Showroom für beschichtete Oberflächen (Quelle: Kunststoff-Institut Lüdenscheid)

Laserverfahren

In der Kunststoffindustrie wird der Laser hauptsächlich zum Beschriften und Markieren eingesetzt. Die Beschriftungssysteme zum Markieren und Aufbringen von Logos, Firmennamen, Symbolen etc. werden unterschieden in Systeme, die nach dem Maskenverfahren oder nach dem Strahlablenkungsverfahren arbeiten.

Verfahrensbeschreibung

1. Dunkel auf hellem Substrat
Hierbei handelt es sich um ein direktes Laserbeschriftungsverfahren, indem durch direktes Auftreffen des Laserstrahles auf die Kunststoffoberfläche ein Farbumschlag ausgelöst wird. Die Beschriftung wird durch Zugabe geeigneter lasersensibler Additivteilchen im Kunststoff erreicht. Die Laserenergie wird dabei von diesem Additiv absorbiert, welches sich dabei selbst auf sehr hohe Temperaturen aufheizt. Infolge der Temperaturwirkung verfärbt sich das Teilchen in ein dunkelfarbiges Produkt. Umgebendes Polymermaterial wird vercrackt und trägt ebenfalls zur Schwarzfärbung bei.

2. Hell auf dunklem Substrat
Bei diesem Verfahren kann die Beschriftung mittels Laserbestrahlung auf Kunststoffen erreicht werden, die mit geringen Anteilen von Ruß schwarz eingefärbt wurden. Die Rußteilchen heizen sich infolge der Absorption von Laserlicht sehr stark auf. In der unmittelbaren Nahzone der Rußteilchen vercrackt das Polymermaterial. In der Fernzone schmilzt bzw. erweicht der Kunststoff. Gasförmige Crackprodukte aus der Nahzone erzeugen im erweichten Polymer eine schaumartige Struktur. Sichtbares Licht wird an dieser Schaumstruktur gestreut. Dem menschlichen Auge erscheint die lasermarkierte Stelle daher weiß.

3. Lackabtrag
Eine weitere Möglichkeit ist die indirekte Laserbeschriftung durch Abtrag eines zuvor aufgebrachten Lackes. Hierzu wird entweder auf einen weiß eingefärbten transparenten Kunststoff ein schwarzer Lack aufgebracht oder ein transparenter Kunststoff zunächst weiß und dann schwarz lackiert. Durch mehrschichtiges, mehrfarbiges Lackieren können als weitere Verfahrensvariante, durch unterschiedlich tiefen Farbabtrag, mehrfarbige Beschriftungen erzeugt werden. Mit dem Laser werden die Lackschichten durch Verdampfen entfernt und so die Informationen freigelegt. Es bedarf jedoch einer relativ konstanten Schichtdicke des Lackfilms, da sonst der Untergrund des Substrats beschädigt werden könnte bzw. Farbumschlagsreaktionen aufzeigt oder die Lackschicht nicht vollständig entfernt wird.

Besonderheiten

Der Kunststoff kann sich partiell stark erwärmen oder anschmelzen, wenn eine Absorption des Lasers an den Pigmenten oder eingebrachten Farben vorliegt. In einem solchen Fall sind Laser zu verwenden, die mit Wellenlängen im UV- und sichtbaren Bereich arbeiten.

Wenn das Substrat den Laser stark absorbiert, ist bei einer geringen Farbpigment-konzentration kein Kontrast zu erzielen, es erfolgt lediglich eine Gravur des Substrates.

Anwendungsfelder

Anwendung findet das Laserbeschriften beim Beschriften von Tastenkappen, elektronischen Bauteilen, Schaltkästen, Relais, Computer-Tastaturen, Kabelummantelungen, Bremsleitungen, Verpackungen und zum Erzeugen von Tag- und Nachtdesign im Automobilbereich auf Autoradios und Schaltern.