На метале выбар просты: валаконны лазер з даўжынёй хвалі 1064 нм маркіруе большасць сплаваў, і толькі металы з высокай адбівальнай здольнасцю (медзь, срэбра, золата) патрабуюць праверкі. На пластыку адзін і той жа прамень пакідае чорную кантрасную метку на адной дэталі і нічога на другой, нават калі абедзве выглядаюць аднолькава. Розніца заключаецца ў палімеры, фарбавальніку і напаўняльніку, а не ў наладах машыны.
Такім чынам, лазерная маркіроўка пластмас патрабуе іншага парадку, чым сталь: спачатку матэрыял, затым даўжыня хвалі, потым магутнасць і хуткасць. У гэтым тэксце гэта арганізуецца ў адну матрыцу: матэрыял × даўжыня хвалі (10,6 мкм CO2, 1064 нм валакно, 355 нм УФ) × эфект × ці патрэбна лазерна-актыўная дабаўка. Мы запаўняем гэтую матрыцу толькі інфармацыяй, пацверджанай вытворцамі крыніц і публікацыямі; астатнія палі пазначаны як «патрабуецца тэставанне».
У канцы ёсць ліст перадпродажных выпрабаванняў і раздзел пра выхлапныя газы, бо выхлапныя газы з'яўляюцца часткай працэсу апрацоўкі пластмас. Метады маркіроўкі і розніца паміж маркіроўкай і гравіроўкай абмяркоўваюцца асобна ў тэксце пра пастаянную маркіроўку дэталяў (крыніца на польскай) .
Чатыры механізмы: што лазер робіць з палімерам
Лазер не «выпальвае» надпіс у матэрыяле адным спосабам. Паводле вытворцы лазернай машыны, спосаб змены матэрыялу залежыць у першую чаргу ад даўжыні хвалі і працягласці імпульсу, і на практыцы выкарыстоўваюцца чатыры механізмы.
| Механізм | Што адбываецца | Тыповы выгляд | Ці ёсць якія-небудзь матэрыяльныя страты? |
|---|---|---|---|
| Змена колеру | Хімічная рэакцыя пігмента або палімера | Цёмны знак на светлым фоне або светлы знак на цёмным фоне | Не — гладкая паверхня |
| Карбанізацыя | Матрычны піроліз; чорная пляма — вугляродныя прадукты (Палімеры 2019) | Чорны або цёмна-карычневы | Мінімум |
| Пеніцца | Плаўленне і газіфікацыя; бурбалкі рассейваюць святло (Палімеры 2019) | Яркі, рэльефны след на цёмным пластыку; паводле вытворцы машыны, 20–40 мкм | Не — знак тырчыць |
| Выдаленне пласта | Фота лаку або друку | Кантраст ад ніжняга пласта (клавішы, панэлі) | Так — толькі верхні пласт |
Эмпірычнае правіла вынікае з матэрыялаў вытворцы маркіроўкі: на светлых матэрыялах мэтай з'яўляецца цёмная адзнака (карбанізацыя або змена колеру), а на цямнейшых — светлая адзнака (успяненне). Які механізм спрацоўвае на дэталі, залежыць ад таго, ці паглынае палімер і яго фарбавальнік зададзеную даўжыню хвалі — і ў гэтым заключаецца сутнасць выбару.
Як кожная даўжыня хвалі ўплывае на матэрыял
CO2 (10,6 мкм) паглынаецца большасцю арганічных матэрыялаў; вытворца маркіроўкі апісвае яго эфект як награванне і плаўленне паверхні, у выніку чаго ўтвараецца выпуклая або ўвагнутая метка. Гэты прамень падыходзіць для празрыстых матэрыялаў (працуе на шкле і ПЭТ), для выдалення слаёў і ўпакоўкі; каляровая кантраст на цвёрдых тэхнічных пластыках абмежаваны.
Паводле слоў вытворцы маркіроўкі, валакно (1064 нм) «у першую чаргу награвае паверхню для стварэння адзнакі» і не маркуе празрыстыя аб'екты. Вытворца лазераў пералічвае наступныя матэрыялы, маркіраваныя валакном: ABS, поліамід, полікарбанат, PMMA і «пластык з лазернымі дадаткамі». Калі матэрыял паглынае 1064 нм, валакно з'яўляецца самай таннай і хуткай крыніцай; PE і PP без дадатку не ствараюць чытальнай адзнакі.
Зялёны (532 нм), паводле слоў вытворцы машыны, мае «шырэйшы дыяпазон матэрыялаў», чым стандартныя 1064 нм; ён рэдка сустракаецца ў польскіх крамах, і, акрамя гэтай агульнай дэкларацыі, няма дадзеных па кожным матэрыяле, таму мы не ўключаем іх у матрыцу — удакладняйце крыніцы ў вытворцы.
Ультрафіялетавыя фатоны (355 нм) парушаюць малекулярныя сувязі замест таго, каб плавіць матэрыял — гэта «халоднае маркіраванне» з мінімальным тэрмічным напружаннем. Вытворца маркіровачнай машыны паказвае УФ-выпраменьванне для ПК, АБС і ПА, для празрыстых пластыкаў без дабавак, для сілікону і для ПЭ/ПП; вытворца машыны паказвае УФ-выпраменьванне для вогнеўстойлівых пластыкаў. Ультрафіялетавая пляма меншая, што важна для дробназярністых кодаў на электроніцы.
Матэрыял × Даўжыня хвалі × Эфект × Адытыўная матрыца
Ніжэй мы коратка апісалі крыніцы, якія могуць быць пацверджаны. «Выпрабаванне» азначае, што цытаваныя крыніцы не даюць канчатковай высновы для гэтай камбінацыі — вынік залежыць ад фарбавальніка і дабавак і патрабуе тэставання на вашай уласнай партыі.
| Матэрыял | CO2 10,6 мкм | Валакно 1064 нм | УФ 355 нм | Тыповы эфект | Лазерна-актыўная дабаўка |
|---|---|---|---|---|---|
| АБС | спроба | так, без дабавак | так - чорная пляма на натуральным | змена колеру / карбанізацыя | НЕ |
| ПК | спроба | Так | так - таксама знак унутры празрыстага | змена колеру, цёмная пляма | НЕ |
| ПА6 / ПА66 | спроба | Так | так - яркі знак на цёмным фоне | пенаўтварэнне / змена колеру | НЕ |
| ПА са шкловалакном | спроба | тэст - з напаўняльнікам "можа быць пазначана інакш" | спроба | залежыць ад фарбавальніка і дабавак | залежыць ад партыі |
| Па рэцэпце | спроба | няма крыніцы вытворцы — не мяркуйце, што гэта працуе | спроба | залежыць ад фарбавальніка і дабавак | спроба |
| ПЭ | спроба | дрэнна ўбіраецца, амаль не змяняе колер | так, з пэўнымі параметрамі | змена колеру | так у ІЧ; не ў УФ |
| ПП | спроба | дрэнна ўбіраецца, не карбанізуецца | так, з пэўнымі параметрамі | змена колеру | так, з ІЧ, але гэта не заўсёды дапамагае |
| ПЭТ | так - празрысты | так - высокая ўспрымальнасць | так, празрысты і каляровы | змена колеру | НЕ |
| ПММА | так - матавая гравіроўка | Так | спроба | палягчэнне / змена колеру | НЕ |
| П.С. | спроба | так - высокая ўспрымальнасць | спроба | карбанізацыя / змена колеру | НЕ |
| ПЭЭК | спроба | спроба | спроба | залежыць ад фарбавальніка і дабавак | спроба |
| Крэмній | спроба | спроба | так - вельмі высокая кантраснасць | змена колеру | не з УФ |
| ТПУ | спроба | звычайна патрабуе дапаўнення | спроба | змена колеру | так, з ІЧ |
| ПБТ | спроба | спроба | спроба | залежыць ад фарбавальніка і дабавак | спроба |
| ПВХ | не без хімічнай фільтрацыі — хлор → HCl | не без хімічнай фільтрацыі — хлор → HCl | няма крыніцы; той жа хлор | залаты знак (CO2) толькі з хімічнай фільтрацыяй | — |
Чаму ў табліцы «так»: валакно на ABS, PA, PC і PMMA — вытворца лазераў; ABS, PS, PET пад ІЧ-выпраменьваннем, дрэннае паглынанне для PE і PP, дабаўкі для PE, PP і TPU — палімеры 2019; УФ на ABS, PC, PA, PET, сіліконе, а таксама PE і PP, CO2 на празрыстым PET, шкляны напаўняльнік — вытворца маркіровачнай машыны; PVC — вытворца сістэмы маркіроўкі. Вытворца маркіровачнай машыны адзначае, што сажа «часта добра маркіруе», у той час як перапрацаваныя матэрыялы складаней — аднолькавая гандлёвая назва ў двух партыях можа даць два розныя вынікі.
Чаму ПЭ, ПП і празрыстыя пластыкі патрабуюць УФ-выпраменьвання або дабавак
Паліэтылен і поліпрапілен з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі упаковачнымі матэрыяламі, а таксама самымі складанымі для валокнаў. Даследаванне Чыжэўскага і суаўтараў (Polymers 2019) выразна паказвае, што HDPE і PP дрэнна паглынаюць выпраменьванне 1064 нм, таму яны амаль не мяняюць колер, а PP не карбанізуецца.
Ёсць два варыянты. Першы — гэта лазерна-актыўная дабаўка (LMA, маткавая сумесь), якая дадаецца падчас ін'екцыі або экструзіі, паглынае інфрачырвонае выпраменьванне і ініцыюе змену колеру. Гэта рашэнне для вытворцы кампанента, а не для маркіровачнага агента: гатовую дэталь нельга «аздабляць». Дабаўка таксама не з'яўляецца гарантыяй — у цытаваным даследаванні LMA ў ПП зніжала кантраснасць, а ПП, пігментаваны сажай, быў адзначаны найлепшым чынам.
Другі варыянт — УФ-маркіроўка. Вытворца маркіровачнай машыны сцвярджае, што ПЭ і ПП «патрабуюць пэўных УФ-параметраў», але яны маркіруюць без дабавак. Празрыстыя матэрыялы, для якіх патрабаваліся хімічныя дабаўкі са старымі ІЧ-лазерамі, не патрабуюць іх пад УФ-выпраменьваннем. Калі вы маркіруеце дэталі іншых людзей і не кантралюеце формулу, маркіроўка пластмас УФ-лазерам — адзіны спосаб зрабіць гэта, незалежна ад таго, што дадаў апрацоўшчык.
УФ-маркіроўка халоднага выпраменьвання: калі 355 нм вартыя дадатковых выдаткаў
Вытворца маркіроўкі тлумачыць, што пластык «ўтрымлівае» цяпло: крыніца цяпла можа дэфармаваць або разбухаць дэталь, таму яны рэкамендуюць выкарыстоўваць ультрафіялетавае выпраменьванне для адчувальных дэталяў. Іншыя вытворцы дадаюць, што карацейшыя імпульсы (MOPA) абмяжоўваюць пенаўтварэнне і плаўленне — гэта ўскосны падыход, які не замяняе іншыя даўжыні хваль.
Roboteus прапануе гэтую ролю з дапамогай УФ-маркера RBZ 1515UV : крыніца УФ-выпраменьвання JPT магутнасцю 5 Вт (355 нм), рабочая зона 150 × 150 мм, вышыня дэталі да 250 мм, хуткасць гальванаметрычнай галоўкі да 7 м/с, дакладнасць да 0,01 мм і тэрмін службы крыніцы да 20 000 гадзін працы паводле вытворцы. Спажываная магутнасць: максімум 900 Вт пры 230 В; EZCAD 2 у камплекце, LightBurn дадаткова. Вытворца апісвае працэс як фотахімічную абляцыю без тэрмічнага пашкоджання і пералічвае пластык, шкло, кераміку, электроніку і маркіроўку на хаду. Прыблізны кошт на roboteus.com: ад 19 512,00 злотых без уліку кошту (па стане на кастрычнік 2026 г.), настроены для працэсу.
Даплата за ультрафіялетавае выпраменьванне вымерная. Згодна з прайс-лістамі на кастрычнік 2026 года, у адной краме ультрафіялетавае выпраменьванне магутнасцю 5 Вт каштуе 28 455,28 злотых нета ў параўнанні з 15 121,95 злотых нета за валакно магутнасцю 30 Вт (розніца складае 13 333,33 злотых); у двух іншых крамах розніца паміж ультрафіялетавым выпраменьваннем магутнасцю 5 Вт і валакном магутнасцю 30 Вт падобная — поўная разбіўка прыведзена ў тэксце аб выбары маркера. Гэта розніца мае сэнс, калі вашы кампаненты ўключаюць ПЭ, ПП, празрысты пластык, сілікон або медыцынскія дэталі — вытворца маркера сцвярджае, што ультрафіялетавая маркіроўка на медыцынскіх матэрыялах устойлівая да растваральнікаў, аўтаклаваў і ізаляцыі, і што тамподрук выцвітае пасля стэрылізацыі.
Калі вы ў асноўным маркіруеце ABS, PC і PA, а таксама пластык і метал, звычайна дастаткова валакна. Валакністы маркер RBZ 2020 (Raycus 50 Вт, поле 200 × 200 мм) апісваецца вытворцам як машына для металаў і асобных пластмас. Мы разгледзелі магутнасць, поле і выбар крыніцы ў нашым кіраўніцтве па выбары лазернага маркера (крыніца на польскай) .
ПВХ і хлараваныя пластыкі: хлор, HCl і хімічная фільтрацыя
ПВХ пакідае чытэльную метку пад лазерам — вытворца сістэмы маркіроўкі ў сваёй інструкцыі па ўжыванні апісвае «ўнікальную залатую метку» з CO2, трывалую і ўстойлівую да ізаляцыі, — і гэта пастка. У той жа інструкцыі гаворыцца, што лазерная маркіроўка ПВХ вылучае пары хлору, а хлор у спалучэнні з вадзянымі парамі стварае саляную кіслату, якая разбурае металы і пластмасы ў вытворчым асяроддзі. Вытворца называе выцяжную вентыляцыю «фундаментальным патрабаваннем», а фільтры для ПВХ замяняюцца «штомесяц або штоквартальна».
Laser Focus World дадае, што пары ПВХ і ПЭТ утрымліваюць хларыд вадароду і бензол, і ліпкія часціцы могуць забіць стандартныя фільтры за лічаныя хвіліны. Таму выкарыстоўваецца трохступеньчатая фільтрацыя: папярэдняя ачыстка, HEPA-фільтр і хімічная секцыя. Вытворца сістэмы маркіроўкі заяўляе пра эфектыўнасць HEPA-фільтраў 99,997% пры 0,3 мкм для сваіх вентылятараў, і даступная асобная мадэль з хімічнай устаўкай для ПВХ.
Эмпірычнае правіла: не прымайце заказы на ПВХ, вінілавыя абалонкі кабеляў, самаклейныя ПВХ-фальгі або падобныя на скуру матэрыялы невядомага складу без хімічнага фільтра. Гэта заўвага тычыцца CO2, а вытворцы крыніц валакна нават не апісваюць ПВХ як маркіровачны матэрыял, таму прымяняйце тыя ж правілы да валакна.
Агульныя дэталі і што на іх працуе
Пераклад матрыцы ў рэальныя дэталі выглядае наступным чынам:
- Корпусы прылад (ABS, PC, PC/ABS) — валакно або УФ-выпраменьванне; цёмная пазнака на светлым корпусе. Для перапрацаваных матэрыялаў або вогнеахоўных матэрыялаў праводзіцца праверка кожнай партыі; вытворца абсталявання ўказвае УФ-выпраменьванне для вогнеахоўных матэрыялаў.
- Электрычныя раздымы і кампаненты (PA, PBT, PA GF) — PA валакно і УФ-выпраменьванне; PBT і PA са шкловалакном з'яўляюцца «тэставай» зонай. Коды DataMatrix з высокім утрыманнем дакладныя з'яўляюцца аргументам на карысць меншай УФ-плямы.
- Кабелі і абалонкі (ПЭ, ПВХ, ТПУ) — ПЭ і ТПУ на валакне звычайна патрабуюць дабаўкі, УФ-маркіроўка ПЭ без яе; ПВХ толькі з хімічнай фільтрацыяй.
- Упакоўка (ПЭТ, ПП, ПЭ) — ПЭТ на CO2 і УФ; ПП і ПЭ на валакне залежаць ад дадаткаў; маркіроўка на хаду і час цыклу вызначаюцца на лініі.
- Электроніка і рэкламныя тавары — выдаленне лаку з ключоў, светлых пазнак на цёмных корпусах, ручак і брелокаў з матэрыялаў невядомага складу; УФ-выпраменьванне тут перамагае, бо яно працуе з самым шырокім спектрам матэрыялаў без неабходнасці патрабаваць рэцэпту.
Тэсты перад укараненнем: тэставая картка
Найбуйнейшыя адходы пластмас з'яўляюцца не з-за няспраўнай машыны, а з-за прапушчаных выпрабаванняў. Кожная новая дэталь, колер і партыя праходзяць адзін і той жа тэставы ліст, перш чым быць адпраўленымі на заказ:
- Ідэнтыфікацыя матэрыялу — маркіроўка на дэталі (напрыклад, ">ABS<", ">PA66-GF30<"), тэхнічны ліст апрацоўшчыка, інфармацыя аб фарбавальніку, напаўняльніку, рэспірантах і долі другаснай сыравіны.
- Сетка параметраў — поле з адным элементам, якое паказвае павелічэнне магутнасці, памяншэнне хуткасці і змену фокусу. Вы шукаеце найменшую энергію, якая забяспечвае поўную кантраснасць; занадта вялікая колькасць прыводзіць да пенаўтварэння, недастатковай выразнасці і скажэнняў.
- Ацэнка кантраснасці і краёў — пад мікраскопам: рэзкасць краёў, выпукласць сімвалаў, слабыя расколіны. Праверка 2D-кодаў сканерам, а калі кліенту патрабуецца ацэнка якасці, з дапамогай верыфікатара.
- Выпрабаванне на трываласць уключае праціранне ізапрапілавым спіртам, расціранне тканінай, а для медыцынскіх або ачышчальных дэталяў — цыкл мыцця або стэрылізацыі ў адпаведнасці з працэсам заказчыка. Вытворцы не падаюць лікавыя стандарты абразіўнасці, таму крытэрыі ўзгадняюцца з заказчыкам.
- Запіс — матэрыял, партыя, крыніца, магутнасць, хуткасць, частата, фокус, вынік, дата. Пачніце наступную партыю з захаванымі наладамі і праверце паўтаральнасць.
Бяспека і здароўе: пластыкавыя пары і клас лазера
Кожны пластык пад бэлькай вылучае дым і лятучыя прадукты раскладання — не толькі ПВХ. Сістэма экстракцыі пластыка мае тры этапы: папярэдні фільтр, фільтр HEPA і хімічную секцыю (актываваны вугаль) — менавіта так яе распрацавала, сярод іншага, кампанія BOFA, бо лятучыя злучэнні выпрацоўваюцца не толькі ПВХ (Laser Focus World: ПЭТ вылучае бензол). Хлараваныя пластыкі патрабуюць спецыяльнага хімічнага картрыджа і больш частай замены фільтра (вытворца сістэмы маркіроўкі). Рэгламент (ЕС) 2023/1230 аб машынах, які дзейнічае з 20 студзеня 2027 года, патрабуе, каб выкіды небяспечных рэчываў утрымліваліся, улоўліваліся, скідаліся або фільтраваліся.
Другое пытанне — клас лазера. Згодна з CIOP-PIB, класіфікацыя ў адпаведнасці з PN-EN 60825-1:2014-11 таксама ўключае цалкам закрытыя магутныя лазеры ў класе 1; адкрытая гальвагалоўка над сталом — гэта клас 4, дзе нават дыфузнае адлюстраванне небяспечнае. Адлюстраванні рэальныя з бліскучымі і празрыстымі матэрыяламі, таму абавязковы корпус або акуляры, якія адпавядаюць даўжыні хвалі (355 нм — гэта іншы фільтр, чым 1064 нм); выбар корпуса і акуляраў апісаны ў тэксце аб выбары маркіровачнай машыны. Сярод лазерных маркіровачных машын Roboteus вы знойдзеце закрытыя і адкрытыя машыны.
Часта задаваныя пытанні
Ці будзе валакністы маркер маркіраваць пластык?
Гэта залежыць ад матэрыялу. Паводле звестак вытворцы валаконнага лазера, 1064 нм пакідае сляды на ABS, поліамідзе, полікарбанаце, PMMA і пластыках з лазернымі дадаткамі. На PE і PP без дабавак сляды слаба паглынаюцца, бо гэтыя палімеры слаба паглынаюць 1064 нм (Polymers 2019). Перад купляй праверце на сваіх дэталях.
Ці патрабуе лазерная маркіроўка пластыкаў экстракцыі?
Так, з любым пластыкам, бо раскладанне палімераў утварае дым і лятучыя злучэнні. Для ПВХ вытворца сістэмы маркіроўкі называе выхлап «фундаментальным патрабаваннем», а фільтр павінен мець хімічную секцыю, бо хлор і вадзяная пара ўтвараюць саляную кіслату. Без такой сістэмы маркіроўкі ПВХ наогул немагчыма.
Чаму ПП і ПЭ нельга маркіраваць валаконным лазерам?
Паколькі яны дрэнна паглынаюць 1064 нм, валаконны прамень праходзіць праз матэрыял замест таго, каб вызваляць энергію на паверхні, і ПП не карбанізуецца (Палімеры, 2019). Рашэннем з'яўляецца лазерна-актыўная дабаўка, якая ўводзіцца падчас ін'екцыі, або УФ-лазер з даўжынёй хвалі 355 нм, які маркіруе ПЭ і ПП без дабавак.
Што такое лазерна-актыўныя дабаўкі?
Гэтыя маткавыя канцэнтраты, дададзеныя ў гранулят падчас ін'екцыі або экструзіі, паглынаюць інфрачырвонае выпраменьванне і выклікаюць змену колеру палімера, які дрэнна рэагуе на лазеры. Іх нельга дадаваць у гатовую дэталь, і яны не гарантуюць кантрасту: у даследаванні Polymers 2019 даданне LMA да PP пагоршыла вынік, у той час як PP з сажай паказаў найлепшы колер.
Ці можна маркіраваць празрысты матэрыял?
Так, але не з валакном — валакно не пакідае маркіроўку на празрыстых аб'ектах. CO2 і УФ падыходзяць для празрыстага ПЭТ; УФ выдатна маркіруе празрысты ПК, нават унутры матэрыялу, і не патрабуе дабавак, якія патрабаваліся для старых ІЧ-лазераў.
Крыніцы
- https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6835448/
- https://www.laserfocusworld.com/optics/article/16558543/fume-extraction-for-laser-marking-of-plastics
- https://www.ciop.pl/CIOPPortalWAR/file/99433/Ochrona_przed_promieniowaniem_laserowym_MatInf_M.Okrasa_I.PN.06.pdf
- https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2023/1230/oj
- https://roboteus.com/pl/maszyny/znakowarki-laserowe/rbz1515uv/
- https://roboteus.com/pl/maszyny/znakowarki-laserowe/znakowarka-fiber-rbz-2020/
Рэдакцыйная заўвага
Прайс-лісты рознічных крамаў і арыентыровачныя цэны на сайце roboteus.com могуць змяняцца; паказаныя сумы па стане на кастрычнік 2026 года і прыведзены толькі для даведкі. Вынікі маркіроўкі адрозніваюцца ў залежнасці ад канкрэтнай машыны, матэрыялу, фарбавальніка і партыі — матрыца з'яўляецца тэставай картай, а не гарантыяй. Гэты тэкст не замяняе інструкцыі вытворцы машыны або правілы аховы працы і бяспекі адносна лазераў і вентыляцыі працоўнага месца.