ES2584657T3

ES2584657T3 - Procedimiento continuo para la fabricación de placas de guía de luz

Info

Publication number: ES2584657T3
Application number: ES12756671.9T
Authority: ES
Inventors: Wojciech Pisula; Jann Schmidt; Gerd Machleid; Alexander Baum
Original assignee: Evonik Roehm GmbH
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2011-08-23
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: US20140232027A1; CN103782207B; CN103782207A; EP2748656A1; WO2013026834A1; EP2748656B1

Abstract

Procedimiento para la fabricación de placas de guía de luz con estructuras que influyen en la luz, en el que - se produce una banda de plástico - se emplea un dispositivo para alisar la superficie de la banda de placas de plástico durante la extrusión, - la banda de plástico se hace pasar de forma continua por debajo y/o por encima de al menos un dispositivo de grabado con láser, - por medio del dispositivo de grabado con láser se graban estructuras que influyen en la luz en al menos una de las superficies de la banda de plástico y/o se generan estructuras en el interior de la banda de plástico mediante grabado interior con láser, - se fabrican a partir de la banda de plástico estructurada obtenida las distintas placas de guía de luz, disponiéndose el dispositivo de grabado con láser en una instalación de extrusión continua detrás del mecanismo de alisado, de manera que el grabado con láser se lleve a cabo a una temperatura de la superficie de la banda de plástico orientada hacia el dispositivo de grabado con láser activo de 40 a 120 ºC, preferiblemente de 40 a 100 ºC, con especial preferencia de 60 a 100 ºC.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento continuo para la fabricacion de placas de gma de luz

La presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion continua de placas de gma de luz, por ejemplo para su utilizacion como iluminacion de fondo en displays LCD.

Para la iluminacion de fondo de displays LCD, la luz se introduce en las placas de gma de luz a traves del canto de la placa de gma de luz y se extrae a traves de la superficie de la placa. Para lograr una distribucion especialmente homogenea o controlada de la claridad por la superficie de la placa se necesitan, al menos por un lado de la placa de gma de luz, estructuras que influyen en la luz. Con mucha frecuencia estas estructuras que influyen en la luz consisten en un modelo que se imprime en la superficie de la placa de gma de luz. En este caso un modelo de puntos o lmeas se imprime de modo que la densidad sea alta en el centro de la placa y que, despues de un funcionamiento determinado, vaya disminuyendo hacia los cantos. Estos modelos se aplican habitualmente mediante un procedimiento de serigraffa sobre la superficie de la placa. Esto se muestra, por ejemplo, en la patente JP4082791A.

Uno de los inconvenientes del procedimiento antes citado es que por el procedimiento de serigraffa cada placa solo se puede imprimir individualmente, lo que significa un trabajo manual relativamente grande. Cada placa se introduce por separado en la maquina de serigraffa, se extrae despues del proceso de impresion y de secado y se dota manualmente de una lamina protectora. Otro inconveniente de los procedimientos de impresion es la absorcion de luz del color por parte de las partfculas y del aglutinante, que influye negativamente en la eficacia de una placa de gma de luz.

Una alternativa de la creacion de estructuras en la superficie de la placa de gma de luz es el grabado por laser (ablacion con laser). En este caso se practican en la superficie de la placa, por medio de un impulso de laser, diferentes cavidades perfectamente definidas que poseen un efecto de dispersion de la luz y que de este modo extraen la luz de la placa. Estos procedimientos se describen en las patentes US20090067178 y US20060120110. Para conseguir una densidad lummica homogenea se crea en las patentes antes mencionadas el correspondiente modelo estructural.

Un procedimiento alternativo se revela en el documento KR2008001775. Se practican en la superficie posterior de la placa cavidades de diferentes tamanos mediante grabado por laser. La dimension de los difusores de luz aumenta con la distancia respecto a la fuente de luz. De esta manera se consigue una densidad lummica homogenea.

El documento US6843587 tambien describe un procedimiento para el grabado por laser de placas de gma de luz. La placa se fija en una mesa creando un vacm. El modelo se produce al dirigirse un laser o un espejo giratorio en el plano horizontal x - y a las posiciones correspondientes sobre el conductor de luz. Este procedimiento se ha ampliado en la patente KR20060091879A de modo que se puedan estructurar al mismo tiempo dos placas. El modelo se crea aqm mediante una combinacion de movimientos entre las placas (eje y) y la cabeza del laser (eje x). Otra modificacion de este procedimiento se reivindica en la patente KR20050104118A que permite el procesamiento de 4 placas, posicionandose estas placas en una mesa rotatoria y por separado debajo de un laser x - y para su estructuracion. Un procedimiento semicontinuo se representa en la patente US20070251930 que se basa en una mesa rotatoria sobre la que se colocan las distintas placas de gma de luz. El modelo se produce por medio del movimiento rotatorio de la mesa y del movimiento perpendicular de la cabeza del laser. El inconveniente radica en que solo se pueden producir modelos redondos. Una mejora de la velocidad de la estructuracion con laser se puede conseguir dividiendo el rayo laser en varios rayos que inciden por separado en zonas distintas de la placa. Este procedimiento se describe en la patente KR2008002354.

El documento US2008013015 revela un procedimiento para la fabricacion de placas de gma de luz con estructuras que influyen en la luz, produciendose en primer lugar placas de gma de luz por extrusion y grabandose despues, por medio de un dispositivo de grabado con laser, estructuras que influyen en la luz en una de las superficies de las placas de gma de luz.

Todos los procedimientos antes descritos tienen en comun que requieren un gran esfuerzo manual o tecnico. En todos los casos hay que producir en primer lugar las placas de gma de luz e introducirlas a continuacion en la instalacion de grabado con laser. Despues del grabado las placas se tienen que sacar de nuevo.

El documento US20090266804 muestra un procedimiento para la fabricacion continua de placas de plastico con estructuras superficiales en el que, en primer lugar, se produce una banda de plastico, dicha banda de plastico se hace pasar de forma continua por debajo del dispositivo de grabado con laser, se graban las estructuras en una de las superficies de la banda de plastico por medio del dispositivo de grabado con laser y se fabrican finalmente distintas placas a partir de la banda de plastico estructurada obtenida. Sin embargo, no se revela la fabricacion de placas de gma de luz.

Teniendo en consideracion el mercado de Backlight Units para pantallas LCD, que experimenta un constante crecimiento y que esta sometido a una fuerte presion de precios, sigue existiendo una importante demanda de procedimientos mas eficientes y economicos para la fabricacion de las correspondientes placas de gma de luz.

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El objetivo de la presente invencion consiste, por lo tanto, en proporcionar un nuevo procedimiento para la fabricacion de placas de gma de luz que no presente, o que solo presente en una medida reducida, los inconvenientes de los procedimientos segun el estado de la tecnica.

Una tarea especial se ve en la necesidad de proporcionar un procedimiento mas eficiente y economico. Se pretende ademas que este procedimiento sea lo mas flexible posible con vistas a la geometna de los conductores de luz y a las dimensiones del conductor de luz.

Por otra parte, se pretende que el procedimiento segun la invencion se disene de manera que se eviten la tensocorrosion en la placa de gma de luz y/o la emision de subproductos nocivos para la salud.

Otras tareas no indicadas explfcitamente resultan del contexto general de la presente descripcion, de los ejemplos, las figuras y las reivindicaciones.

Los inventores han descubierto sorprendentemente que mediante la integracion de una unidad de estructuracion con laser en la instalacion para la fabricacion de placas de gma de luz, en un punto anterior a la zona en la que la banda de plastico continua se corta para producir los distintos conductores de luz, es posible resolver la tarea planteada. El procedimiento segun la invencion se caracteriza por el hecho de que la banda de plastico se hace pasar de forma continua al lado del dispositivo de grabado con laser y que las distintas placas de gma de luz solo se cortan despues del grabado. Por consiguiente, todo el proceso se lleva a cabo in-line en una sola maquina. Se suprime la complicada colocacion de las piezas brutas de conductores de luz en un dispositivo de grabado con laser separado.

El procedimiento segun la invencion permite ademas grabar solamente uno o a la vez los dos lados de las placas de gma de luz. Esto supone otra ventaja mas frente a los procedimientos segun el estado de la tecnica en los que, debido a las “mesas de transporte”, solo se puede grabar uno de los lados de las placas de gma de luz.

De acuerdo con la presente invencion, la unidad de grabado con laser se dispone en el conjunto de aparatos de manera que la banda de plastico a grabar presente todavfa el correspondiente calor residual de la produccion de la banda de plastico. En concreto, los inventores han observado sorprendentemente que con el grabado de una banda de plastico caliente se puede evitar la tensocorrosion en la placa de gma de luz. En el estado de la tecnica, por ejemplo en el documento US 6,843,587 B2, ciertamente se describen tambien procedimientos en los que las placas de gma de luz se calientan antes del grabado con laser; sin embargo, estos procedimientos presentan el inconveniente de que una placa ya enfriada se tiene que calentar de nuevo. Por otra parte, en el estado de la tecnica las placas solo se calientan por uno de sus lados, lo que provoca un gradiente de temperatura en la placa. En el procedimiento segun la invencion se ha logrado por primera vez aportar al dispositivo de grabado con laser una banda de plastico calentada uniformemente por sus dos superficies y evitar, por consiguiente, de forma eficaz la tensocorrosion.

Las placas fabricadas por el procedimiento segun la invencion presentan la ventaja de que se mantienen mecanicamente estables durante mucho tiempo.

El objeto de la presente invencion es, por lo tanto, un procedimiento continuo para la fabricacion de placas de gma de luz tal como se define en la siguiente descripcion, en los ejemplos, modelos y reivindicaciones.

El objeto de la presente invencion es un procedimiento para la fabricacion de placas de gma de luz con estructuras que influyen en la luz, en el que

- se produce una banda de plastico

- se emplea un dispositivo para alisar la superficie de la banda de placas de plastico durante la extrusion,

- la banda de plastico se hace pasar de forma continua por debajo y/o por encima de al menos un dispositivo de grabado con laser,

- por medio del dispositivo de grabado con laser se graban estructuras que influyen en la luz en al menos una de las superficies de la banda de plastico y/o se generan estructuras en el interior de la banda de plastico mediante grabado interior con laser,

- se fabrican a partir de la banda de plastico estructurada obtenida las distintas placas de gma de luz,

disponiendose el dispositivo de grabado con laser en una instalacion de extrusion continua detras del mecanismo de alisado, de manera que el grabado con laser se lleve a cabo a una temperatura de la superficie de la banda de plastico orientada hacia el dispositivo de grabado con laser activo de 40 a 120 °C, preferiblemente de 40 a 100 °C, con especial preferencia de 60 a 100 °C.

A continuacion la presente invencion se describe detalladamente.

Los terminos de plastico, banda de placas, banda de placas de plastico y banda se emplean de forma sinonima en el marco de la presente invencion. Los terminos de placas de plastico, placas de gma de luz, placas de conductores de luz y placa asf como los terminos de dispositivo de separacion de bandas de plastico y dispositivo de separacion se emplean igualmente de forma sinonima. Tambien son sinonimos los terminos de dispositivo de grabado con laser y dispositivo de grabacion con laser.

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El procedimiento de la presente invencion se caracteriza por que un dispositivo de grabado con laser se integra en una instalacion de produccion de placas de gma de luz continua, preferiblemente una lmea de extrusion de placas de plastico. Con especial preferencia el dispositivo de grabado con laser se monta entre el asf llamado mecanismo alisador y el dispositivo de separacion de la lmea de extrusion de plastico por encima y/o por debajo de la banda de plastico enfriada (vease la figura 1 para un ejemplo con el dispositivo de grabado con laser montado por encima de la banda de plastico).

Gracias a la integracion del dispositivo de grabado con laser en la lmea de extrusion de placas de plastico continua los modelos de cavidades que influyen en la luz ya se pueden realizar durante la produccion de las placas de plastico durante el movimiento de avance de la banda de placas en al menos una o a la vez en las dos superficies de la banda de placas de plastico enfriada. Despues del enfriamiento completo de la banda de plastico las placas de gma de gma de luz dotadas del modelo formado por cavidades que influyen en la luz se pueden cortar de la banda de plastico.

Los inventores se han dado cuenta de que para garantizar una reflexion total interior suficiente es importante que los conductores de luz presenten superficies lo mas planas posible. Para garantizarlo, las instalaciones segun la invencion comprenden un mecanismo alisador o se emplea en el procedimiento segun la invencion un mecanismo alisador. Como consecuencia se obtienen placas de gma de luz poco rugosas por ambos lados.

Los inventores se han dado cuenta de que se obtienen conductores de luz especialmente ventajosos si la rugosidad superficial del conductor de luz, medida segun DIN EN ISO 4287, es inferior a 1 mm, especialmente inferior a 500 nm, preferiblemente inferior a 400, con especial preferencia inferior a 350 nm, muy especialmente inferior a 300 nm y de manera especialmente preferida inferior a 250 nm. Un experto en la materia puede seleccionar los correspondientes mecanismos alisadores para la consecucion de las correspondientes rugosidades superficiales recurriendo a sus conocimientos espedficos generales.

Para el material preferido de los conductores de luz, plasticos basados en poli(metil)metacrilato, se pueden utilizar mecanismos alisadores de 2, 3, 4 o mas rodillos. Las temperaturas de los rodillos se eligen preferiblemente del orden de 70 a 130 °C, preferiblemente de 80 a 120 °C, con especial preferencia de 85 a 115 °C. Con preferencia todos los rodillos se emplean dentro de esta gama de temperaturas. Sin embargo, tambien es posible que algunos o varios rodillos funcionen en otras gamas de temperaturas.

La velocidad de los rodillos se puede elegir preferiblemente entre los 0,5 y 5 m/min.

A traves de la distancia entre el dispositivo de grabado con laser y el mecanismo alisador y/o la velocidad de avance de la banda se puede controlar la temperatura de la banda de placas de plastico a la que se realiza el grabado con laser. A una temperatura mas alta y con la misma potencia del laser se pueden grabar cavidades mas grandes que provocan una influencia mayor en la luz. Para grabar cavidades del mismo tamano basta con una potencia de laser menor a temperaturas mas elevadas. En una variante de realizacion preferida del procedimiento segun la invencion la distancia entre el mecanismo alisador y la unidad de laser y/o la velocidad de avance se elige, por lo tanto, de manera que la banda de placas se haya enfriado a la temperatura correspondiente a la que se vaya a producir la estructuracion por laser. La temperatura de la banda y la potencia del laser se ajustan de modo que se obtengan cavidades con la geometna deseada (por ejemplo profundidad).

En una variante de realizacion especialmente preferida la geometna de las cavidades se determina por medio de la direccion de avance de la banda de placas en direccion x y del movimiento de las cabezas de laser en direccion Y, es decir, en direccion transversal respecto a la direccion de avance de la banda de placas. El mdice de extrusion o la velocidad de avance se acoplan a la velocidad del laser.

Dado que el modelo de cavidades asf como la geometna exacta y la disposicion de cada una de las cavidades dependen, entre otros, de las dimensiones de la placa de gma de luz (grosor, altura) y del plastico empleado para la placa de gma de luz, es preciso que el funcionamiento exacto de la instalacion segun la invencion o del procedimiento segun la invencion se establezca en cada caso individualmente y que los parametros como la potencia del laser, la distancia entre la cabeza del laser y/o del espejo basculante y la superficie orientada hacia el mismo de la banda de plastico, el grosor de la banda de plastico, la temperatura de la banda de plastico, la posicion de la unidad de grabado con laser y el mdice de extrusion o la velocidad de avance de las placas se adapten individualmente. La instalacion empleada segun la invencion se configura de manera que se pueda garantizar la regulacion individual de los parametros enumerados. Por otra parte tambien esta dotada de las correspondientes unidades de regulacion, control y supervision controladas por ordenador.

En una variante de realizacion preferida, la velocidad de avance de la banda de plastico a grabar se puede variar entre 0,5 y 10 m/min, especialmente entre 1 y 6 m/min, preferiblemente entre 2 y 4 m/min.

Las cavidades en la superficie de la placa de gma de luz presentan preferiblemente una profundidad del orden de 40 - 1000 ^m, especialmente de 60 a 500 ^m, preferiblemente de 100 a 300 ^m y un diametro de valor medio (definicion: diametro con el que la profundidad de la cavidad corresponde a la mitad del maximo valor central) entre 50 - 500 ^m, preferiblemente de 60 y 250 ^m, con especial preferencia de 80 y 150 ^m.

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Como laser se emplean preferiblemente un laser CO2, laser exfmero, laser HeNe, laser N2 y otros. La potencia del laser por haz final que incide en la superficie de las placas oscila entre 2 W y 400 W, preferiblemente entre 5 W y 150 W.

La temperatura de la superficie orientada hacia el dispositivo de grabado con laser activo de la banda de plastico es del orden de 25 a 120 °C, preferiblemente del orden de 40 a 100 °C, con especial preferencia del orden de 60 a 100 °C. Sin embargo, tambien se puede adaptar en funcion del polfmero utilizado.

Los inventores se han dado cuenta de que una temperatura mas alta de la banda de plastico tiene un efecto positivo sobre la tensocorrosion. Sin estar vinculados a una teona determinada, los inventores opinan que en el grabado con laser de plasticos se rompen y evaporan moleculas de plastico para crear asf una cavidad. Los gases generados se pueden difundir en el plastico restante y provocar una tensocorrosion, especialmente en el caso de PMMA, un plastico empleado preferiblemente para placas de grna de luz, lo que puede dar lugar a fisuras por tension. Con el grabado con laser a una temperatura mas alta de la banda de plastico se pueden reducir las tensiones y evitar las fisuras en la placa. En una variante de realizacion especialmente preferida la temperatura de la superficie orientada hacia la unidad de grabado con laser activa de la banda de plastico es, por lo tanto, en el caso de un plastico basado en polimetilmetacrilato (PMMA), de 40 a 120 °C, con especial preferencia de 60 a 100 °C. Por dispositivo de grabado con laser activo se entiende el dispositivo de grabado con laser cuyo laser esta activado al pasar la banda de plastico. A pesar de que el quipo se pueda configurar de manera que se puedan grabar las dos superficies de la banda de plastico, puede ocurrir que la instalacion funcione de modo que solo se grabe uno de los lados. El laser situado por este lado se define como “activo”, el del otro lado como “pasivo”. Cuando una instalacion de este tipo funciona con un solo laser, dividiendose sin embargo los haces opticamente, se define asf el lado de “laser activo” y de “laser pasivo”.

El dispositivo de grabado con laser se controla por ordenador por lo que durante la extrusion en curso se puede cambiar de manera muy flexible de un modelo de cavidades que influyen en la luz a otro. Con esta finalidad el dispositivo de grabado con laser se puede mover preferiblemente en direccion transversal (direccion Y) y/o paralelo (direccion X) y/o a distancia de la superficie de la banda de plastico (direccion Z). Se puede mover todo el conjunto de aparatos o solo algunas partes del mismo, por ejemplo las cabezas o los espejos. De este modo se garantiza una gran flexibilidad y versatilidad.

En el procedimiento segun la invencion el haz de laser se genera preferiblemente por medio de uno o varios laseres. En una variante de realizacion especialmente preferida el o los haces de laser se dividen en otros rayos que se pueden utilizar por separado para la estructuracion, con lo que aumenta la velocidad de procesamiento. La conduccion y division de los rayos se puede regular por medio de los correspondientes elementos opticos, por ejemplo espejos semitransparentes. Todos los rayos generados inciden finalmente en distintos puntos de la superficie de la placa y producen allf cavidades con una geometna definida. En la ultima parte del recorrido del rayo se emplea/n segun la invencion una o varias cabezas de laser con una lente (veanse, por ejemplo, las figuras 2a y 2b) y/o uno o varios espejos, preferiblemente basculantes, especialmente una cabeza galvo (vease, por ejemplo, la figura 3), para enfocar el respectivo rayo laser. La o las cabezas se fija/n por encima de la banda de placas de la instalacion de extrusion continua. La distancia entre la cabeza del laser y la superficie de la placa (direccion Z) es preferiblemente regulable. Las cabezas se pueden mover ademas en direccion transversal (direccion Y) y/o paralela (direccion X), preferiblemente en direccion transversal respecto a la direccion de avance de la placa a fin de poder escanear una zona mayor de la placa. En estas variantes de realizacion especialmente preferidas se logra resolver los retos de aplicar estructuras sobre una placa en movimiento y de garantizar al mismo tiempo que el modelo estructural previamente calculado sea reproducible y se reproduzca con excelente calidad en la superficie de la placa sin sufrir cambios a causa del movimiento de la placa. El procedimiento segun la invencion permite variar el modelo estructural de una manera sencilla y economica y de adaptarlo a la respectiva geometna de las placas de grna de luz y al tamano de la estructura. Tambien es posible adaptar la velocidad de estructuracion a la velocidad de avance de la instalacion de extrusion de placas, con lo que se evita una limitacion de expulsion de la instalacion de extrusion de placas debida al proceso de estructuracion. El procedimiento segun la invencion permite asf una fabricacion continua y economica de placas de grna de luz.

La instalacion utilizada en el procedimiento segun la invencion comprende preferiblemente un dispositivo para la eliminacion de los gases generados durante el grabado con laser, preferiblemente un dispositivo de aspiracion. El experto en la materia conoce soluciones tecnicas correspondiente. En este sentido no existen restricciones especiales. Con el procedimiento segun la invencion o la instalacion segun la invencion se pueden eliminar de manera sencilla los subproductos nocivos para la salud sin necesidad de adoptar medidas de proteccion complicadas y costosas. Si en el caso del plastico se trata de un plastico a base de PMMA, el gas generado suele ser principalmente un MMA que, en una variante especial del procedimiento segun la invencion, se recupera y se reutiliza para la fabricacion de PMMA.

Despues del grabado con laser la placa se limpia, se dota de un recubrimiento de proteccion y se corta de forma continua en otros pasos del proceso del procedimiento segun la invencion.

La banda de plastico empleada en el procedimiento segun la invencion comprende preferiblemente al menos uno o varios plastico(s) termoplastico(s) transparente(s), tratandose con especial preferencia de un plastico que contiene PMMA, policarbonato, poliestirol, copolfmeros de olefina dclica, PET, PMMI (polimetil-metacrilimida), polisulfono. Con especial preferencia se trata de un plastico que contiene PMMA.

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En una variante de realizacion especial la banda de plastico comprende ademas partfculas de dispersion, preferiblemente TiO2, BaSO4, sistemas basados en poliestirol o polisilsesquioxano.

El grosor de la banda de plastico empleada es preferiblemente del orden de 0,5 a 25 mm, especialmente de 1 a 20 mm, con especial preferencia de 2 a 10 mm.

Los ejemplos que siguen sirven para una explicacion mas detallada y para la mejor comprension de la presente invencion, pero no la limitan en ningun sentido.

Ejemplos

Ejemplo 1:

Como ejemplo 1 se muestra en las figuras 1, 2a y 2b un conjunto de aparatos de un dispositivo de grabado con laser con cabezas de laser.

En la figura 1 se representa una variante de realizacion preferida. A partir de una masa de moldeo transparente se extrusiona, por medio de una extrusionadora monohusillo (1) y una boquilla (2), una banda de plastico (3) que se hace pasar por el mecanismo alisador (4). El tramo de enfriamiento (5) se configura de modo que la superficie (6) a estructurar, orientada hacia el dispositivo de grabado con laser activo (7) de la banda de plastico (3), presente por debajo de la cabeza del laser (8) la temperatura deseada. Despues del grabado de la banda de plastico (3), se limpia su superficie en la unidad (9), se aplica un revestimiento de proteccion (10), se cortan las placas (11) y se procede a su paletizacion (12).

Una comparacion entre dos cavidades grabadas con la misma potencia de laser pero a distintas temperaturas de la banda de plastico mostro que un aumento de la temperatura de la banda de plastico en 70 °C dio lugar a una cavidad un 12 % mas profunda.

En lasa figuras 2a, 2b y 3 se muestra respectivamente una seccion ampliada de la zona del conjunto de aparatos en la que se encuentra el dispositivo de grabado con laser (7).

La figura 2a comprende el dispositivo de grabado con laser (7), un laser (13), un espejo de inversion (14) asf como varias cabeza de laser (8) que se pueden mover tanto en direccion Y (15), es decir, transversalmente respecto a la direccion de avance de la banda de placas, como en direccion Z (17) (distancia entre la cabeza del laser y la superficie de la banda de placas) respecto a la direccion de movimiento de la banda de plastico (direccion X). Las cabezas de laser (8) se fijan de forma movil en el dispositivo de soporte (18). Con ayuda del rayo laser repartido entre las distintas cabezas de laser se graban al mismo tiempo varias cavidades (16) en la superficie (6) orientada hacia el dispositivo de grabado con laser (7). La superficie (20) opuesta al dispositivo de grabado con laser (7) no se estructura en este ejemplo. El conjunto de aparatos comprende un sistema de aspiracion (19) para eliminar los gases generados durante el grabado.

La figura 2b representa una vista de la figura 2a girada en 90°.

Ejemplo 2

Como ejemplo 2 se muestra en las figuras 1 y 3 un conjunto de aparatos con un dispositivo de grabado con laser con cabezas galvo.

La figura 3 se diferencia de la figura 2a por que en lugar de cabezas de laser (8) se emplean cabezas galvo (21). Estas tambien se pueden mover en direccion Y (15) y en direccion Z (17).

Ejemplo 3

En el ejemplo 3 se muestra el efecto de la variacion de la temperatura de la banda de plastico sobre las cavidades.

Para la estructuracion con laser se ha empleado una mesa Eurolaser M1200 equipada con una cabeza optica de grabado movil en direccion x-y. La distancia entre la cabeza y la superficie de la placa orientada hacia la misma se ha regulado manualmente, por lo que existe una distancia de 60 mm entre la lente de 2.5” y la superficie de la placa. La posicion x-y de la cabeza del laser sobre la placa se ha controlado por ordenador. Las estructuras se han grabado con laser en la placa.

Para el grabado con laser se han elegido placas extrusionadas de forma continua de la masa acnlica de moldeo PLEXIGLAS®POQ66, que presenta una pureza optica especialmente alta. Con el laser se han estructurado placas a temperaturas de 20 °C y 90 °C, con una potencia del laser de 100 W. Las cavidades creadas en la superficie de la placa se determinaron a partir de patrones por medio de un microscopio electronico de barrido (REM). En las imagenes REM se reconoce que a una temperatura de trabajo mas alta se producen cavidades mas profundas. La diferencia de profundidad entre las dos temperaturas fue de unos 90 ^m, lo que corresponde aproximadamente a un 12 %.

Para la prueba de resistencia a fisuraciones bajo tension las placas se sumergieron en ester etflico. Las placas estructuradas con laser a 20 °C mostraron varias fisuras claramente visibles despues de un tiempo de inmersion de solo 30 segundos. Las placas estructuradas con laser a 90 °C no mostraron fisuras, ni siquiera despues de 8

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minutes de inmersion. Esto demuestra que la estructuracion in line con laser a temperaturas mas altas conduce tanto a una mejor resistencia a las fisuras bajo tension como a una mayor resistencia a los productos qmmicos.

Ejemplo 4

En el ejemplo 4 se muestra una estructuracion continua con laser de un conductor de luz a base de PMMA.

Para este ejemplo el laser Eurolaser M1200 se empleo con los mismos parametros que en el ejemplo 3. Para el movimiento de la cabeza del laser el movimiento se limito al eje y, produciendose la estructuracion en una sola direccion (movimiento de “ida”). Una placa de grna de luz con una anchura de 250 mm se movio por debajo de la cabeza del laser en movimiento a lo largo del eje x a una velocidad de 0,32 m/min. La velocidad del laser fue de 1 m/seg. Por lo tanto se produjeron en la superficie de la placa lmeas distanciadas en 5 mm. En este caso se tiene que tener en cuenta el recorrido de ida y vuelta de la cabeza del laser, inclusive un descanso de 0,5 s. El desenclavamiento de la luz de la placa de grna de luz resultante se determino por medio de una camara CCD de densidad lummica. La luz se acoplo a traves de los dos lados cortos con ayuda de LEDs. La imagen de densidad lummica obtenida mostro una distribucion de la claridad para el conductor de luz estructurado con laser. Cada tono gris se asigna a una densidad lummica determinada, significando los tonos mas claros valores de densidad lummica mas elevados. En el presente caso se ha podido comprobar que la distribucion de la claridad a traves de la placa es relativamente homogenea, es decir, se desenclava la correspondiente cantidad de luz incluso del centro de la placa. Esto demuestra que la produccion continua de la placa de grna de luz se ha realizado con exito y que el modelo se ha podido reproducir con suficiente precision.

Ejemplo 5

Se muestra el efecto del mecanismo alisador sobre la rugosidad de la superficie de conductores de luz basados en PMMA extrusionado.

Para este ejemplo se extrusionaron placas de grna de luz con y sin mecanismo alisador y se determino la rugosidad superficial. Se empleo un mecanismo alisador de 4 rodillos. Los parametros de proceso de los rodillos del mecanismo alisador para el grosor de placa de 1,5 a 6 mm son los siguientes:

Temperatura:

Rodillo 1: 85 a 92 °C

Rodillo 2: 94 a 100 °C

Rodillo 3: 102 a 112 °C

Rodillo 4: 105 a 113 °C

Velocidad:

Velocidad de conduccion rodillo 2: 1,0 a 3,6 m/min

Las velocidades de los rodillos 1, 3 y 4 son hasta un 1,5 % mas lentas que la velocidad de conduccion del rodillo 2.

Los valores caractensticos de perfil primario de la rugosidad superficial se determino segun DIN EN ISO 4287. Los perfiles superficiales determinados se pueden ver en la figura 4. La placa de grna de luz extrusionada sin mecanismo alisador presenta una rugosidad superficial claramente mayor que la placa con mecanismo alisador. La altura total del perfil Pt es para la placa sin mecanismo alisador de 2,07 ^m y para la placa con mecanismo alisador de 0,24 ^m.

Las placas de grna de luz se grabaron de acuerdo con la invencion. Los ensayos tecnicos de aplicacion demostraron que las placas de grna de luz segun la invencion presentan propiedades de desenclavamiento de luz excelentes mientras que las placas sin alisado no mostraron un rendimiento suficiente.

Lista de referencias

1: Extrusionadora monohusillo

2: Boquilla

3: Banda de plastico

4: Mecanismo alisador

5: Tramo de enfriamiento

6: Superficie orientada hacia la unidad de grabado con laser activa de la banda de plastico (3)

7: Dispositivo de grabado con laser

8: Cabeza de laser

9: Unidad de limpieza

10: Unidad para la aplicacion del recubrimiento de proteccion

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11: Dispositivo de separacion de placas

12: Paletizacion

13: Laser

14: Espejo de inversion

15: Direccion Y

16: Cavidad

17: Direccion Z

18: Dispositivo de soporte

19: Dispositivo de aspiracion

20: Superficie opuesta la unidad de grabado con laser activa de la banda de plastico (3)

21: Cabezas galvo

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la fabricacion de placas de gma de luz con estructuras que influyen en la luz, en el que

- se produce una banda de plastico

- se emplea un dispositivo para alisar la superficie de la banda de placas de plastico durante la extrusion,

- la banda de plastico se hace pasar de forma continua por debajo y/o por encima de al menos un dispositivo de grabado con laser,

- por medio del dispositivo de grabado con laser se graban estructuras que influyen en la luz en al menos una de las superficies de la banda de plastico y/o se generan estructuras en el interior de la banda de plastico mediante grabado interior con laser,

- se fabrican a partir de la banda de plastico estructurada obtenida las distintas placas de gma de luz,

disponiendose el dispositivo de grabado con laser en una instalacion de extrusion continua detras del mecanismo de alisado, de manera que el grabado con laser se lleve a cabo a una temperatura de la superficie de la banda de plastico orientada hacia el dispositivo de grabado con laser activo de 40 a 120 °C, preferiblemente de 40 a 100 °C, con especial preferencia de 60 a 100 °C.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el dispositivo de grabado con laser se integra en una instalacion de extrusion continua entre el mecanismo de alisado de extrusion y el dispositivo de separacion de la banda de plastico y/o por que la velocidad de avance de la banda de plastico a grabar vana entre 0,5 y 10 m/min, especialmente entre 1 y 6 m/min y preferiblemente entre 2 y 4 m/min.
3. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que uno o mas laseres generan uno o mas haces de rayos laser, y/o por que el haz o los haces de rayos laser se dividen en otros rayos que se pueden aprovechar por separado para la estructuracion y/o por que el o los rayos laser se conducen por al menos una cabeza de laser con una lente y/o con un espejo basculante, especialmente una cabeza galvo .
4. Procedimiento segun la reivindicacion 3, caracterizado por que el dispositivo de grabado con laser y/o la cabeza de laser o una o varias cabezas de laser y/o uno o varios espejos, preferiblemente basculantes, se pueden mover paralela y/o transversalmente respecto a la direccion de avance de la banda de plastico y/o por que su distancia respecto a la superficie de la banda de plastico se puede variar.
5. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que mediante la adaptacion de la temperatura de la superficie orientada hacia el dispositivo de grabado con laser activo de la banda de plastico y/o de la potencia del laser se determina la geometna de las cavidades y/o por que la geometna de las cavidades se controla por medio del ajuste de la distancia entre la cabeza del laser y/o del espejo preferiblemente basculante y de la superficie orientada hacia el mismo de la banda de plastico.
6. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la banda de plastico comprende al menos uno o varios plastico(s) termoplastico(s) transparente(s), preferiblemente un plastico que contiene un PMMA o policarbonato y/o por que la banda de plastico comprende al menos uno o varios plastico(s) termoplastico(s) transparente(s) que comprenden partfculas de dispersion, preferiblemente TiO2, BaSO4 o sistemas basados en poliestirol o polisilsesquioxano y/o por que la banda de plastico presenta un grosor del orden de 0,5 a 25 mm, preferiblemente de 1 a 20 mm y con especial preferencia de 2 a 10 mm.
7. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que como laser se emplea un laser CO2, laser exfmero, laser HeNe, laser N2 y/o por que la potencia del laser por haz se regula entre 2 W y 400 W, preferiblemente entre 5 W y 150 W.
8. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el grabado superficial se lleva a cabo por las dos caras de la banda de plastico.