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WO2000001497A1 - Method for removing a plastic material adhering to a surface and device for carrying out said method - Google Patents

Method for removing a plastic material adhering to a surface and device for carrying out said method Download PDF

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WO2000001497A1
WO2000001497A1 PCT/EP1999/004618 EP9904618W WO0001497A1 WO 2000001497 A1 WO2000001497 A1 WO 2000001497A1 EP 9904618 W EP9904618 W EP 9904618W WO 0001497 A1 WO0001497 A1 WO 0001497A1
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WO
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Prior art keywords
laser light
laser
pulse
yag
light pulse
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/004618
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German (de)
French (fr)
Inventor
Gerhard Müller
Georg Bostanjoglo
Original Assignee
Laser- Und Medizin-Technologie Ggmbh Berlin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser- Und Medizin-Technologie Ggmbh Berlin filed Critical Laser- Und Medizin-Technologie Ggmbh Berlin
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Publication of WO2000001497A1 publication Critical patent/WO2000001497A1/en

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    • B29C33/70Maintenance
    • B29C33/72Cleaning
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08CLEANING
    • B08BCLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
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    • B08B7/0042Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
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    • B23K26/142Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor for the removal of by-products
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    • B23K26/16Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece

Definitions

  • the invention relates to a method for removing plastic material adhering to a surface, in which the surface is irradiated with at least one laser light pulse, and to a device for carrying out the method with at least one laser for generating laser light pulses.
  • the document US-A 5 373 140 discloses such a method, which is used for cleaning molds in which molded parts are produced from plastic material.
  • a molded part is removed from a casting mold, particles or thin layers of the casting material generally adhere to the surfaces of the casting mold.
  • they are removed by irradiation with pulsed laser light.
  • the light striking the surface is absorbed by the material residues typically made of synthetic rubber or similar thermoplastic plastics.
  • the amounts of light radiated in this known method are so high that the material residues are heated by absorption of the radiation and then evaporate or, due to explosive evaporation, heated solvent inclusions are blasted off the surface. It is a disadvantage in doing so that in this known method a relatively high heat input into the upper surface also results in proper casting.
  • the organic plastic material can become charred.
  • the resulting carbonized fragments absorb the incident laser radiation to an increased extent and lead to local overheating, which can lead to the burning of residual constituents of the char products into the surface of the casting mold.
  • the object of the invention is therefore to develop a method of the type mentioned at the outset and an apparatus for carrying out the method in such a way that thermal damage to the irradiated surface is avoided.
  • the object is achieved in the method of the type mentioned at the outset in that the laser light pulse has a pulse duration t j 200 200 ns and in that the surface for ionizing the adhering plastic material has a
  • Exposure to at least 0.02 J / cm is exposed.
  • a device for carrying out the method according to the invention which has at least one laser for generating laser light pulses and in which means for generating an irradiation of at least 0.02 J / cm on the surface by means of laser light pulses with a pulse duration t j ⁇ 200 ns are provided.
  • the surface with the plastic material adhering to it is irradiated by the laser light pulse over a period of at most 200 ns.
  • the laser must have such a high power that the surface is exposed to radiation of at least 0.02 J / cm. Because of this extremely short selected radiation duration with a correspondingly high pulse energy is achieved that electrons are released from the plastic material due to absorption of the radiation, so that the irradiated areas of the plastic material are ionized and spontaneously flake off from the surface due to electrostatic repulsion. Depending on the material, irradiation with only one or a few laser light pulses is sufficient to achieve the desired cleaning effect. As a rule, a pulse repetition rate of the laser in the range up to a maximum of 20 Hz is used. The contaminated surface is per laser light pulse
  • the irradiated plastic material will not essentially evaporate, but will be ionized as a result of a photo effect, ie the release of electrons bound in the material by light, and spontaneously blasted off from the surface to be cleaned by the electrostatic repulsion generated thereby.
  • Thermal excitations of the plastic material as a result of the radiation that is to say molecular vibrations, do not reach the amplitude required for the material to evaporate due to the short pulse duration.
  • the irradiated surface of the mold does not experience a harmful temperature increase.
  • the method according to the invention is preferably used for cleaning the inner surfaces of molds or injection molds in which plastic molded parts are produced. Since the method can be used directly at the place of use of the molds, it is not necessary to first uninstall the treated surfaces of a casting mold and then to adapt them to the required production parameters, for example a certain process temperature, after cleaning.
  • the process according to the invention has the further advantage that the formation of toxic gases is significantly reduced by the evaporation of plastic materials.
  • surfaces are cleaned which consist of a metal, a plastic or a mineral see material are made.
  • the method according to the invention is also suitable for cleaning surfaces which are coated with a coating layer, for example a titanium alloy. These are cleaned without damage, while an anatase or rutile film is removed.
  • the pulse duration t j of the laser light pulses is less than 100 ns, in particular between five and twenty ns. This extremely short exposure time ensures that the energy required for ionization is only implemented on the surface for the removal of plastic material.
  • Laser light with a wavelength between 200 and 3000 nm is advantageously used. With waves longer than 3000 nm, the probability of ionization decreases, so that undesired thermal ablation processes become more important.
  • laser light with a wavelength of less than 200 nm on the other hand, the deflection of the laser light onto the surface to be cleaned can only be accomplished with undesirable loss of intensity due to the absorption properties of common optical components.
  • the surface is exposed to a radiation of more than 2 J / cm per laser light pulse.
  • the radiation to which the surface is exposed is maintained at a value less than 60 J / cm. This largely avoids thermal detachment processes.
  • the plastic particles detached by radiation are sucked off. This prevents such particles from collecting in possibly inaccessible sections of a casting mold and thereby making time-consuming post-cleaning necessary.
  • a surface section with a certain extent is irradiated for each light pulse and the entire surface is gradually cleaned in a grid pattern.
  • Surface sections irradiated by successive light pulses can also overlap, ensuring that all surface sections are irradiated with the same frequency.
  • an optical amplifier connected downstream of the laser is preferably used, at the output of which laser light pulses with a pulse duration t j of less than 200 ns and a pulse energy of at least 100 and at most 3000 mJ, preferably however, leak more than 1000 mJ.
  • the generation of such high pulse energies by the optical amplifier has the advantage that the laser light beam can then be expanded, so that with each laser light pulse a comparatively large surface section of the invention
  • the area irradiated with a laser light pulse varies depending on the spatial shape of the surface to be cleaned. Depending on the radius of curvature or structures formed on the surface, such as grooves or webs, the irradiated area can be between 5 mm and 5 cm. This ensures that one per pulse
  • the use of an optical amplifier connected downstream of the laser has the further advantage that the amplified laser beam has a very homogeneous intensity profile.
  • the laser is a neodymium: yttrium aluminum garnet (Nd: YAG) laser, which is Q-switched to generate light pulses with a duration of at least 5 and at most 20 ns.
  • Nd: YAG neodymium: yttrium aluminum garnet
  • an Nd: YAG amplifier is used as the downstream optical amplifier.
  • This solid-state laser system operating at a wavelength of 1064 nm has the advantage over other intensive laser light sources such as excimer lasers that it can be operated with particularly little maintenance and can be manufactured in very compact and also portable embodiments.
  • Nd: YAG laser and amplifier rods with a diameter of up to 25 mm are now also available. This has the advantage that the saturation of the amplifier is reduced while maintaining the pulse energy gain.
  • a beam shaping assembly formed from suitably arranged optical lenses. This can be designed in particular as a zoom lens, as a result of which a radiation value adapted to the respective application conditions can be set in a particularly simple manner.
  • the sensitive optical systems of the device according to the invention are protected from mechanical damage by the explosively flaking material particles by means of a protective unit provided between the beam shaping assembly and the surface to be cleaned.
  • the protective unit has an aperture facing the surface with an opening for the passage of the laser beam and a protective glass facing the beam shaping assembly, which extends transversely to the direction of propagation of the laser beam approximately over the extent of the beam shaping assembly.
  • the protective glass can be anti-reflective with an appropriate coating in order to keep the reflection losses as low as possible.
  • the cover serves to protect the protective glass, since this could quickly degrade due to the impact of detached particles.
  • Fig. 1 shows a portable cleaning device in a schematic, open side view
  • Fig. 2 is a longitudinal sectional view of a protective unit used in the embodiment of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified, open side view of a portable cleaning device 10, in the housing 12 of which a Q-switched Nd: YAG laser 14 is fastened.
  • the Nd: YAG laser 14 is connected via a supply cable 1 6 to an outside of the housing arranged and not shown here supply unit for electrical power and cooling water connected.
  • an air-cooled laser can also be used.
  • a laser beam 18, characterized by cross hatching and emerging from the laser 14, is directed via two plane mirrors 20 and 22 to the input of an Nd: YAG amplifier.
  • the folding of the beam path by 180 ° within the cleaning device 10, which is effected with the aid of the mirrors 20 and 22, has the advantage that its housing can be made compact.
  • the Nd: YAG amplifier 24 is connected via a supply cable 26 to a supply unit, also not shown, for supply with cooling water and electrical power.
  • a supply unit also not shown, for supply with cooling water and electrical power.
  • an Nd: YAG amplifier rod is used which has a larger diameter than the laser rod of the Nd: YAG laser 14. This enables an intense laser beam with a large diameter to be generated.
  • the mirrors 20 and 22 can also be designed such that they expand the beam 18 emerging from the Nd: YAG laser 14 into a parallel light beam with a larger diameter.
  • the essential shaping of the beam cross section takes place in a beam shaping unit 28 connected downstream of the Nd: YAG amplifier 24. This is designed as a zoom lens and enables the beam diameter to be continuously adjusted over a wide range.
  • the beam shaping unit can be implemented as a lens or lens systems, which are selected for the preparation of a particular processing task and inserted into the beam path.
  • the laser beam 18 After leaving the beam shaping unit 28, the laser beam 18 enters a protective unit 30, which protects the upstream optical components as well as the laser 14 and the amplifier 25 from removed particles and environmental influences.
  • the protection unit 30 is described in detail below with reference to FIG. 2.
  • the end of the cleaning device 10 towards the contaminated surface is formed by an end piece 32. This can be removed and replaced in order to facilitate use on differently shaped surfaces on which the laser beam 18 strikes after leaving the end piece 32.
  • FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the protective unit 30. This connects the beam shaping unit 28 with its figure 2 to the right and the end of the device.
  • the laser beam enters the protective unit through an anti-reflective protective glass 34 and then passes through an aperture 36. The space delimited by the protective glass 32 and the aperture 36 is flushed with air through an opening 38 let into the top of the housing 12.
  • the underpressure required for sucking in ambient air through the opening 38 is produced by a suction pump (not shown), and also the plastic particles entering the end piece 32 from the surface to be cleaned in the direction of the screen through an opening 40 and a suction pipe 42 from the cleaning device 10 leads out and, together with any vapors that arise, leads as exhaust air to a filter (also not shown).
  • the end piece is designed so that there is a sufficiently strong draft of air to extract the ablated particles that the proportion of laser radiation which - apart from the radiation used for cleaning the surface - emerges from the housing 1 2 to protect the operating personnel is as small as possible and at the same time an observation of the processing location is made possible.
  • the diaphragm 36 and the air flow symbolized in FIG. 2 by an arrow 44 branched at the base largely prevent detached particles from striking the protective glass 34.
  • a cleaning system shown in FIGS. 1 and 2 can be used to generate beam diameters of more than 5 mm on surfaces.
  • the cleaning device 1 0 can be manufactured in different versions according to the respective requirements.
  • the housing can be provided with connections for a shoulder, pelvic or other belt, so that the device can be carried comfortably when used. Fastening options for a tripod or a robot arm can also be provided.
  • the cleaning device 10 can also be made mobile.
  • Parts of the structure that provide stability can be made from carbon-fiber composite materials or from titanium. Instead of or in addition to being attached to a housing 12, as shown in FIG. 1, the components of the cleaning device can also be fitted into a tube made of carbon-fiber composite material. This further increases stability against abrupt movements or shocks.
  • the application of the method according to the invention is not limited to the removal of thermoplastic materials such as synthetic rubber from press or injection molds. Rather, coloring or other dirt layers from metals, plastics or mineral substrates can also be removed.

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Abstract

The invention relates to a method and a device for removing a plastic material adhering to a surface and to a device for carrying out said method. According to the method the surface is exposed to at least one laser pulse having a duration ti≤200 ns. For ionization of the adhering plastic material the surface is exposed to an irradiation of at least 0.02 J/cm2.

Description

Verfahren zum Entfernen von an einer Oberfläche haftendem Kunststoffmaterial und Vorrichtung zur Durchführung des VerfahrensProcess for removing plastic material adhering to a surface and device for carrying out the process
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von an einer Oberfläche haftendem Kunststoffmaterial, bei dem die Oberfläche mit mindestens einem Laserlicht- Impuls bestrahlt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit mindestens einem Laser zur Erzeugung von Laserlicht-Impulsen.The invention relates to a method for removing plastic material adhering to a surface, in which the surface is irradiated with at least one laser light pulse, and to a device for carrying out the method with at least one laser for generating laser light pulses.
Die Druckschrift US-A 5 373 140 offenbart ein derartiges Verfahren, das zur Rei n ig u n g vo n Gu ßfo rmen verwe nd et wird , in d ene n Fo rmteile a u s Kunststoffmaterial hergestellt werden. Bei dem Entfernen eines Formteils aus einer Gußform bleiben in der Regel Partikel oder dünne Schichten des Gußmaterials an den Oberflächen der Gußform haften. Sie werden bei dem genannten Verfahren durch Bestrahlung mit gepulstem Laserlicht entfernt. Das auf die Oberfläche treffende Licht wird von den typischerweise aus synthetischem Kautschuk oder ähnlichen thermoplastischen Kunststoffen bestehen Materialresten absorbiert. Die eingestrahlten Lichtmengen sind bei diesem bekannten Verfahren so hoch, daß die Materialreste durch Absorption der Strahlung erhitzt werden und anschließend verdampfen oder infolge einer explosionsartigen Verdampfung erhitzter Lösungsmitteleinschlüsse von der Oberfläche abgesprengt werden. Nachteilig ist es dabei, daß bei diesem bekannten Verfahren ein relativ hoher Wärmeeintrag auch in d i e O b e rf l äc h e d e r zu re i n ig e n de n G u ßfo rm e rfo lgt . I m Zu g e d e s Verdampfungsprozesses kann es zu einer Verkohlung des organischen Kunststoffmaterials kommen. Die dabei entstehenden, karbonisierten Fragmente absorbieren die einfallende Laserstrahlung in erhöhtem Maße und führen zu lokalen Ü berhitzungen , die zu einem Einbrennen von Restbestandteilen der Verkohlungsprodukte in die Oberfläche der Gußform führen können.The document US-A 5 373 140 discloses such a method, which is used for cleaning molds in which molded parts are produced from plastic material. When a molded part is removed from a casting mold, particles or thin layers of the casting material generally adhere to the surfaces of the casting mold. In the method mentioned, they are removed by irradiation with pulsed laser light. The light striking the surface is absorbed by the material residues typically made of synthetic rubber or similar thermoplastic plastics. The amounts of light radiated in this known method are so high that the material residues are heated by absorption of the radiation and then evaporate or, due to explosive evaporation, heated solvent inclusions are blasted off the surface. It is a disadvantage in doing so that in this known method a relatively high heat input into the upper surface also results in proper casting. In the evaporation process, the organic plastic material can become charred. The resulting carbonized fragments absorb the incident laser radiation to an increased extent and lead to local overheating, which can lead to the burning of residual constituents of the char products into the surface of the casting mold.
Moderne Preß- und Spritzgußformen zur Herstellung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff werden in der Regel an ihren Oberflächen mit einer dünnen und harten Antihaftbeschichtung versehen, die typischerweise aus Titanlegierungen besteht. Infolge der hohen Prozeßtemperaturen bei der Herstellung der Kunststoff-Formteile bildet sich an der Oberfläche solcher Beschichtungen Titandioxid, das entweder als Anatas oder Rutil einen dünnen, kristallinen Oberflächenfilm bildet. Dieser mindert die Wirkung der Antihaftbeschichtung, kann jedoch mit dem aus der US-A 5 373 1 40 bekannten Verfahren zusammen mit den anhaftenden Kunststoff nicht beseitigt we rd en , o h ne d a ß d ie d aru nter lieg ende Vergütungsschicht beschädigt wird.Modern molds and injection molds for the production of molded parts from thermoplastic are usually provided on their surfaces with a thin and hard non-stick coating, which typically consists of titanium alloys. As a result of the high process temperatures in the production of the plastic molded parts, titanium dioxide forms on the surface of such coatings, which forms a thin, crystalline surface film either as anatase or rutile. This reduces the effectiveness of the non-stick coating, but cannot be removed by the method known from US Pat. No. 5,373,140 together with the adhering plastic without damaging the coating layer underneath.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens derart weiterzubilden, daß eine thermische Beschädigung der bestrahlten Oberfläche vermieden wird.The object of the invention is therefore to develop a method of the type mentioned at the outset and an apparatus for carrying out the method in such a way that thermal damage to the irradiated surface is avoided.
Die Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Laserlicht-Impuls eine Impulsdauer tj ≤ 200 ns besitzt und daß die Oberfläche zur Ionisierung des anhaftenden Kunststoffmaterials einerThe object is achieved in the method of the type mentioned at the outset in that the laser light pulse has a pulse duration t j 200 200 ns and in that the surface for ionizing the adhering plastic material has a
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Bestrahlung von mindestens 0.02 J/cm ausgesetzt wird.Exposure to at least 0.02 J / cm is exposed.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, die mindestens einen Laser zur Erzeugung von Laserlicht-Impulsen aufweist und bei der Mittel zur Erzeugung einer Bestrahlung von mindestens 0.02 J/cm auf der Oberfläche durch Laserlicht- Impulse mit einer Impulsdauer tj < 200 ns vorgesehen sind.The object is further achieved by a device for carrying out the method according to the invention, which has at least one laser for generating laser light pulses and in which means for generating an irradiation of at least 0.02 J / cm on the surface by means of laser light pulses with a pulse duration t j <200 ns are provided.
Erfindungsgemäß wird die Oberfläche mit dem daran haftenden Kunststoff material durch den Laserlichtimpuls über eine Zeitspanne von höchstens 200 ns bestrahlt. Der Laser muß dabei eine so große Leistung aufweisen, daß die Oberfläche einer Bestrahlung von mindestens 0,02 J/cm ausgesetzt wird. Durch diese extrem kurz gewählte Bestrahlungsdauer bei entsprechend hoher Impulsenergie wird erreicht, daß infolge einer Absorption der Strahlung Elektronen aus dem Kunststoff material herausgelöst werden, so daß die bestrahlten Bereiche des Kunststoffmaterials ionisiert werden und aufgrund elektrostatischer Abstoßung spontan von der Oberfläche abplatzen. Dabei genügt, je nach Material, eine Bestrahlung mit nur einem oder wenigen Laserlichtimpulsen, um den gewünschten Reinigungseffekt zu erzielen. In der Regel wird mit einer Impulswiederholrate des Lasers im Bereich bis maximal 20 Hz gearbeitet. Die kontaminierte Oberfläche wird pro LaserlichtimpulsAccording to the invention, the surface with the plastic material adhering to it is irradiated by the laser light pulse over a period of at most 200 ns. The laser must have such a high power that the surface is exposed to radiation of at least 0.02 J / cm. Because of this extremely short selected radiation duration with a correspondingly high pulse energy is achieved that electrons are released from the plastic material due to absorption of the radiation, so that the irradiated areas of the plastic material are ionized and spontaneously flake off from the surface due to electrostatic repulsion. Depending on the material, irradiation with only one or a few laser light pulses is sufficient to achieve the desired cleaning effect. As a rule, a pulse repetition rate of the laser in the range up to a maximum of 20 Hz is used. The contaminated surface is per laser light pulse
9 einer, materialabhängigen, Bestrahlung von mindestens 0,02 J/cιτr und höchstens 60 J/cm2 ausgesetzt. Unter diesen erfindungsgemäßen Randbedingungen wird das bestrahlte Kunststoffmaterial im wesentlichen nicht verdampfen, sondern infolge eines Photoeffektes, d.h. der Auslösung im Material gebundener Elektronen durch Licht, ionisiert und durch die dadurch erzeugte elektrostatische Abstoßung spontan von der zu reinigenden Oberfläche abgesprengt. Thermische Anregungen des Kunststoffmaterials infolge der Bestrahlung, also Molekülschwingungen, erreichen aufgrund der geringen Impulsdauer nicht die Amplitude, die zum Verdampfen des Materials erforderlich ist. Die bestrahlte Oberfläche der Gußform erfährt keine schädliche Temperaturerhöhung.9 exposed to a material-dependent radiation of at least 0.02 J / cm and at most 60 J / cm 2 . Under these boundary conditions according to the invention, the irradiated plastic material will not essentially evaporate, but will be ionized as a result of a photo effect, ie the release of electrons bound in the material by light, and spontaneously blasted off from the surface to be cleaned by the electrostatic repulsion generated thereby. Thermal excitations of the plastic material as a result of the radiation, that is to say molecular vibrations, do not reach the amplitude required for the material to evaporate due to the short pulse duration. The irradiated surface of the mold does not experience a harmful temperature increase.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reinigung kontaminierter Oberflächen wird also das Verdampfen des anhaftenden Kunststoff materials im wesentlichen vermieden. Auf diese Weise wird ein Verkohlen und anschließendes Einbrennen von Materialresten verhindert, wodurch die Oberfläche ohne Beeinträchtigung ihrer Beschaffenheit und schnell gereinigt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt zur Reinigung der Innenflächen von Preßformen oder Spritzgußformen eingesetzt, in denen Kunststoff-Formteile hergestellt werden. Da das Verfahren unmittelbar am Einsatzort der Formen angewendet werden kann, ist es nicht notwendig, die behandelten Oberflächen einer Gußform zunächst zu deinstallieren und sie im Anschluß an die Reinigung wieder an die benötigten Produktionsparameter, etwa eine bestimmte Prozeßtemperatur, anzupassen.By using the method according to the invention for cleaning contaminated surfaces, the evaporation of the adhering plastic material is essentially avoided. This prevents charring and subsequent burning of material residues, which means that the surface can be cleaned quickly and without affecting its properties. The method according to the invention is preferably used for cleaning the inner surfaces of molds or injection molds in which plastic molded parts are produced. Since the method can be used directly at the place of use of the molds, it is not necessary to first uninstall the treated surfaces of a casting mold and then to adapt them to the required production parameters, for example a certain process temperature, after cleaning.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß das Entstehen toxischer Gase durch das Verdampfen von Kunststoffmaterialien wesentlich verringert wird.The process according to the invention has the further advantage that the formation of toxic gases is significantly reduced by the evaporation of plastic materials.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Oberflächen gereinigt, die aus einem Metall, einem Kunststoff oder einem minerali- sehen Material gefertigt sind. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch für die Reinigung von Oberflächen, die mit einer Vergütungsschicht, etwa einer Titanlegierung, beschichtet sind. Diese werden ohne Beschädigung gereinigt, wobei gleichzeitig ein entstandener Anatas- oder Rutilfilm beseitigt wird.In preferred exemplary embodiments of the method according to the invention, surfaces are cleaned which consist of a metal, a plastic or a mineral see material are made. In particular, the method according to the invention is also suitable for cleaning surfaces which are coated with a coating layer, for example a titanium alloy. These are cleaned without damage, while an anatase or rutile film is removed.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Impulsdauer tj der Laserlicht-Impulse weniger als 100 ns, insbesondere zwischen fünf und zwanzig ns. Durch diese extrem kurze Einwirkungszeit wird sichergestellt, daß die zur Ionisation notwendige Energie ausschließlich an der Oberfläche zur Abtragung von Kunststoff material umgesetzt wird.In a preferred embodiment of the invention, the pulse duration t j of the laser light pulses is less than 100 ns, in particular between five and twenty ns. This extremely short exposure time ensures that the energy required for ionization is only implemented on the surface for the removal of plastic material.
Vorteilhafterweise wird Laserlicht mit einer Wellenlänge zwischen 200 und 3000 nm verwendet. Bei Wellen läng e n obe rha lb vo n 3000 nm sinkt die Wahrscheinlichkeit der Ionisierung , so daß unerwünschte thermische Abtragungsprozesse an Bedeutung gewinnen. Bei Verwendung von Laserlicht mit einer Wellenlänge von unter 200 nm ist dagegen die Hinlenkung des Laserlichts auf die zu reinigende Oberfläche aufgrund der Absorptionseigenschaften gängiger optischer Bauelemente nur unter unerwünschten Intensitätsverlusten zu bewerkstelligen.Laser light with a wavelength between 200 and 3000 nm is advantageously used. With waves longer than 3000 nm, the probability of ionization decreases, so that undesired thermal ablation processes become more important. When using laser light with a wavelength of less than 200 nm, on the other hand, the deflection of the laser light onto the surface to be cleaned can only be accomplished with undesirable loss of intensity due to the absorption properties of common optical components.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Oberfläche pro Laserlicht-Impuls einer Betrahlung von mehr als 2 J/cm ausgesetzt. Auf dieseIn a further exemplary embodiment of the invention, the surface is exposed to a radiation of more than 2 J / cm per laser light pulse. To this
Weise kann die Anzahl der Laserlicht-Impulse, mit der jeder Oberflächenabschnitt bestrahlt werden muß, um eine vollständige Reinigung zu erzielen, gering gehalten werden.In this way, the number of laser light pulses with which each surface section must be irradiated in order to achieve complete cleaning can be kept low.
Vorzugsweise wird die Bestrahlung, der die Oberfläche ausgesetzt wird, auf einem Wert gehalten, der geringer als 60 J/cm ist. Dadurch werden thermische Ablösungsprozesse weitgehend vermieden.Preferably, the radiation to which the surface is exposed is maintained at a value less than 60 J / cm. This largely avoids thermal detachment processes.
Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die durch Bestrahlung abgelösten Kunststoff partikel abgesaugt. Dadurch wird vermieden, daß sich solche Partikel in eventuell unzugänglichen Abschnitten einer Gußform sammeln und dadurch eine zeitaufwendige Nachreinigung erforderlich machen.In a development of the method according to the invention, the plastic particles detached by radiation are sucked off. This prevents such particles from collecting in possibly inaccessible sections of a casting mold and thereby making time-consuming post-cleaning necessary.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird bei jedem Lichtpuls jeweils ein Oberflächenabschnitt mit bestimmter Ausdehnung bestrahlt und die gesamte Oberfläche nach und nach rasterartig gereinigt. Dabei können sich auch von aufeinanderfolgenden Lichtimpulsen bestrahlte Oberflächenabschnitte überlappen, wobei sichergestellt wird, daß alle Oberflächenabschnitte gleich häufig bestrahlt werden. Ein derartiges Verfahren bildet die Grundlage für eine vollautomatische, etwa mit Hilfe eines Roboters oder Roboterarms durchzuführende Reinigung verschmutzter Preß- und Spritzgußformen.In a further advantageous embodiment of the invention, a surface section with a certain extent is irradiated for each light pulse and the the entire surface is gradually cleaned in a grid pattern. Surface sections irradiated by successive light pulses can also overlap, ensuring that all surface sections are irradiated with the same frequency. Such a method forms the basis for a fully automatic cleaning of soiled molds and injection molds, for example with the aid of a robot or robot arm.
Zur Erzeugung der erforderlichen Energie und Leistung der Laserlicht-Impulse wird vorzugsweise ein dem Laser nachgeschalteter optischer Verstärker verwendet, an dessen Ausgang Laserlicht-Impulse mit einer Impulsdauer tj von weniger als 200 ns und einer Impulsenergie von mindestens 1 00 und höchstens 3000 mJ, vorzugsweise jedoch mehr als 1000 mJ austreten. Die Erzeugung derart hoher Impulsenergien durch den optischen Verstärker hat den Vorteil, daß der Laserlichtstrahl anschließend aufgeweitet werden kann, so daß mit jedem Laserlichtimpuls ein vergleichsweise großer Oberflächenabschnitt der erfindungsgemäßTo generate the required energy and power of the laser light pulses, an optical amplifier connected downstream of the laser is preferably used, at the output of which laser light pulses with a pulse duration t j of less than 200 ns and a pulse energy of at least 100 and at most 3000 mJ, preferably however, leak more than 1000 mJ. The generation of such high pulse energies by the optical amplifier has the advantage that the laser light beam can then be expanded, so that with each laser light pulse a comparatively large surface section of the invention
9 erforderlichen hohen Bestrahlung von mindestens 0.02J/cm ausgesetzt werden kann. Die mit einem Laserlichtimpuls bestrahlte Fläche variiert je nach Raumform der zu reinigenden Oberfläche. Je nach Krümmungsradius bzw. an der Oberfläche ausgebildeten Strukturen wie Nuten oder Stegen kann die bestrahlte Fläche zwischen 5 mm und 5 cm betragen. Dabei ist sichergestellt, daß pro Impuls eine9 required high radiation of at least 0.02J / cm can be exposed. The area irradiated with a laser light pulse varies depending on the spatial shape of the surface to be cleaned. Depending on the radius of curvature or structures formed on the surface, such as grooves or webs, the irradiated area can be between 5 mm and 5 cm. This ensures that one per pulse
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Energie von mindestens 0.02 J/crrr auf die Oberfläche auftrifft, mit der die angestrebte Wirkung, nämlich eine spontane Ionisation der Kunststoffpartikel ohne nachteilige Erwärmung der Oberfläche, erzielt wird.Energy of at least 0.02 J / crrr strikes the surface with which the desired effect, namely spontaneous ionization of the plastic particles without disadvantageous heating of the surface, is achieved.
Die Verwendung eines dem Laser nachgeschalteten optischen Verstärkers hat den weiteren Vorteil, daß der verstärkte Laserstrahl ein sehr homogenes Intensitätsprofil aufweist.The use of an optical amplifier connected downstream of the laser has the further advantage that the amplified laser beam has a very homogeneous intensity profile.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Laser ein Neodym:Yttriumaluminiumgranat (Nd:YAG)-Laser, der zur Erzeugung von Lichtimpulsen mit einer Dauer von mindestens 5 und höchstens 20 ns gütegeschaltet ist. Als nachgeschalteter optischer Verstärker wird bei dieser Ausführungsform ein Nd:YAG-Verstärker verwendet. Dieses bei einer Wellenlänge von 1064 nm arbeitende Festkörper-Lasersystem hat gegenüber anderen intensiven Laserlichtquellen wie etwa Excimer-Lasern den Vorteil, daß es mit besonders geringem Wartungsaufwand betrieben werden kann und in sehr kompakten, auch tragbaren Ausführungsformen hergestellt werden kann. Weiterhin sind inzwischen Nd:YAG- Laser- und Verstärkerstäbe mit einem Durchmesser von bis zu 25 mm erhältlich. Dies hat den Vorteil, daß die Sättigung des Verstärkers unter Beibehaltung der Pulsenergie-Verstärkung reduziert wird.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the laser is a neodymium: yttrium aluminum garnet (Nd: YAG) laser, which is Q-switched to generate light pulses with a duration of at least 5 and at most 20 ns. In this embodiment, an Nd: YAG amplifier is used as the downstream optical amplifier. This solid-state laser system operating at a wavelength of 1064 nm has the advantage over other intensive laser light sources such as excimer lasers that it can be operated with particularly little maintenance and can be manufactured in very compact and also portable embodiments. Nd: YAG laser and amplifier rods with a diameter of up to 25 mm are now also available. This has the advantage that the saturation of the amplifier is reduced while maintaining the pulse energy gain.
Zur Aufweitung des Laserlichtstrahls auf eine vorbestimmte Ausdehnung quer zu seiner Ausbreitungsrichtung ist bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eine aus geeignet angeordneten optischen Linsen gebildete Strahlformungs-Baugruppe vorgesehen. Diese kann insbesondere als Zoom-Objektiv ausgebildet sein, wodurch ein den jeweiligen Anwendungsbedingungen angepaßter Wert der Bestrahlung auf besonders einfache Weise eingestellt werden kann.To expand the laser light beam to a predetermined extent transversely to its direction of propagation, in a further exemplary embodiment a beam shaping assembly formed from suitably arranged optical lenses is provided. This can be designed in particular as a zoom lens, as a result of which a radiation value adapted to the respective application conditions can be set in a particularly simple manner.
Durch eine zwischen der Strahlformungs-Baugruppe und der zu reinigenden Oberfläche vorgesehene Schutzeinheit werden erfindungsgemäß bei einem weiteren Ausführungsbeispiel die empfindlichen optischen Systeme der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor mechanischer Beschädigung durch die explosionsartig abplatzenden Materialpartikel geschützt. Dabei hat die Schutzeinheit eine der Oberfläche zugewandte Blende mit einer Öffnung zum Durchtritt des Laserstrahls und ein der Strahlformungsbaugruppe zugewandtes Schutzglas, das sich quer zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls etwa über die Ausdehnung der Strahlformungsbaugruppe erstreckt. Das Schutzg las kan n durch eine entsprechende Beschichtung entspiegelt sein, um die Reflexionsverluste so gering wie möglich zu halten. Die Blende dient zum Schutz des Schutzglases, da dieses sonst durch das Auftreffen von abgelösten Partikeln schnell degradieren könnte.According to the invention, in a further exemplary embodiment, the sensitive optical systems of the device according to the invention are protected from mechanical damage by the explosively flaking material particles by means of a protective unit provided between the beam shaping assembly and the surface to be cleaned. The protective unit has an aperture facing the surface with an opening for the passage of the laser beam and a protective glass facing the beam shaping assembly, which extends transversely to the direction of propagation of the laser beam approximately over the extent of the beam shaping assembly. The protective glass can be anti-reflective with an appropriate coating in order to keep the reflection losses as low as possible. The cover serves to protect the protective glass, since this could quickly degrade due to the impact of detached particles.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung deutlich. Darin zeigen:Further advantages and features of the invention will become apparent in the following description of a preferred embodiment of the invention with reference to the drawing. In it show:
Fig. 1 eine tragbare Reinigungsvorrichtung in einer schematischen, geöffneten Seitenansicht undFig. 1 shows a portable cleaning device in a schematic, open side view
Fig. 2 eine Längsschnitt-Ansicht einer im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zur Anwendung kommenden Schutzeinheit.Fig. 2 is a longitudinal sectional view of a protective unit used in the embodiment of FIG. 1.
Figur 1 zeigt in einer stark vereinfachten, geöffneten Seitenansicht ein tragbares Reinigungsgerät 10, in dessen Gehäuse 1 2 ein gütegeschalteter Nd:YAG-Laser 14 befestigt ist. Dieser wie die anderen Komponenten des Reinigungsgerätes 10 werden der Einfachheit halber in Fig. 1 nur als Blöcke dargestellt. Der Nd:YAG- Laser 14 ist über ein Versorgungskabel 1 6 an eine außerhalb des Gehäuses angeordnete und hier nicht dargestellte Versorgungseinheit für elektrische Leistung und Kühlwasser angeschlossen. In einer alternativen Ausführungsform mit geringeren Leistungsanforderungen für geringfügige Nachreinigungsarbeiten auch ein luftgekühlter Laser zum Einsatz kommen.FIG. 1 shows a greatly simplified, open side view of a portable cleaning device 10, in the housing 12 of which a Q-switched Nd: YAG laser 14 is fastened. For the sake of simplicity, these, like the other components of the cleaning device 10, are only shown as blocks in FIG. 1. The Nd: YAG laser 14 is connected via a supply cable 1 6 to an outside of the housing arranged and not shown here supply unit for electrical power and cooling water connected. In an alternative embodiment with lower performance requirements for minor post-cleaning work, an air-cooled laser can also be used.
Ein durch eine Kreuzschraffur gekennzeichneter, aus dem Laser 14 austretender Laserstrahl 1 8 wird über zwei Planspiegel 20 und 22 an den Eingang eines Nd:YAG-Verstärkers geleitet. Die mit Hilfe der Spiegel 20 und 22 bewirkte Faltung des Strahlengangs um 1 80° innerhalb des Reinigungsgerätes 10 hat den Vorteil, daß sein Gehäuse kompakt ausgeführt werden kann. Der Nd:YAG-Verstärker 24 ist zu r Versorg u ng m it Kü h lwasser u nd e le ktrisch er Leistu n g über ein Versorgungskabel 26 an eine ebenfalls nicht dargestellte Versorgungseinheit angeschlossen. Verwendet wird beispielsweise ein Nd:YAG-Verstärkerstab, der einen größeren Durchmesser als der Laserstab des Nd:YAG-Lasers 14 aufweist. Dadurch kann ein intensiver Laserstrahl mit großem Durchmesser erzeugt werden. Hierfür können die Spiegel 20 und 22 auch so ausgebildet werden, daß sie den aus dem Nd:YAG-Laser 14 austretenden Strahl 18 zu einem parallelen Lichtstrahl mit größerem Durchmesser aufweiten. Die wesentliche Formung des Strahlquerschnitts findet jedoch in einer dem Nd :YAG-Verstärker 24 nachgeschalteten Strahlformungseinheit 28 statt. Diese ist als Zoom-Objektiv ausgebildet und ermöglicht die stufenlose Einstellung des Strahldurchmessers über einen weiten Bereich. Alternativ läßt sich die Strahlformungseinheit als Linse oder Linsensysteme realisieren, die zur Vorbereitung einer jeweiligen Bearbeitungsaufgabe ausgewählt und in den Strahlengang eingefügt werden.A laser beam 18, characterized by cross hatching and emerging from the laser 14, is directed via two plane mirrors 20 and 22 to the input of an Nd: YAG amplifier. The folding of the beam path by 180 ° within the cleaning device 10, which is effected with the aid of the mirrors 20 and 22, has the advantage that its housing can be made compact. The Nd: YAG amplifier 24 is connected via a supply cable 26 to a supply unit, also not shown, for supply with cooling water and electrical power. For example, an Nd: YAG amplifier rod is used which has a larger diameter than the laser rod of the Nd: YAG laser 14. This enables an intense laser beam with a large diameter to be generated. For this purpose, the mirrors 20 and 22 can also be designed such that they expand the beam 18 emerging from the Nd: YAG laser 14 into a parallel light beam with a larger diameter. The essential shaping of the beam cross section, however, takes place in a beam shaping unit 28 connected downstream of the Nd: YAG amplifier 24. This is designed as a zoom lens and enables the beam diameter to be continuously adjusted over a wide range. Alternatively, the beam shaping unit can be implemented as a lens or lens systems, which are selected for the preparation of a particular processing task and inserted into the beam path.
Nach Verlassen der Strahlformungseinheit 28 tritt der Laserstrahl 18 in eine Schutzeinheit 30 ein, die die vorgeschalteten optischen Bauteile sowie den Laser 14 und den Verstärker 25 vor abgetragenen Partikeln und Umwelteinflüssen schützt. Die Schutzeinheit 30 wird unten anhand von Figur 2 im einzelnen beschrieben. Den Abschluß des Reinigungsgerätes 10 zur kontaminierten Oberfläche hin bildet ein Endstück 32. Dieses ist abnehm- und austauschbar, um den Einsatz auf verschieden geformten Oberflächen zu erleichtern, auf die der Laserstrahl 1 8 nach Verlassen des Endstückes 32 auftrifft.After leaving the beam shaping unit 28, the laser beam 18 enters a protective unit 30, which protects the upstream optical components as well as the laser 14 and the amplifier 25 from removed particles and environmental influences. The protection unit 30 is described in detail below with reference to FIG. 2. The end of the cleaning device 10 towards the contaminated surface is formed by an end piece 32. This can be removed and replaced in order to facilitate use on differently shaped surfaces on which the laser beam 18 strikes after leaving the end piece 32.
Das Reinigungsgerät 10 mit dem Endstück 21 kann unmittelbar auf die zu reinigende Oberfläche aufgesetzt werden. Ein Betrieb in Abstand von der Oberfläche ist grundsätzlich ebenso möglich. Figur 2 zeigt eine Längsschnitt-Ansicht der Schutzeinheit 30. Diese schließt mit i h re m i n F i g u r 2 re chts e rsc h e i n e n d e n E n d e u n m itte l b a r a n d i e Strahlformungseinheit 28 an . Der Laserstrahl tritt durch ein entspiegeltes Schutzglas 34 in die Schutzeinheit ein und durchläuft anschließend eine Blende 36. Der von dem Schutzglas 32 und der Blende 36 begrenzte Raum wird über eine in die Oberseite des Gehäuses 1 2 eingelassene Öffnung 38 mit Luft gespült. Der zum Ansaugen von Umgebungsluft durch die Öffnung 38 notwendige Unterdruck wird durch eine (nicht dargestellte) Absaugpumpe hergestellt, die auch von der zu reinigenden Oberfläche her in Richtung der Blende in das Endstück 32 eintretende Kunststoffpartikel durch eine Öffnung 40 und ein Absaugrohr 42 aus dem Reinigungsgerät 10 herausleitet und zusammen mit eventuell entstehenden Dämpfen als Abluft zu einem (ebenfalls nicht dargestellten) Filter leitet. Das Endstück ist so ausgebildet, daß ein ausreichend starker Luftzug zum Absaugen der abgetragenen Partikel entsteht, daß der Anteil der Laserstrahlung, die - abgesehen von der zur Reinigung der Oberfläche verwendeten Strahlung - aus dem Gehäuse 1 2 nach außen tritt, zum Schutz des Bedienungspersonals so gering wie möglich ist und daß gleichzeitig eine Beobachtung des Bearbeitungsortes ermöglicht wird. Die Blende 36 sowie der in Figur 2 durch einen fußseitig verzweigten Pfeil 44 symbolisierte Luftstrom verhindern weitestgehend das Auftreffen von abgelösten Partikeln auf das Schutzglas 34. Mit einem anhand der Figuren 1 und 2 dargestellten Reinigungssystem können auf Oberflächen Strahldurchmesser von mehr als 5 mm erzeugt werden.The cleaning device 10 with the end piece 21 can be placed directly on the surface to be cleaned. Operation at a distance from the surface is basically also possible. FIG. 2 shows a longitudinal sectional view of the protective unit 30. This connects the beam shaping unit 28 with its figure 2 to the right and the end of the device. The laser beam enters the protective unit through an anti-reflective protective glass 34 and then passes through an aperture 36. The space delimited by the protective glass 32 and the aperture 36 is flushed with air through an opening 38 let into the top of the housing 12. The underpressure required for sucking in ambient air through the opening 38 is produced by a suction pump (not shown), and also the plastic particles entering the end piece 32 from the surface to be cleaned in the direction of the screen through an opening 40 and a suction pipe 42 from the cleaning device 10 leads out and, together with any vapors that arise, leads as exhaust air to a filter (also not shown). The end piece is designed so that there is a sufficiently strong draft of air to extract the ablated particles that the proportion of laser radiation which - apart from the radiation used for cleaning the surface - emerges from the housing 1 2 to protect the operating personnel is as small as possible and at the same time an observation of the processing location is made possible. The diaphragm 36 and the air flow symbolized in FIG. 2 by an arrow 44 branched at the base largely prevent detached particles from striking the protective glass 34. A cleaning system shown in FIGS. 1 and 2 can be used to generate beam diameters of more than 5 mm on surfaces.
Das Reinigungsgerät 1 0 kann entsprechend den jeweiligen Anforderungen in verschiedenen Ausführungen hergestellt werden. Beispielsweise kann das Gehäuse mit Anschlüssen für einen Schulter-, Becken- oder sonstigen Gurt versehen werden, so daß das Gerät bei seiner Anwendung bequem getragen werden kann. Es können aber auch Befestigungsmöglichkeiten für ein Stativ oder einen Roboterarm vorgesehen sein. Schließlich kann das Reinigungsgerät 10 auch fahrbar ausgeführt werden.The cleaning device 1 0 can be manufactured in different versions according to the respective requirements. For example, the housing can be provided with connections for a shoulder, pelvic or other belt, so that the device can be carried comfortably when used. Fastening options for a tripod or a robot arm can also be provided. Finally, the cleaning device 10 can also be made mobile.
Stabilitätsgebende Teile des Aufbaus können aus Kohlenstoff-Faser-Verbundwerkstoffen oder aus Titan gefertigt sein. Anstatt oder zusätzlich zu einer Befestigung an einem Gehäuse 1 2, wie es in Figur 1 dargestellt ist, können die Komponenten des Reinigungsgerätes auch in ein Rohr aus Kohlenstoff-Faser-Verbundwerkstoff eingepaßt werden. Dadurch wird die Stabilität gegen abrupte Bewegungen oder Erschütterungen weiter erhöht. Die Anwendung des erfindungsmäßen Verfahrens beschränkt sich nicht allein auf die Beseitigung von thermoplastischen Kunststoffen wie etwa synthetischem Kautschuk aus Preß- oder Spritzgußformen. Vielmehr können auch Färb- oder sonstige Schmutzschichten von Metallen, Kunststoffen oder mineralischen Untergründen entfernt werden. Parts of the structure that provide stability can be made from carbon-fiber composite materials or from titanium. Instead of or in addition to being attached to a housing 12, as shown in FIG. 1, the components of the cleaning device can also be fitted into a tube made of carbon-fiber composite material. This further increases stability against abrupt movements or shocks. The application of the method according to the invention is not limited to the removal of thermoplastic materials such as synthetic rubber from press or injection molds. Rather, coloring or other dirt layers from metals, plastics or mineral substrates can also be removed.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zum Entfernen von an einer Oberfläche haftendem Kunststoffmaterial, bei dem die Oberfläche mit mindestens einem Laserlicht-Impuls bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserlicht-Impuls eine Impulsdauer tj ≤ 200 ns b e s itze n u n d d a ß d i e O b e rf l ä c h e zu r I o n i s i e ru n g d e s a n h afte n d e n1 . A method of removing plastic material adhering to a surface, in which the surface is irradiated with at least one laser light pulse, characterized in that the laser light pulse has a pulse duration t j 200 200 ns and that the surface is closed r I onisie r ngdesanha te
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Kunststoffmaterials einer Bestrahlung von mindestens 0.02 J/cm ausgesetzt wird.Plastic material is exposed to radiation of at least 0.02 J / cm.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer tj des Laserlicht-Impulses weniger als 100 ns beträgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the pulse duration t j of the laser light pulse is less than 100 ns.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer tj des Laserlicht-Impulses zwischen 5 und 20 ns liegt.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pulse duration t j of the laser light pulse is between 5 and 20 ns.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche pro Laserlicht-Impuls einer Bestrahlung von mehr als 0.2 J/cm ausgesetzt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface is exposed to an irradiation of more than 0.2 J / cm per laser light pulse.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche pro Laserlicht-Impuls einer Bestrahlung von mehr als 2 J/cm ausgesetzt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface is exposed to an irradiation of more than 2 J / cm per laser light pulse.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche pro Laserlicht-Impuls einer Bestrahlung von weniger als 60 J/cm ausgesetzt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface is exposed to an irradiation of less than 60 J / cm per laser light pulse.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des im wesentlichen monochromatischen Laserlicht-Impulses zwischen 200 und 3000 nm beträgt.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the wavelength of the substantially monochromatic laser light pulse is between 200 and 3000 nm.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfäche die Innenfläche einer Preß- oder Spritzgußform ist.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface is the inner surface of a die or injection mold.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche aus einem Metall, einem Kunststoff oder einem mineralischen Material gefertigt ist.9. The method according to claim 8, characterized in that the surface is made of a metal, a plastic or a mineral material.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einer Titanlegierung beschichtet ist. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface is coated with a titanium alloy.
1 1 . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abgelöste Kunststoffpartikel abgesaugt werden.1 1. Method according to one of the preceding claims, characterized in that detached plastic particles are suctioned off.
1 2. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Laserlicht-Impuls jeweils ein Oberflächenabschnitt mit vorbestimmter Ausdehnung bestrahlt wird und daß die gesamte Oberfläche nach und nach rasterartig gereinigt wird.1 2. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that with each laser light pulse in each case a surface section is irradiated with a predetermined extent and that the entire surface is gradually cleaned in a grid-like manner.
1 3. Verfahren nach Anspruch 1 2, dadu rch gekennzeichnet, daß von aufeinanderfolgenden Laserlicht-Impulsen bestrahlte Oberflächenabschnitte sich überlappen.1 3. The method according to claim 1 2, characterized in that overlapping surface sections irradiated by successive laser light pulses overlap.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit Laserlicht-Impulsen mit einer Impuls-Wiederholrate von kleiner 20 Hz betrahlt wird.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the surface is irradiated with laser light pulses with a pulse repetition rate of less than 20 Hz.
1 5. Vorrichtung (1 0) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, mit mindestens einem Laser (14) zur Erzeugung von Laserlicht-Impulsen, gekennzeichnet durch Mittel (14, 24, 28) zur Erzeugung einer Bestrahlung von mindestens 0.02 J/cm auf der Oberfläche durch Laserlicht-Impulse mit einer Impulsdauer tj < 200ns.1 5. Device (1 0) for performing the method according to one of claims 1 to 14, with at least one laser (14) for generating laser light pulses, characterized by means (14, 24, 28) for generating an irradiation of at least 0.02 J / cm on the surface due to laser light pulses with a pulse duration t j <200ns.
1 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 5, gekennzeichnet durch einen dem Laser nachgeschalteten optischen Verstärker (24), der die Laserlicht-Impulse auf eine Energie von mindestens 100 und höchstens 3000 mJ, vorzugsweise mehr als 1000 mJ verstärkt.1 6. Apparatus according to claim 1 5, characterized by an optical amplifier (24) connected downstream of the laser, which amplifies the laser light pulses to an energy of at least 100 and at most 3000 mJ, preferably more than 1000 mJ.
1 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (1 4) ein gütegeschalteter Neodym:Yttriumaluminiumgranat (Nd:YAG)-Laser zur Erzeugung von Laserlicht-Impulsen mit einer Impulsdauer tj von mindestens 5 und höchstens 20 ns beträgt, und daß der nachgeschaltete optische Verstärker (24) ein Nd:YAG-Verstärker ist.1 7. Apparatus according to claim 1 6, characterized in that the laser (1 4) is a Q-switched neodymium: yttrium aluminum garnet (Nd: YAG) laser for generating laser light pulses with a pulse duration t j of at least 5 and at most 20 ns , and that the downstream optical amplifier (24) is an Nd: YAG amplifier.
1 8. Vorrichtung nach Anspruch 1 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nd:YAG- Verstärker (24) einen zylindrischen Nd:YAG-Verstärkerstab enthält, dessen Durchmesser größer ist als der eines im Nd:YAG-Laser (14) verwendeten Nd:YAG- Laserstabs. 1 8. Apparatus according to claim 1 7, characterized in that the Nd: YAG amplifier (24) contains a cylindrical Nd: YAG amplifier rod, the diameter of which is larger than that of an Nd: YAG laser (14) used: YAG laser rods.
1 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 5 bis 1 8, gekennzeichnet durch eine aus optischen Linsen gebildete Strahlformungs-Baugruppe (28).1 9. Device according to one of claims 1 5 to 1 8, characterized by a beam shaping assembly (28) formed from optical lenses.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1 9 , dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlformungs-Baugruppe (28) ein Zoom-Objektiv ist.20. The apparatus according to claim 1 9, characterized in that the beam shaping assembly (28) is a zoom lens.
21 . Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, gekennzeichnet durch eine zwischen der Strahlformungs-Baugruppe (28) und der Oberfläche vorgesehene Schutzeinheit (30) mit einer der Oberfläche zugewandten Blende (36), die eine Öffnung zum Durchtritt des Laserstrahls (1 8) hat, und einem der Strahlformungs-Baugruppe (28) zugewandten Schutzglas (34), das sich quer zur Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls (1 8) ungefähr über die Ausdehnung der Strahlformungs-Baugruppe (28) erstreckt.21. Apparatus according to claim 19 or 20, characterized by a protective unit (30) provided between the beam shaping assembly (28) and the surface with a diaphragm (36) facing the surface, which has an opening for the passage of the laser beam (1 8), and one of the beam shaping assembly (28) facing protective glass (34) which extends transversely to the direction of propagation of the laser beam (1 8) approximately over the extent of the beam shaping assembly (28).
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 7 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (14), die Verstärkerstufe (24), die Strahlformungsbaugruppe (28) und die Schutzeinheit (30) in einem gemeinsamen Gehäuse (1 2) angeordnet sind, das eine Austrittsöffnung für den Laserstrahl (1 8) aufweist.22. The device according to one of claims 1 7 to 21, characterized in that the laser (14), the amplifier stage (24), the beam shaping assembly (28) and the protective unit (30) are arranged in a common housing (1 2), which has an exit opening for the laser beam (1 8).
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (12) zumindest zwischen dem Laser (14) und der Verstärkerstufe (24) zwei Spiegel (20, 22) zur Bildung eines gefalteten Strahlengangs angeordnet sind.23. The device according to claim 22, characterized in that within the housing (12) at least between the laser (14) and the amplifier stage (24) two mirrors (20, 22) are arranged to form a folded beam path.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse-Austrittsöffnung von einem sich in Ausbreitungsrichtung des Laserlichts erstreckenden und in dieser Richtung offenen Hohlkörper (30, 32) umgeben ist, der mindestens eine seitliche Öffnung (38, 40) zum Anschluß einer Absaugvorrichtung aufweist. 24. The device according to claim 22 or 23, characterized in that the housing outlet opening is surrounded by a hollow body (30, 32) which extends in the direction of propagation of the laser light and is open in this direction and which has at least one lateral opening (38, 40) for Has connection of a suction device.
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