JP5379859B2 - コートされたプラスチック基材の部分マーキング - Google Patents

Description

本発明は一般には、永久的なしるしまたはマークを用いた物体のボディのマーキングに関する。より詳細には、本発明は製品を完全に形成、または実質的に完全に形成した後、プラスチック製品に表面下位置で永久的にマーキングするための、高エネルギ密度ビーム、例えばレーザ光の使用に関する。

多くの業界では、偽造を制限し、追跡を容易にし、または規制順守のための性能検証および／もしくはトレーサビリティを助けるように製品をマーキングすることが望ましい。

規制順守目的のためにマーキングが行われる１つの技術は、自動車安全性グレージング、例えばフロントガラス、横窓および後部窓（リヤウィンドウ）である。そのようなマークに対する要求は、ＡＮＳＩ／ＳＡＥ Ｚ２６．１−１９９６の第７節および４９ＣＦＲ５７１．２０５のパラグラフＳ６．２において設定される。これらの要求は、マークの形態およびそれが証明する性能の両方に関する。形態に関しては、規則が、文字および数値の視認性、最小高さならびにマークの永久性に関する要求を明記する。性能に関しては、上記規則は、グレージング製造者が、適切なマークを付加することにより、グレージングが、光学透過率、衝撃抵抗、耐摩耗性などに関する一定の要求を満たすことを証明することを要求する。この要求の含意は、これらの性能標準の達成が、グレージングの実際のマーキングに先行するということである。製造の立場から、これは、性能に関する全ての観点において、マーキングによる証明前に、グレージング製品は完全に形成され、または実質的に完全に形成されるべきであることを意味する。

今日の自動車車両は典型的には、ガラス製のグレージングを使用する。ガラスグレージングのマーキングを達成するために、様々な方法が使用されている。２つの最も広く使用される方法は物理エッチングおよび化学エッチングである。物理エッチングを用いる場合、部分がサンドブラスト加工され、物理的に製品中にマークが形成される。化学エッチングを用いる場合、様々な化学薬品がグレージングの一部を溶解するために使用され、マークが形成される。より最近では、ガラスグレージングが、高エネルギ密度ビーム、例えばレーザ光を用いてマーキングされている。

また、最近では、自動車グレージングが、ガラス以外の材料から製造されている。特定的には、プラスチック材料、例えばポリカーボネートが使用されており、様々な自動車グレージング用途、例えば横窓、後部窓およびムーンルーフにおいてガラスにとって代わっている。プラスチック材料はグレージングのスタイルおよび形状により大きな自由度を提供するが、プラスチックグレージングはしばしばガラスグレージングにおいて見られるものを超える課題を提示する。例えば、プラスチックグレージングは紫外線、例えば太陽光において見られるものに曝露されると劣化を受けやすい。さらに、これらのグレージングで使用されるプラスチックはガラスよりも柔らかく、そのため、外部要素による摩耗をより受けやすい。

これらのおよび他の制限を克服するために、プラスチックグレージングシステムが、少なくとも１つの保護コーティングを有するプラスチック基材を用いて開発されている。典型的には、少なくとも２つの保護コーティング、すなわち、耐候コーティングおよび耐摩耗コーティングが使用される。耐候コーティングは特異的に、下にあるプラスチック基材への紫外線透過量を減少させる。耐摩耗コーティングは耐候コーティングの外部に配置され、外部要素、例えば泥、砂および他の道路破片に対する曝露から生じる摩耗に抵抗する。

上記のように、グレージングに対する政府規制は、グレージング製造者に、グレージングの各部分が様々な要求を満たすことを認証する（例えば、運転者の視認性のためにグレージングにおいて必要とされる程度の透明性および耐摩耗性を確保する）ように求めている。この認証では、グレージングへの「ＤＯＴ」および製造者コード（全米高速道路および輸送安全委員会（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｉｇｈｗａｙ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓａｆｅｔｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）によりグレージング製造者に割り当てられる）の付加が要求される。認証要件は、グレージングがマークを受理する前に適用可能な性能標準を満たすことを意味する。このように、製造の立場から見ると、規制は暗に、マーキング前に、グレージングが認証に関係する全ての観点において完全に形成されることを要求する。プラスチック基材上に適用される保護コーティングは一般に、グレージングの耐摩耗性および光学透過率に影響し、そのため、規制の精神では、パネルは保護コーティング適用された後まで、マーキングされるべきではない。

しかしながら、保護コーティングの適用後にマークをプラスチックグレージングに適用するといくつかの問題が生じる。第１に、マーク自体の適用が、保護コーティングまたは下にある基材に悪影響を与えてはいけない。さらに、マークの適用は永久性要求に適合しなければならず、マークをこすったり、こそげ取ったりすることによって摩耗および抹消されてはならない。規制の精神はプラスチックグレージングが完全に、または実質的に完全に製造された後にマークを適用することを要求するが、特徴がウェットコート保護コーティングの適用前にプラスチック基材に直接適用されることになっている場合、結果として、視認性不良、典型的にはマークの周りでの光学的歪みがその特徴の周りで生じ得る。

米国特許出願公開第２００６／００７４１６５号明細書

上記要求を満たす、ならびに関連技術の列挙した欠点および他の制限を克服するために、本発明は、その中に永久マークを有するプラスチックパネルを製造する方法を提供する。

１つの観点では、本発明は、プラスチック基材を提供する工程と、基材に保護コーティングを適用し、保護コーティングの表面がパネルアセンブリの外表面を規定する工程と、を含む、その中に永久マークを有するプラスチックパネルアセンブリを製造する方法である。保護コーティングを適用する工程後、パネルアセンブリの少なくとも一部がレーザ光に曝露され、これにより、そのパネルの一部の外表面の真下の位置が物理的に変化し、これによってパネルアセンブリ上でマークが規定される。

別の観点では、レーザ光に曝露されたパネルの一部は、少なくとも基材の一部を含む。

別の観点では、レーザ光に曝露されたパネルの一部は、少なくともコーティングの一部を含む。

別の観点では、方法はレーザ活性粒子を含むパッチを基材に適用し、活性領域を形成させる工程を含む。

さらなる観点では、活性領域は透明である。

さらなる観点では、保護コーティングは第１の保護コーティングであり、方法は、第１の保護コーティング上に第２の保護コーティングを適用する工程をさらに含み、第２の保護コーティングは耐摩耗コーティングである。

別の観点では、保護コーティングは、プライマ層とトップコート層とを含む層によって規定され、パッチはプライマ層の上面に適用され活性領域が形成される。

さらに別の観点では、パッチはプライマ層とトップコート層との間に適用される。

さらに別の観点では、曝露工程は、活性領域の少なくとも一部をレーザ光に曝露させる。

別の観点では、曝露工程は活性領域の一部分のみをレーザ光に曝露させる。

さらに別の観点では、レーザ光は活性粒子を不透明にし、パネル上でマークを規定させる。

別の観点では、方法はプライマ層を硬化させる工程をさらに含む。

さらなる観点では、方法はトップコート層を硬化させる工程をさらに含む。

別の観点では、その中に永久マークを有するプラスチックパネルアセンブリが提供される。パネルアセンブリは基材と、基材上のコーティングであって、コーティングの表面がパネルアセンブリの外表面を規定するコーティングと、パネルアセンブリの外表面の真下に配置されたパネルアセンブリの物理的に変化された一部により規定されるマークと、を備える。

別の観点では、マークは少なくとも部分的に基材内に配置される。

別の観点では、マークは少なくとも部分的に基材の外側に配置される。

さらなる観点では、コーティングはプライマ層とトップコート層をさらに備える。

さらに別の観点では、コーティングは耐候コーティング上に耐摩耗コーティングを備え、耐候コーティングはトップコート層の真下のプライマ層を含む。

さらに別の観点では、レーザ活性粒子は、パネルアセンブリの一部内に分散され、粒子の少なくともいくつかがマークを規定する。

さらに別の観点では、レーザ活性粒子は、パネルに組み込まれるパッチ内に分散される。

本発明の別の観点では、パッチはパッチ溶液として適用される。

さらに別の観点では、パッチは規定された形状を有する物理的物体（ａ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｏｂｊｅｃｔ）として適用される。

別の観点では、パッチは保護コーティングと基材の間に配置される。

別の観点では、コーティングはトップコート層とプライマ層とを含み、プライマ層は基材に隣接して配置され、パッチはプライマ層とトップコート層の間に配置される。

さらに別の観点では、材料のレーザ光への感受性、マークの色、コントラストおよび解像度の少なくとも１つに影響するように、適した添加物が、基材マトリクス材料中（またはその上のコーティング中）で提供される。

本発明のさらなる目的、特徴および利点は、以下の説明を再考した後、添付され、この明細書の一部を形成する図面および特許請求の範囲を参照すると、当業者に容易に明らかになるであろう。

本発明の原理により、グレージングを組み入れた自動車車両の部分斜視図である。 本発明の原理を具体化するグレージングの、概して図１の線２−２についての断面概略図である。 本発明の原理によるプラスチックグレージングを製造するためのプロセスを示すブロック図である。 本発明の原理を具体化するグレージングの、図２と同様の、断面概略図である。 本発明により適用され得るマークの拡大平面図である。 図５において見られるマークの一部の拡大図である。

図１で見られるように、自動車車両（１０）が本発明の原理を具体化するグレージング（１２）を組み入れたものとして、図面では部分的に示されている。本明細書で使用されるように、「グレージング（ｇｌａｚｉｎｇ）」という用語は、窓として使用するための透明パネルを意味する。２つのグレージング（１２）がこの図では見られ、１つのグレージング（１２）が車両（１０）のドアパネル（１４）上方に配置され、もう１つのグレージング（１２）が車両（１０）のＢピラー（１６）の後方に向かって（図の左に向かって）配置される。車両（１０）における横窓として図示され、記載されているが、本発明が関するグレージング（１２）はさらに、車両（１０）中にその任意の窓、例えば車両のフロントガラス、後部窓またはムーンルーフとして組み入れることができることは当業者には認識されるであろう。さらに、本発明はまた、窓またはグレージングとして使用されない透明な、半透明な、および不透明なプラスチック構成要素（自動車および自動車ではない）にも適用可能であることは認識されるであろう。これらの他の構成要素は、マーキング要件規制を受けない可能性があるが、追跡または標識化目的などのために、仕上げられた、適格とされる部分に適用される永久マークから利益を得ることができる。本発明に対する別の適用にもかかわらず、以下の説明は、本発明の自動車車両グレージングへの特定の適用を示すが、それらに限定されることを意図しない。

図１で見られる２つのグレージング（１２）は一般に、自動車車両（１０）において使用されるグレージングを代表する。例えば、ドア（１４）に関連するグレージング（１２）は、その完全な範囲にわたって透明となるように提供される。Ｂピラー（１６）の後方に配置されるグレージング（１２）はその範囲の大体にわたって透明であるが、さらに、その周囲については不透明な境界（１８）が提供される。境界（１８）は審美目的のために提供され、例えば、暗化領域（２０）および／または、グレージング（１２）の透明領域から境界（１８）の非透明領域への移行として作用する一連のフェードアウトドット（２２）（図２で図示）として提供され得る。そのような境界はしばしば、グレージング（１２）と共に使用され得る取り付け特徴（例えばタブおよび／または接着剤）を隠すように、かつそのような特徴の太陽光中に存在する紫外線への曝露を制限するように、使用される。

上記のように、政府規制を順守するために、自動車車両において使用されるグレージングは、性能および起源に関する政府規制の順守を認証する様々なマークを含む。図１で見られるグレージング（１２）の各々には、一般に（２４）で示されるマークが提供される。この中で見られるように、マーク（２４）は、一連のＸとして抽象的に図示されている。

以下、図２を参照すると、グレージング（１２）を貫く概略断面図がこの図に示されている。参考のために、グレージング（１２）は、Ａ側とＢ側を有するものとして見なされる。Ａ側は、車両（１０）の外部に向かって配向されたグレージング（１２）の側を表す。そのため、Ｂ側は、車両（１０）の内部に向かって配向されたグレージング（１２）の側となる。図２では、グレージング（１２）のＡ側は図の底部に向かって配置され、グレージング（１２）のＢ側は図の上部に向かって配置される。

一般に、グレージング（１２）はベース層または基材（２６）を含む。基材（２６）に隣接して、１つ以上の保護コーティングが存在する。保護コーティングは、グレージング（１２）のＡおよびＢ側の両方またはわずか１つ上に提供されてもよく、それらの側で同じかまたは異なり得る。図示されるように、複数の保護コーティングが提供され、耐候コーティング（３０）および耐摩耗コーティング（３２）を含む。

基材（２６）は好ましくは、熱可塑性樹脂から形成され、その例示的な例としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、コポリマ類または任意の他の適したプラスチック材料あるいはそれらの混合物が挙げられる。基材（２６）としては、ポリメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエステル、ビスフェノール−Ａポリカーボネート（ＰＣ）または他のＰＣ樹脂グレード（例えば、分枝または置換）、ならびに他のポリマ類と共重合またはブレンドされ、よって、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）またはポリエステルなどの材料とのブレンドが形成される、ＰＣが挙げられる。基材（２６）の材料はさらに、様々な添加物、例えば着色剤、離型剤、酸化防止剤、赤外線吸収剤および紫外線吸収剤を含み得る。基材（２６）は当業者に知られている任意の技術を用いて形成または成形させることができ、そのような技術としては、射出成形、ブロー成形、圧縮成形、熱成形が挙げられ、後者は熱間成形、真空成形および冷間成形を含む。必ずしも必要ではないが、上記技術は単独で、または互いに組み合わせて使用され得る。

上記のように、１つ以上の保護コーティングが基材（２６）上に適用される。２つの保護コーティング（３０、３２）がグレージング（１２）のＡおよびＢ側の両方に適用されるものとして図示されているが、両方の保護コーティングが必ずしも両側に設けられる必要はなく、両側で同一である必要もない。例えば、耐候コーティング（３０）は基材（２６）を太陽光の悪影響から保護するものであり、任意でグレージング（１２）のＢ側から排除してもよい。太陽光はグレージング（１２）のＡ側から主に入射するので、グレージング（１２）のＢ側の耐候コーティング（３０）はＡ側に設けることほど重要ではない。同様に、耐摩耗コーティング（３２）は任意でグレージング（１２）のＡまたはＢ側に適用され得る。

保護コーティングの適用前に、グレージング（１２）が任意の不透明境界（１８）を含むものとする場合、不透明材料を基材（２６）の周囲に適用することにより、境界（１８）が提供される。境界（１８）の暗化領域（２０）および／またはフェードアウトドット（２２）は様々な技術により基材（２６）に適用させることができ、例えば、スクリーン印刷、パッド印刷および膜画像転写が挙げられるが、それらに限定されない。不透明境界（１８）のための材料としては、当技術分野で知られており、基材（２６）および保護コーティング（３０、３２）と適合可能な様々なインク類およびインク系類が挙げられる。

耐候コーティング（３０）は好ましくは、基材（２６）上にウェットコートとして適用され、他のコーティング系が使用され得る間、ポリウレタンコーティングまたはシリコーンハードコートとなる。単一層型耐候コーティング（３０）の代案として、耐候コーティング（３０）の基材（２６）への接着を増強させ、最大化させるために、耐候コーティング（３０）は、複数の層、例えばプライマ層（３４）とトップコート層（３５）とを含んでもよい。プライマ層（３４）は、標準方法、例えば、流し塗りにより、基材（２６）ならびに境界（１８）の任意の暗化領域（２０）およびフェードアウトドット（２２）上に適用させることができる。耐候コーティング（３０）の性質によって、プライマ層（３４）は所期の目的に適した任意の既知のプライマ、例えばアクリルプライマとすることができる。プライマ層（３４）はまた、添加物、例えば限定はされないが、界面活性剤、酸化防止剤、殺生物剤、紫外線吸収剤および乾燥剤を含み得る。シリコーンハードコートがトップコート層（３５）としてプライマ層（３４）上に設けられる場合、トップコート層（３５）の樹脂は好ましくは、アルコール溶媒類の混合物中に分散されたメチルシルセキオキサン樹脂である。トップコート層（３５）は他の添加物、例えばプライマ層（３４）に関連して言及されたものを含み得る。トップコート層（３５）の適用では、トップコート層（３５）を適用するために知られている方法、例えば流し塗り、浸漬コーティング、カーテンコーティング、噴霧コーティングまたは当業者に知られた他のプロセスが使用され得る。

耐摩耗コーティング（３２）は任意で、耐候コーティング（３０）上に適用され、あるいは耐候コーティング（３０）が存在せず、耐摩耗コーティング（３２）は任意で基材（２６）上に直接適用される。好ましくは、耐摩耗コーティング（３２）は、実質的には当技術分野で公知の様々な無機コーティングである。耐摩耗コーティング（３２）は、当業者に公知の任意の技術、例えば反応種、例えば真空蒸着プロセスおよび大気圧プロセスにおいて使用されるものからの堆積により適用され得る。そのようなものとして、適用技術としては、プラズマ化学気相成長法、膨張熱プラズマ蒸着法、イオン支援プラズマ蒸着、マグネトロンスパッタリング、電子ビーム蒸着、イオンビームスパッタリング、カーテンコーティング、噴霧コーティング、スピンコーティング、浸漬コーティングおよび流し塗りが挙げられる。

本発明はさらに、グレージング（１２）上にマーク（２４）を提供することを含む。図１で見られるように、マーク（２４）は視認可能であるが、このマークはグレージング（１２）の外表面上に提供されないこと、またはより特定的には、１つまたは複数の保護コーティングの外表面上に提供されないことに注意することが重要である。むしろ、本発明を用いると、マーク（２４）は基材（２６）に１つまたは複数の保護コーティングが適用された後、グレージング（１２）内のある表面下位置に提供される。

図２の実施形態では、パッチ（３６）がＢ側に提供される。しかしながら、パッチ（３６）は、ＡまたはＢ側のいずれかに適用され得る。パッチ（３６）は耐候コーティング（３０）の適用前に基材（２６）に直接適用することができ、あるいはトップコート層（３５）の適用前にプライマ層（３４）上に適用することができ、後者の場合は、プライマ層（３４）とトップコート層（３５）の耐候コーティング（３０）系が使用される場合である。好ましくは、パッチ（３６）の厚さは耐候コーティング（３０）または、パッチ（３６）の特定の位置での、パッチが存在しない場合に得られるそのトップコート層（３５）の厚さよりも小さい。これにより、いったん基材（２６）上に適用されると、耐候コーティング（３０）またはトップコート層（３５）に対し滑らかな外表面が促進される。耐候コーティング（３０）またはトップコート層（３５）を用いて、さらに滑らかなその後のコーティングを促進するために、パッチ（３６）の厚さは、図２で示されるように、その側面で漸減することが好ましい。そうでなければ保護コーティングにより達成されたであろう厚さよりも小さな厚さを有するパッチ（３６）を提供することにより、保護コーティングは、パッチ（３６）の存在のためにパッチ（３６）により、またはパッチ（３６）が適用されるプロセスにより導入される粗さを平面化（平滑化）することができる。

パッチ（３６）は、様々な方法および構造により基材（２６）またはプライマ層（３４）に適用され得る。１つの実施形態では、パッチ（３６）は予め規定された物理的サイズおよび形状を有し、物理的にパッチ（３６）を所望の位置に配置することにより基材（２６）またはプライマ層（３４）に適用される。別の実施形態では、パッチ（３６）は物理的に規定された物体（ａ ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ ｄｅｆｉｎｅｄ ｏｂｊｅｃｔ）ではなく、むしろ、溶液形態で基材（２６）またはプライマ層（３４）に適用される。どちらの実施形態でも、マーク（２４）は最初にパッチ（３６）内に存在しない。マーキングを達成するために、様々な波長のレーザ光により活性化され、暗化され、または不透明化される（不透明になる）粒子がパッチ（３６）内に含まれる。言い換えれば、粒子の少なくともいくらかが、適切な波長のレーザ光に曝露されると物理的変化を表し、これによって、視覚的に認識可能なしるしが形成される。上記型の粒子は、商標名ミカブズ（Ｍｉｃａｂｓ（登録商標））（ＤＳＭ Ｍｉｃａｂｓ Ｂ．Ｖ．，オランダ）で入手可能である。そのような粒子は、米国特許出願公開第２００６／００７４１６５号においても記載されており、これは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。本発明と共に使用するために、粒子は、グレージング（１２）またはその様々なコーティングの衝突性能、コーティング接着または光透過率を害さずに、特定のレーザ光下で活性化させることができなければならない。さらに、この粒子の活性化はまた、粒子が配置される材料の透明度を認め得るほどに害してはならない。

適用するためのパッチ溶液の調製では、粒子は硬化時に透明になり、基材（２６）、プライマ層（３４）（適用される場合）、トップコート層（３５）（適用される場合）、および耐摩耗コーティング（３２）と適合可能なマトリクス材料中に分散される。マトリクス材料のために１つの可能な物質は、トップコート層（３５）材料の組成物である。さらに、粒子のレーザ応答は、マトリクス依存性でなければならず、マトリクス材料自体に悪影響を有してはならない。このように、例えば、粒子はマトリクスのＵＶ安定性に影響してはならない。さらに、粒子は移動してはならず、その上への様々なコーティングの適用に適した温度まで安定でなければならない。

さらに、粒子は、使用されるレーザ光パラメータが様々なコーティングまたは基材に損傷を引き起こさないようにマトリクス中で適したサイズおよび濃度を有しなければならない。さらに、粒子は、それら自体が保護コーティングまたはその部分により遮断され、または実質的に吸収されることのないレーザ光波長により活性化されるように選択されなければならない。パッチ溶液は製造中、グレージングへの既知の適用技術、例えば暗化境界を適用するために使用されるものに役立つはずである。そのようなものとして、パッチ溶液は、標準印刷技術（例えば、パッドまたはポストからの転写）またはブラシを用いた雑な（ｃｒｕｄｅ）適用により適用されることができなくてはならない。パッチ溶液のそのような適用は、得られたパッチ（３６）自体が画像でないので可能である。

パッチ（３６）が基材（２６）に適用された後、パッチ（３６）は、耐候コーティング（３０）および／または耐摩耗コーティング（３２）のその後の適用によりずれたり、薄くならないように十分固定される。しかしながら、パッチ（３６）は、その後に適用される１つまたは複数のコーティングの許容される接着を妨害するまで硬化させてはならない。パッチ（３６）の固定は、マトリクス材料、ならびに耐候および耐摩耗コーティング（３０、３２）のための接着の考慮に基づいて適切であるように、室内条件下で達成させることができ、あるいは、熱またはＵＶ曝露の適用により加速され得る。

前に言及したように、プライマ／トップコート系では、耐候コーティング（３０）のトップコート層（３５）はパッチ（３６）上に適用される。必要であれば、パッチ（３６）上のトップコート層（３５）の平面化を可能にするために、基材（２６）は、パッチ（３６）を含む基材（２６）の領域が、基材（２６）の残りに対して低く配置されるように配向させることができ、そのためトップコート層（３５）への重力効果により、トップコート層（３５）は基材（２６）上で様々な厚さまたはウェッジを形成し、ウェッジの比較的厚い端がパッチ（３６）を覆い、トップコート層（３５）のその部分を平面化する。

耐候コーティング（３０）は硬化されると、これはまた好ましくはパッチ（３６）を完全に硬化し、すぐに耐摩耗コーティング（３２）が適用される。耐摩耗コーティング（３２）が適用されると、グレージング（１２）が認証に関するすべての点で完全に形成され、マーク（２４）を形成させることができる。

パッチ（３６）内のレーザ活性粒子をレーザ光に曝露させることにより、その部分のマーキングが起こる。このように、レーザ光はパッチ（３６）が延在する領域内に適用される。レーザ光に曝露され、それを吸収すると、レーザ活性粒子は、暗化し、言い換えれば、不透明になる。

レーザ光をパッチ（３６）に適用する際に、特定のレーザ波長、出力、パルス繰り返し数、パルス期間、スポットサイズ、曝露時間（走査速度）、およびパス数は、レーザ光源とパッチ（３６）の間に介在するコーティング、またはパッチ（３６）の下にあるプライマ層（３４）および基材（２６）いずれにも悪影響を与えずに、パッチ（３６）内の粒子を活性化させるように選択される。これらのパラメータはまた、好ましくは、介在コーティングが粒子の活性化を妨害しないように選択される。

マーキングは様々な様式で達成させることができる。１つのそのような方法は、マスクをグレージング（１２）の外表面上に、パッチ（３６）の領域内で適用する工程と、その後、パッチ（３６）のマスクされていない（露出された）部分を広がったレーザ光スポットに曝露させる工程を含む。または、レーザ光は、コンピュータ制御ミラー（ガルバニックシステム（ｇａｌｖａｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍ））を用いて、所望のマークを形成する、または所望のマークを追跡するように集束させることができる。レーザ光に曝露されると、粒子は暗化し、または不透明になり、これによりグレージング（１２）の周囲の透明な材料中で視認可能となる。上記２つの方法のうち、マスク法はより速いが、それを適用することができる領域が限られている。ガルバニックシステムはより高い品質の画像を提供することができ、マーキングすることができる領域に関してより柔軟であり、画像内容の変化を促進する点においてより柔軟である。

本発明の原理によりマークを形成するための方法は、そのため、多くの工程を含むと見なされる。この方法は一般に、図３において示される。第１の工程の１つは工程（３８）として指定され、その上で追加の工程が実施される基材（２６）を提供する。次に、暗化境界（１８）または他の装飾が基材（２６）に適用される場合、境界（１８）が工程（４０）で基材（２６）に適用される。サブ物品がすでに成形されておらず、成形される、または湾曲される必要がある場合、基材（２６）はその後に成形され、またはそうでなければ、工程（４２）で形成される。次に、工程（４４）では、２層耐候コーティング（３０）が使用される場合、プライマ層（３４）が基材（２６）および境界（１８）（後者が存在する場合）の表面上に適用される。プライマ層（３４）が必須のフラッシュオフおよび／または硬化を受けた後、工程（４６）で、基材（２６）の所望の領域にパッチ（３６）が適用される。パッチ（３６）は基材（２６）の任意の所望の領域に適用することができるが、マーク（２４）は典型的にはグレージング（１２）上に、グレージング（１２）が車両（１０）内に挿入された時に、マーク（２４）がグレージング（１２）のより低い角部に配置されるように提供される。パッチ（３６）が適用される場合、パッチ（３６）はその後の製造工程によりずれたり、薄くなったりしないように固定／硬化される。しかしながら、パッチ（３６）はその後の層（単数もしくは複数）またはコーティング（単数もしくは複数）の接着を阻止する程度までは固定／硬化されない。パッチ（３６）が十分に固定されるとすぐに、工程（４８）で指定されるように、耐候コーティング（３０）のトップコート層（３５）が基材（２６）の全表面にならびにプライマ層（３４）およびパッチ（３６）上に適用される。所望であれば、耐摩耗コーティング（３２）、例えば、プラズマコーティングが工程（５０）でトップコート層（３５）上に適用される。最後に、マーク（２４）が、工程（５２）においてパッチ（３６）内に形成される。マーク（２４）を形成する場合、パッチ（３６）を含む基材の領域が適切なパラメータのレーザ光に曝露され、パッチ（３６）内の粒子が活性化され、これにより、粒子が視認可能となり、マーク（２４）自体の詳細が規定される。粒子のレーザ活性化は、マトリクス材料またはパッチ（３６）上または下に配置された材料を炭化させずに達成されることが好ましい。そのような炭化は、粒子のレーザ活性化を妨害する可能性があり、マークの解像度を減少させる傾向があり、グレージング内に欠陥を導入し得る揮発性生成物を放出する可能性があり、よってグレージングの様々な構成要素が害される可能性がある。

パッチ（３６）をレーザ光に曝露する場合、レーザハードウェアおよびソフトウェアは、図４に関連して以下でより詳細に記載されるものと同様の、または同一の様式で動作させてもよい。したがって、読者の注意はそれに向けられる。

パッチ（３６）が溶液を介して適用される場合、その後、方法の追加の工程はパッチ溶液の調製を含み、この工程は、パッチ（３６）自体の適用前の製造の様々な段階で起こり得る。

他の実施形態では、パッチ（３６）は、基材（２６）の周囲に、またはその端全体上に適用することができる。マーク（２４）を形成する際に、粒子はまたマーク（２４）の他に、境界（１８）のフェードアウトドット（２２）および／または暗化領域（２０）を形成するように活性化され得る。このように、境界は、マーク（２４）自体に関して上記で記載したのと同じ原理により形成させることができる。

さらに他の実施形態（図示せず）では、パッチ自体はレーザ活性粒子を含む可撓性、または非剛性シートまたはフィルムとして形成される。フィルムはその後、フィルム挿入成形（ＦＩＭ）プロセス中に型に入れられ、基材（２６）が同時に形成され、フィルムに結合され得る。所望の耐候または耐摩耗コーティングでコートされると、フィルムの一部はレーザ光に曝露させることができ、適切に、粒子が活性化され、マーク（２４）および／または境界（１８）が視認可能となる。また、フィルムは小型サイズ、グレージング（１２）の表面全体に完全に延在するものより小さいものとしてもよい。そのような構造では、フィルム部分がマークに対して適切な位置で、型内に配置され、フィルム挿入成形により基材（２６）に結合される。

本発明のさらに他の実施形態では、パッチ（３６）の粒子は、代わりに、プライマ層（３４）内に直接組み込まれる。粒子が種添加されたプライマ層（３４）はその後、基材（２６）に適用される。レーザ活性粒子のサイズの結果、この代案により、典型的に適用されるものよりも厚いプライマ層（３４）の層が得られ得る。

上記記載からわかるように、本発明を用いると、マーク（２４）の実際の形成は、グレージング（１２）が認証に関するあらゆる点で完全に形成されるまで延期される。さらに、マーク（２４）を表面下位置に配置することにより、マーク（２４）はこすられたり、こそげ取られたりせず、そのため、前に言及した政府規制の永久性要件を容易に満たす。

ここで図４について説明すると、この図では、他の実施形態によるグレージング（１２）が見られる。図４のグレージング（１２）は、大部分の点において図２のグレージングと同一であり、そのため、同様の要素には同様の参照番号が提供される。したがって、図４のグレージング（１２）の要素全ての記載は、以下では提供せず、図２の前の記載が参照されるべきである。下記記載は、図２に示したグレージング（１２）との図４のグレージング（１２）の相違に移る。

図４の実施形態では、（５４）で指定されたマークは、グレージング（１２）が完全に形成された後グレージング（１２）の表面下位置で形成される。この実施形態では、マーク（５４）は基材（２６）内で、またはそうでなければ、グレージングの別の層内で直接形成される。マーク（５４）は、配置された材料の、マーク（５４）が所望される領域または層内だけでの、レーザ光による分解または修飾を用いて達成される。局在化された材料はレーザ光を吸収し、周囲のポリママトリクス内で変色反応が誘発される。グレージング（１２）の表面には損傷または影響はない。これにより、グレージング（１２）の物理的、美的、化学的、機械的または他の材料特性、属性および特徴に何の影響もなく、マーク（５４）が得られる。

図４で見られるグレージング（１２）は、最初に、公知の従来の手段によりグレージングを形成することにより達成される。その後、プロセスはレーザならびに関連ハードウェアおよびソフトウェアの使用によるグレージング（１２）の表面下マーキングを含む。図４に示されるように、マーク（５４）は基材（２６）自体中に形成される。

本発明を実施する際には、マーク（５４）を表すデータ、画像またはファイルが、グレースケール単色画像またはファイルに変換され、従来のレーザ案内ソフトウェア中にロードされる。グレースケールイメージングソフトウェアおよびビットマップマーキングが好ましいが、他のソフトウェアシステムを使用して同じ結果を達成できることは認識されるであろう。例えば、方法はベクトル型マーキングファイルの使用により実現することができる。ビットマップマーキングを用いると、一連の近接した個々のドット／画素が形成され、それらの全体表示が画像を形成する。画素は単独で配置させることができ、または互いに重なり合って、より暗く、より密集した、よりコントラストの高い画像を生成することができる。ベクトルマーキングを用いると、レーザ光は、その部分を横切って引かれ連続線が得られる。ベクトルマーキングはより速く、手近で、より安価であり、固定出力を使用し、ベタ画像（連続境界間の充填領域）を作成し、時間および日付の刻印を容易にするという利点を有する。レーザマーキングソフトウェアにロードされた画像ファイルを用いると、その後、適切なレーザハードウェアおよびソフトウェア設定がハードウェアおよびソフトウェアに適用される。これらの設定は、様々な因子により決定され、その因子としては、マークが形成される層の型、厚さおよび感度（および前の実施形態におけるレーザ活性粒子の性質）が挙げられる。レーザ光の、マーク（５４）が所望される層体積内への集束を助けるために、適切な光学および他のハードウェア、例えばビーム拡大器が使用され得る。さらに、所望の層のマーキングを増強するのに使用するために、濃縮層または構成要素がグレージング（１２）自体内に組み入れ、または形成され得る。

図５は、パッチの提供なしで、プラスチック構成要素内の表面下位置で形成された実際のマークを示す。図６は図５のマークで提供された数「２」の拡大である。

様々なハードウェアおよびソフトウェア設定を使用して、グレージング（１２）の表面への損傷または影響なしで、マーク（５４）を形成することができるが、下記ハードウェアおよびソフトウェア設定が、耐候コーティングおよび耐摩耗コーティングを含む保護コーティングを有する光学的に透明なポリカーボネート基材中で詳述したマーク（５４）、例えば、図５および６において見られるものを達成するには適していることが見出された。ハードウェアおよびソフトウェア設定は、グレースケールマーキングソフトウェアを備えたＮｄ：ＹＡＧ（１０６４ｎｍ）１０ワットレーザ（パワーライン（Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ）Ｅ１０、ラフィン−バッセル社（Ｒｏｆｉｎ−Ｂａａｓｅｌ， Ｉｎｃ．）により製造）、１０００ｄｐｉ画像、３３アンペア、および１５ｋＨｚパルスのレーザ光を含む。

本発明の本実施形態を用いて生成されたマーク（５４）はまた、境界（１８）の縁の真下に延在するように形成させることができる。これは、レーザ光適用中に、レーザをある角度に曲げることにより（すなわち、直角入射から逸脱させることにより）達成することができる。さらに、レーザの部分に対する作動距離を一定に維持しながら、部分および／またはレーザを連結させることにより、湾曲部分をマーキングすることができる。湾曲部分はさらに、部分またはレーザを連結させながら、レーザ光の集束点をその部分内の所望の深さに能動的に制御することにより、適応させることができる。マーク（５４）を部分内の様々な深さで提供することにより、マーク（５４）は三次元の印象で、または影効果で形成させることができる。上記方法の他に、またはそれらと共に、適した添加物を基材マトリクス材料中（またはその上のコーティング中）に提供し、マークの色、コントラスト、解像度を制御および／または増強する、および／または効果的なレーザパラメータを変化させる、またはレーザ感受性コーティングを適応させることができる。

上記から分かるように、本発明は、完全に構成要素を形成した後、およびグレージングについては、グレージングの認証に材料的に関係する全ての点で、表面下の位置で、その中にマークが永久的に提供されたプラスチック構成要素を形成するための適した方法を提供する。本発明は自動車車両のためのグレージングに関して特定的に記載されてきたが、本発明の原理は、自動車車両における透明な、半透明な、不透明な用途（グレージング以外）、ならびに自動車分野以外のプラスチック構成要素（それらの透明度に関係なく）に適用可能であることは当業者に明らかであろう。

前記発明は、関連する法的基準に従い記載されているが、このように、この記載は、本質的には制限するものではなく、例示的なものである。開示される実施形態に対する変更および改変は当業者には明らかであり、本発明の範囲内に含まれ得る。したがって、本発明により提供される法的保護の範囲は、下記特許請求の範囲を研究することによってのみ決定することができる。

Claims (8)

1. その中に永久マークを有するプラスチックパネルアセンブリを製造する方法であって、
   プラスチック基材を提供する工程と、
   前記基材の上面に保護コーティングを適用し、前記保護コーティングの表面は前記パネルアセンブリの外表面を規定する工程と、
   前記保護コーティングを適用する工程後、パネルアセンブリの一部をレーザ光に曝露させて、前記基材中のある位置を物理的に変化させ、前記基材中にマークを規定させる工程と、
   を含み、
   前記パネルアセンブリは、自動車グレージングである、方法。
2. 前記保護コーティングはプライマ層とトップコート層とを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記プライマ層を硬化させる工程をさらに含む、請求項２記載の方法。
4. 前記トップコート層を硬化させる工程をさらに含む、請求項２記載の方法。
5. 前記プラスチック基材は、ポリカーボネート、アクリル、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、それらのうちの少なくとも１つを含むコポリマ類、またはそれらのうちの少なくとも１つを含む混合物を含む、請求項１記載の方法。
6. その中に永久マークを有するプラスチックパネルアセンブリであって、
   基材と、
   前記基材上に配置され、前記パネルの外表面を規定する表面を有する保護コーティングと、
   前記基材中に配置され、前記基材の物理的に変化された一部により規定されるマークと、
   を備え、
   前記パネルアセンブリは、自動車グレージングである、プラスチックパネルアセンブリ。
7. 前記パネルの一部内に分散され、マークを規定するレーザ活性粒子をさらに含む、請求項６記載のプラスチックパネルアセンブリ。
8. 前記プラスチック基材は、ポリカーボネート、アクリル、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリスルホン、それらのうちの少なくとも１つを含むコポリマ類、またはそれらのうちの少なくとも１つを含む混合物を含む、請求項６記載のプラスチックパネルアセンブリ。

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