Metalli puhul on valik lihtne: 1064 nm kiudlaser märgistab enamikku sulameid ja ainult väga hästi peegeldavaid metalle (vask, hõbe, kuld) tuleb testida. Plastikute puhul tekitab sama kiir ühele osale musta, kontrastse märgi ja teisele mitte midagi, kuigi mõlemad näevad identsed välja. Erinevus seisneb polümeeris, värvaines ja täiteaines, mitte masina sätetes.
Seega nõuab plastide lasermärgistamine teistsugust järjekorda kui teras: kõigepealt materjal, seejärel lainepikkus, seejärel võimsus ja kiirus. See tekst koondab need ühte maatriksisse: materjal × lainepikkus (10,6 µm CO2, 1064 nm kiud, 355 nm UV) × efekt × kas on vaja laseraktiivset lisandit. Täidame selle maatriksi ainult teabega, mille on kinnitanud allikatootjad ja väljaanded; ülejäänud väljad on märgitud kui "vajab testimist".
Lõpus on eelinstalleerimise testleht ja heitgaaside osa, kuna heitgaasid on osa plastide töötlemisest. Märgistusmeetodeid ning märgi ja graveeringu erinevust käsitletakse eraldi püsiva detailide märgistamise (poolakeelne allikas) tekstis.
Neli mehhanismi: mida laser polümeeriga teeb
Laser ei "põleta" kirjet materjali sisse ühel ja samal viisil. Lasermasina tootja sõnul sõltub materjali muutmise meetod peamiselt lainepikkusest ja impulsi kestusest ning praktikas kasutatakse nelja mehhanismi.
| Mehhanism | Mis toimub | Tüüpiline välimus | Kas on ka materiaalset kahju? |
|---|---|---|---|
| Värvimuutus | Pigmendi või polümeeri keemiline reaktsioon | Tume silt heledal taustal või hele silt tumedal taustal | Ei – sile pind |
| Karboniseerimine | Maatrikspürolüüs; must märk tähistab süsinikuprodukte (Polümeerid 2019) | Must või tumepruun | Miinimum |
| Vahutamine | Sulamine ja gaasistamine; mullid hajutavad valgust (Polümeerid 2019) | Hele, reljeefne märk tumedal plastil; masina tootja andmetel 20–40 µm | Ei – silt paistab silma |
| Kihi eemaldamine | Laki või trükise foto | Kontrast alumise kihiga (klahvid, paneelid) | Jah – ainult pealislakk |
Rusikareegel tuleneb tootja materjalidest, mida märgistatakse: heledate materjalide puhul on sihtmärgiks tume märk (karboniseerumine või värvimuutus), tumedamate materjalide puhul aga hele märk (vahustumine). See, milline mehhanism detailil käivitub, sõltub sellest, kas polümeer ja selle värvaine neelavad antud lainepikkust – ja see on valiku tuum.
Mida iga lainepikkus materjaliga teeb
Enamik orgaanilisi materjale neelab CO2 (10,6 µm); märgistuse tootja kirjeldab selle mõju pinna kuumutamise ja sulamisena, mille tulemuseks on kumer või nõgus märk. See kiir sobib läbipaistvate materjalide (töötab klaasil ja PET-il) ning kihtide ja pakendite eemaldamiseks; tahkete tehniliste plastide värvikontrast on piiratud.
Märgistusmaterjali tootja sõnul kuumutab kiud (1064 nm) "peamiselt pinda märgistuse loomiseks" ja ei märgista läbipaistvaid objekte. Laseri tootja loetleb järgmised kiudainetega märgistatud materjalid: ABS, polüamiid, polükarbonaat, PMMA ja "laserisanditega plastid". Kui materjal neelab 1064 nm, on kiud odavaim ja kiireim allikas; PE ja PP ilma lisandita ei anna loetavat märki.
Roheline (532 nm) on masina tootja sõnul "laiema materjalide valikuga" kui standardne 1064 nm; see on Poola kauplustes haruldane ja peale selle üldise deklaratsiooni puuduvad andmed materjali kohta, seega me ei lisa seda maatriksisse – kontrollige allikate saamiseks tootjalt.
UV-footonid (355 nm) lõhuvad molekulaarseid sidemeid materjali sulatamise asemel – see on "külmmärgistamine" minimaalse termilise pingega. Märgistusmasina tootja määrab UV-märgistuse PC, ABS ja PA jaoks, läbipaistvate lisanditeta plastide, silikooni ja PE/PP jaoks; masina tootja määrab UV-märgistuse leegiaeglustavate plastide jaoks. UV-laik on väiksem, mis on oluline peeneteraliste koodide puhul elektroonikaseadmetes.
Materjal × Lainepikkus × Efekt × Lisandmaatriks
Allpool oleme kokku võtnud, mida allikad toetavad. „Katsealune” tähendab, et viidatud allikad ei anna selle kombinatsiooni kohta lõplikku järeldust – tulemus sõltub värvainest ja lisanditest ning nõuab testimist oma partii peal.
| Materjal | CO2 10,6 µm | Kiud 1064 nm | UV 355 nm | Tüüpiline efekt | Laseraktiivne lisaaine |
|---|---|---|---|---|---|
| ABS-i | katse | jah, ilma lisanditeta | jah – must jälg naturaalsel pinnal | värvimuutus / karboniseerumine | EI |
| Arvuti | katse | Jah | jah – ka läbipaistva sees olev silt | värvimuutus, tume täpp | EI |
| PA6 / PA66 | katse | Jah | jah – valgusmärk pimedal ajal | vahutamine / värvimuutus | EI |
| PA klaaskiuga | katse | test – täiteainega "võib olla erinevalt märgistatud" | katse | sõltub värvainest ja lisanditest | oleneb peost |
| POM | katse | tootja allikat pole – ära eelda, et see töötab | katse | sõltub värvainest ja lisanditest | katse |
| Tootearendus | katse | imendub halvasti, värvi peaaegu ei muuda | jah, kindlate parameetritega | värvimuutus | IR-valguses jah; UV-valguses ei |
| PP | katse | imab halvasti, ei karboniseeru | jah, kindlate parameetritega | värvimuutus | IR-iga jah, aga see ei aita alati |
| PET | jah – läbipaistev | jah – kõrge vastuvõtlikkus | jah, läbipaistev ja värviline | värvimuutus | EI |
| PMMA | jah – mattgraveerimine | Jah | katse | reljeef / värvimuutus | EI |
| PS | katse | jah – kõrge vastuvõtlikkus | katse | karboniseerumine / värvimuutus | EI |
| PEEK | katse | katse | katse | sõltub värvainest ja lisanditest | katse |
| Räni | katse | katse | jah – väga kõrge kontrastsus | värvimuutus | mitte UV-ga |
| TPU | katse | tavaliselt vajab lisamist | katse | värvimuutus | jah, IR-iga |
| PBT | katse | katse | katse | sõltub värvainest ja lisanditest | katse |
| PVC | mitte ilma keemilise filtreerimiseta — kloor → HCl | mitte ilma keemilise filtreerimiseta — kloor → HCl | allikat pole; sama kloor | kuldmärk (CO2) ainult keemilise filtreerimisega | — |
Miks tabelis on „jah“: kiud ABS-il, PA-l, PC-l ja PMMA-l – laseritootja; ABS, PS, PET infrapunakiirguse all, halb neeldumine PE-l ja PP-l, lisandid PE-l, PP-l ja TPU-l – polümeerid 2019; UV ABS-il, PC-l, PA-l, PET-il, silikoonil ning PE-l ja PP-l, CO2 läbipaistval PET-il, klaasist täiteaine – märgistusmasina tootja; PVC – märgistussüsteemi tootja. Märgistusmasina tootja märgib, et süsinikmust plast „märgistab sageli hästi“, samas kui taaskasutatud materjalidega on keerulisem – sama kaubanimi kahes partiis võib anda kaks erinevat tulemust.
Miks PE, PP ja läbipaistvad plastid vajavad UV-d või lisaaineid
Polüetüleen ja polüpropüleen on kõige levinumad pakkematerjalid ja ka kiudude jaoks kõige keerulisemad. Czyżewski ja kaasautorite uuring (Polymers 2019) väidab selgelt, et HDPE ja PP neelavad 1064 nm kiirgust halvasti, mistõttu nad värvi vaevu muudavad ja PP ei karboniseeru.
On kaks võimalust. Esimene on laseraktiivne lisand (LMA, masterbatch), mida lisatakse süstimise või ekstrusiooni ajal, mis neelab infrapunakiirgust ja käivitab värvimuutuse. See lahendus on komponendi tootja, mitte märgistusaine jaoks: valmisdetaili ei saa "viimistleda". Lisand ei ole samuti garantii – viidatud uuringus vähendas LMA PP-s kontrasti ja süsimustaga pigmenteeritud PP märgistas kõige paremini.
Teine võimalus on UV. Märgistusmasina tootja väidab, et PE ja PP "vajavad spetsiifilisi UV-parameetreid", kuid need märgistavad ilma lisanditeta. Läbipaistvad materjalid, mis vajasid vanemate infrapunalaseritega keemilisi lisandeid, ei vaja neid UV-kiirguse all. Kui märgistate teiste inimeste osi ja teil puudub kontroll valemi üle, on plastide märgistamine UV-laseriga ainus viis, olenemata sellest, mida töötleja lisas.
UV-külmmärgistamine: kui 355 nm lainepikkus on lisakulu väärt
Märgistustootja selgitab, et plast "säilitab" soojust: termiline allikas võib detaili moonutada või paisuda, seega soovitavad nad tundlike osade jaoks UV-kiirgust. Teised tootjad lisavad, et lühemad impulsid (MOPA) piiravad vahutamist ja sulamist – see on kaudne lähenemine, mis ei asenda teisi lainepikkusi.
Roboteus pakub seda rolli RBZ 1515UV UV-markeriga : JPT 5 W (355 nm) UV-allikas, tööala 150 × 150 mm, tooriku kõrgus kuni 250 mm, galvanomeetriline pea kiirus kuni 7 m/s, täpsus kuni 0,01 mm ja allika eluiga kuni 20 000 töötundi vastavalt tootja andmetele. Energiatarve: maksimaalselt 900 W 230 V juures; EZCAD 2 on kaasas, LightBurn on valikuline. Tootja kirjeldab protsessi kui fotokeemilist ablatsiooni ilma termilise kahjustuseta ning loetleb plasti, klaasi, keraamika, elektroonika ja reaalajas märgistamist. Ligikaudne hind roboteus.com-is: alates 19 512,00 PLN neto (seisuga oktoober 2026), protsessi jaoks konfigureeritud.
UV-lisatasu on mõõdetav. 2026. aasta oktoobri seisuga hinnakirjade kohaselt maksab üks kauplus 5W UV-lampi netohinnaga 28 455,28 Poola zlotti, võrreldes 30W kiu netohinnaga 15 121,95 Poola zlotti (vahe 13 333,33 Poola zlotti); kahes teises kaupluses on erinevus 5W UV- ja 30W kiu vahel sarnane – täielik jaotus on esitatud markeri valimise tekstis. See erinevus on oluline, kui teie komponendid sisaldavad PE-d, PP-d, läbipaistvat plastikut, silikooni või meditsiinilisi osi – markeri tootja väidab, et meditsiiniliste materjalide UV-märgis on lahustitele, autoklaavidele ja hõõrdumisele vastupidav ning et tampotrükk tuhmub pärast steriliseerimist.
Kui märgistate peamiselt ABS-i, PC-d ja PA-d, aga ka plasti ja metalli, piisab tavaliselt kiudmarkerist. RBZ 2020 kiudmarkerit (Raycus 50 W, 200 × 200 mm väli) kirjeldab tootja kui masinat metallide ja valitud plastide jaoks. Oleme oma lasermarkeri valimise (poolakeelne allikas) juhendis käsitlenud võimsuse, välja ja allika valikut.
PVC ja klooritud plastid: kloor, HCl ja keemiline filtreerimine
PVC tekitab laserkiire all loetava märgi – märgistussüsteemi tootja kirjeldab oma kasutusjuhendis CO2-st valmistatud „ainulaadset kuldmärki“, mis on vastupidav ja kulumiskindel – ja see on lõks. Samas märkuses on märgitud, et PVC lasermärgistamisel eraldub klooriauru ning kloor koos veeauruga moodustab vesinikkloriidhapet, mis lagundab tootmiskeskkonnas metalle ja plaste. Tootja nimetab väljatõmbeventilatsiooni „põhinõudeks“ ning PVC filtreid vahetatakse „kord kuus või kvartalis“.
Laser Focus World lisab, et PVC ja PET aurud sisaldavad vesinikkloriidi ja benseeni ning kleepuvad osakesed võivad standardfiltrid minutitega ummistada. Seetõttu on olemas kolmeastmeline filtreerimine: eelfilter, HEPA ja keemiline sektsioon. Märgistussüsteemi tootja väidab, et tema tolmuimejate HEPA efektiivsus on 99,997% 0,3 µm juures ning saadaval on ka eraldi mudel keemilise sisestusega PVC jaoks.
Rusikareegel: ärge võtke vastu tellimusi PVC, vinüülkaablikestade, PVC isekleepuvate fooliumide või tundmatu koostisega nahataoliste materjalide kohta ilma keemilise filtrita. See märkus kehtib CO2 kohta ja kiudallikate tootjad ei kirjelda PVC-d isegi märgistusmaterjalina – seega rakendage samu reegleid ka kiu kohta.
Ühised osad ja mis neile toimib
Maatriksi teisendamine reaalseteks detailideks näeb välja selline:
- Seadme korpused (ABS, PC, PC/ABS) – fiiber või UV; heledal korpusel tume märk. Taaskasutatavate või leegiaeglustite puhul testige iga partiid; masina tootja määrab leegiaeglustitele UV-märgise.
- Elektriühendused ja -komponendid (PA, PBT, PA GF) — PA-kiud ja UV; PBT ja PA klaaskiuga on "katsevaldkond". Peened DataMatrixi koodid on argument väiksema UV-laigu kasuks.
- Kaablid ja ümbrised (PE, PVC, TPU) – kiudoptilisel PE-l ja TPU-l on tavaliselt vaja lisaainet, UV-märgistusega PE ilma selleta; PVC ainult keemilise filtreerimisega.
- Pakendamine (PET, PP, PE) – PET CO2 ja UV-kiirgusega; PP ja PE kiudainetega sõltuvad lisaainest; liinil toimuv märgistamine ja tsükliaeg määravad.
- Elektroonika ja reklaamtooted – laki eemaldamine võtmetelt, heledad jäljed tumedatelt korpustelt, pastakad ja võtmehoidjad tundmatu koostisega materjalidest; UV-kiirgus on siin võitja, kuna see toimib kõige laiema materjalide valikuga ilma retsepti küsimata.
Eeltestid: testkaart
Suurim plastjäätmete kogus ei tulene mitte vigasest masinast, vaid vahelejäänud katsetustest. Iga uus detail, värv ja partii läbib enne tellimusele saatmist sama katselehe:
- Materjali identifitseerimine – detailil olev tähistus (nt ">ABS<", ">PA66-GF30<"), töötleja tehniline andmeleht, teave värvaine, täiteaine, aeglustite ja taaskasutatava materjali osakaalu kohta.
- Parameetrite ruudustik – ühe detailiga väli, kus võimsus suureneb, kiirus väheneb ja fookus varieerub. Otsitakse madalaimat energiat, mis annab täieliku kontrasti; liiga suur energia põhjustab vahutamist, alaesinemist ja moonutusi.
- Kontrasti ja servade hindamine – mikroskoobi all: servade teravus, märkide kumerus, praod. Kontrollige 2D-koode skanneriga ja kui klient vajab kvaliteedihindamist, siis kontrollijaga.
- Vastupidavuskatsed hõlmavad isopropüülalkoholiga pühkimist, lapiga hõõrumist ja meditsiiniliste või puhastusdetailide puhul kliendi protsessi pesu- või steriliseerimistsüklit. Tootjad ei esita numbrilisi kulumisstandardeid, seega lepitakse kriteeriumid kliendiga kokku.
- Salvestamine — materjal, partii, allikas, võimsus, kiirus, sagedus, fookus, tulemus, kuupäev. Alusta järgmist partiid salvestatud sätetega ja kontrolli korduvust.
Tervis ja ohutus: plastaurud ja laserklass
Iga tala all olev plastik eraldab suitsu ja lenduvaid lagunemissaadusi – mitte ainult PVC. Plastikust eraldamise süsteemil on kolm etappi – eelfilter, HEPA-filter ja keemiline sektsioon (aktiivsüsi) – just nii on BOFA seda teiste seas projekteerinud, sest lenduvaid ühendeid ei tooda ainult PVC (Laser Focus World: PET eraldab benseeni). Klooritud plastid vajavad spetsiaalset keemilist kassetti ja sagedasemat filtrivahetust (märgistussüsteemi tootja). Masinate määrus (EL) 2023/1230, mis kehtib alates 20. jaanuarist 2027, nõuab ohtlike ainete heitkoguste kinnipidamist, püüdmist, ärajuhtimist või filtreerimist.
Teine küsimus on laseri klass. CIOP-PIB andmetel hõlmab PN-EN 60825-1:2014-11 kohane klassifikatsioon ka täielikult suletud suure võimsusega lasereid 1. klassis; laua kohal asuv avatud galvopea kuulub 4. klassi, kus isegi hajutatud peegeldus on ohtlik. Läikivate ja läbipaistvate materjalide puhul on peegeldused reaalsed, seega on lainepikkusele vastav korpus või klaasid (355 nm on erinev filter kui 1064 nm) kohustuslikud; korpuse ja klaaside valikut on kirjeldatud märgistusmasina valimist käsitlevas tekstis. Roboteuse lasermärgistusmasinate hulgast leiate nii suletud kui ka avatud masinaid.
Korduma kippuvad küsimused
Kas kiudmarker jätab plastikule märke?
See sõltub materjalist. Kiudlaseri tootja sõnul märgistab 1064 nm lainepikkusega laserlisanditega ABS-i, polüamiidi, polükarbonaati, PMMA-d ja plaste. Ilma lisanditeta jätab see PE-le ja PP-le nõrga või üldse mitte jälje, kuna need polümeerid neelavad 1064 nm nõrgalt (Polymers 2019). Enne ostmist testige oma osadel.
Kas plastide lasermärgistamine nõuab ekstraheerimist?
Jah, mis tahes plastiku puhul, sest polümeeri lagunemisel tekib suits ja lenduvad ühendid. PVC puhul nimetab märgistussüsteemi tootja heitgaasi "põhinõudeks" ja filtril peab olema keemiline sektsioon, sest kloor ja veeaur tekitavad vesinikkloriidhapet. Ilma sellise heitgaasisüsteemita ei saa PVC-d üldse märgistada.
Miks ei saa PP-d ja PE-d kiudlaseriga märgistada?
Kuna nad neelavad 1064 nm halvasti, läbib kiudkiir materjali selle asemel, et pinnal energiat vabastada, ja PP ei karboniseeru (Polymers 2019). Lahenduseks on laseraktiivne lisand, mis lisatakse sissepritse ajal, või 355 nm UV-laser, mis märgistab PE-d ja PP-d ilma lisanditeta.
Mis on laseraktiivsed lisandid?
Need põhisegud, mis lisatakse graanulitele süstimise või ekstrusiooni ajal, neelavad infrapunakiirgust ja vallandavad polümeeris värvimuutuse, mis omakorda ei reageeri laseritele hästi. Neid ei saa lisada valmisdetailile ja need ei taga kontrasti: Polymers 2019 uuringus halvendas LMA lisamine PP-le tulemust, samas kui süsinikmustaga PP näitas parimat värvi.
Kas läbipaistvat materjali saab märgistada?
Jah, aga mitte kiudoptika puhul – kiudoptika ei jäta läbipaistvatele esemetele märke. CO2 ja UV sobivad läbipaistvale PET-ile; UV märgistab läbipaistvat PC-d „suurepäraselt” isegi materjali sees ega vaja lisaaineid, mida vanemad infrapunalaserid vajasid.
Allikad
- 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/
Toimetuse märkus
Roboteus.com-is olevad jaemüüjate kataloogihinnad ja soovituslikud hinnad võivad muutuda; näidatud summad on 2026. aasta oktoobri seisuga ja on ainult informatiivsed. Märgistamise tulemused varieeruvad sõltuvalt konkreetsest masinast, materjalist, värvainest ja partiist – maatriks on testkaart, mitte garantii. See tekst ei asenda masina tootja juhiseid ega töötervishoiu ja tööohutuse eeskirju laserite ja töökoha ventilatsiooni kohta.