EP0201627B1 - Verfahren zur Beschriftung von Kunststoffen - Google Patents
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Classifications
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- 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
- B41M1/30—Printing on other surfaces than ordinary paper on organic plastics, horn or similar materials
Definitions
- the invention relates to a method for labeling plastics, in that a dye is guided past a plastic surface and is diffused into the plastic surface by means of a laser beam.
- legible, easily readable inscriptions are often to be attached, which differ from case to case in the composition and size of the characters. This applies in particular to the keys of input units, e.g. Typewriters.
- Transfer printing in which a carrier made of paper and provided with a dye is pressed against the plastic by means of a hot pressure stamp with light pressure, the dye being transferred to the surface.
- the disadvantage of this method is that the action of the energy of the laser beam leads to irreversible reactions in the plastic, which are usually associated with significant changes in color.
- the color change can only be adjusted to a limited extent; that means it is only possible to use a light font on a dark background or a dark font on a light background
- a thermal transfer printing process using sublimable dyes is known from EP 0 119 548-A2, an auxiliary carrier coated with the dyes being treated with laser radiation which is sufficient to allow the dyes to at least partially penetrate into the plastic surface of a substrate.
- the invention has for its object to improve the laser sublimation printing process for the production of labeled plastic parts with a curved surface, in particular for the production of labeled plastic device buttons.
- the object is achieved in that the carrier material is pressed against the plastic via a transparent device which allows the laser beam to pass through almost unhindered. As a result, the sublimation dye is pressed directly onto the plastic over the carrier material.
- the power density should be 114-220 J / cm2, in particular 124-150 J / cm2, with an exposure time of 0.2-0.8 s / mm2, in particular 0.5-0.7 s / mm2.
- the amount of diffusion depends on the current multiplied by the number of modes through speed.
- the softening temperature of the plastic should be at least 30 ° C above the sublimation temperature of the dye.
- the sublimation dye is brought to the place where the laser beam hits.
- carrier material which can consist of paper, tissue or foil.
- the gaseous phase of the sublimation dye can only migrate in the direction of the plastic to be labeled.
- the process can be advantageous, inter alia, for materials such as acrylonitrile-butadiene-styrene (Novodur®) cellulose acetate (Cellidor®) - polyamides (Durethan®) polycarbonate (Makrolon®), polyester and polybutylene terephthalate (Pocan®) or a mixture of the polymers mentioned, and preferably (PC / ABS blend (Bayblend ®) PC / PBTP blend (Makroblend ®) as well as polyurethane and silicone rubbers are used.
- PC / ABS blend Boyblend ®
- PC / PBTP blend Mokroblend ®
- polyurethane and silicone rubbers are used.
- thermoplastic materials can be processed.
- Thermal diffusion dyes and sublimation dyes are suitable as dyes.
- a transfer printing paper printed with blue Resiren T is positioned on a typewriter key made of Novodur PH-AT (ABS) and arranged under the laser optics of a Nd-YAG solid-state laser.
- a polyester film (Hostaphan RE 0.050 ⁇ ) printed with black Resiren T, is positioned on a plastic housing made of Durethan BKV 30 and arranged under the laser optics of a Nd-YAG solid-state laser. A focused laser beam is generated ( ⁇ 1.06 ⁇ m) and (in a circular shape) guided over the film. After removing the film, the dye in the irradiated zone penetrated the plastic.
Landscapes
- Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
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- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschriften von Kunststoffen, indem ein Farbstoff an einer Kunststoffoberfläche vorbeigeführt und mittels eines Laserstrahls in die Kunststoffoberfläche eindiffundiert wird.
- Bei Meß-, Regel-, Schalt- und Bedienungsgeräten sind oft gut lesbare, abgriffeste Beschriftungen anzubringen, die in der Zusammensetzung und Größe der Zeichen von Fall zu Fall verschieden sind. Dieses gilt insbesondere für die Tasten von Eingabeeinheiten, wie z.B. Schreibmaschinen.
- Bekannt ist der Transferdruck, bei dem ein mit Farbstoff versehener Träger aus Papier mittels eines heißen Druckstempels bei leichtem Anpreßdruck gegen den Kunststoff gedrückt wird, wobei der Farbstoff auf die Oberfläche übertragen wird.
- Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß für jedes Zeichen besondere Stempel notwendig sind, so daß das Verfahren unflexibel hinsichtlich Schriften und teuer bei geringeren Stückzahlen ist. Auch ist bei einem solchen Stempel die Haltung der Temperatur schwierig, wobei diese Schwankungen zu Qualitätseinbußen hinsichtlich Farbstoffeintragung und Oberfläche des Kunststoffes führen kann.
- Bekannt ist ferner das Beschriften eines Kunststoffteiles mit einem Laserstrahl, wobei dieser entsprechend dem Schriftzug geführt wird.
- Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß es durch die Einwirkung der Energie des Laserstrahles zu irreversiblen Umsetzungen im Kunststoff kommt, die meist mit signifikanten Farbänderungen verbunden sind. Die Farbänderung ist nur bedingt einstellbar; das heißt es ist nur eine helle Schrift auf dunklem Untergrund bzw, eine dunkle Schrift auf hellem Hintergrund möglich`
- Aus EP 0 119 548-A2 ist ein Thermotransferdruckverfahren unter Verwendung von sublimierbaren Farbstoffen bekannt, wobei ein mit den Farbstoffen belegter Hilfsträger mit Laserstrahlung behandelt wird, die ausreicht, um die Farbstoffe wenigstens teilweise in die Kunststoffoberfläche eines Substrates eindringen zu lassen.
- Der Erfindung liegt the Aufgabe zugrunde, das Lasersublimationsdruckverfahren für die Herstellung von beschrifteten Kunststoffteilen mit gewölbter Oberfläche, insbesondere für die Herstellung von beschrifteten Kunststoffgerätetasten zu verbessern.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Trägermaterial über eine transparente Vorrichtung, die den Laserstrahl nahezu ungehindert durchläßt, gegen den Kunststoff gepreßt wird. Dadurch wird der Sublimationsfarbstoff direkt über das Trägermaterial auf den Kunststoff gepreßt.
- Für eine farbige Bedruckung haben sich Laserstrahlen mit einer Wellenlänge λ von 100 - 1500 nm, insbesondere von 1000 - 1500 nm bewährt. Die Leistungsdichte sollte 114 - 220 J/cm², insbesondere 124 - 150 J/cm², bei einer Einwirkzeit von 0,2 - 0,8 s/mm², insbesondere 0,5 - 0,7 s/mm², betragen. Vorteilhafte Ergebnisse sind mit einem Nd-YAG-Festkörperlaser (λ = 1,06 µm) mit einem Brennfleckdurchmesser zwischen 0,05 - 0,1 mm Durchmesser bei einer Wiederholfrequenz 0,5 - 15 KHz unter einer Stromstärke von 10-25 A und einer Geschwindigkeit von 5 - 50 mm/s, insbesondere von 5-15 mm/s, zu erzielen. Die Diffusionsmenge hängt von Stromstärke mal Modenzahl durch Geschwindigkeit ab. Die Erweichungstemperatur des Kunststoffes sollte dabei mindestens 30°C über der Sublimationstemperatur des Farbstoffes liegen.
- Mit Hilfe von Trägermaterial, das aus Papier, Gewebe oder Folie bestehen kann, wird der Sublimationsfarbstoff an die Stelle herangeführt, wo der Laserstrahl auftrifft. Vorteilhaft ist hierfür eine Vorrichtung mit einem schrittweise durchlaufenden Band, welches vor der Benutzung von einer Spule ab- und nach dem Signieren auf der nächsten Spule wieder aufgewickelt wird.
- Durch eine gasundurchlässige Schicht, die gleichzeitig als Trägermaterial dienen kann, kann die gasförmige Phase des Sublimationsfarbstoffes nur in Richung des zu beschriftenden Kunststoffes abwandern.
- Da beispielsweise ein transparenter PU-Körper bei Wellenlängen im Bereich 1000 - 1500 nm, in dem beispielsweise der Nd-YAG-Festkörper-Laser strahlt, bei der üblichen Einwirkzeit praktisch keine Veränderung beim Durchstrahlen mit einem Laserstrahl aufweist, ist es möglich, über Fluidkissen das Trägermaterial sauber anzudrücken, wobei das Fluid als Energieträger beispielsweise zur Vorwärmung des Farbstoffes und damit schnelleren Eintritts in die gasförmige Phase dienen kann.
- Das Verfahren kann unter anderem vorteilhaft bei Werkstoffen wie Acrylnitril-Butadien - Styrol (Novodur ®) Celluloseacetat (Cellidor ®) - Polyamide (Durethan ®) Polycarbonat (Makrolon ®), Polyester sowie Polybutylenterephthalat (Pocan ®) oder einer Mischung der genannten Polymere sowie vorzugsweise (PC/ABS-Blend (Bayblend ®) PC/PBTP-Blend (Makroblend ®) sowie Polyurethan als auch Silikonkautschuken eingesetzt werden. Insbesondere sind thermoplastische Werkstoffe verarbeitbar.
- Als Farbstoffe sind Thermodiffusionsfarben und Sublimationsfarben [RESIREN T®) geeignet.
- Ein mit Resiren T, blau flächig bedrucktes Transfer-Druckpapier wird auf eine Schreibmaschinentaste aus Novodur PH-AT (ABS) positioniert und unter der Laser-Optik eines Nd-YAG-Festkörperlasers angeordnet. Es wird ein fokussierter Laserstrahl erzeugt (λ = 1,06 µm) und (in Kreisform) über das Papier geführt. Nach Entfernen des Papiers ist der Farbstoff in der bestrahlten Zone in den Kunststoff eingedrungen.
- Eine mit Resiren T, rot flächig bedruckte Polyesterfolie (Hostaphan RE 0,050 mm) wird auf eine Schalterabdeckung aus Pocan B 1505 (PBTP) positioniert und unter der Laser-Optik eines Nd-YAG-Festkörperlasers angeordnet. Es wird ein fokussierter Laserstrahl erzeugt (λ = 1,06 µm) und (in Kreisform) über die Folie geführt. Nach Entfernen der Folie ist der Farbstoff in der bestrahlten Zone in den Kunststoff eingedrungen.
- Eine mit Resiren T, schwarz flächig bedruckte Polyesterfolie (Hostaphan RE 0,050 π) wird auf einem Kunststoffgehäuse aus Durethan BKV 30 positioniert und unter der Laser-Optik eines Nd-YAG-Festkörperlasers angeordnet. Es wird ein fokussierter Laserstrahl erzeugt (λ = 1,06 µm) und (in Kreisform) über die Folie geführt. Nach Entfernen der Folie ist der Farbstoff in der bestrahlten Zone in den Kunststoff eingedrungen.
Claims (4)
- Verfahren zur Beschriftung von Kunststoffen, indem ein Farbstoff auf einem Träger an einer Kunststoffoberfläche vorbeigeführt und mittels eines Laserstrahls in die Kunststoffoberfläche eindiffundiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial über eine transparente Vorrichtung, die den Laserstrahl nahezu ungehindert durchläßt, gegen den Kunststoff gepreßt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als transparente Kunststoffpreßvorrichtung ein fluidfüllbares Kunststoffkissen verwendet wird.
- Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid zur Vorwärmung des Farbstoffes verwendet wird.
- Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Polyurethan verwendet wird.
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NLR1 | Nl: opposition has been filed with the epo |
Opponent name: GAO GESELLSCHAFT FUER AUTOMATION UND ORGANISATION Opponent name: HOECHST AG |
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GBPR | Gb: patent revoked under art. 102 of the ep convention designating the uk as contracting state |
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EUG | Se: european patent has lapsed |
Ref document number: 85112773.8 Effective date: 19940727 |
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APAH | Appeal reference modified |
Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCREFNO |