possible to work with relatively low laser intensities.
  • the dimensions of the core component are rather uncritical in this context.
  • the core component of the nanoparticles preferably comprises glass and / or one or more mineral or synthetic inorganic materials.
  • the core component particularly preferably comprises a layered silicate, in particular mica and / or coated mica, graphite, Al 2 O 3 , TiO 2 , SiO 2 , Fe 2 O 3 or BiOCl.
  • the core component may further comprise one or more plastics, in particular polymethyl methacrylate, polystyrene or polyethylene terephthalate.
  • plastics in particular polymethyl methacrylate, polystyrene or polyethylene terephthalate.
  • care should be taken in the selection of the core component that it is essentially not laser-sensitive in the wavelength range relevant to the laser-sensitive component.
  • the core component of the coated nanoparticles comprises a plurality of inorganic and / or organic materials.
  • the core component can in particular be constructed in multiple layers, for example in the form of multilayer platelets, spherical particles or the like.
  • platelets made of mica or plastic coated with one of the abovementioned metals as coated nanoparticles.
  • Such flakes are also used as effect pigments for certain lacquers (e.g., as metallic effect pigments, pearlescent pigments, interference pigments and the like).
  • the generation of the coating on the core component of the nanoparticles can be carried out in particular by means of PVD (physical vapor deposition), by means of CVD (chemical vapor deposition), wet-chemical or electrochemical.
  • the amount of nanoparticles in the polymer material may be selected taking into account various aspects, in particular the intensity of the optical impression of the nanoparticles and the desired maximum contrast of the label to be generated.
  • the proportion of nanoparticles may in particular be in the range from about 0.001 to about 20% by weight, based on the polymer material. Preferably, a proportion of about 0.01 to about 3 wt.%, Particularly preferably from about 0.1 to about 0.5 wt.%.
  • At least one nanolayer is arranged in, on and / or under the polymer material. This is particularly suitable in cases in which the polymer material itself is formed flat, d. H. for example in the form of a coating or a film.
  • the arrangement of the nano-layer (s) "on” or “under” the polymer material is to be understood relative to an orientation in which the side of the polymer material to be marked is oriented upwards.
  • the nanosheet has a thickness of about 400 nm or less, preferably from about 5 to about 300 nm, more preferably from about 20 to 200 nm, most preferably from about 50 to about 100 nm With a small layer thickness in the nanometer range, the mass of the nano layer is relatively small in relation to the polymer material, so that with low laser intensities and a low energy input into the polymer material can be worked.
  • the nanolayer is substantially completely formed from a laser-sensitive component.
  • the laser-sensitive components listed in connection with nanoparticles can be used.
  • the nanolayer is at least partially vaporized and / or atomized by the action of the laser light.
  • the marking is formed by the changed visual impression after the destruction of the previously visible nano-layer in the respective areas of the polymer material.
  • the polymeric material is in the form of a lacquer or a coating on a substrate.
  • the paint or the coating may have a thickness in the range of about 1 to about 250 microns.
  • lacquers or coatings used can in particular be based on acrylate, epoxide, polyurethane, silane, silicate, alkyd and / or polyester compounds.
  • the polymer material is in the form of a self-supporting molded body.
  • the polymer material of such a plastics molding may in particular be formed on the basis of a synthetic polymer which is selected from polyolefins, in particular polyethylene and polypropylene, polyamides, polyesters, polyacetates, polyethersulfones, polyacrylates, polyoxymethylenes, polyimides, polycarbonates, polyetherketones, polystyrene, polyvinyl chloride, acrylonitrile-butadiene- Styrene copolymer and mixtures thereof.
  • the composition of the polymer material can be chosen largely arbitrarily.
  • the selection should preferably be such that an interaction of the laser light with the polymer material is substantially avoided.
  • Moldings formed from the polymeric material can be used in various forms and for various applications.
  • the shaped body may be a foil.
  • Laser marking of films is of particular interest in the packaging industry.
  • the shaped body may be an injection molded part.
  • the inventive method allows the laser marking of a variety of products for a wide field of applications.
  • this may comprise not only the nanoparticles and / or nano layer (s) but also other additives which are substantially not laser-sensitive, for example fillers or color pigments.
  • the subject matter of the present invention also extends to a laser-marked polymeric material obtainable according to the method described above.
  • the Fig. 1A shows schematically and without regard to the real size ratios, a range of a to be marked by laser polymer material 10.
  • the polymer material 10 is a resist layer, which is applied to the surface of a substrate 12.
  • nanoparticles 14 are distributed in the form of flakes consisting of a laser-sensitive component, e.g. Aluminum, are formed.
  • the platelets have a thickness in the nanometer range and, moreover, dimensions in the micrometer range, so that on the one hand they have a very low mass in comparison to the polymer material 10 and on the other hand are visible and co-determine the visual impression of the polymer material 10.
  • the state of the laser-marked portion 18 of the polymer material 10 is shown in FIG Fig. 1B shown.
  • the material of the nanoparticles is dispersed in the polymer material 10 after their sputtering or evaporation and is no longer visible, so that the visual impression of the polymer material 10 in the marked area 18 is clearly changed compared to the unmarked areas 19.
  • there is essentially no ablation or pyrolysis of the polymer material 10 since the laser marking according to the invention can be carried out with a relatively low energy input.
  • the nanoparticles 14 are in the unmarked areas 19 and the substrate 12 is visible in the marked area 18.
  • the nanoparticles 14 are in the unmarked areas 19 and the substrate 12 is visible in the marked area 18.
  • At a lower Intensity of the laser light can be generated by a partial evaporation or atomization of the nanoparticles 14 also marks with continuous contrast.
  • nanoparticles having a core component and a coating of a laser-sensitive component are used instead of the nanoparticles 14 of the first exemplary embodiment.
  • An example of such nanoparticles is shown schematically in FIG Fig. 2A shown.
  • the nanoparticles 20 comprise as the core component e.g. Mica flakes 22, which comprise a coating 24 of a laser-sensitive component, e.g. Aluminum, have.
  • the thickness of the coating 24 is in the nanometer range and may be e.g. be applied to the mica platelets 22 by PVD or CVD.
  • the coating 24 of the nanoparticles 20 is vaporized and / or atomized by the action of the laser light in the region of the polymer material to be marked so that only the core component 22 remains (see Fig. 2B ).
  • the optical impression of the polymer material is determined prior to marking by the coating 24 and after the marking by the core component 22, wherein also in this case by the variation of the intensity of the laser light marks with a stepless contrast can be generated.
  • the nano-layer 32 is vaporized and / or atomized by the action of laser light, indicated by the arrow 36, and is no longer visible in the marked area 38, as in FIG Fig. 3B shown.
  • the substrate 30 is thus visible in the marked area 38, while in the non-marked areas 39 the nano layer 32 is visible.
  • the polymer material 40 is in the form of a self-supporting molded body, for example in the form of a plastic film, as in Fig. 4A is shown schematically.
  • nanoparticles 44 are distributed in the form of flakes, which are formed from a laser-sensitive component, for example aluminum, according to the first exemplary embodiment.
  • a 2-component PUR clearcoat from Wörwag (Woeropur® R-3203H) was used as polymer material. used, with layer thicknesses of about 20 to 50 microns was applied to a colored substrate.
  • the clear coat nanoparticles in the form of PVD aluminum flakes from the company Schlenk (eg Decomet ® 1008/10) were added.
  • the amount of the aluminum flakes based on the polymer material was 0.1% by weight, 0.2% by weight or 0.5% by weight.
  • the labeling of the polymer material by means of evaporation or sputtering of the aluminum flakes was carried out by the use of a Nd: YAG laser (LAS FD84S FOBA ®) at a wavelength of 1064 nm.
  • ChromaFlair ® 190 was the company JDS Uniphase used instead of PVD aluminum flakes. These are flakes of an inorganic carrier (core component), which have a metallic coating in the nanometer range.
  • the laser marking by means of evaporation or atomization of the metallic coating of the inorganic carrier was carried out as described in Example 1.
  • a 2K-PUR clear lacquer of Wörwag (Woeropur ® R-3203H) was applied with a layer thickness of 20 microns on a 60 nm thick PVD aluminum layer which had been applied to a 100 .mu.m thick PET film from Hueck Folien.
  • the laser marking by means of evaporation or atomization of the aluminum layer was carried out as described in Example 1.
  • PVD aluminum flakes of the firm Schlenk (eg Decomet ® 1008/10) were added in a polypropylene polymer Moplen ® HP501H Basell Germany in a concentration of 0.1 wt .-%, 0.2 wt .-% or 0.5. -% incorporated. From the polymer material moldings in the form of 1mm thick plates were prepared by extrusion.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials.
  • Die Lasermarkierung von Polymermaterialien ist eine bevorzugte Methode, um diese Materialien in einem schnellen und präzisen Verfahren mit einer dauerhaften Beschriftung oder sonstigen Kennzeichnung zu versehen. Bei den zu markierenden Polymermaterialien handelt es sich hierbei sowohl um Kunststoff-formkörper verschiedenster Art als auch um Lackierungen oder Beschichtungen von Gegenständen.
  • Die im Stand der Technik beschriebenen Lasermarkierungsverfahren für Polymermaterialien beruhen im Prinzip darauf, dass durch die Wechselwirkung des Laserlichts mit der Polymermatrix selbst oder mit einem lasersensitiven Additiv ein hoher Eintrag von thermischer Energie in das Polymermaterial erfolgt. In Folge dieses Energieeintrags kommt es zu einer Pyrolyse, Carbonisierung, Aufschäumung oder Ablation des Materials, d.h. einer makroskopischen Strukturänderung der Polymermatrix, in den mit Laserlicht beaufschlagten Bereichen, welche dann als Markierung optisch wahrnehmbar ist.
  • In der US 6,284,184 wird beispielsweise ein Verfahren zur Lasermarkierung mittels Ablation beschrieben. Dabei wird ein Kunststoffformteil eingesetzt, das an seiner Oberfläche eine oder mehrere Schichten unterschiedlich gefärbter Polymere aufweist. Durch das Abtragen einer oder mehrerer dieser Schichten mittels Laser kommt als Markierung die Farbe der jeweils darunter liegenden Schicht zum Vorschein.
  • In der EP 0 469 982 A2 wird ein Verfahren beschrieben zur Lasermarkierung von thermoplastischen Kunststoffen, wobei durch die Einwirkung des Lasers die in der Polymermatrix enthaltene Luft oder Feuchtigkeit expandiert und dadurch das Material aufgeschäumt wird.
  • Bei sämtlichen dieser Verfahren kommt es im Zuge der Lasermarkierung somit zu einer erheblichen Änderung der Struktur der Matrix des Polymermaterials, wodurch dieses in vielen Fällen seine gewünschten Eigenschaften an den markierten Stellen verliert. Insbesondere im Falle von Lacken oder Beschichtungen kann es je nach deren Dicke zur vollständigen Abtragung und/oder zur Verminderung der Haltbarkeit kommen. Bei einer Reihe von Anwendungen, bei denen es auf die Unversehrtheit der Oberfläche des zu markierenden Gegenstandes ankommt, sind solche Verfahren daher nicht anwendbar.
  • Die WO 2005/047009 A1 offenbart ein Verfahren zur Lasermarkierung eines Kunststoffmaterials mit Hilfe eines Lasermarkierungsadditivs mit einer Partikelgröße von weniger als 100 nm. Bei Verwendung eines YAG-Lasers wird ein Zinn-Antimon-Mischoxid mit einer Partikelgröße von 10 bis 70 nm eingesetzt. Ferner kann ein Metallpulver hinzugefügt werden, um den Markierungskontrast zu verbessern.
  • In der WO 2006/067380 A1 wird ein Verfahren zur Erzeugung einer maschinenlesbaren Markierung auf einem Kunststoffrohr beschrieben, wobei die Oberfläche des Rohrs mit einem Laser behandelt wird. Bei einer Ausführungsform dieses Verfahrens werden Pigmente hinzugefügt, die entweder selbst einen Farbwechsel vollziehen oder einen Farbwechsel des Polymermaterials bewirken.
  • Die WO 2004/050380 A1 offenbart eine mit einem Laserstrahl beschriftbare Folie, die mindestens eine für den Laserstrahl durchlässige, ein- oder mehrschichtige Oberfolie aufweist, unterhalb derer zumindest teilflächig ein durch den Laserstrahl veränderbares Medium angeordnet ist, welches mikroskopische metallische Partikel aufweist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials bereitzustellen, bei dem die zuvor genannten Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    • das Bereitstellen eines Polymermaterials, wobei in, unter und/oder auf dem Polymermaterial Nanopartikel und/oder eine oder mehrere Nanoschichten vorgesehen sind, wobei die Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en) mindestens eine lasersensitive Komponente aus einem oder mehreren Metallen, Legierungen oder Mischungen hiervon umfassen, und wobei die Nanopartikel in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 400 nm oder weniger aufweisen und/oder die Nanoschicht(en) eine Dicke von ca. 400 nm oder weniger aufweist; und
    • das Einwirken von Laserlicht auf einen ausgewählten Bereich des Polymermaterials, so dass die lasersensitive Komponente in diesem Bereich zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt wird.
  • Indem durch die Einwirkung des Lasers eine lasersensitive Komponente der Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en) modifiziert wird, kommt es zu einer Änderung des optischen Eindrucks des Polymermaterials in dem ausgewählten Bereich und somit zu einer sichtbaren Markierung, ohne dass dies mit einer Änderung der Struktur des Polymermaterials selbst (d.h. zum Beispiel der die lasersensitive Komponente enthaltenden polymeren Matrix) verbunden ist. Unter einer physikalischen Strukturänderung ist im Rahmen der Erfindung eine Verdampfung und/oder eine Zerstäubung der lasersensitiven Komponente zu verstehen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit die vorteilhafte Möglichkeit, ein Polymermaterial mittels Laser zu markieren, ohne seine mechanischen Eigenschaften, die gegebenenfalls in einer Schutz- oder Barrierefunktion bestehen, nachteilig zu beeinflussen. Insbesondere kann die ursprüngliche Oberflächenbeschaffenheit des Polymermaterials, z.B. deren Rauigkeit, aufrecht erhalten werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren und die mit ihm verbundenen Vorteile können unabhängig davon verwirklicht werden, ob das Polymermaterial z.B. in der Gestalt eines Formkörpers oder einer Beschichtung vorliegt. Auf bevorzugte Ausführungsformen des Polymermaterials im Rahmen der Erfindung wird weiter unten noch im Einzelnen einzugehen sein.
  • Ein weiterer Vorteil ist in der Vielseitigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugbaren Markierungen zu sehen. In Abhängigkeit von der Art und Menge der eingesetzten Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en), sowie der Transparenz und Farbe des Polymermaterials, können Markierungen mit unterschiedlichen Helligkeiten und/oder Farbeindrücken erzeugt werden. Des Weiteren sind Markierungen mit einem stufenlosen Kontrast möglich, insbesondere durch Variation der Intensität des einwirkenden Laserlichts, wodurch das Ausmaß der Strukturmodifikation der lasersensitiven Komponente beeinflusst werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich somit für eine Vielzahl verschiedener Einsatzbereiche und Arten von Markierungen, wie z. B. Beschriftungen, symbolische oder grafische Markierungen usw.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, eine Lasermarkierung des Polymermaterials ohne wesentliche Änderung der Eigenschaften der Polymermatrix erzeugen zu können, beruht unter Anderem auf den entsprechenden Abmessungen der vorgesehen Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en). Dadurch können diese Partikel und/oder Schicht(en) im Verhältnis zu dem Polymermaterial eine relativ geringe Masse aufweisen und es genügen bereits relativ geringe Intensitäten des Laserlichts, um die physikalische Strukturänderung der lasersensitiven Komponente herbeizuführen. Durch diese geringen Intensitäten kann insbesondere eine Pyrolyse, Aufschäumung oder Ablation des Polymermaterials weitgehend vermieden werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter Nanopartikeln bzw. Nanoschichten insbesondere solche Partikel bzw. Schichten verstanden, die in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von weniger als ca. 1000 nm aufweisen. Verschiedene Arten von Nanopartikeln und Nanoschichten, die dabei zum Einsatz kommen können, werden nachstehend erläutert.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Polymermaterial Nanopartikel. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nanopartikel im Wesentlichen homogen in dem Polymermaterial verteilt sind. Das Polymermaterial bildet hierbei eine die Nanopartikel aufnehmende Matrix. Durch die erfindungsgemäße Modifikation der physikalischen Struktur der lasersensitiven Komponente der Nanopartikel ändert sich der optische Eindruck des Polymermaterials, der durch die darin verteilten Nanopartikel mitbestimmt wird, wodurch die erfindungsgemäße Markierung in dem entsprechenden Bereich erzeugt wird.
  • Wie bereits angesprochen, ermöglichen die geringen Abmessungen von Nanopartikeln die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit relativ geringen Laserintensitäten, d.h. mit einem relativ geringen Energieeintrag in das Polymermaterial. Die eingesetzten Nanopartikel weisen in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 400 nm oder weniger auf, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 300 nm, weiter bevorzugt von ca. 10 bis ca. 200 nm, am meisten bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 nm.
  • Für die Verwirklichung der genannten Vorteile ist es hierbei ausreichend, wenn die Nanopartikel in nur einer oder in zwei Dimensionen eine Abmessung im Nanometerbereich aufweisen. Damit die Nanopartikel ausreichend sichtbar sind und ihre Modifikation zu einer wahrnehmbaren Änderung des optischen Eindrucks des Polymermaterials führt, ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Nanopartikel in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 100 nm oder mehr aufweisen. Besonders bevorzugt sind in dieser Hinsicht mittlere Abmessungen von ca. 5 bis ca. 500 µm, am meisten bevorzugt von ca. 25 bis ca. 100 µm. Nanopartikel in diesem Größenbereich bewirken einen deutlichen optischen Effekt.
  • Je nach dem Verhältnis der Abmessungen der Nanopartikel in verschiedenen Dimensionen sind verschiedene Formen denkbar, in denen die Nanopartikel vorliegen können. Bevorzugte Nanopartikel können in Form von Plättchen, Nadeln, Fasern, Voll- oder Hohlsphären oder dergleichen, oder Mischungen hiervon, ausgebildet sein. Liegen die Nanopartikel zum Beispiel als Plättchen (Flakes) vor, so weisen diese bevorzugt eine Dicke im Nanometerbereich und im Übrigen Abmessungen im Mikrometerbereich auf, entsprechend den oben genannten bevorzugten Größenbereichen.
  • Erfindungsgemäß umfassen die Nanopartikel mindestens eine lasersensitive Komponente, auf die bislang noch nicht im Einzelnen eingegangen wurde. Unter einer lasersensitiven Komponente ist hierbei jedes Material zu verstehen, das in der Lage ist, mit Laserlicht in Wechselwirkung zu treten, insbesondere zu absorbieren, derart, dass in Folge dieser Wechselwirkung die physikalische Struktur des Materials zumindest partiell modifiziert wird. Eine Vielzahl solcher Materialien sind bekannt und können im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, wobei je nach Art der lasersensitiven Komponente(n) zum Teil Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Intensitäten eingesetzt werden muss.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Nanopartikel im Wesentlichen vollständig aus einer lasersensitiven Komponente gebildet. Nanopartikel mit einem solchen im Wesentlichen homogenen Aufbau sind auf einfache Weise herzustellen.
  • Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei insbesondere bevorzugt, wenn die Nanopartikel durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt werden. Eine solche Verdampfung bzw. Zerstäubung der in dem Polymermaterial enthaltenen Nanopartikel führt zu einer deutlichen Änderung des optischen Eindrucks in dem betreffenden Bereich, indem die zuvor sichtbaren Nanopartikel zerstört werden, ohne dass dabei, wie oben ausgeführt, die Eigenschaften der Polymermatrix negativ beeinflusst würden.
  • Die lasersensitive Komponente umfasst ein oder mehrere Metalle, Legierungen oder Mischungen hiervon. Bei der Auswahl der lasersensitiven Komponente kann insbesondere auch deren Einfluss auf das gewünschte Aussehen (Farbe, Helligkeit, Reflektionseigenschaften usw.) des Polymermaterials berücksichtigt werden.
  • Metalle für den Einsatz als lasersensitive Komponente sind bevorzugt ausgewählt aus Aluminium, Chrom, Zink, Nickel, Magnesium, Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Edelstahl, Iridium, Vanadium, Cadmium, Titan und Platin.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen die Nanopartikel eine Kernkomponente sowie eine zumindest bereichsweise Beschichtung aus einer lasersensitiven Komponente. Die Kernkomponente dient hierbei als Träger für die lasersensitive Komponente und bleibt durch das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Laserlicht im Wesentlichen unbeeinflusst.
  • Bevorzugt wird die Beschichtung der Nanopartikel durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt, wobei als laser-sensitive Komponente(n) der Beschichtung insbesondere die bereits oben aufgeführten Materialien zum Einsatz kommen können. Die Markierung wird in diesem Fall dadurch erzeugt, dass in dem betreffenden Bereich des Polymermaterials nach der Einwirkung des Laserlichts der optische Eindruck durch die Kernkomponente anstelle der Beschichtung mitbestimmt wird. Je nach Auswahl der entsprechenden Komponenten kann dadurch die Markierung sowohl heller als auch dunkler erscheinen als der nicht markierte Bereich des Polymermaterials.
  • Die Beschichtung der Nanopartikel weist vorzugsweise eine Dicke von ca. 5 bis ca. 300 nm auf, bevorzugt von ca. 10 bis ca. 200 nm, weiter bevorzugt von ca. 20 bis ca. 100 nm. Das Vorsehen dünner Schichtdicken im Nanometerbereich trägt auch in diesem Fall dazu bei, dass mit relativ geringen Laserintensitäten gearbeitet werden kann. Die Abmessungen der Kernkomponente sind in diesem Zusammenhang eher unkritisch.
  • Die Kernkomponente der Nanopartikel umfasst vorzugsweise Glas und/oder ein oder mehrere mineralische oder synthetische anorganische Materialien. Besonders bevorzugt umfasst die Kernkomponente ein Schichtsilikat, insbesondere Glimmer und/oder beschichteten Glimmer, Graphit, Al2O3, TiO2, SiO2, Fe2O3 oder BiOCl.
  • Die Kernkomponente kann ferner ein oder mehrere Kunststoffe umfassen, insbesondere Polymethylmethacrylat, Polystyrol oder Polyethylenterephthalat. Grundsätzlich sollte bei der Auswahl der Kernkomponente darauf geachtet werden, dass diese in dem für die lasersensitive Komponente relevanten Wellenlängenbereich im Wesentlichen nicht lasersensitiv ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Kernkomponente der beschichteten Nanopartikel mehrere anorganische und/oder organische Materialien. In diesem Fall kann die Kernkomponente insbesondere mehrschichtig aufgebaut sein, z.B. in Form mehrschichtiger Plättchen, sphärischer Partikel oder dergleichen.
  • Besonders bevorzugt können als beschichtete Nanopartikel Plättchen (Flakes) aus Glimmer oder Kunststoff eingesetzt werden, die mit einem der oben genannten Metalle beschichtet sind. Derartige Flakes werden auch als Effektpigmente für bestimmte Lacke verwendet (z.B. als Metalleffektpigmente, Perlglanzpigmente, Interferenzpigmente und dergeleichen).
  • Die Erzeugung der Beschichtung auf der Kernkomponente der Nanopartikel kann insbesondere mittels PVD (physical vapor deposition), mittels CVD (chemical vapor deposition), nasschemisch oder elektrochemisch erfolgen.
  • Die Menge der Nanopartikel in dem Polymermaterial kann unter Berücksichtigung verschiedener Aspekte gewählt werden, insbesondere der Intensität des optischen Eindrucks der Nanopartikel sowie des gewünschten maximalen Kontrasts der zu erzeugenden Markierung. Der Anteil an Nanopartikeln kann insbesondere im Bereich von ca. 0,001 bis ca. 20 Gew.%, bezogen auf das Polymermaterial, liegen. Bevorzugt ist ein Anteil von ca. 0,01 bis ca. 3 Gew.% , besonders bevorzugt von ca. 0,1 bis ca. 0,5 Gew.%.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in, auf und/oder unter dem Polymermaterial mindestens eine Nanoschicht angeordnet. Dies bietet sich insbesondere in den Fällen an, in denen auch das Polymermaterial selbst flächig ausgebildet ist, d. h. beispielsweise in Form einer Beschichtung oder einer Folie vorliegt.
  • Die Anordnung der Nanoschicht(en) "auf" oder "unter" dem Polymermaterial ist relativ zu einer Ausrichtung zu verstehen, bei der die zu markierende Seite des Polymermaterials nach oben orientiert ist.
  • Die Nanoschicht weist eine Dicke von ca. 400 nm oder weniger auf, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 300 nm, weiter bevorzugt von ca. 20 bis 200 nm, am meisten bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 nm. Durch die geringe Schichtdicke im Nanometerbereich ist die Masse der Nanoschicht relativ gering im Verhältnis zum Polymermaterial, sodass mit geringen Laserintensitäten und einem geringen Energieeintrag in das Polymermaterial gearbeitet werden kann.
  • Bevorzugt ist die Nanoschicht im Wesentlichen vollständig aus einer lasersensitiven Komponente gebildet. Dabei können insbesondere die im Zusammenhang mit Nanopartikeln aufgeführten lasersensitiven Komponenten eingesetzt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nanoschicht durch die Einwirkung des Laserlichts zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt wird. Die Markierung entsteht dabei durch den veränderten optischen Eindruck nach der Zerstörung der zuvor sichtbaren Nanoschicht in den betreffenden Bereichen des Polymermaterials.
  • Im Folgenden soll noch auf verschiedene Arten von Polymermaterialien eingegangen werden, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens markiert werden können.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Polymermaterial in Form eines Lackes oder einer Beschichtung auf einem Substrat vor. Durch die vorteilhaften Eigenschaften der Erfindung können auch sehr dünne Lackschichten oder Beschichtungen mittels Laser markiert werden, da keine Ablation des Polymermaterials erfolgt und die Schutzfunktion des Lackes bzw. der Beschichtung somit im Wesentlichen nicht beeinträchtigt wird. Insbesondere kann der Lack oder die Beschichtung eine Dicke im Bereich von ca. 1 bis ca. 250 µm aufweisen.
  • Da im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens keine Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Polymermaterial selbst erforderlich ist, kann dessen Zusammensetzung weitgehend frei gewählt werden. Die eingesetzten Lacke oder Beschichtungen können insbesondere auf Basis von Acrylat-, Epoxid-, Polyurethan-, Silan-, Silikat-, Alkyd- und/oder Polyesterverbindungen gebildet sein.
  • In dem Fall, dass eine Nanoschicht vorgesehen ist, kann diese sowohl zwischen dem Substrat und dem Polymermaterial, d.h. unter dem Lack bzw. der Beschichtung, als auch auf dem Polymermaterial, d.h. als Deckschicht, angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, die Nanoschicht in dem Polymermaterial, d.h. als Zwischenschicht, anzuordnen.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Polymermaterial in Form eines selbsttragenden Formkörpers vor. Das Polymermaterial eines solchen Kunststoffformkörpers kann insbesondere auf Basis eines synthetischen Polymers gebildet sein, welches ausgewählt ist aus Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, Polyamiden, Polyestern, Polyacetaten, Polyethersulfonen, Polyacrylaten, Polyoxymethylenen, Polyimiden, Polycarbonaten, Polyetherketonen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, AcrylnitrilButadien-Styrol-Copolymerisat und deren Mischungen.
  • Aufgrund der Tatsache, dass erfindungsgemäß die Wechselwirkung des Laserlichts mit den Nanopartikeln und/oder Nanoschichten(en) erfolgt, kann auch in diesem Fall die Zusammensetzung des Polymermaterials weitgehend beliebig gewählt werden. In Abhängigkeit von der Art der Nanopartikel und/oder Nanoschicht(en) und der dadurch bedingten Wellenlänge des eingesetzten Laserlichts sollte die Auswahl jedoch bevorzugt so erfolgen, dass eine Wechselwirkung des Laserlichts mit dem Polymermaterial im Wesentlichen vermieden wird.
  • Auf diese Weise können verschiedenste Arten von Polymermaterialien mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens markiert werden, indem jeweils geeignete lasersensitive Komponenten und Laser mit entsprechenden Wellenlängen, wie sie dem Fachmann bekannt sind, eingesetzt werden.
  • Formkörper, die aus dem Polymermaterial gebildet sind, können in verschiedenen Gestalten und für verschiedene Einsatzbereiche zur Anwendung kommen. Insbesondere kann es sich bei dem Formkörper um eine Folie handeln.
  • Die Lasermarkierung von Folien ist insbesondere in der Verpackungsindustrie von großem Interesse.
  • Ferner kann es sich bei dem Formkörper um ein Spritzgussteil handeln. Damit erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die Lasermarkierung verschiedenster Produkte für ein weites Feld von Anwendungen.
  • Unabhängig von der Art und Form des Polymermaterials kann dieses neben den Nanopartikeln und/oder Nanoschicht(en) auch weitere Additive, die im Wesentlichen nicht lasersensitiv sind, umfassen, beispielsweise Füllstoffe oder Farbpigmente.
  • Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auch auf ein lasermarkiertes Polymermaterial, welches gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhältlich ist.
  • Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der Zeichnungen sowie der nachfolgenden Beispiele noch weiter erläutert.
  • Es zeigen im Einzelnen:
    • Fig. 1:
    Eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Fig. 2:
    eine schematische Darstellung des Aufbaus von Nanopartikeln gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    Fig. 3:
    eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
    Fig. 4:
    eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die Fig. 1A zeigt schematisch und ohne Rücksicht auf die realen Größenverhältnisse einen Bereich eines mittels Laser zu markierenden Polymermaterials 10. Bei dem Polymermaterial 10 handelt es sich um eine Lackschicht, die auf die Oberfläche eines Substrats 12 aufgetragen ist.
  • In dem Polymermaterial 10 sind Nanopartikel 14 in Form von Plättchen (Flakes) verteilt, die aus einer lasersensitiven Komponente, z.B. Aluminium, gebildet sind. Die Plättchen weisen eine Dicke im Nanometerbereich und im Übrigen Abmessungen im Mikrometerbereich auf, sodass sie einerseits eine sehr geringe Masse im Vergleich zu dem Polymermaterial 10 aufweisen und andererseits sichtbar sind und den optischen Eindruck des Polymermaterials 10 mitbestimmen.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymermaterial 10 in dem zu markierenden Bereich mit Laserlicht, angedeutet durch den Pfeil 16, beaufschlagt, wobei die Wellenlänge und Intensität des Laserlichts so gewählt sind, dass dieses von der lasersensitiven Komponente der Nanopartikel 14 absorbiert wird. Dabei kommt es zu einer Verdampfung und/oder Zerstäubung der Nanopartikel 14.
  • Der Zustand des lasermarkierten Bereichs 18 des Polymermaterials 10 ist in der Fig. 1B dargestellt. Das Material der Nanopartikel ist nach deren Zerstäubung bzw. Verdampfung in dem Polymermaterial 10 dispergiert und nicht mehr sichtbar, sodass der optische Eindruck des Polymermaterials 10 in dem markierten Bereich 18 gegenüber den nicht markierten Bereichen 19 deutlich verändert ist. Gleichzeitig erfolgt im Wesentlichen keine Ablation oder Pyrolyse des Polymermaterials 10, da die erfindungsgemäße Lasermarkierung mit einem relativ geringen Energieeintrag durchgeführt werden kann.
  • Handelt es sich bei dem Polymermaterial 10 beispielsweise um einen transparenten Lack, so sind in den nicht markierten Bereichen 19 die Nanopartikel 14 und in dem markierten Bereich 18 das Substrat 12 sichtbar. Bei einer geringeren Intensität des Laserlichts können durch eine nur partielle Verdampfung bzw. Zerstäubung der Nanopartikel 14 auch Markierungen mit stufenlosem Kontrast erzeugt werden.
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anstelle der Nanopartikel 14 des ersten Ausführungsbeispiels Nanopartikel mit einer Kernkomponente und einer Beschichtung aus einer lasersensitiven Komponente eingesetzt. Ein Beispiel für derartige Nanopartikel ist schematisch in der Fig. 2A dargestellt.
  • Die Nanopartikel 20 umfassen als Kernkomponente z.B. Glimmerplättchen 22, welche eine Beschichtung 24 aus einer lasersensitiven Komponente, z.B. Aluminium, aufweisen. Die Dicke der Beschichtung 24 liegt im Nanometerbereich und kann z.B. mittels PVD oder CVD auf die Glimmerplättchen 22 aufgebracht werden.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Einwirkung des Laserlichts in dem zu markierenden Bereich des Polymermaterials die Beschichtung 24 der Nanopartikel 20 verdampft und/oder zerstäubt, sodass nur noch die Kernkomponente 22 übrig bleibt (siehe Fig. 2B). Somit wird der optische Eindruck des Polymermaterials vor der Markierung durch die Beschichtung 24 und nach der Markierung durch die Kernkomponente 22 bestimmt, wobei auch in diesem Fall durch die Variation der Intensität des Laserlichts Markierungen mit einem stufenlosen Kontrast erzeugt werden können.
  • Bei einem dritten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf ein Substrat 30 zunächst eine Nanoschicht 32 aus einem lasersensitiven Material, z.B. Aluminium, aufgebracht. Auf diese Nanoschicht 32 wird ein Polymermaterial 34 in Form einer Lackschicht aufgebracht, wie dies in der Fig. 3A schematisch dargestellt ist.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Nanoschicht 32 durch die Einwirkung von Laserlicht, angedeutet durch den Pfeil 36, verdampft und/oder zerstäubt und ist in dem markierten Bereich 38 nicht mehr sichtbar, wie in der Fig. 3B dargestellt. Durch die Zerstörung der unter dem Polymermaterial 34 angeordneten Nanoschicht 32 wird somit in dem markierten Bereich 38 das Substrat 30 sichtbar, während in den nicht markierten Bereichen 39 die Nanoschicht 32 sichtbar ist.
  • Bei einem vierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt das Polymermaterial 40 in Form eines selbsttragenden Formkörpers vor, z.B. in Form einer Kunststofffolie, wie dies in Fig. 4A schematisch dargestellt ist. In dem Polymermaterial 40 sind Nanopartikel 44 in Form von Plättchen (Flakes) verteilt, die aus einer lasersensitiven Komponente, z.B. Aluminium, gebildet sind, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Polymermaterial 40 in dem zu markierenden Bereich mit Laserlicht, angedeutet durch den Pfeil 46, beaufschlagt. Dabei kommt es zu einer Verdampfung und/oder Zerstäubung der Nanopartikel 44.
  • Der Zustand des lasermarkierten Bereichs 48 des Polymermaterials 40 ist in der Figur 4B dargestellt. Das Material der Nanopartikel ist nach deren Zerstäubung bzw. Verdampfung in dem Polymermaterial 40 dispergiert und nicht mehr sichtbar, sodass der optische Eindruck des Polymermaterials 40 in dem markierten Bereich 48 gegenüber dem nicht markierten Bereich 49 deutlich verändert ist.
    • Beispiele Beispiel 1
  • Für die Lasermarkierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde als Polymermaterial ein 2K-PUR-Klarlack der Firma Wörwag (Woeropur® R-3203H) verwendet, der mit Schichtdicken von ca. 20 bis 50 µm auf ein farbiges Substrat aufgetragen wurde.
  • Dem Klarlack wurden Nanopartikel in Form von PVD-Aluminiumflakes von der Firma Schlenk (z.B. Decomet® 1008/10) zugegeben. Die Menge der Aluminiumflakes bezogen auf das Polymermaterial betrug 0,1 Gew.%, 0,2 Gew.% oder 0,5 Gew.%.
  • Die Markierung des Polymermaterials mittels Verdampfung bzw. Zerstäubung der Aluminiumflakes erfolgte durch den Einsatz eines Nd:YAG-Lasers (FOBA®-LAS FD84S) bei einer Wellenlänge von 1064 nm.
  • Durch Variation der Intensität des Lasers konnten Markierungen mit hoher Kantenschärfe und stufenlosem Kontrast erzeugt werden, ohne dass es zu einer Ablation der Lackschicht kam. Dabei wurde mit einem Lampenstrom im Bereich von 21 A bis 32 A und einer entsprechenden Leistung von ca. 1 W bis 8 W, einer Vorschubgeschwindigkeit von 80 bis 2000 mm/s und einer Modenblende 1.0 gearbeitet.
    • Beispiel 2
  • Ausgehend von Beispiel 1 wurde anstelle von PVD-Aluminiumflakes ein Effektpigment ChromaFlair® 190 der Firma JDS Uniphase verwendet. Hierbei handelt es sich um Flakes aus einem anorganischen Träger (Kernkomponente), die eine metallische Beschichtung im Nanometerbereich aufweisen.
  • Die Lasermarkierung mittels Verdampfung bzw. Zerstäubung der metallischen Beschichtung des anorganischen Trägers erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben.
    • Beispiel 3
  • Ein 2K-PUR-Klarlack der Firma Wörwag (Woeropur® R-3203H) wurde mit einer Schichtdicke von 20 µm auf eine 60 nm dicke PVD-Aluminiumschicht aufgetragen, welche auf eine 100 µm dicke PET-Folie der Firma Hück Folien appliziert worden war.
  • Die Lasermarkierung mittels Verdampfung bzw. Zerstäubung der Aluminiumschicht erfolgte wie in Beispiel 1 beschreiben.
    • Beispiel 4
  • PVD-Aluminiumflakes der Firma Schlenk (z.B. Decomet® 1008/10) wurden in ein Polypropylenpolymer Moplen® HP501H der Firma Basell Deutschland in einer Konzentration von 0,1 Gew.-%, 0,2 Gew.-% oder 0,5 Gew.-% eingearbeitet. Aus dem Polymermaterial wurden Formkörper in Form von 1mm dicken Platten mittels Extrusion hergestellt.
  • Die Lasermarkierung der Platten mittels Verdampfung bzw. Zerstäubung der Aluminiumflakes erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben.

Claims (15)

  1. Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials (10), umfassend
    - das Bereitstellen eines Polymermaterials (10), wobei in, unter und/oder auf dem Polymermaterial (10) Nanopartikel (14) und/oder eine oder mehrere Nanoschichten (32) vorgesehen sind, wobei die Nanopartikel (14) und/oder Nanoschicht(en) (32) mindestens eine lasersensitive Komponente aus einem oder mehreren Metallen, Legierungen oder Mischungen hiervon umfassen, und wobei die Nanopartikel (14) in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 400 nm oder weniger aufweisen und/oder die Nanoschicht(en) (32) eine Dicke von ca. 400 nm oder weniger aufweist; und
    - das Einwirken von Laserlicht (16) auf einen ausgewählten Bereich (18) des Polymermaterials (10), so dass die lasersensitive Komponente in diesem Bereich (18) zumindest partiell verdampft und/oder zerstäubt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nanopartikel (14) in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung ca. 5 bis ca. 300 nm aufweisen, bevorzugt von ca. 10 bis ca. 200 nm, weiter bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 nm.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nanopartikel (14) in mindestens einer Dimension eine mittlere Abmessung von ca. 100 nm oder mehr aufweisen, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 500 µm, weiter bevorzugt von ca. 25 bis ca. 100 µm.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Nanopartikel (14) im Wesentlichen vollständig aus einer lasersensitiven Komponente gebildet sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Nanopartikel (20) eine Kernkomponente (22) sowie eine zumindest bereichsweise Beschichtung (24) aus einer lasersensitiven Komponente umfassen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Beschichtung (24) eine Dicke von ca. 5 bis ca. 300 nm aufweist, bevorzugt von ca. 10 bis ca. 200 nm, weiter bevorzugt von ca. 20 bis ca. 100 nm.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Kernkomponente (22) ein Schichtsilikat, insbesondere Glimmer und/oder beschichteten Glimmer, Graphit, Al2O3, TiO2, SiO2, Fe2O3, BiOCl, oder einen oder mehrere Kunststoffe, insbesondere Polymethylmethacrylat, Polystyrol oder Polyethylenterephthalat, umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Anteil an Nanopartikeln (14) in dem Polymermaterial ca. 0,001 bis ca. 20 Gew.% beträgt, bevorzugt ca. 0,01 bis ca. 3 Gew.%, weiter bevorzugt ca. 0,1 bis ca. 0,5 Gew.%.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nanoschicht (32) eine Dicke von ca. 5 bis ca. 300 nm aufweist, bevorzugt von ca. 20 bis ca. 200 nm, weiter bevorzugt von ca. 50 bis ca. 100 nm.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Nanoschicht (32) im Wesentlichen vollständig aus einer lasersensitiven Komponente gebildet ist.
  11. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 10, wobei das oder die Metalle der lasersensitiven Komponente ausgewählt sind aus Aluminium, Chrom, Zink, Nickel, Magnesium, Zinn, Blei, Kupfer, Silber, Gold, Eisen, Edelstahl, Iridium, Vanadium, Cadmium, Titan und Platin.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Polymermaterial (10) in Form eines Lacks oder einer Beschichtung auf einem Substrat (12) vorliegt, wobei der Lack oder die Beschichtung insbesondere auf Basis von Acrylat-, Epoxid-, Polyurethan-, Silan-, Silikat-, Alkyd- und/oder Polyesterverbindungen gebildet ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Nanoschicht (32) zwischen dem Substrat (30) und dem Polymermaterial (34) und/oder auf dem Polymermaterial (34) angeordnet ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Nanoschicht (32) in dem Polymermaterial (34) angeordnet ist.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Polymermaterial (40) in Form eines selbsttragenden Formkörpers vorliegt, wobei das Polymermaterial (40) insbesondere auf Basis eines synthetischen Polymers gebildet ist, welches ausgewählt ist aus Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, Polyamiden, Polyestern, Polyacetaten, Polyethersulfonen, Polyacrylaten, Polyoxymethylenen, Polyimiden, Polycarbonaten, Polyetherketonen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, AcrylnitrilButadien-Styrol-Copolymerisat und deren Mischungen.
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