Лазерная резка пластмасс – виды пластика для резки и оборудование

• Лазерная резка пластика
• Виды пластика, подходящие для лазерной резки
•    Лазерная резка акрила 
•    Полипропилен
•    Дельрин
•    Майлар
•    Фторполимер
•    Поликарбонат
•    Полиимид
• Оборудование для резки пластика
• Виды пластмасс, не пригодных для лазерной резки

Лазерная резка пластика 

Диодные и волоконные лазеры способны гравировать пластик, но они могут плохо справляться с резкой данного материала. Для однопроходной лазерной резки часто предпочитают CO2-лазер с выходной мощностью более 40 Вт. Данный аппарат подходит для обработки широкого спектра пластиков различной толщины. Использование маломощных диодных и волоконных лазеров для резки более толстого пластика потребует нескольких проходов, что сделает процесс менее эффективным и более дорогим.

Также важно подобрать правильный тип пластика для конкретного применения. Пластмассы имеют разные свойства, такие как температура плавления и теплопроводность, которые могут влиять на качество лазерной резки. Некоторые пластмассы могут резаться легко и чисто, в то время как для других может потребоваться регулировка мощности лазера и скорости резки.

Обратите внимание: мы специализируемся на продаже лазерного оборудования, а не на оказании услуг!

Лазерный гравер позволяет вырезать сложные формы, конструкции и буквы с минимальными отходами, что делает его универсальным решением для различных отраслей, включая промышленное производство, рекламные вывески, упаковку.

Пластик гладко режется лазером, но так как он является синтетическим материалом, в процессе может выделяться сильный дым. В зависимости от вида пластика дым может быть безопасным или же крайне вредным для оператора и самого оборудования. 

Пластик – это легко воспламеняющийся материал, поэтому для работы с ним необходимо соблюдать технику безопасности, а также использовать вытяжку и систему охлаждения.  

В данной статье приводится подробное руководство по тому, какие пластмассы подходят и не подходят для лазерной резки, их оптимальные параметры и типы лазеров, подходящих для их обработки.

Рис. 1. Изделия из акрила сделанные лазером 

Виды пластика, подходящие для лазерной резки

Пластмассы представляют обширную категорию синтетических материалов с различными механическими свойствами и химическим составом. Каждый тип пластика ведет себя по-разному при лазерной обработке. Одни пластики дают чистый срез без вредных испарений, другие склонны к плавлению или выделению токсичных испарений.

Пластмассы обычно делятся на две основные категории: термопласты и термореактивные пластмассы. Термореактивные пластмассы обладают уникальной особенностью: они затвердевают под воздействием тепла до тех пор, пока температура не достигнет достаточно высокого уровня, чтобы расплавить материал.

Когда термопласт подвергается воздействию тепла, он размягчается и иногда даже превращается в липкий материал, не достигнув температуры плавления. Этот процесс полезен для отжига пластиков с целью повышения их обрабатываемости, однако он не подходит для лазерной резки. В результате термореактивные пластмассы сравнительно труднее поддаются лазерной резке, чем термопластичные.

Некоторые из популярных типов пластмасс и их качество лазерной резки, гравировки и маркировки приведены в таблице ниже.

Таб. 1. Типы пластмасс и их качество при лазерной резке 

Лазерная резка акрила 

Акрил - это термопластичный материал, который при лазерной резке дает чистые и отполированные края. Для лазерной резки акрила требуется мощный лазер. С помощью CO2-лазера мощностью 60 Вт можно резать акриловые заготовки толщиной до 6 мм. При резке акрила получаются ровные и аккуратные края, не требующие дополнительной обработки. 

При обработке акрила выделяется среднее количество дыма, который не опасен для оператора, но рекомендуется использовать хорошую вытяжную систему, чтобы избежать скопления дыма в рабочей зоне.

Рис. 2. Лазерная резка акрила

По технологии изготовления различают два вида акрила: литой и экструдированный.

Литой акрил имеет более однородную структуру, что делает его идеальным для различных применений, связанных с механическим производством.

Экструдированный акрил подвержен внутренним напряжениям, более склонен к растрескиванию и разрушению при операциях механической обработки.

Экструдированный акрил сравнительно дешевле и лучше подходит для лазерной резки. Литой акрил рекомендуется использовать для лазерной гравировки из-за его белого матового цвета. 

При лазерной резке остается минимальное количество отходов и брака, благодаря программному управлению, а также предварительному формированию карт раскроя материала.

Полипропилен

Полипропилен - это термопластичный материал, склонный к плавлению и образованию липкой кашицы на рабочем столе. Однако установка оптимальных параметров поможет  преодолеть эту проблему и получить чистые резы с высоким качеством. Для промышленного применения, где требуется высокая скорость резки, рекомендуется использовать CO2-лазер с выходной мощностью более 40 Вт.

Рис. 3. Лазерная резка полипропилена 

При резке полипропилена необходима воздушная подача для уменьшения зоны термического влияния и риска расплавления заготовки. При резке полипропилена образуются пары, которые иногда могут содержать летучие элементы, что создает опасность возгорания. Поэтому для безопасной утилизации дыма необходимо использовать систему вентиляции.

Дельрин 

Дельрин, также известный как гомополимер ацеталя, представляет собой термопласт на основе полиоксиметилена (ПОМ), обычно используемый для изготовления уплотнений, механических компонентов, работающих под высокой нагрузкой, и т.д. 

Для лазерной резки дельрина требуется CO2-лазер мощностью около 80 Вт для выполнения чистых резов с высоким качеством обработки поверхности. Лазер меньшей мощности с низкой скоростью резки может успешно выполнять сквозные резы в Delrin, но за счет снижения качества.

В процессе могут выделяться легкие пары нетоксичного формальдегида, которые могут быть неприятны при вдыхании.

Майлар

Майлар - это вид полимера, который изготавливается из полиэтилентерефталата (ПЭТФ). Это прочный материал, обычно выпускаемый в виде тонких гибких листов.

Тонкие листы майлара легко режутся и маркируются лазером. Однако при резке трафаретов из очень тонких листов мощный лазер может перегреть материал, что приведет к нарушению точности размеров трафарета из-за плавления.

Поэтому рекомендуется использовать технику растровой гравировки и выполнять несколько проходов до получения желаемого реза при минимальном нагреве материала. Образующийся в процессе работы дым безвреден, но хорошая вытяжная система предотвращает его накопление и повышает качество резки.

Рис. 4. Лазерная резка майлара 

Фторполимеры 

Фторполимеры - это органические полимеры, содержащие в качестве одного из основных компонентов фтор. Их отличительные свойства, такие как термостойкость, сопротивление трению, огнестойкость, делают их востребованными в различных областях применения.

Одним из популярных фторполимеров является тефлон, используемый в бытовой посуде для создания антипригарного покрытия. Эти пластики требуют умеренно высокой мощности лазера для выполнения чистых резов с высокой чистотой поверхности и минимальным прожогом кромок.

Рис. 5. Процесс лазерной резки тефлона 

Поликарбонат

Поликарбонаты - это термопластичные материалы, обычно прозрачные, обладающие высокой прочностью. Лазерная резка таких пластиков приводит к обесцвечиванию материала, что приводит к появлению желтоватого оттенка по краю реза.

Поэтому поликарбонаты не рекомендуется использовать для лазерной резки, но можно применять для лазерной гравировки. 

В процессе разрезания прозрачного пластика могут появляться "вспышки".

Они могут стать причиной возникновения нежелательных дефектов на задней поверхности заготовки. Для решения данной проблемы рекомендуется использовать сотовый стол. Стол снижает площадь поверхности рабочего стола, тем самым уменьшая вероятность возникновения "вспышек". Для мелких изделий нужна сотовая поверхность стола, для крупных удобна ламельная. 

Рис. 6. Лазерная резка поликарбоната 

Полиимид

Полиимид - это термореактивный пластик с отличными механическими свойствами и способностью выдерживать высокие температуры. Лазерная резка таких пластиков возможна, но приводит к получению некачественного реза с обугленными краями. 

Так как данный материал имеет тенденцию затвердевать при гравировке, в результате материал может получиться очень хрупким и легко ломающимся.

Рис. 7. Лазерная резка полиимида 

Оборудование для резки пластика 

Для лазерной резки пластмасс лучше всего подходят CO2 и диодные лазеры. CO2-лазеры имеют длину волны около 10.64 мкм, которая легко поглощается пластмассами, что делает их наиболее подходящими для лазерной резки и гравировки данного материала. Диодные лазеры имеют длину волны от 450 до 950 нм, которая также легко поглощается пластмассами.

Однако диодные лазеры нельзя использовать для резки прозрачных пластмасс, так как лазерный луч проходит через прозрачную поверхность, не оказывая существенного влияния на материал.

Иттербиевые волоконные лазеры с длиной волны 1062 нм не могут использоваться для лазерной резки пластмасс, но они могут применяться для маркировки акрила, дельрина, поликарбоната и т.д.

Виды пластмасс, не пригодных для лазерной резки

Пластмассы относительно легко поддаются лазерной резке. Однако некоторые виды пластмасс могут быть опасны для обработки лазером даже при соблюдении надлежащего технологического контроля. Лазерная резка таких пластмасс может быть опасна как для оператора, так и для лазерного станка.

ПВХ

Поливинилхлорид, широко известный как ПВХ, представляет собой термопластик, используемый в различных областях. Это прочный материал, обладающий высокой гибкостью и способный выдерживать экстремальные условия окружающей среды. Применяется для изготовления водопроводных труб, кабелей, стеновых панелей. 

Несмотря на то что это универсальный материал с различными областями применения, он небезопасен для применения в лазерной обработке. Это связано с тем, что винил, входящий в состав ПВХ, при горении выделяет вредные пары хлора. Хотя лазерная резка винила относительно проста, образующиеся пары хлора токсичны при вдыхании оператором.

Кроме того, пары хлора вступают в реакцию с атмосферой и выделяют соляную кислоту, которая может повредить оборудование для лазерной резки. Поэтому рекомендуется всегда проверять материал на содержание хлора перед обработкой под лазером.

Простой тест на присутствие хлора в рабочем материале - это тест Бейльштейна. Для этого необходимо нагреть металлическую проволоку и прижать ее к заготовке, чтобы получить образец для испытания. Затем эта проволока (с образцом заготовки) помещается в пламя, и если пламя становится зеленым, значит, заготовка содержит хлор. Это простой тест, который позволяет определить содержание хлора и предотвратить нанесение вреда оператору или лазерному оборудованию.

ABS

ABS или акрилонитрил-бутадиен-стирол - это термопластик, который при обработке лазером выделяет токсичные пары цианистого водорода. Кроме того, АБС-пластик легко плавится, оставляя на рабочем столе липкую смесь.

Углеродное волокно с покрытием 

Углеродное волокно - легкий и прочный материал, он легко поглощает энергию лазера, что облегчает его резку, но приводит к появлению неровных краев. Высокая степень поглощения энергии создает опасность возгорания. Углеродное волокно с покрытием состоит из слоя эпоксидной смолы. При лазерной резке углеродного волокна с покрытием эпоксидный материал выделяет токсичные пары с летучими частицами, которые могут стать причиной пожара. 

Вспененный полипропилен

Вспененный полипропилен - это вид пластика, который применяется для изготовления упаковочных и изоляционных материалов. Это прочный материал, обладающий высокой устойчивостью к ударным нагрузкам. При лазерной резке пенополипропилена на рабочий стол капают горячие расплавы, которые затем продолжают гореть, пока не затвердеют и не прилипнут к столу.