为了局部提高雷达透射率和/或光透射率对金属效果颜料表面进行激光再处理的制作方法

文档序号:33798494发布日期:2023-04-19 10:41阅读:32来源:国知局
本发明涉及金属效果颜料表面、干涉金属效果颜料表面和含颜料的物体的标记方法和/或精细图案化方法,所述标记方法和/或精细图案化方法用于持久性地局部地提高针对电磁波、尤其是雷达波、无线电波和/或光波的透明度、透光性或者透射率和/或局部地降低反射率。本发明还涉及所述方法的产品、例如涂有金属效果颜料的对于雷达波更加透明的塑料车身部件,以及被事后地标记透明的、半透明的或者能背光照明的标志的化妆品瓶或者机动车操作元件和移动电话等物体。同样,本发明涉及应用适宜的金属效果颜料或者具有薄金属层的含有金属的颗粒以及印刷油墨、漆、母料和干涉金属效果颜料来实施所述方法。本发明还涉及包含此类合适的颗粒或颜料并且针对所述方法的应用进行了优化或者设置用于应用所述方法的物体,例如通过使用适宜的激光敏感的填充材料促进颜料或者含有金属的颗粒的金属成份的化学反应或者物理变形。
背景技术
::0、现有技术1、在汽车工业中越来越多地在车辆中使用雷达传感器。为了在未来实现自动驾驶,必须在车辆周围各处安装雷达传感器。因此,这些雷达传感器必须安装在涂有车辆颜料的塑料车身部件后面。金属效果颜料作为底漆的组成部分广泛地用于汽车涂漆中,并且客户需求量很大。2、然而这些金属效果颜料既导致雷达射束反射也导致雷达天线的定向特性的安全性相关的变化。尤其是障碍物的位置可能因此严重地被歪曲,因为天线的辐射角被漆层改变。该歪曲还取决于车辆的颜色和涂层中的金属含量。尤其在油漆损坏后修复原始的涂漆的汽车部件时存在较大的问题,因为(主要是手动的)修复过程仅能实现不充分地控制对雷达透射重要的漆层厚度参数。3、很长一段时间以来,人们尝试寻找该问题的解决方案,但到目前为止基本上没有成功4、这些问题在文献de 102014222837 a1中得到了充分的阐述,并且在f.pfeiffer在慕尼黑工业大学2010年的论文“用于汽车雷达传感器的天线罩的分析与优化analyse undoptimierung von radomen für automobile radarsensoren”中进行了量化,。5、所述论文测量并且例如在第46页的表4.5中阐明了不同金属颜料底漆对约75ghz的频率范围内的毫米波雷达射束的影响的问题。金属含量在此起着重要的作用。6、尤其是在弯曲的车身部件的底漆中的金属含量较高时(例如浅银色金属)会导致雷达射束的高反射,从而导致天线的定向特性的严重失真、衰减以及辐射角的歪曲。7、表格4.5:研究底涂层的金属含量和相对介电常数8、table 4.5:metal cintent and relative permitivity of the basecoatsinvestigated9、10、lm:solvent based/not specified:water based11、color basecoat=彩色底漆名称12、weight-%=重量百分比13、metal content=金属含量14、rel.permitivity=相对介电常数15、lm:solvent based=lm:基于溶剂16、not specified:water based=未指定:水基17、作者提出的解决方案是添加电感式或者电容式地作用的装置,该装置至少部分地补偿由漆层引起的雷达传感器的电磁辐射(5)的反射,该解决方案已获得ep 2151889 a1(奥迪集团audi ag)的专利。18、然而,现有技术的这种解决方案(类似于振荡电路)必须根据漆和层厚仔细地进行适配。19、双倍的涂漆方法甚至要求保险杠的厚度取决于所使用的油漆,这在汽车工业中产生了问题。20、此外,该解决方案的带宽不够,几乎不适用于雷达的更宽的视角。21、现有技术的解决方案的针对汽车工业的另一个缺点是必须根据颜料/漆系统和油漆厚度进行优化。因此,制造问题会根据车辆颜色被预编程。22、例如在天线罩区域出现划痕后进行重新喷漆也是困难的,并且必须根据容纳天线罩的车身部件的形状通过耗费的建模重新优化。总的来说,这对于寻求通用的解决方案的汽车制造商来说是困难的。23、因此,一些雷达制造商尝试使用本身能够尽可能与不同金属颜料漆适配的雷达设备。然而,在许多情况下、尤其在底漆的金属含量较高时几乎不可能进行可靠的适配,。24、按照文献de 102014222837 a1或者de 102016001310 a1,根本没有尝试改变或减少漆的影响,而是通过电子器件的补偿性的控制来适应性地解决衰减、反射和天线定向特性以及失真的问题。25、其他文件、例如文献ep 1462817 a1教导了通过吸收性的材料重新干预天线的由于不期望的反射而失真的定向特性。但是,这不会产生与涂漆无关的解决方案,因为定向特性的失真和不期望的反射是与漆相关的。所需的吸收溶剂也是与漆相关的。26、由文献de 19819709 a1、de 10026454 c1和de 102007059758 a1已知将雷达设备覆盖到金属层之后,该金属层是这样的薄,以至于尽管该金属层反射光,但是该金属层对雷达波保持透明并且可以用作天线罩。在雷达天线前面设计这种金属层的设计是完全自由的,只要该金属层足够薄即可(实际上明显比雷达波的“趋肤深度”薄,但明显比针对人类可见波长的“趋肤深度”厚)。例如雷达设备前面的散热器格栅中间的100nm薄的戴姆勒标志。27、垂直地接近均匀的金属表面的电磁波通常几乎被完全反射,其中一个原因是,如果表面完全导电,则该表面原则上是等势的。金属中的电场e被其导电率抵消,就好像存在具有与电场矢量相反的场矢量的相互作用的波。28、然而实际上,入射的波并没有在表面直接减弱,因为金属的导电率不是无限大,因此电磁波的电场分量e不是立即在表面被抵消。取而代之的是,电场分量e随波进入传导性的材料的更深处,并且随着波进入的深度在那里呈指数地减弱。电磁波在均质金属中的穿透深度取决于波频率的根的倒数。在铝的300nm的深度处,仅存在37%的入射的76ghz雷达波。在包含彼此绝缘的铝片的介电的漆层中,也观察到呈指数的减弱,但减弱的程度没有那么大。29、汽车工业中常用的金属颜料底漆厚度取决于色调并且约为15微米并且由于部分重叠的金属颜料薄片之间不可避免的寄生电容而针对雷达波表现得几乎像均匀的、传导性的金属化结构,该金属化结构几乎比根据上述教导推荐的金属化厚度的最高限度厚两个数量级。30、各个单独的颜料薄片之间的这种寄生电容的现象也可以解释为界面极化。31、根据文献de 19644164 a1(博世bosch)的教导,微波路径中的较厚的金属元件不允许宽于lambda/10(lambda=波长,即对于76ghz雷达波为4毫米),由此使这些金属元件实际上对于微薄保持透明。对于76ghz雷达波,天线前面的可能的金属元件的宽度不得超过0.4毫米。32、然而,只有在金属效果颜料薄片彼此相距足够远时才满足该条件。然而,传统的金属效果漆的情况并非如此,因为底漆基体中的金属颜料密度必须足够高才能形成足够的遮盖能力,并且形成颜料的重叠。然而,寄生电阻和界面极化随着颜料的重叠的频繁性增加。随着颜料密度的增加,漆表现得越来越像均匀的金属层,因为在如此高的频率中,颜料由于杂散电容仿佛相互电连接。33、由于雷达问题随着汽车漆中的颜料含量的增加而增大,因此也尝试用低金属的颜料混合物来模拟金属效果漆。在这种混合物中,将较大份额的珠光颜料添加到较小份额的金属效果颜料中,其中,珠光颜料通常不会对雷达波造成问题,因为珠光颜料建立在介电的透光的核心上。然而,该混合物不可避免地使涂漆的部件的整体视觉印象看起来比传统的车身面板的金属感低,这并不一定是期望的。34、虽然这些文件表明金属漆的问题是已知的,但是这些文件并未公开全金属效果漆的与漆无关的解决方案。35、汽车行业迫切需要一种与漆无关并且几乎不可见的雷达波透射的解决方案,该解决方案既与全金属效果颜料漆兼容,又与多种传统的涂装工艺(喷涂、浸渍、静电等)兼容。技术实现思路1、因此,本发明所要解决的第一个技术问题涉及一种用于增加雷达波在涂有金属效果颜料或含金属颗粒的车身部件中的透射的方法,其中,在完成涂漆的车身部件中消除雷达射束路径中的在雷达传感器前面的干扰性的金属效果颜料或者含有金属的颗粒,优选不会对含有颜料的漆层进行人眼能分辨的标记或者损坏所述含有颜料的漆层。2、令人惊奇地表明,能够通过按照本发明的方法实现的雷达波透射的提高也作为副作用使得光波透射的提高。换言之,经过处理的金属效果着色的表面或者干涉金属效果着色的表面或通常配设含有金属颗粒的表面可以变得透明或半透明,这使得其它的应用成为可能,例如在背光照明的控制元件、反光的物体或者装饰表面上事后地标记透明的标志或者图案。3、这产生按照本发明的方法的第二个令人惊讶但同样重要的技术问题,即借助激光处理使反射的金属效果颜料或者含有金属的颗粒基本上透明、半透明或者不可见并且几乎不再反射。4、由于通过所述方法处理的区域变得几乎透明,因此进一步提出第三个技术问题,即如何减小处理所涉及的区域并使其薄到肉眼无法察觉或者几乎无法察觉,并且尽管如此提高雷达波的透射。5、由专利文献us 3975738(美国空军,1976年,用于战斗机的开槽天线罩)已知一种适宜的y形开口图案,y形开口图案应当对雷达波的任何偏振都是可透过的。6、尽管该公开内容不涉及金属漆,而只涉及必须使雷达波可透过的均匀的金属表面,但由开槽的天线区域得出的教导似乎仍可作为部分解决方案应用,并且该部分结局方案对激光图案化的金属效果漆的适用性已经得到实验证实。7、y形槽的取决于于波长的优化的尺寸尤其非常明确地在数字方面精确地给出,尤其是应当变得透明的线的宽度。8、文献us 3975738中公开的缝隙宽度为0.0175λ,这在波长为4毫米时对应于70微米的线条宽度,这在漆上对于肉眼是不可见的。9、这些尺寸是针对扫描的攻击型雷达的非常仔细的优化工作的结果,其中,雷达波在天线罩上的入射不断地变化,这也是汽车中的先进的雷达技术所必需的。10、本发明所要解决的技术问题由独立权利要求的方法和技术方案解决。从属权利要求给出了优选的实施方式。11、本发明的技术方案尤其是用于解决上述技术问题的方法,其中,通过光输入或者热输入、优选通过激光、尤其是用于激光标记的脉冲nd-yag激光对包含薄的金属薄片或者含有金属颗粒的物体进行再处理,以产生介电的基体中的金属薄片或者含有金属的颗粒的事后的物理或者化学变化,由此使金属薄片或者含有金属的颗粒的遮盖能力持久性地显着减少,并且物体对电磁波(光波、雷达波、无线电波)的透射提高。金属薄片在此可以是金属效果颜料、干涉金属效果颜料或者含有金属的颗粒。当前第1页12当前第1页12
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