Viac ako 16 rokov riešime projekty priemyslového značenia.

Procesy laserového značenia

Výhody v priamom značení plastových materiálov lasery zahrňujú veľmi vysokú kvalitu značenia, vďaka veľmi malej stope laserového lúča, bez kontrastu alebo i za použitia špeciálnych pigmentov a tiež rýchlosť značenia s vektorovými lasermi umiestnenými priamo vo výrobných linkách.

Pre značenie a dekoráciu plastov sa používajú najčastejšie Nd:YAG alebo Nd:YVO4 lasery a polovodičové vláknové lasery na vlnovej dĺžke 1064 nm, teda blízko infračervenému spektru. Ďalšou variantou nastupujúcich laserov sú zelené lasery, ktoré emitujú lúč vo viditeľnom spektre svetla a sú radené ku studeným laserom. Tieto lasery naozaj svietia zeleno. Vývoj pokročil a dnes sa používajú v priemyselných aplikáciách na značenie a dekoráciu tiež UV lasery, ich pôsobenie je výhradne fotochemické, bez tepelnej zložky. Zaujímavosťou použitia zeleného laseru je značenie na medzivrstvu plastu, keď laser vo viditeľnom spektre svetla prejde cez priesvitnú vrstvu plastu a zastaví sa o druhú vrstvu plastu napríklad čierne farby, na ktorú značí. Tieto vlastnosti sa používajú často v automobilovom priemysle pre dekoráciu svetiel, s čím má Solaris Laser veľké skúsenosti.
Podľa typu plastového materiálu dochádza často k fotochemickému efektu, bez tepelného poškodenia materiálu a bez gravirácie. Tento efekt vytvára kontrast na materiále, závislý na vlastnostiach plastu reagovať na laserové žiarenie. Na výrobkoch, kde sa nedosahuje kontrastu, pretože polyméry neabsorbujú laserovú energiu, tam pomáhajú pridané pigmenty do základného Masterbatch.
Pre priame značenie laserom hovorí niekoľko aspektov, ktoré celkom zavrhnú drahú atramentovú technológiu inkjet značenie. Po prvé je to absencia spotrebného materiálu, ako sú atramenty a riedidlá, keď sú riedidlá často odparované pri značení do priestoru výroby a z toho plynie i kontaminácia priestoru. Druhý hlavný faktor hovoriaci pre laser je nezmazateľnosť a odolnosť nápisu oproti atramentovému značeniu, ktoré je závislé na povrchovom napätí plastu a niekedy vyžaduje použitie plazmy pred aplikáciou atramentu, inak ide atrament z potlačeného povrchu ľahko dole. Tretou vlastnosťou je značenie skrz priesvitné povrchy do vnútra povrchu alebo na veľmi ťažko prístupné miesta vďaka dlhej zaostrovanej vzdialenosti laserovej optiky.

Na plastovom materiály vznikajú 3 základné reakcie

  • Prvé (tmavé na svetlom) je dané absorbovaním energie laseru do plastu a zvyšuje sa lokálna teplota materiálu v okolí absorpcie na takú úroveň, že dôjde k termálnej degradácií materiálu polyméru. Môže dôjsť k horeniu polyméru za prítomnosti kyslíku v atmosfére. Obmedzené množstvo kyslíku vo vnútri materiálu substrátu má za výsledok ľahké ošľahnutie materiálu, ktoré spôsobí čiernu formu polyméru alebo tmavý kontrast značenia.
  • Druhá varianta (svetlé na tmavom) je napenenie polyméru. K tomu dochádza, keď lokálna teplota polyméru okolo absorpcie je dostatočne vysoká tak, že polymér generuje plyn pri horení alebo odparovaní. Tento teplý plyn je obklopený roztečeným polymérom a zachytený v ňom ako bublinky. Ak je energia laseru dostatočne kontrolovaná, napenenie je definované a má za následok odraz svetla v bublinkách, a to tvorí svetlé značenie na tmavom (neodrazovom) povrchu.
  • Treťou variantou (farba) je tepelná degradácia energie laseru jednej farby v prefarbenej štruktúre a zmena výslednej farby. Príkladom je kombinácia sadze a stabilizovaného anorganického farbiva. Po zahriati sú sadze odstránené a zostane iba anorganické farbivo. Tieto mixované farby sú závislé na špecifickej farebnej stabilite a nie sú možné všetky farby.

Procesy laserového značenia

Laserové značenie je vizuálna zmena povrchu označovaného materiálu. Veľmi dôležitou vlastnosťou materiálu pre kódovanie je, ako materiál absorbuje laserový lúč. Podporenie lepšej absorpcie laserového lúča môžeme previesť zmenou vlnovej dĺžky laseru. Keď je lúč laseru odrazený od povrchu označovaného predmetu, alebo predmet prepúšťa vlnovú dĺžku, tak je veľmi zložité označiť uvedený materiál. Pre optimálne značenie a výsledok, musí byť laserový lúč absorbovaný v niekoľkých mikrónoch materiálu, tak že vznikne jeden zo spôsobov značenia:

Odstránenie laku (Ablation)

Laser je absorbovaný povrchom materiálu a farba na jeho povrchu je odparená a prevedie kontrastné značenie na materiál. Príkladom tohto procesu je odstránenie farby na bielom kartóne, keď vznikne biele písmo. Je to najčastejšie používaný spôsob ako označiť materiál laserom, odstrániť atramentovú vrstvu a docieliť tak kontrastu, tým že vystúpi podkladová vrstva pre atrament (farbu).Tento princíp sa často používa v značení vo pivovarníctve na značenie etikiet. Ide o permanentné značenie na povrch etikety. Rovnako tak sa používa na lakovaný papier. Najčastejšie dochádza k reakcií pri použití CO2 laseru. Príkladom je eloxovaný štítok, kde sa odstráni elox a zostáva podkladný čistý povrch hliníku.

laser 8 1

Gravírovanie (Engraviring)

Laser odstráni povrch materiálu tým, že ho odparí a materiál nezmení farbu. Výsledok je ako gravirácia alebo značenie teplou ihlou do plastu. Také embosovanie. Často je tento spôsob vidieť na PET materiále. Pokiaľ značím na kovy, tak vždy ide o graviráciu, druhý spôsob značenia materiálu laserom. Rovnaký princíp môže nastať i u plastov, keď gravírujem do materiálu. Značenie kovov s jedinou výnimkou oproti gravirácií je odstránenie farby z povrchu kovu a jeho značenie popísané vyššie, čo je napríklad značenie na eloxovaný hliníkový materiál alebo lakovaný povrch, odstránením farby. Pre plasty sa používa CO2 lasery, u kovov sú to YAG lasery (Nd:YAG, Nd:YVO4) alebo vláknové lasery (fiber laser).

laser 8 2

Termochemický proces

Laser mení povrch materiálu svojimi tepelnými vlastnosťami a vysoká teplota zmení alebo poruší molekulárne väzby . Nová formulácia materiálu má väčšinou odlišnú farbu, bez odparenia materiálu. Výsledkom je napríklad na čiernom plaste šedé písmo. Značenie priamo na plasty, keď plast mení farbu povrchu. Záleží na type plastu a použití vlnovej dĺžky laseru. Najjednoduchšie možné možné značenie je na PVC, ktoré mení farbu povrchu, ale čo s ostatnými plastami, ako je napríklad polyolefín. Tento plast nie je možné značiť laserom s odpovedajúcim výsledkom bez použitia špeciálnych pigmentov.
Žíhanie u kovového materiálu je tiež termochemický proces, kedy kov musí prejsť lokálne do tekutého stavu. Precíznou stabilitou laserového lúča môžeme dosiahnuť veľmi vysokú kvalitu v nastavení teploty povrchu a tým pádom i definovať proces žíhania. Na kove sa tak mení farba povrchu, respektíve kov oxiduje v definovanej oblasti. Tenký oxidačný povrch spôsobí zmenu farby na čiernu a naďalej nedochádza k oxidácií povrchu (nehrdzavie a je odolný i na soľné kúpele).

Pokiaľ požadujeme „modrú oxidáciu“, tak je potreba iné nastavenie laserového lúča a tento povrch je potom bez reflexie a je tu veľký uhol pozorovania nápisu. Plno farebné značenie kovu, ako je žltá, modrá, fialová, zelená, atď. sa dosahuje veľmi vysokou frekvenciou opakovania pulzov a nastavením laseru s veľmi stabilným výstupom výkonu. Pre farebné značenie na kov sa používa frekvencia opakovania nad 120 kHz u vláknových laserov.

laser 8 3

Napenenie materiálu (Foaming)

Materiál pôsobením laseru začne peniť. K tomuto procesu dochádza pri lokálnom zahriati materiálu, a následne uvoľňovaním plynu z materiálu. Najčastejšie je to u plastov, kedy dochádza i k zmene napeneného materiálu. Napríklad čierny plast zmení farbu na bielu a stopa po pôsobení laserom vypení materiál na povrch plastu. Bublinky sú zachytené v roztečenom plaste a vytvárajú napenenie materiálu. Bublinky plynu a priehlbiny, štruktúra plastu, vytvára iný lom svetla a tým pádom i vizuálnu zmenu farby materiálu. Pozor na niektoré plyny, ktoré sa uvoľňujú, môžu byť agresívne, škodlivé, ale tiež horľavé. Tu je možné docieliť reakciou ako s CO2 lasermi (10,6 μm), tak i s YAG lasermi (Nd:YAG a Nd:YVO4) alebo i s vláknovými lasermi (1,064 nm).

laser 8 4

Fotochemický proces

Dochádza k zmene farby materiálu, ktorý sa po pôsobení laserom neodparí, nenapení, ale iba sa zmení farba materiálu. Tento jav je možné pozorovať ako u plastov, tak i u kovov. Napríklad na nerezovom povrchu môžeme dosiahnuť celej škály farieb od modrej, červenej, žltej... (tepelné vyžíhanie povrchu materiálu). Toto tepelné a chemické pôsobenie je možné podporiť u plastov použitím pigmentov, citlivých na laserový lúč. Pigmenty tak robia farebnú škálu od skoro bielej, červenej, modrej, zelenej... (na pigmenty napríklad s firmou Gabriel Chemie nebo s Merck).

laser 8 5

Značenie viacvrstvových materiálov do medzivrstvy

Obzvlášť veľkou zvláštnosťou laserového lúča je značenie do rôznych vrstiev viacvrstvových materiálov alebo značenie do vnútra dielov a súčiastok, kedy sa využíva prenikanie laserového lúča cez transparentné vrstvy plastového materiálu a následnej absorpcii energie laserového lúča až na druhej vrstve materiálu. Tento efekt je veľmi vhodný pre značenie ťažko prístupných miest, cez transparentný povrch, ako sú napríklad predné svetla automobilov. Lúč zeleného laseru prenikne cez hornú vrstvu transparentného skla a značí vo vnútri svetla auta na druhý, napríklad čierny plast. Ide o bezkontaktné značenie do už uzatvoreného dielu.

Solaris Laser využíva túto technológiu s úspechom v automobilovom, zdravotnom, leteckom priemysle. Ďalej je možné značiť tabletky v blistry, kedy lúč laseru prejde cez priehľadný blister a zastaví sa na pilulke. Laserové značenie je preto nápadité a často prekvapí svojimi možnosťami.

Aby sme vám zaistili lepšie užívateľské prostredie, používa tento web súbory cookie. Používaním webu s ich užívaním súhlasíte. Akceptovať