Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken Heinz Greisiger IPA, Abteilung Beschichtungssystem- und Lackiertechnik Digitale Drucktechnik und Selektives Beschichten - Stuttgart, 21.11.2012 1
- Einsatz der Laserbeschriftung - Digitale Drucktechnik und selektives Beschichten Warum? Aus wirtschaftlichen und ökologischen Gründen, denn nichts arbeitet schneller und effizienter als ein Laser. Wofür? Vielfache Funktionalisierungsmöglichkeiten von Oberflächen: Produktkennzeichnung (Beschriften/Markieren) Änderung des Oberflächendesigns (Farbgebung, Strukturierung) Prozessführung (schnell + selektiv + individuell + flexibel) 2
Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken Das Werkzeug Dioden-Laser (808 und 940 nm) Nd:YAG-Laser (1064 und 532 nm) CO 2 -Laser (10600 nm) 3
Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken Das Material entscheidet mit Dunkle Beschriftung Polycarbonat (PC) Polyterephtalate (PET, PBT, ) Thermoplast. Elastomere (TPU, TPO, ) Styrolpolymere (PS, ABS, SAN, SB) Polyamide (PA6, PA12, ) Polyolefine (PE, PP, HDPE, ) Halogenhaltige Polymere (PVC, PVDF, ) Helle Beschriftung Polyacetale (POM) Polyacrylate (Pacrylat, PMMA) 4
Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken Die Mechanismen Lack / Kunststoff Substrat Karbonisierung Ablation / Gravur Aufschäumen Zerstörung bzw. Aktivierung von Chromophoren 5
Einflussgrößen auf die Qualität der Laserbeschriftung 1. Laserparameter 6
Einflussgrößen auf die Qualität der Laserbeschriftung 2. Auswahl des geeigneten Lasers CO 2 -Laser Nd:YAG-Laser 7
Einflussgrößen auf die Qualität der Laserbeschriftung 3. Spektrale Eigenschaften der Laseradditive 8
Einflussgrößen auf die Qualität der Laserbeschriftung 4. Partikelgröße der Laseradditive Mikroskopische Auflichtaufnahmen einer Laserbeschriftung von PP modifiziert mit einem Modelladditiv d 50 = 110 nm (a) und einem nanopartikulären Modelladditiv (b) 9
Einflussgrößen auf die Qualität der Laserbeschriftung 5. Konzentration von Zusatzstoffen im Kunststoff oder Lack % 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1,0 1,5 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 µm Auflichtaufnahmen von PP-Musterplättchen mit gleichem Gehalt eines Modelladditivs bei variablen TiO 2 -Konzentrationen (0%, 0,1%, 0,5%, 1,0% von links nach rechts) Durchlichtaufnahmen der Querschnitte von belaserten PP-Platten mit einem Modelladditiv bei unterschiedlichen TiO 2 -Konzentrationen 10
Einflussgrößen auf die Qualität der Laserbeschriftung 6. Oberflächenbehandlung von Laseradditiven Stamylan 16M10 + LS-Additiv: unbehandelt Behandlung 1 Behandlung 2 11
Stand der Technik 12
Beispiele von Laserbeschriftungen durch Karbonisieren Karbonisieren 13
Beispiele ablativer Laserbeschriftungen beschichteter Kunststoffe Ablation / Gravur 14
Beispiele von Laserbeschriftungen durch Aufschäumen Aufschäumen 15
Beispiele von Laserbeschriftungen durch Zerstörung / Aktivierung von Farbmitteln Zerstörung / Aktivierung von Chromophoren 16
Neuentwicklungen am Fraunhofer IPA 17
Zerstörungsfreie Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken* Lack / Kunststoff Nanoflakes Substrat EP 2197684 B1 (01.02.2012) * Patentanmeldung: EP 2197684 B1 (Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials) 18
Intrinsische Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken* Nano-Metallschicht Org. oder anorg. Träger Lack / Kunststoff EP 2197684 B1 * Patentanmeldung: EP 2197684 B1 (Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials) 19
Intrinsische Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken* * Patentanmeldung: EP 2197684 B1 (Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials) 20
Intrinsische Laserbeschriftung von Automobilbeschichtungen* Klarlack WBL2 WBL1 KTL/Primer Blech/Kunststoff Klarlack WBL2 WBL1 KTL/Primer Blech/Kunststoff EP 2197684 B1 * Patentanmeldung: EP 2197684 B1 (Verfahren zur Lasermarkierung eines Polymermaterials) 21
Intrinsische Laserbeschriftung von Automobilbeschichtungen* Individualisierung der Automobillackierung 22
Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken Entwicklungen und Trends bei der Laserbeschriftung Multifarbige Laserbeschriftungen 2+ Beschichtung von Kunststoffen mit lasersensitiven Lacken Ablative Laserbeschriftung von farbigen Beschichtungen ohne Opferschicht Intrinsische Laserbeschriftung (Farbe, 3D, Sicherheitsmerkmale) Funktionalisierung von Kunststoffen/Beschichtungen Oberflächendesign von Produkten 23
Laserbeschriftung von Kunststoffen und Lacken Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 24