EP0930104A2 - Apparatus and process for curing and hardening lacquer - Google Patents
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- EP0930104A2 EP0930104A2 EP98123022A EP98123022A EP0930104A2 EP 0930104 A2 EP0930104 A2 EP 0930104A2 EP 98123022 A EP98123022 A EP 98123022A EP 98123022 A EP98123022 A EP 98123022A EP 0930104 A2 EP0930104 A2 EP 0930104A2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
- B05D3/06—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
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- B05D3/065—After-treatment
- B05D3/067—Curing or cross-linking the coating
Definitions
- the invention relates to a method and an apparatus for Crosslinking and hardening paint on a substrate.
- UV crosslinking (curing) of paints is state of the art.
- broadband is used as a source of UV radiation UV lamps used, d. H. it will be a wide range of wavelengths on the substrate coated with lacquer directed.
- So-called photoinitiators (PI) are added to the paint.
- the photoinitiators absorb and cause UV radiation the networking.
- Corresponding to the broadband UV radiation have been various photoinitiators in the prior art used in a varnish, so that over the entire wavelength range the radiation is sufficient Absorption occurs.
- Photoinitiators are expensive. Become photoinitiators not activated when connected, there is a risk of yellowing for the paint.
- Conventional UV lamps have a very high operating temperature on (e.g. more than 1000 ° C). These high operating temperatures of the UV lights make use of cooling air or other coolants required. This cooling is complex and cooling air also causes technical problems Dust, temperature gradients and air vortices.
- the invention is based on the finding that use a monochromatic source of UV radiation has significant advantages brings with it.
- monochromatic means here a relatively narrow wavelength range of UV radiation, such as that generated by an excimer laser that no special means for wavelength selection (either in the resonator or outside the resonator). The bandwidth an excimer laser is in this sense as to understand “monochromatic". In this sense, it becomes monochromatic If the UV radiation source is used, the varnish needs advantageously only a very specific type of photoinitiator to contain, which is fully implemented during curing, so that no "unused" photoinitiators remain that the bring yellowing risk mentioned above.
- thermosensitive layer It is similar in a method described in DE 41 23 915 A1 is introduced, monochromatic UV light used to the Possibility of damage to an underlying layer of paint greatly reduce thermosensitive layer.
- the invention is based on further knowledge, that the benefits of using a monochromatic source for UV radiation are enhanced by the fact that essential parameters, that play a role in hardening, on each other be coordinated.
- the method according to the invention and the device according to the invention for crosslinking (hardening) of lacquer are therefore by a in this sense essentially monochromatic UV radiation source characterized, in particular by the use of an excimer laser, and the wavelength of UV radiation, the absorption characteristics of the photoinitiators in the varnish and the power density of the radiation are thus interrelated matched that the UV radiation over the entire desired Thickness of the lacquer layer to be hardened is absorbed.
- the wavelength of the UV radiation in the range from 190 to 250 nm, in particular at about 248 nm.
- the invention enables homogeneous crosslinking and hardening of lacquer layers with thicknesses of 50 ⁇ m and more.
- a laser as a UV radiation source, in particular an excimer laser, has the further advantage that when State of the art technical problems still to be noted regarding the dimensional stability of the substrate (coated object) are largely overcome.
- the curing with laser radiation enables targeted local absorption, without the underlying substrate (object) being strong is heated.
- excimer lasers bends, microscopic cracks in the substrate, moisture leakage and other phenomena affecting the quality of the paint layer and in particular their adhesion to the substrate avoided.
- the distance between the radiation source (the laser) and the substrate is not critical to that Networking result, so that when controlling a relative movement between laser radiation and object not on the distance needs to be respected.
- Curing with laser radiation also enables very good results for objects with sharp edges.
- the networking takes place also on the edges with no significant difference to Networking on the surfaces.
- Figure 1 shows a side view of the optical system and Figure 2 is a plan view.
- a substrate (object) 10 is to be provided with a lacquer layer become.
- the substrate 10 is in the illustrated embodiment made of a wooden material. On the other hand, it can For example, substrate made of a plastic, metal or consist of a composite material.
- the lacquer layer 12 has a thickness of 50 ⁇ m.
- An excimer laser 14 (type EMG. Serves as a source of UV radiation 50 from LAMDA PHYSIK) with KrF gas.
- the laser 14 emits a wavelength of about 248 nm.
- Special facilities for Reduction of the bandwidth of the emitted radiation 16 points the laser 14 is not on (for example, no grating in the resorator).
- the excimer laser 14 is operated in a pulsed manner.
- the repetition rate the pulses and the energy of the individual pulses can be set.
- Crosslinked with UV radiation - and curable coatings are made on Market with different absorption characteristics. Lacquers are available that absorb very strongly at 248 nm and paints that absorb less strongly at 248 nm, so z. B. have an absorption maximum at 270 nm. There were tested different paints and it was shown that it is not absolutely necessary, even advantageous is to use a varnish that has its absorption maximum not exactly at 248 nm, i.e. the wavelength used Has UV radiation source.
- Figures 1 and 2 show the optical system for steering the Radiation of the excimer laser 14 onto that with the lacquer layer 12 provided substrate 10.
- a stage 20 is vertical according to Figure 1 Movable up and down.
- the laser beam passes through a prism 18 16 to another prism 22 and into a double prism 24.
- the arrangement causes the laser beam 16 to be divided in three beam parts, each via lenses 26a, 26b and 26c ( Figure 2) get on the paint layer 12.
- a beam component is passed straight through from the double prism 24 and over the Lens 26b shown, a beam portion is from the double prism 24th deflected upwards onto a mirror 28, from where it passes over the Lens 26a reaches the lacquer layer 12 and a third Beam portion is directed by the double prism 24 onto a mirror 30, from where the beam portion through the lens 26c onto the lacquer layer 12 is directed.
- Figures 3 and 4 show a further embodiment for optical devices for directing the UV laser radiation.
- Figures are mutually corresponding or functionally similar Provide components with the same reference numerals.
- FIG. 3 shows a side view of the optical system
- FIG. 4 shows a top view (from above).
- the stage 20 ' can be moved vertically up and down in accordance with the arrow P 2 .
- the plate 34 is rotatable about an axis A in accordance with the arrow P 1 (with respect to the stage 20 '). By rotating the plate 34 about the axis A, the laser radiation directed via the lens 26 onto the lacquer layer and the substrate 10 is pivoted in accordance with the arrow P 3 .
- This arrangement also enables homogeneous curing of the lacquer layer 12 on the substrate 10.
- a cross-cut test showed a very good cross-cut characteristic in the range between Gt1 and Gt2.
- An abrasion test with steel wool showed a high mechanical resistance the paint layer.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vernetzen und Härten von Lack auf einem Substrat.The invention relates to a method and an apparatus for Crosslinking and hardening paint on a substrate.
Die UV-Vernetzung (Härtung) von Lacken ist Stand der Technik. Als Quelle für UV-Strahlung werden im Stand der Technik breitbandige UV-Strahler eingesetzt, d. h. es wird ein breites Spektrum von Wellenlängen auf das mit Lack beschichtete Substrat gerichtet. Im Lack sind sog. Photoinitiatoren (PI) beigemischt. Die Photoinitiatoren absorbieren die UV-Strahlung und bewirken die Vernetzung. Entsprechend der breitbandig eingestrahlten UV-Strahlung wurden im Stand der Technik verschiedene Photoinitiatoren in einem Lack eingesetzt, so daß über den gesamten Wellenlängenbereich der eingestrahlten Strahlung eine hinreichende Absorption erfolgt. Photoinitiatoren sind teuer. Werden Photoinitiatoren beim Vernetzen nicht aktiviert, besteht eine Vergilbungsgefahr für den Lack. Die im Stand der Technik verwendeten herkömmlichen UV-Strahler weisen eine sehr hohe Betriebstemperatur auf (z. B. mehr als 1000° C). Diese hohen Betriebstemperaturen der UV-Leuchten machen den Einsatz von Kühlluft oder anderen Kühlmitteln erforderlich. Diese Kühlung ist aufwendig und Kühlluft bedingt auch technische Probleme hinsichtlich Staub, Temperaturgradienten und Luftwirbel.UV crosslinking (curing) of paints is state of the art. In the prior art, broadband is used as a source of UV radiation UV lamps used, d. H. it will be a wide range of wavelengths on the substrate coated with lacquer directed. So-called photoinitiators (PI) are added to the paint. The photoinitiators absorb and cause UV radiation the networking. Corresponding to the broadband UV radiation have been various photoinitiators in the prior art used in a varnish, so that over the entire wavelength range the radiation is sufficient Absorption occurs. Photoinitiators are expensive. Become photoinitiators not activated when connected, there is a risk of yellowing for the paint. The used in the prior art Conventional UV lamps have a very high operating temperature on (e.g. more than 1000 ° C). These high operating temperatures of the UV lights make use of cooling air or other coolants required. This cooling is complex and cooling air also causes technical problems Dust, temperature gradients and air vortices.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Einsatz einer monochromatischen Quelle für UV-Strahlung erhebliche Vorteile mit sich bringt. Der Begriff "monochromatisch" bedeutet hier einen relativ engen Wellenlängenbereich der UV-Strahlung, wie er beispielsweise von einem Excimerlaser erzeugt wird, der keine besonderen Mittel für die Wellenlängenselektion (sei es im Resonator oder außerhalb des Resonators) aufweist. Die Bandbreite eines Excimerlasers ist in diesem Sinne als "monochromatisch" zu verstehen. Wird eine in diesem Sinne monochromatische UV-Strahlungsquelle verwendet, so braucht der Lack vorteilhafterweise nur einen ganz bestimmten Photoinitiatortyp zu enthalten, der beim Aushärten vollständig umgesetzt wird, so daß keine "unverbrauchten" Photoinitiatoren verbleiben, die die oben angesprochene Vergilbungsgefahr bringen.The invention is based on the finding that use a monochromatic source of UV radiation has significant advantages brings with it. The term "monochromatic" means here a relatively narrow wavelength range of UV radiation, such as that generated by an excimer laser that no special means for wavelength selection (either in the resonator or outside the resonator). The bandwidth an excimer laser is in this sense as to understand "monochromatic". In this sense, it becomes monochromatic If the UV radiation source is used, the varnish needs advantageously only a very specific type of photoinitiator to contain, which is fully implemented during curing, so that no "unused" photoinitiators remain that the bring yellowing risk mentioned above.
Die Verwendung von farbigem Licht anstelle von weißem Licht bei einem Trockenverfahren, das beispielsweise auch dem Trocknen eines Lackanstrichs dienen kann, ist aus der DE 162 696 bekannt. Zur Erzielung des farbigen Lichts wird ein Lichtfilter verwendet. Dieser gewährleistet nicht eine derart enge Bandbreite, daß dieses Licht als monochromatisch im Sinne der obigen Definition zu verstehen ist.The use of colored light instead of white light a drying process, which also includes drying can serve a paint is known from DE 162 696. A light filter is used to achieve the colored light used. This does not guarantee such a narrow range, that this light as monochromatic in the sense of the above Definition to understand.
Die Verwendung von monochromatischem UV-Licht zum Härten eines Lacks ist aus dem Artikel "Mattieren ohne Mattierungsmittel-Möglichkeiten der Excimer-UV-Bestrahlung" von Dr. A. Roth, Coating 8/97, S. 305, bekannt. Diese ergibt sich in natürlicher Weise aus der Verwendung eines Excimerlasers. Als Vorteil wird hervorgehoben, daß aufgrund der fehlenden niederwelligen spektralen Anteile sowohl das Substratmaterial als auch dessen Beschichtung nicht geschädigt wird. Eine verbesserte Härtung des Lacks wird nicht erwähnt.The use of monochromatic UV light to harden one Lacks is from the article "Matting without matting agent options the excimer UV radiation "by Dr. A. Roth, Coating 8/97, p. 305. This arises naturally Way of using an excimer laser. As an advantage highlighted that due to the lack of low-wave spectral Share both the substrate material and its coating is not harmed. An improved hardening of the Lacquers are not mentioned.
Ähnlich wird in einem Verfahren, das in der DE 41 23 915 A1 vorgestellt wird, monochromatisches UV-Licht verwendet, um die Möglichkeit der Schädigung einer unter der Lackschicht liegenden thermoempfindlichen Schicht stark zu reduzieren.It is similar in a method described in DE 41 23 915 A1 is introduced, monochromatic UV light used to the Possibility of damage to an underlying layer of paint greatly reduce thermosensitive layer.
Der Erfindung liegt dagegen die weitere Erkenntnis zugrunde, daß die Vorteile des Einsatzes einer monochromatischen Quelle für UV-Strahlung dadurch verstärkt werden, daß wesentliche Parameter, die bei der Härtung eine Rolle spielen, aufeinander abgestimmt werden.The invention, on the other hand, is based on further knowledge, that the benefits of using a monochromatic source for UV radiation are enhanced by the fact that essential parameters, that play a role in hardening, on each other be coordinated.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vernetzen (Härten) von Lack sind deshalb durch eine in diesem Sinne im wesentlichen monochromatische UV-Strahlungs-quelle gekennzeichnet, insbesondere durch die Verwendung eines Excimerlasers, und die Wellenlänge der UV-Strahlung, die Absorptionscharakteristik der Photoinitiatoren im Lack und die Leistungsdichte der Strahlung werden so aufeinander abgestimmt, daß die UV-Strahlung über die gesamte gewünschte Dicke der zu härtenden Lackschicht absorbiert wird.The method according to the invention and the device according to the invention for crosslinking (hardening) of lacquer are therefore by a in this sense essentially monochromatic UV radiation source characterized, in particular by the use of an excimer laser, and the wavelength of UV radiation, the absorption characteristics of the photoinitiators in the varnish and the power density of the radiation are thus interrelated matched that the UV radiation over the entire desired Thickness of the lacquer layer to be hardened is absorbed.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Preferred embodiments of the invention are in the dependent Described claims.
So ist bevorzugt vorgesehen, daß die Wellenlänge der UV-Strahlung im Bereich von 190 bis 250 nm, insbesondere bei etwa 248 nm liegt.It is preferably provided that the wavelength of the UV radiation in the range from 190 to 250 nm, in particular at about 248 nm.
Die Erfindung ermöglicht die homogene Vernetzung und Verhärtung von Lackschichten mit Stärken von 50µm und mehr.The invention enables homogeneous crosslinking and hardening of lacquer layers with thicknesses of 50µm and more.
Wird ein Laser für die Lackhärtung verwendet, so hat dies weiterhin den Vorteil, daß die Laserstrahlung dreidimensional mit optischen Mitteln in einfacher Weise geführt werden kann, und zwar mit relativ großem Abstand zum Objekt (Substrat). Auch ist der Winkel steuerbar, unter dem die Strahlung auf die Objektoberfläche auftrifft.If a laser is used to harden the paint, this still has the advantage that the laser radiation with three-dimensional optical means can be performed in a simple manner, and with a relatively large distance to the object (substrate). Is too the angle controllable at which the radiation hits the object surface hits.
Die Verwendung eines Lasers als UV-Strahlungsquelle, insbesondere eines Excimerlasers, hat weiterhin den Vorteil, daß beim Stand der Technik noch zu verzeichnende technische Probleme hinsichtlich der Dimensionsstabilität des Substrates (beschichteten Objektes) weitgehend überwunden sind. Die Aushärtung mit Laserstrahlung ermöglicht eine gezielte lokale Absorption, ohne daß das darunterliegende Substrat (Objekt) stark erhitzt wird. Bei Verwendung von Excimerlasern werden Verbiegungen, mikroskopische Risse des Substrates, Feuchtigkeitsaustritt und andere Phänomene, die die Qualität der Lackschicht und insbesondere deren Haftung am Substrat, vermieden. The use of a laser as a UV radiation source, in particular an excimer laser, has the further advantage that when State of the art technical problems still to be noted regarding the dimensional stability of the substrate (coated object) are largely overcome. The curing with laser radiation enables targeted local absorption, without the underlying substrate (object) being strong is heated. When using excimer lasers, bends, microscopic cracks in the substrate, moisture leakage and other phenomena affecting the quality of the paint layer and in particular their adhesion to the substrate avoided.
Durch die Parallelität der Laserstrahlung über weite Strecken ist weiterhin gewährleistet, daß der Einstrahlwinkel, unter dem die Strahlung auf die Substratoberfläche auftrifft, genau und reproduzierbar steuerbar ist. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch ebenfalls die Qualität der ausgehärteten Lackschicht verbessert werden kann. Der Abstand zwischen der Strahlungsquelle (dem Laser) und dem Substrat ist nicht entscheidend für das Vernetzungsergebnis, so daß bei der Steuerung einer Relativbewegung zwischen Laserstrahlung und Objekt nicht auf den Abstand geachtet zu werden braucht.Due to the parallelism of the laser radiation over long distances it is also guaranteed that the angle of incidence at which the radiation hits the substrate surface, exactly and is reproducibly controllable. It has been shown that this also improved the quality of the hardened lacquer layer can be. The distance between the radiation source (the laser) and the substrate is not critical to that Networking result, so that when controlling a relative movement between laser radiation and object not on the distance needs to be respected.
Auch ermöglicht die Aushärtung mit Laserstrahlung sehr gute Ergebnisse bei Objekten mit scharfen Kanten. Die Vernetzung erfolgt auch auf den Kanten ohne wesentlichen Unterschied zur Vernetzung auf den Flächen.Curing with laser radiation also enables very good results for objects with sharp edges. The networking takes place also on the edges with no significant difference to Networking on the surfaces.
Es wird eine gleichmäßige Aushärtung über die gesamte Schichtdicke und eine sehr gute Untergrundhaftung des Lackes erreicht.There is an even hardening over the entire layer thickness and achieved a very good underground adhesion of the paint.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
- Figuren 1 und 2
- schematisch ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zum Lenken von Excimer-Laserstrahlung auf eine Lackschicht, die auf ein dreidimensional geformtes Substrat aufgetragen ist; und
- Figuren 3 und 4
- ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zum Lenken von Laserstrahlung auf eine Lackschicht, die auf ein dreidimensionales Objekt aufgetragen ist.
- Figures 1 and 2
- schematically an embodiment of an arrangement for directing excimer laser radiation onto a lacquer layer which is applied to a three-dimensionally shaped substrate; and
- Figures 3 and 4
- a further embodiment of an arrangement for directing laser radiation onto a lacquer layer which is applied to a three-dimensional object.
Die Figur 1 zeigt eine Seitenansicht des optischen Systems und Figur 2 eine Draufsicht.Figure 1 shows a side view of the optical system and Figure 2 is a plan view.
Ein Substrat (Objekt) 10 soll mit einer Lackschicht versehen
werden. Das Substrat 10 besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem Holzwerkstoff. Andererseits kann das
Substrat beispielsweise auch aus einem Kunststoff, Metall oder
einem Verbundwerkstoff bestehen.A substrate (object) 10 is to be provided with a lacquer layer
become. The
Die Lackschicht 12 hat eine Stärke von 50µm.The
Als Quelle für UV-Strahlung dient ein Excimerlaser 14 (Typ EMG
50 von LAMDA PHYSIK) mit KrF-Gas. Der Laser 14 emmitiert bei
einer Wellenlänge von etwa 248 nm. Besondere Einrichtungen zur
Reduzierung der Bandbreite der emmitierten Strahlung 16 weist
der Laser 14 nicht auf (also z. B. kein Gitter im Resornator).An excimer laser 14 (type EMG. Serves as a source of UV radiation
50 from LAMDA PHYSIK) with KrF gas. The
Der Excimerlaser 14 wird gepulst betrieben. Die Repititionsrate
der Pulse und die Energie der einzelnen Pulse ist einstellbar.The
Mit UV-Strahlung vernetzt - und aushärtbare Lacke werden am Markt mit unterschiedlichen Absorptionscharakteristiken geliefert. Es sind Lacke erhältlich, die bei 248 nm sehr stark absorbieren und Lacke, die bei 248 nm weniger stark absorbieren, also z. B. ein Absorptionsmaximum bei 270 nm aufweisen. Es wurden unterschiedliche Lacke getestet und es hat sich dabei gezeigt, daß es nicht unbedingt erforderlich, ja sogar vorteilhaft ist, einen Lack zu verwenden, der sein Absorptionsmaximum nicht genau bei 248 nm, also der verwendeten Wellenlänge der UV-Strahlungsquelle hat. Wichtig ist, daß die Absorptionscharakteristik der im Lack enthaltenen Photoinitiatoren, die Leistungsdichte der Laserstrahlung und deren Wellenlänge so aufeinander abgestimmt sind, daß die UV-Strahlung über die gesamte gewünschte Dicke der zu härtenden Lackschicht möglichst gleichmäßig absorbiert wird, beim beschriebenen Ausführungsbeispiel also über die gesamte Dicke von 50µm. Diese Optimierung muß experimentell mit dem gegebenen Lasersystem, den gegebenen Lacken und den gewünschten Lackstärken durchgeführt werden. Wird z. B. die Abstimmung zwischen der Absorptionscharakteristik der Photoinitiatoren im Lack und der Wellenlänge der UV-Strahlung nicht in der beschriebenen Weise durchgeführt, kann die UV-Strahlung bereits in den oberen Lagen der Lackschicht vollständig absorbiert werden, so daß die unteren Lagen der Lackschicht direkt über dem Substrat nur mangelhaft ausgehärtet werden. Ist umgekehrt die Leistungsdichte der Laserstrahlung, die Wellenlänge der Strahlung und die Absorptionscharakteristik der Photoinitiatoren so aufeinander abgestimmt, daß ein Großteil der UV-Strahlung nicht absorbiert durch die Lackschicht durchtritt, erfolgt eine zu starke Aufheizung des Substrates mit den oben beschriebenen nachteiligen Folgen hinsichtlich der Dimensionsstabilität, Rißbildung etc.Crosslinked with UV radiation - and curable coatings are made on Market with different absorption characteristics. Lacquers are available that absorb very strongly at 248 nm and paints that absorb less strongly at 248 nm, so z. B. have an absorption maximum at 270 nm. There were tested different paints and it was shown that it is not absolutely necessary, even advantageous is to use a varnish that has its absorption maximum not exactly at 248 nm, i.e. the wavelength used Has UV radiation source. It is important that the absorption characteristics the photoinitiators contained in the paint, the power density of the laser radiation and their wavelengths are agreed that the UV radiation over the entire desired thickness of the lacquer layer to be hardened as evenly as possible is absorbed in the described embodiment So over the entire thickness of 50µm. This optimization must be experimental with the given laser system, the given paints and the required paint thicknesses. Is z. B. the coordination between the absorption characteristics of the photoinitiators in the varnish and the wavelength of UV radiation not carried out in the manner described, the UV radiation already in the upper layers of the paint layer are absorbed so that the lower layers of the paint layer insufficiently cured directly over the substrate. Is conversely the power density of the laser radiation, the wavelength of radiation and the absorption characteristics of the photoinitiators so coordinated that a large part of the UV radiation not absorbed through the paint layer, there is too much heating of the substrate with the above described adverse consequences with regard to dimensional stability, Cracking etc.
Die Figuren 1 und 2 zeigen das optische System zum Lenken der
Strahlung des Excimerlasers 14 auf das mit der Lackschicht 12
versehene Substrat 10. Eine Bühne 20 ist gemäß Figur 1 vertikal
auf- und abwärtsbewegbar. Über ein Prisma 18 gelangt der Laserstrahl
16 zu einem weiteren Prisma 22 und in ein Doppelprisma
24. Die Anordnung bewirkt eine Aufteilung des Laserstrahls 16
in drei Strahlteile, die jeweils über Linsen 26a, 26b und 26c
(Figur 2) auf die Lackschicht 12 gelangen. Ein Strahlanteil
wird vom Doppelprisma 24 geradlinig durchgelassen und über die
Linse 26b abgebildet, ein Strahlanteil wird vom Doppelprisma 24
nach oben auf einen Spiegel 28 abgelenkt, von wo er über die
Linse 26a auf die Lackschicht 12 gelangt und ein dritter
Strahlanteil wird vom Doppelprisma 24 auf einen Spiegel 30 gelenkt,
von wo der Strahlanteil über die Linse 26c auf die Lackschicht
12 gerichtet wird.Figures 1 and 2 show the optical system for steering the
Radiation of the
Durch Verschieben der Bühne 20 gemäß dem Pfeil P (Figur 1) wird
die Laserstrahlung über die Lackschicht 12 geführt. Es ist vorteilhaft,
das Substrat 10 stationär zu halten und den Laserstrahl
zu bewegen. Die Anordnung gemäß den Figuren 1 und 2 bewirkt
eine Strahlaufweitung mittels einer Zerstreuungslinse und
hat zur Folge, daß die Laserstrahlung aus unterschiedlichen
Richtungen aber genau reproduzierbar auf die Lackschicht und
das Substrat 10 gelenkt wird. Es erfolgt mit dieser Anordnung
eine weitestgehend homogene Aushärtung der Lackschicht.By moving the
Die Figuren 3 und 4 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel für optische Einrichtungen zum Lenken der UV-Laserstrahlung. In den Figuren sind aneinander entsprechende oder funktionsähnliche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.Figures 3 and 4 show a further embodiment for optical devices for directing the UV laser radiation. In the Figures are mutually corresponding or functionally similar Provide components with the same reference numerals.
Auf einer Bühne 20' ist eine in Bezug auf die Bühne 20' bewegbare
Platte 34 angeordnet, die ein Prisma 32 und eine Linse 26
abstützt. Figur 3 zeigt eine Seitenansicht des optischen Systems
und Figur 4 eine Draufsicht (von oben). Die Bühne 20' ist
entsprechend dem Pfeil P2 vertikal auf- und abwärts verschiebbar.
Die Platte 34 ist um eine Achse` A entsprechend dem Pfeil
P1 drehbar (in Bezug auf die Bühne 20'). Durch Drehung der Platte
34 um die Achse A wird gemäß Figur 4 die über die Linse 26
auf die Lackschicht und das Substrat 10 gerichtete Laserstrahlung
entsprechend dem Pfeil P3 verschwenkt. Auch diese Anordnung
ermöglicht eine homogene Aushärtung der Lackschicht 12 auf
dem Substrat 10.On a stage 20 'there is arranged a
Bei Verwendung eines Lackes, der zwar bei 248 nm absorbiert, aber bei 285 nm eine Spitze in der Absorptionskurve aufweist, wurden optimale Eregebnisse mit folgenden Einstellungen des Lasers erzielt: Es wurde mit Laserpulsen mit einer Energie von 45mJ/Puls und mit einer Frequenz von 1 Hz gearbeitet. Der Beginn der Vernetzung ist nach 10 Pulsen erkennbar. Der Lack ist dann sofort vollständig durchvernetzt und besitzt eine sehr gute Untergrundhaftung. Dies bedeutet, daß für eine Fläche von 10 x 20 mm2 und eine Schichtdicke von 50µm nach 10 Pulsen mit einer Energie von 45 mJ eine vollständige Vernetzung der Lackschicht erreicht ist, ohne daß zuviel überschüssige Energie vom Substrat absorbiert wird. Dies ergibt eine Energiedichte von 250 mJ/cm2, was mit kommerziellen Excimerlasern bei einer Vorschubgeschwindigkeit zwischen Strahl und Substrat von 6 m/min erreichbar ist.When using a lacquer that absorbs at 248 nm, but has a peak in the absorption curve at 285 nm, optimal results were achieved with the following settings of the laser: It was done with laser pulses with an energy of 45mJ / pulse and with a frequency of 1 Hz worked. The start of networking can be seen after 10 pulses. The paint is then immediately completely cross-linked and has a very good sub-surface adhesion. This means that, for an area of 10 × 20 mm 2 and a layer thickness of 50 μm, after 10 pulses with an energy of 45 mJ, a complete crosslinking of the lacquer layer is achieved without too much excess energy being absorbed by the substrate. This results in an energy density of 250 mJ / cm 2 , which can be achieved with commercial excimer lasers at a feed speed between the beam and the substrate of 6 m / min.
Eine Gitterschnitt-Prüfung ergab einen sehr guten Gitterschnitt-Kennwert im Bereich zwischen Gt1 und Gt2. Eine Abriebprüfung mit Stahlwolle zeigte eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit der Lackschicht.A cross-cut test showed a very good cross-cut characteristic in the range between Gt1 and Gt2. An abrasion test with steel wool showed a high mechanical resistance the paint layer.
Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, daß
die UV-Strahlung von einem Excimerlaser erzeugt wird.Method according to claim 1,
characterized in that
the UV radiation is generated by an excimer laser.
dadurch gekennzeichnet, daß
das Absorptionsmaximum des Photoinitiatortyps bei einer anderen Frequenz als der der UV-Strahlung liegt.Method according to one of claims 1 or 2, wherein the lacquer contains only one type of photoinitiator,
characterized in that
the absorption maximum of the photoinitiator type is at a different frequency than that of UV radiation.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wellenlänge der UV-Strahlung bei 190 bis 250 nm, insbesondere bei etwa 248 nm liegt.Method according to one of the preceding claims,
characterized in that
the wavelength of the UV radiation is 190 to 250 nm, in particular approximately 248 nm.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Schichtdicke der ausgehärteten Lackschicht (12) 50µm oder mehr beträgt. Method according to one of the preceding claims,
characterized in that
the layer thickness of the hardened lacquer layer (12) is 50 µm or more.
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Excimerlaser als UV-Strahlungsquelle vorgesehen ist.Apparatus according to claim 6,
characterized in that
an excimer laser is provided as the UV radiation source.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wellenlänge der UV-Strahlung bei 190 bis 250 nm, insbesondere bei etwa 248 nm, liegt.Device according to one of claims 6 or 7,
characterized in that
the wavelength of the UV radiation is 190 to 250 nm, in particular approximately 248 nm.
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