Bearbeiten von 3M™-Schutzfolien mit Lasertechnologie

3M™-Schutzfolie

Bearbeitung von 3M™-Schutzfolien mit Digitaler Laser-Materialbearbeitungstechnologie (DLMP^®)

Wie die Bezeichnung nahelegt, schützen 3M™-Schutzfolien bruchanfällige Displays vor Beschädigungen, die bei der täglichen Verwendung entstehen können. Diese Produkte basieren auf Polyesterfolie (d. h. PET) und enthalten zum einfachen Aufbringen und Ablösen ein Klebemittel mit geringer Haftkraft. Die Trägerfolie ist mit weiteren Schichten und Beschichtungen angereichert, um spezialisierte Produkte für eine Vielzahl von Anwendungen zu schaffen.

Nichtleitende matte Antireflex-Schutzfolie (ARMR220 NC)
ARMR220 NC nutzt ein nichtleitendes Beschichtungssystem mit einer Antireflex-Oberflächenbehandlung von nahezu neutraler Farbe sowie eine Blendschutzbeschichtung, um die Blendwirkung und das Reflexlicht insgesamt zu verringern.
Glänzende LR-Schutzfolie GLR320
GLR320 ist eine weiche, optisch klare Schutzfolie mit einer Antireflex-Beschichtung. Dies bietet bis zu 93 % Lichtdurchlässigkeit ohne Farbverfälschung.
Glänzende Schutzfolie GLS100
Die glänzende Schutzfolie GLS100 bietet Schutz für glatte Displays oder kann zur Transformation matter Anzeigestrukturen in Hochglanz verwendet werden. Sie ist optisch klar und bietet eine über 93%ige Lichtdurchlässigkeit.

3M-Schutzfolien sind außerdem auch ohne selbstklebende Rückseite erhältlich. Die übliche Stärke für sämtliche Folien (einschließlich Klebeschicht) beträgt 0,155 mm.

Verwandte Bezeichnungen
Nichtleitende matte Antireflex-Schutzfolie (ARMR220 NC), Glänzende LR-Schutzfolie GLR320, Glänzende Schutzfolie GLS100

Chemische Bezeichnungen
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Hersteller
3M™

3M™-Schutzfolien und DLMP^®-Technologie

Aufgrund der dünnen Ausführung der thermoplastischen Folie sind Schutzfolien von 3M äußerst geeignet für Digitale Laser-Materialbearbeitungstechnologie (DLMP^®). Dieses Material unterliegt im Unterschied zu Duroplast, das oxidieren und verkohlen kann, rascher Zersetzung und Verdampfung. Der Einfluss jeder dieser Eigenschaften auf die Ergebnisse der DLMP-Technologie, wird detailliert in den folgenden Abschnitten beschrieben.

Die nützlichsten Auswirkungen der Laserenergie mit 3M-Schutzfolien bestehen im Materialabtrag und der Materialveränderung. Jedes dieser Verfahren wird nachstehend in dessen jeweiligem Abschnitt beschrieben.

Whitepaper zur Laser-Materialbearbeitung

3M™-Schutzfolie, mit Laserschneiden für Mobiltelefon hergestellt

3M™-Schutzfolie, mit Laserschneiden in einfache Form gebracht

3M™-Schutzfolie, durch Lasermarkierung mit Teile-Identnummer versehen

3M™-Schutzfolie, Laserschneiden und Lasermarkieren in einem Herstellungsschritt

Abtrag von Material

Organische Polymere, wie beispielsweise jene in den verschiedenen Schichten aus denen die 3M-Schutzfolien bestehen, sind hervorragende Absorber von CO₂-Laserenergie. Wenn das Polymer die Laserenergie absorbiert, wandelt es rasch Lichtenergie in Molekülschwingungen um, was zu einem schnellen chemischen Abbau führt. Material, das sich direkt im Laserstrahlpfad befindet, wird abgetragen und als Dampf abgeführt. Das Material, das sich leicht außerhalb des Laserbrennflecks oder des Laserpfads befindet, leitet etwas Wärme, jedoch nicht ausreichend für eine vollständige und gründliche Verbrennung und Abtragung. Dieser Bereich der thermischen Beeinflussung wird häufig als Wärmeeinflusszone oder WEZ bezeichnet. Die WEZ ist bei 3M-Schutzfolien, bedingt durch die zur Bearbeitung des dünnen Materials benötigte geringe Leistung, minimal. Die beim Laserabtrag erzeugten Dämpfe können sich auf angrenzende Bereiche der Folie ablagern. Es gibt verschiedene Techniken und Methoden, um gegen diese Ablagerung anzugehen.

CO₂-Laser sind allgemein mit zwei Wellenlängen erhältlich: 10,6 μm und 9,3 μm. CO₂-Laser mit 10,6 μm sind die bei weitem Gebräuchlichsten, jedoch ist die Bearbeitung von PET ein gutes Beispiel dafür, dass ein Laser mit 9,3 μm für diese Anwendung eindeutig von Vorteil ist. PET weist bei 9,3 μm eine höhere Absorptionsfähigkeit auf. Dies bedeutet, dass Laserenergie umfassender und wirkungsvoller in Wärme umgewandelt wird. Die Unterschiede zwischen diesen beiden Laser-Wellenlängen werden in den einzelnen Abschnitten zu den Verfahren weiter beleuchtet.

Laserschneiden

Laserschneiden ist die vollständige Abtragung und Abtrennung von Material von der Oberfläche bis zur unteren Fläche entlang eines bestimmten Pfads.

3M-Schutzfolien lassen sich mittels DLMP-Technologie unkompliziert schneiden. Die durch das Laserschneiden erzeugten Kanten weisen keine Verfärbung auf. Auf angrenzende Oberflächen kann es zu Gasabscheidungen kommen. Dies kann jedoch durch verschiedene Methoden abgeschwächt werden.

Wie erwähnt, wird die 9,3-μm-Energie von PET, dem Grundmaterial bei 3M-Schutzfolien, wirkungsvoller absorbiert. Dies führt zu einem saubereren Abtrag mit kleinerer Wärmeeinflusszone und weniger Rückschmelzen. Das links dargestellte Beispiel zeigt einen mit einem 9,3-μm-Laser vorgenommenen Schnitt und das rechts dargestellte Beispiel zeigt einen 10,6-μm-Laser mit 132-facher Vergrößerung.

Zu guter Letzt zeigt dieses Beispiel eine einfache, aus einem Bogen 3M Glossy LR Schutzfolie GLR320 geschnittene Form. Das dargestellte Verfahren lässt sich für beinahe jede Form einsetzen, sogar für komplexe Schnitte und solche mit engen Toleranzen.

Veränderung von Material

Wenn DLMP-Technologie zum Schneiden von Material eingesetzt wird, wird genügend Energie aufgewendet, um sämtliches, sich direkt im Laserstrahlpfad befindliches Material zu verdampfen. Die Laserleistung lässt sich auch so präzise steuern, dass die Oberfläche der Folie nur geringfügig schmilzt, dann aber schnell erstarrt. Dies verändert die Oberflächenstruktur und verleiht der Folie ein mattiertes Erscheinungsbild.

Lasermarkieren

Beide Wellenlängen des CO₂-Lasers können Polyesterfolien markieren und schneiden. Der 9,3-µm-Laser bringt jedoch beim Markieren aufgrund seiner höheren Absorptionsfähigkeit einen größeren Kontrast hervor. Dieses Beispiel zeigt die strukturellen Unterschiede zwischen 9,3 µm (links) und 10,6 µm Lasermarkierungen (rechts). Rasterlinien sind bei 9,3-µm-Markierungen klar und scharf, während 10,6-µm-Rasterlinien verschwommen erscheinen.

Wenn Laserenergie zum Erstellen einer visuell und/oder maschinenlesbaren Identifikation oder Information auf einem Material genutzt wird, beispielsweise für einen Barcode, ein Datum, eine Chargen-, Serien- oder Teilenummer, wird das Bearbeitungsverfahren als Lasermarkieren angesehen. Das Lasermarkieren von 3M Schutzfolie bringt eine mattierte Struktur hervor. Dieses Bild zeigt eine Teilenummer, markiert auf 3M Glossy LR Protection Film GLR320.

Kombinierte Bearbeitungsverfahren

Mit 3M Schutzfolien können verschiedene Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden, ohne das Material bewegen oder neu befestigen zu müssen. Das Beispiel demonstriert wie Bearbeitungsverfahren miteinander kombiniert werden können, um mit DLMP-Technologie quadratische und runde Formen aus 3M Glossy LR Protection Film GLR320 zu schneiden als auch zu markieren/gravieren.

Erwägungen zu Umwelt, Gesundheit und Sicherheit

Interaktionen von Laser mit Material erzeugen fast immer gasförmige Absonderungen und/oder Partikel. Das Bearbeiten von glänzender LR-Schutzfolie GLR320 von 3M mit einem CO₂-Laser erzeugt Dämpfe, die hauptsächlich Kohlenmonoxid, Aceton, Methyl-Isobutyrat, Methylacetat, Benzen und Dihydroxydimethylsilan enthalten. Die Absonderungen bzw. Gase, die bei der Bearbeitung von 3M-Schutzfolien entstehen, sollten nach draußen abgleitet werden. Alternativ können sie zuerst in einem Filtersystem behandelt und dann nach draußen abgeleitet werden. Dämpfe, die bei der Laserbearbeitung polyesterbasierter Produkte abgeschieden werden, sind entflammbar. Die Laserbearbeitung von 3M-Schutzfolien sollte stets unter Aufsicht erfolgen.