Metallin kohdalla valinta on yksinkertainen: 1064 nm:n kuitulaserilla voi merkata useimpia metalliseoksia, ja vain erittäin heijastavat metallit (kupari, hopea, kulta) vaativat testausta. Muovien kohdalla sama säde tuottaa mustan, kontrastisen merkin toiseen osaan ja ei mitään toiseen, vaikka molemmat näyttävät identtisiltä. Ero on polymeerissä, väriaineessa ja täyteaineessa, ei koneen asetuksissa.
Muovien lasermerkintä vaatii siis eri järjestyksen kuin teräksen: ensin materiaali, sitten aallonpituus, sitten teho ja nopeus. Tässä tekstissä nämä esitetään yhdessä matriisissa: materiaali × aallonpituus (10,6 µm CO2, 1064 nm kuitu, 355 nm UV) × vaikutus × tarvitaanko laseraktiivista lisäainetta. Täytämme tämän matriisin vain lähteiden valmistajien ja julkaisujen vahvistamilla tiedoilla; loput kentät on merkitty "vaatii testauksen".
Lopussa on käyttöönottoa edeltävä testiarkki ja osio pakokaasuista, koska pakokaasut ovat osa muovien prosessia. Merkintämenetelmiä ja merkinnän ja kaiverruksen välistä eroa käsitellään erikseen pysyvää osien merkintää (puolankielinen lähde) käsittelevässä tekstissä.
Neljä mekanismia: Mitä laser tekee polymeerille
Laser ei "polta" kaiverrusta materiaaliin yhdellä tavalla. Laserlaitteen valmistajan mukaan materiaalin vaihtotapa riippuu ensisijaisesti aallonpituudesta ja pulssin kestosta, ja käytännössä käytetään neljää mekanismia.
| Mekanismi | Mitä tapahtuu | Tyypillinen ulkonäkö | Onko aineellisia menetyksiä? |
|---|---|---|---|
| Värinmuutos | Pigmentin tai polymeerin kemiallinen reaktio | Tumma kyltti vaalealla taustalla tai vaalea kyltti tummalla taustalla | Ei – sileä pinta |
| Hiilistyminen | Matriisipyrolyysi; musta merkki on hiilituotteita (Polymers 2019) | Musta tai tummanruskea | Minimi |
| Vaahtoaminen | Sulaminen ja kaasutus; kuplat sirottavat valoa (Polymers 2019) | Kirkas, kohokuvioitu merkki tummalla muovilla; koneen valmistajan mukaan 20–40 µm | Ei – kyltti erottuu |
| Kerroksen poistaminen | Lakka tai vedos -kuva | Kontrasti alla olevasta kerroksesta (näppäimet, paneelit) | Kyllä – vain päällyslakka |
Nyrkkisääntö juontaa juurensa merkintävalmistajan materiaaleista: vaaleilla materiaaleilla kohde on tumma jälki (hiilistyminen tai värinmuutos), kun taas tummemmilla materiaaleilla vaalea jälki (vaahtoaminen). Se, mikä mekanismi käynnistyy osassa, riippuu siitä, absorboivatko polymeeri ja sen väriaine tietyn aallonpituuden – ja tämä on valinnan ydin.
Mitä kukin aallonpituus tekee materiaalille
Useimmat orgaaniset materiaalit absorboivat CO2:ta (10,6 µm); merkinnän valmistaja kuvailee sen vaikutusta pinnan lämmittämisenä ja sulamisena, jolloin syntyy kupera tai kovera merkki. Tämä säde soveltuu läpinäkyville materiaaleille (toimii lasilla ja PET:llä), kerrosten ja pakkausten poistamiseen; värikontrasti kiinteillä teknisillä muoveilla on rajallinen.
Merkintävalmistajan mukaan kuitu (1064 nm) "pääasiassa lämmittää pintaa merkin luomiseksi" eikä merkitse läpinäkyviä esineitä. Laservalmistaja listaa seuraavat kuidulla merkityt materiaalit: ABS, polyamidi, polykarbonaatti, PMMA ja "laserilisäaineita sisältävät muovit". Jos materiaali absorboi 1064 nm, kuitu on halvin ja nopein lähde; PE ja PP ilman lisäainetta eivät tuota luettavaa merkkiä.
Vihreä (532 nm) on koneen valmistajan mukaan "laajempi materiaalivalikoima" kuin standardi 1064 nm; se on harvinainen puolalaisissa kaupoissa, ja tämän yleisen ilmoituksen lisäksi ei ole materiaalikohtaisia tietoja, joten emme sisällytä sitä matriisiin – tarkista lähteet valmistajalta.
UV-fotonit (355 nm) hajottavat molekyylisidoksia materiaalin sulattamisen sijaan – tämä on "kylmämerkkausta" minimaalisella lämpöjännityksellä. Merkintäkoneen valmistaja määrittelee UV-merkinnän PC:lle, ABS:lle ja PA:lle, läpinäkyville muoveille ilman lisäaineita, silikonille ja PE/PP:lle; koneen valmistaja määrittelee UV-merkinnän palonestoaineille. UV-täplä on pienempi, mikä on tärkeää elektroniikan hienorakeisille koodeille.
Materiaali × Aallonpituus × Vaikutus × Lisämatriisi
Alla on yhteenveto siitä, mitä lähteet voivat tukea. "Kokeilu" tarkoittaa, että mainitut lähteet eivät anna lopullista johtopäätöstä tälle yhdistelmälle – tulos riippuu väriaineesta ja lisäaineista ja vaatii testaamisen omalla erälläsi.
| Materiaali | CO2 10,6 µm | Kuitu 1064 nm | UV 355 nm | Tyypillinen vaikutus | Laseraktiivinen lisäaine |
|---|---|---|---|---|---|
| ABS-jarrut | yrittää | kyllä, ilman lisäaineita | kyllä - musta jälki luonnollisessa | värinmuutos / hiiltyminen | EI |
| Tietokone | yrittää | Kyllä | kyllä - myös läpinäkyvän sisällä oleva kyltti | värinmuutos, tumma jälki | EI |
| PA6 / PA66 | yrittää | Kyllä | kyllä - valomerkki pimeällä | vaahtoaminen / värinmuutos | EI |
| PA lasikuidulla | yrittää | testi – täyteaineella "voidaan merkitä eri tavalla" | yrittää | riippuu väriaineesta ja lisäaineista | riippuu puolueesta |
| POM | yrittää | ei valmistajan lähdettä – älä oleta sen toimivan | yrittää | riippuu väriaineesta ja lisäaineista | yrittää |
| Tuotekehitys | yrittää | imeytyy huonosti, tuskin muuttaa väriä | kyllä, tietyillä parametreilla | värinmuutos | kyllä infrapunassa; ei UV-valossa |
| PP | yrittää | imeytyy huonosti, ei hiilty | kyllä, tietyillä parametreilla | värinmuutos | kyllä IR:n kanssa, mutta se ei aina auta |
| LEMMIKKI | kyllä - läpinäkyvä | kyllä - korkea alttius | kyllä, läpinäkyvä ja värillinen | värinmuutos | EI |
| PMMA | kyllä - mattakaiverrus | Kyllä | yrittää | helpotus / värinmuutos | EI |
| PS | yrittää | kyllä - korkea alttius | yrittää | hiiltyminen / värinmuutos | EI |
| KURKISTAA | yrittää | yrittää | yrittää | riippuu väriaineesta ja lisäaineista | yrittää |
| Pii | yrittää | yrittää | kyllä - erittäin suuri kontrasti | värinmuutos | ei UV-säteilyllä |
| TPU | yrittää | yleensä vaatii lisäyksen | yrittää | värinmuutos | kyllä IR-yhteydellä |
| PBT- | yrittää | yrittää | yrittää | riippuu väriaineesta ja lisäaineista | yrittää |
| PVC | ei ilman kemiallista suodatusta — kloori → HCl | ei ilman kemiallista suodatusta — kloori → HCl | ei lähdettä; sama kloori | kultamerkki (CO2) vain kemiallisella suodatuksella | — |
Miksi taulukossa on "kyllä": kuitu ABS-, PA-, PC- ja PMMA-muovien päällä — laservalmistaja; ABS, PS ja PET infrapunasäteilyn alla, heikko absorptio PE:lle ja PP:lle, lisäaineet PE:lle, PP:lle ja TPU:lle — polymeerit 2019; UV ABS-, PC-, PA-, PET-, silikoni- sekä PE- ja PP-muovien päällä, CO2 läpinäkyvällä PET-muovilla, lasitäyteaine — merkintäkoneen valmistaja; PVC — merkintäjärjestelmän valmistaja. Merkintäkoneen valmistaja huomauttaa, että hiilimustat muovit "usein merkitsevät hyvin", kun taas kierrätysmuovit ovat vaikeampia — sama kauppanimi kahdessa erässä voi tuottaa kaksi erilaista tulosta.
Miksi PE, PP ja läpinäkyvät muovit vaativat UV-säteilyä tai lisäaineita
Polyeteeni ja polypropeeni ovat yleisimmät pakkausmateriaalit ja myös kuiduille vaikeimmat. Czyżewskin ja yhteistyökumppaneiden tutkimus (Polymers 2019) osoittaa selvästi, että HDPE ja PP absorboivat huonosti 1064 nm:n säteilyä, joten ne tuskin muuttavat väriään, eikä PP hiilty.
Vaihtoehtoja on kaksi. Ensimmäinen on laseraktiivinen lisäaine (LMA, masterbatch), jota lisätään ruiskutuksen tai ekstruusion aikana. Se absorboi infrapunasäteilyä ja käynnistää värinmuutoksen. Tämä ratkaisu on komponentin valmistajalle, ei merkintäaineelle: valmista osaa ei voida "jalostaa". Lisäaine ei myöskään ole tae – mainitussa tutkimuksessa PP:ssä oleva LMA vähensi kontrastia ja hiilimustalla pigmentoitu PP merkitsi parhaiten.
Toinen vaihtoehto on UV. Merkintäkoneen valmistajan mukaan PE ja PP "vaativat tietyt UV-parametrit", mutta ne merkitsevät ilman lisäaineita. Läpinäkyvät materiaalit, jotka vaativat kemiallisia lisäaineita vanhemmissa infrapunalasereissa, eivät tarvitse niitä UV-valon alla. Jos merkitset muiden osia etkä voi hallita kaavaa, muovien merkitseminen UV-laserilla on ainoa tapa tehdä se riippumatta siitä, mitä käsittelijä on lisännyt.
UV-kylmämerkkaus: Kun 355 nm on lisäkustannusten arvoinen
Merkintävalmistaja selittää, että muovit "varaavat" lämpöä: lämpölähde voi vääntää tai turvottaa osaa, joten he suosittelevat UV-valoa herkille osille. Muut valmistajat lisäävät, että lyhyemmät pulssit (MOPA) rajoittavat vaahtoamista ja sulamista – tämä on epäsuora lähestymistapa, joka ei korvaa muita aallonpituuksia.
Roboteus tarjoaa tätä tehtävää RBZ 1515UV UV-merkinnällä : JPT 5 W (355 nm) UV-lähde, 150 × 150 mm työskentelyalue, jopa 250 mm työkappaleen korkeus, galvanometrinen pään nopeus jopa 7 m/s, tarkkuus jopa 0,01 mm ja lähteen käyttöikä jopa 20 000 käyttötuntia valmistajan mukaan. Virrankulutus: enintään 900 W 230 V:n jännitteellä; EZCAD 2 sisältyy hintaan, LightBurn lisävarusteena. Valmistaja kuvailee prosessia fotokemialliseksi ablaatioksi ilman lämpövaurioita ja listaa muovit, lasin, keramiikan, elektroniikan ja lennossa tapahtuvan merkinnän. Arvioitu hinta roboteus.com-sivustolla: alkaen 19 512,00 PLN netto (lokakuussa 2026), prosessille konfiguroituna.
UV-lisämaksu on mitattavissa. Lokakuun 2026 listahintojen mukaan yksi myymälä hinnoittelee 5 W:n UV-valon nettohinnaksi 28 455,28 PLN, kun taas 30 W:n kuitu maksaa nettohintaan 15 121,95 PLN (erotus 13 333,33 PLN). Kahdessa muussa myymälässä 5 W:n ja 30 W:n kuidun välinen ero on samanlainen – täydellinen erittely on annettu tussin valintaa käsittelevässä tekstissä. Tämä ero on järkevä, jos komponenttisi sisältävät PE:tä, PP:tä, läpinäkyvää muovia, silikonia tai lääketieteellisiä osia – tussin valmistaja ilmoittaa, että lääketieteellisten materiaalien UV-merkintä kestää liuottimia, autoklaaveja ja hankausta ja että tampopainatus haalistuu steriloinnin jälkeen.
Jos merkkaat pääasiassa ABS-, PC- ja PA-muoveja sekä muoveja ja metallia, kuitumerkintä riittää yleensä. Valmistaja kuvailee RBZ 2020 -kuitumerkintälaitetta (Raycus 50 W, 200 × 200 mm:n kenttä) metallien ja tiettyjen muovien merkintään tarkoitetuksi laitteeksi. Olemme käsitelleet tehon, kentän ja lähteen valinnan lasermerkintälaitteen valintaoppaassamme (puolankielinen lähde) .
PVC ja klooratut muovit: kloori, HCl ja kemiallinen suodatus
PVC tuottaa laserin alla luettavan merkin – merkintäjärjestelmän valmistaja kuvailee sovellushuomautuksissaan "ainutlaatuista kultaista merkkiä", joka on valmistettu CO2:sta, ja joka on kestävä ja kulutusta kestävä – ja se on ansa. Samassa huomautuksessa todetaan, että PVC:n lasermerkintä vapauttaa kloorihöyryä ja että kloori yhdessä vesihöyryn kanssa muodostaa suolahappoa, joka hajottaa metalleja ja muoveja tuotantoympäristössä. Valmistaja kutsuu poistoilmanvaihtoa "perusvaatimukseksi", ja PVC:n suodattimet vaihdetaan "kuukausittain tai neljännesvuosittain".
Laser Focus World lisää, että PVC- ja PET-höyryt sisältävät vetykloridia ja bentseeniä, ja tahmeat hiukkaset voivat tukkia vakiosuodattimet minuuteissa. Tästä syystä suodatuksessa on kolmivaiheinen vaihe: esisuodatin, HEPA-suodatin ja kemikaaliosa. Merkintäjärjestelmän valmistaja väittää imureidensa HEPA-suodatuksen olevan 99,997 % 0,3 µm:n koolla, ja saatavilla on erillinen malli, jossa on kemikaalilisäke PVC:lle.
Nyrkkisääntö: älä ota vastaan tilauksia PVC:stä, "vinyyli"-kaapelisuojista, PVC-itseliimautuvista kalvoista tai tuntemattoman koostumuksen omaavista nahkamaisista materiaaleista ilman kemiallista suodatinta. Tämä huomautus koskee CO2:ta, eivätkä kuitulähteiden valmistajat edes kuvaile PVC:tä merkintämateriaalina – joten samoja sääntöjä sovelletaan kuituun.
Yhteiset osat ja mikä niille toimii
Matriisin muuntaminen todellisiksi yksityiskohdiksi näyttää tältä:
- Laitekotelot (ABS, PC, PC/ABS) — kuitu tai UV; tumma merkintä vaaleassa kotelossa. Kierrätysmateriaalit tai palonsuoja-aineet testataan jokaisella erällä; koneen valmistaja määrittelee palonsuoja-aineille UV-merkinnän.
- Sähköliittimet ja -komponentit (PA, PBT, PA GF) — PA-kuitu ja UV; PBT ja PA lasikuidulla ovat "testialuetta". Hienot DataMatrix-koodit ovat perustelu pienemmälle UV-täplälle.
- Kaapelit ja vaipat (PE, PVC, TPU) – Kuitukiinnitteinen PE ja TPU vaativat yleensä lisäaineen, UV-merkintä PE:lle ilman sitä; PVC:lle vain kemiallisen suodatuksen kanssa.
- Pakkaus (PET, PP, PE) – PET CO2- ja UV-säteilyllä; PP ja PE kuidulla riippuvat lisäaineesta; linjalla tapahtuva merkintä ja sykliaika ratkaisevat.
- Elektroniikka ja mainostuotteet – avaimien lakan poisto, tummien koteloiden vaaleat jäljet, tuntemattomasta koostumuksesta valmistetut kynät ja avaimenperät; UV voittaa tässä, koska se toimii useimmilla materiaaleilla ilman reseptiä.
Käyttöönottoa edeltävät testit: Testikortti
Suurin muovijäte ei synny viallisesta koneesta, vaan ohitetuista kokeista. Jokainen uusi osa, väri ja erä käy läpi saman testiarkin ennen kuin se lähetetään tilaukselle:
- Materiaalin tunnistus – merkintä yksityiskohdassa (esim. ">ABS<", ">PA66-GF30<"), jalostajan tekninen datalehti, tiedot väriaineesta, täyteaineesta, hidasteista ja kierrätysmateriaalin osuudesta.
- Parametriruudukko – yhden yksityiskohdan kenttä, jossa teho kasvaa, nopeus laskee ja tarkennus vaihtelee. Etsitään pienintä energiaa, joka tuottaa täyden kontrastin; liian suuri energia johtaa vaahtoamiseen, alikuormitukseen ja vääristymiin.
- Kontrastin ja reunojen arviointi – mikroskoopilla: reunojen terävyys, merkkien kuperaus, hiushalkeamat. Tarkista 2D-koodit skannerilla ja, jos asiakas vaatii laadunarvioinnin, käytä laadunvarmistinta.
- Kestävyystestaus sisältää pyyhkimisen isopropyylialkoholilla, hankaamisen liinalla ja lääketieteellisten tai puhdistusosien osalta pesu- tai sterilointisyklin asiakkaan prosessista. Valmistajat eivät anna numeerisia hankausstandardeja, joten kriteerit sovitaan asiakkaan kanssa.
- Tallennus — materiaali, erä, lähde, teho, nopeus, taajuus, tarkennus, tulos, päivämäärä. Aloita seuraava erä tallennetuilla asetuksilla ja tarkista toistettavuus.
Terveys ja turvallisuus: muovihöyryt ja laserluokka
Jokainen palkin alla oleva muovi – ei vain PVC – päästää savua ja haihtuvia hajoamistuotteita. Muovin poistojärjestelmässä on kolme vaihetta: esisuodatin, HEPA-suodatin ja kemikaaliosa (aktiivihiili) – näin BOFA ja muut ovat suunnitelleet sen, koska haihtuvia yhdisteitä ei synny ainoastaan PVC:stä (Laser Focus World: PET vapauttaa bentseeniä). Klooratut muovit vaativat erillisen kemikaalipatruunan ja useammin vaihdettavat suodattimet (merkintäjärjestelmän valmistaja). Koneasetus (EU) 2023/1230, jota sovelletaan 20. tammikuuta 2027 alkaen, edellyttää, että vaarallisten aineiden päästöt on pidettävä, kerättävä, päästettävä ilmaan tai suodatettava.
Toinen kysymys on laserluokka. CIOP-PIB:n mukaan PN-EN 60825-1:2014-11 -standardin mukainen luokitus sisältää myös täysin suljetut suurteholaserit luokassa 1; pöydän yläpuolella oleva avoin galvopää kuuluu luokkaan 4, jossa jo hajaheijastus on vaarallista. Heijastukset ovat todellisia kiiltävillä ja läpinäkyvillä materiaaleilla, joten aallonpituuteen sopiva kotelo tai lasit (355 nm on eri suodatin kuin 1064 nm) ovat pakollisia; kotelon ja lasien valinta on kuvattu merkintäkoneen valintaa käsittelevässä tekstissä. Roboteus-lasermerkintäkoneiden joukosta löytyy sekä suljettuja että avoimia koneita.
Usein kysytyt kysymykset
Voiko kuitutussi merkitä muovia?
Se riippuu materiaalista. Kuitulaserin valmistajan mukaan 1064 nm merkitsee ABS:ää, polyamidia, polykarbonaattia, PMMA:ta ja muoveja laserlisäaineilla. Se jättää heikon tai ei lainkaan jälkiä PE:hen ja PP:hen ilman lisäaineita, koska nämä polymeerit absorboivat heikosti 1064 nm:n aallonpituutta (Polymers 2019). Testaa omilla osillasi ennen ostamista.
Vaatiiko muovien lasermerkintä uuttamista?
Kyllä, minkä tahansa muovin kanssa, koska polymeerien hajoaminen tuottaa savua ja haihtuvia yhdisteitä. PVC:n kohdalla merkintäjärjestelmän valmistaja kutsuu pakokaasua "perusvaatimukseksi", ja suodattimessa on oltava kemiallinen osa, koska kloori ja vesihöyry muodostavat suolahappoa. Ilman tällaista pakokaasujärjestelmää PVC:tä ei voida merkitä lainkaan.
Miksi PP:tä ja PE:tä ei voida merkitä kuitulaserilla?
Koska ne absorboivat 1064 nm:n aallonpituutta huonosti, kuitusuihku kulkee materiaalin läpi sen sijaan, että vapauttaisi energiaa pinnalla, eikä PP hiilty (Polymers 2019). Ratkaisuna on laseraktiivinen lisäaine, joka syötetään ruiskutuksen aikana, tai 355 nm:n UV-laser, joka merkitsee PE:tä ja PP:tä ilman lisäaineita.
Mitä ovat laseraktiiviset lisäaineet?
Nämä rakeisiin ruiskutuksen tai ekstruusion aikana lisätyt masterbatsit absorboivat infrapunasäteilyä ja laukaisevat polymeerin värinmuutoksen, joka reagoi huonosti lasereihin. Niitä ei voida lisätä valmiiseen osaan, eivätkä ne takaa kontrastia: Polymers 2019 -tutkimuksessa LMA:n lisääminen PP:hen huononsi tulosta, kun taas hiilimustaa sisältävä PP osoitti parhaan värin.
Voiko läpinäkyvää materiaalia merkitä?
Kyllä, mutta ei kuidulla – kuitu ei merkitse läpinäkyviä esineitä. CO2 ja UV sopivat läpinäkyvälle PET-muoville; UV merkitsee läpinäkyvän PC:n "erinomaisesti", jopa materiaalin sisällä, eikä vaadi lisäaineita, joita vanhemmat infrapunalaserit vaativat.
Lähteet
- 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/
Toimituksellinen huomautus
Roboteus.com-sivustolla olevat jälleenmyyjien listahinnat ja ohjehinnat voivat muuttua; esitetyt summat ovat lokakuun 2026 tilanteen mukaisia ja vain viitteellisiä. Merkintätulokset vaihtelevat koneen, materiaalin, väriaineen ja erän mukaan – matriisi on testikartta, ei takuu. Tämä teksti ei korvaa koneen valmistajan ohjeita tai työterveys- ja työturvallisuusmääräyksiä lasereiden ja työaseman ilmanvaihdon osalta.