Лазерная маркировка пластика — технология, применение и преимущества

• Лазерная маркировка пластика
• Видео маркировки пластмассы
• Процесс лазерной маркировки пластиковых деталей
• Лазерная гравировка на двухслойном пластике
• Преимущества использования метода маркировки
• Какие пластмассы можно маркировать лазером?
• Что важно при маркировке пластмасс?
• Применение лазерной маркировки пластмасс
• Выбор лазерного маркера для пластика
• Сравнение лазера и струйной печати

Лазерная маркировка пластика

Лазерная маркировка или гравировка пластика - это процесс, в ходе которого на детали наносятся надписи и рисунки с помощью лазерного оборудования для маркировки. Результат маркировки зависит от типа пластика и лазера. Маркировка пластиковых изделий применяется при производстве: 

• каркасов;
• печатных плат; 
• деталей автомобилей;
• клавиатур; 
• кнопок переключателей; 
• идентификационных бирок для животных;
• всевозможных датчиков и другой продукции. 

Лазеры маркируют пластмассовые детали не только долговечно и гибко, но экологично и безвредно для окружающей среды. По сравнению с обычными процедурами маркировки не требуются шаблоны и расходные материалы. Лазерная маркировка на пластиковых поверхностях устойчива к смазыванию и истиранию. Маркировка пластмасс состоит из трех отдельных процессов: изменение цвета, изменение поверхности и абляции слоев.

Видео маркировки пластмассы

Процесс лазерной маркировки пластиковых деталей

Ключом к лазерной маркировке пластмасс является достижение достаточного поглощения лазерного луча в материале. При маркировке металла большая часть луча отражается, в то время как в пластмассах более важно пропускание, диффузное отражение и поглощение. Низкая теплопроводность пластмасс означает низкие потери энергии при маркировке. Поэтому маркировка пластмасс может осуществляться гораздо быстрее. Поглощение макромолекулярной структурой пластмасс обычно происходит в ультрафиолетовом и дальнем инфракрасном диапазоне.

В добавках, таких как сажа или красители, поглощение происходит в разных диапазонах длин волн. Поскольку существуют лазеры с различными длинами волн, она может быть оптимизирована для соответствующего материала.

1. Вспенивание

В области воздействия лазера материал вскипает, появляются пузырьки,  застывающие под действием высокой скорости охлаждения. В результате поверхность маркировки имеет небольшой рельеф, а ее цвет зависит от типа материала.

2. Смена цвета (фотохимический процесс)

Под воздействием лазерного излучения в ультрафиолетовом и зеленом диапазоне протекает фотохимический процесс. Большая мощность кванта обеспечивает прямой разрыв химических связей в материале. Данный способ также известен как "холодная абляция", так как при этом не выделяется тепло и повреждение поверхности минимальное при сохранении высокой детализации изображения.

Рис. 1. Нанесение лазерной маркировки на пластиковую бирку

3. Карбонизация (термохимический процесс)

Когда материалы нагреваются под действием лазерного излучения, они карбонизируются. Данный метод применяется для маркировки материалов светлых тонов, поскольку при карбонизации всегда получается более темный цвет.

4. Удаление слоев

При маркировке ламинатов (многослойных пластиков) верхний слой удаляется. Такой способ используется для маркировки клавиатур с подсветкой. Рисунок формируется за счет удаления покрытия с белого полупрозрачного материала ключа.

Лазерная гравировка на двухслойном пластике

Материал, изготовленный из нескольких слоев пластмассы, подходит для лазерной резки. Главное преимущество гравировки на двухслойном пластике – стойкий и красочный результат, получаемый за одну операцию.

Материал используется для создания рекламных вывесок и табличек, которые используют внутри помещений или на улице. Благодаря своим характеристикам пластик подходит для производства брелоков, плакатов и других сувенирных изделий. .

Преимущества использования метода маркировки

К основным преимуществам лазерной маркировки на пластике относятся:

• износостойкость, устойчивость к истиранию, воздействию температур, кислот;
• бесконтактный способ, что важно при нанесении текста на небольшие изделия, медицинские инструменты;
• возможность обработки различных видов пластика: полиамид, акрил, поликарбонат, полиэтилен, полипропилен, полиарилсульфон, полиоксиэтилен;
• высокое качество и точность выполнения работ, изображения и надписи выполняются с высокой четкостью.

Какие пластмассы можно маркировать лазером?

Короткоимпульсные лазеры позволяют достичь хороших результатов при различных типах маркировки в зависимости от пластика, длины волны лазера и используемых добавок. Для достижения хорошей читаемости и качества маркировки рекомендуется добавлять в некоторые промышленные пластмассы чувствительные к лазеру добавки. При этом свойства пластика остаются практически неизменными.

Длина волны лазера играет важную роль в маркировке пластмасс, в зависимости от области применения. Использование твердотельных лазеров с удвоенной (532 нм, зеленый) или утроенной (355 нм, ультрафиолетовый) частотой расширяет диапазон пластмасс, которые легко поддаются маркировке. Эти лазеры часто дают лучшие результаты, чем стандартные системы с длиной волны 1064 или 1030 нм.

Рис. 2. Лазерная маркировка пластика для медицинских изделий

Что важно при маркировке пластмасс?

Пластмасса - это материал, который создает ряд проблем для многих систем маркировки. Основной задачей систем маркировки является долговременная читаемость изображения, но чернила, например, имеют присущие им ограничения. Кроме того, не все пластмассы одинаковы. Различные свойства и добавки в пластмассах часто требуют индивидуальных решений для маркировки. Лазеры гораздо более гибко справляются с такими задачами, терпимо относятся даже к незначительным загрязнениям поверхности и способны сразу же приступить к маркировке без необходимости предварительного создания шаблонов, что требуется, например, в процессах трафаретной и тампонной печати.

Применение лазерной маркировки пластмасс

Самыми распространенными областями применения лазерной маркировки на пластике являются метки для прослеживаемости продукции, защищенные идентификационные карты и декорирование автомобилей. Приложения для отслеживания обычно включают дату истечения срока годности и/или двумерный код, который размещается на пластиковых упаковках, встречающихся в коммерческих продуктах. Защищенные удостоверения личности, такие как водительские права, используют специальный слой обогащенного углеродом поликарбоната для печати имен и фотографий. Многие водительские права во всем мире имеют фотографии, нанесенные лазером на пластик. Использование серых лазеров в сочетании со специальными пластиками сделало удостоверения личности более сложными для подделки.

Рис. 3. Лазерное нанесение надписи на пластик 

Для декорирования чаще всего применяются в салонах автомобилей или кабинах самолетов. Большинство текстов и графических элементов, начиная от циферблатных датчиков и заканчивая кнопкой, управляющей окнами автомобиля, нанесены с помощью лазеров.

Графика на кнопках рулевого колеса, сделанных из белого пластика и покрытых тонким слоем черной краски, вытравливается лазером, чтобы удалить верхний слой и сделать белый пластик видимым. Светодиод, установленный за кнопкой, делает графику видимой при освещении приборной панели.

Выбор лазерного маркера для пластика 

Пластиковые материалы имеют совершенно разный химический состав. Фактически, поликарбонат, полиамид, полиэстер, ПЭ, ПЭТ, АБС - это все пластмассы. Их различный состав означает различные результаты для любых процессов, применяемых к ним, включая лазерную маркировку. Выбор лазера, с точки зрения требуемой длины волны, зависит от типа пластика.

ПЭТ, например, требует специфической короткой длины волны 9,3 мкм, которую можно получить с помощью CO2-лазера. Лазер с другой длиной волны может перегреть пластик, вызывая микроотверстия и ожоги. В результате лазерной маркировки на этом полупрозрачном пластике получаются белые символы, которые как бы плавают на поверхности. От ПЭТ-бутылок до тонких пленок, при использовании правильного источника лазерного излучения и параметров изготовления, лазерная маркировка на пластике всегда дает нужный результат.

Рис. 4. Лазерная маркировка на пластике 

Сравнение лазера и струйной печати 

Различные источники лазерного излучения и широкая специализация современной лазерной технологии в настоящее время позволяют наносить лазерную маркировку на все виды пластмасс. Лазерная маркировка лучше других технологий подходит для нанесения кодов, логотипов и рисунков на пластиковые детали. По сравнению со струйной печатью лазерная маркировка не имеет проблем с адгезией чернил, контрастностью темной подложки или сложностью отделки. Это происходит потому, что лазер удаляет или изменяет поверхность пластикового материала, или изменяет его цвет, создавая контраст.