金属の場合、選択は簡単です。1064nmファイバーレーザーはほとんどの合金にマーキングでき、高反射金属（銅、銀、金）のみが検査を必要とします。プラスチックの場合、同じビームを使用しても、片方の部品には黒くはっきりとしたマーキングができますが、もう片方には何もマーキングされません。両者は見た目は同じですが、違いはポリマー、染料、充填剤にあり、機械の設定によるものではありません。
プラスチックへのレーザーマーキングは、鋼材とは異なる順序で考慮する必要があります。まず材料、次に波長、そして出力と速度です。本稿では、これを材料×波長（10.6 µm CO2レーザー、1064 nmファイバーレーザー、355 nm UVレーザー）×効果×レーザー活性添加剤の必要性という単一のマトリックスに整理しています。このマトリックスには、供給元メーカーや出版物によって確認された情報のみを記入し、残りの項目は「試験が必要」とマークしています。
最後に、導入前のテストシートと、プラスチック加工工程における排気ガスに関するセクションがあります。マーキング方法、およびマーキングと彫刻の違いについては、永久部品マーキング (ポーランド語の出典)に関する本文で別途説明しています。
4つのメカニズム：レーザーがポリマーに及ぼす影響
レーザーは、単一の方法で材料に刻印を「焼き付ける」わけではありません。レーザー加工機のメーカーによると、材料を変化させる方法は主に波長とパルス幅に依存し、実際には4つのメカニズムが用いられています。
| 機構 | どうしたの | 典型的な外観 | 物的損失はありますか？ |
|---|---|---|---|
| 色の変化 | 顔料またはポリマーの化学反応 | 明るい背景に暗い看板、または暗い背景に明るい看板 | いいえ - 滑らかな表面 |
| 炭化 | マトリックス熱分解；黒線は炭素生成物を示す（ポリマーズ2019） | 黒または濃い茶色 | 最小 |
| 発泡 | 溶融とガス化；気泡が光を散乱させる（ポリマー2019） | 暗いプラスチックに明るい隆起した跡。機械メーカーによると、20～40 µm。 | いいえ、看板が目立ちます |
| 層を取り除く | ニスまたはプリントの写真 | 下のレイヤー（キー、パネル）とのコントラスト | はい - トップコートのみ |
経験則は、マーキングメーカーの材料に基づいています。淡色の材料では、ターゲットは濃いマーキング（炭化または変色）であり、濃い色の材料では、薄いマーキング（発泡）です。部品上でどちらのメカニズムが作動するかは、ポリマーとその染料が特定の波長を吸収するかどうかによって決まります。これが選択の核心です。
各波長が物質に及ぼす影響
CO2（10.6 µm）はほとんどの有機材料に吸収されます。マーキングメーカーは、その効果を表面の加熱と溶融による凸状または凹状のマーキングと説明しています。このビームは透明材料（ガラスやPETなど）の除去、層状構造や包装材の除去に適していますが、固体工業用プラスチックにおける色のコントラストは限られています。
マーキングメーカーによると、ファイバー（1064 nm）は「主に表面を加熱してマーキングを行う」ため、透明な物体にはマーキングできません。レーザーメーカーは、ファイバーでマーキングできる材料として、ABS、ポリアミド、ポリカーボネート、PMMA、および「レーザー添加剤入りのプラスチック」を挙げています。材料が1064 nmを吸収する場合、ファイバーは最も安価で迅速なマーキング手段となります。添加剤なしのPEとPPでは、判読可能なマーキングはできません。
機械メーカーによると、緑色（532 nm）は標準の1064 nmよりも「幅広い種類の材料」に対応しているとのことです。ポーランドの店舗では入手が難しく、この一般的な説明以外に材料ごとのデータがないため、マトリックスには含めていません。入手先についてはメーカーにお問い合わせください。
紫外線（355 nm）は、材料を溶かすのではなく分子結合を破壊するため、熱ストレスを最小限に抑えた「コールドマーキング」が可能です。マーキング機のメーカーは、PC、ABS、PA、添加剤を含まない透明プラスチック、シリコーン、PE/PP、難燃性プラスチックに対してUVを指定しています。UVスポットは小さいため、電子機器に微細なコードを印字する際に重要です。
材料×波長×効果×添加マトリックス
以下に、情報源によって裏付けられる内容をまとめました。「試行」とは、引用された情報源がこの組み合わせについて決定的な結論を示していないことを意味します。結果は染料と添加剤によって異なり、ご自身のバッチでテストする必要があります。
| 材料 | CO2 10.6 µm | ファイバー1064nm | UV 355 nm | 典型的な効果 | レーザー活性添加剤 |
|---|---|---|---|---|---|
| ABS | 試み | はい、添加物なしで | はい - 自然な黒の跡 | 変色／炭化 | いいえ |
| PC | 試み | はい | はい、透明な看板の中にある看板もです。 | 色の変化、黒い跡 | いいえ |
| PA6 / PA66 | 試み | はい | はい、暗い背景に明るい看板 | 泡立ち／変色 | いいえ |
| ガラス繊維入りPA | 試み | テスト - フィラー入り「採点方法が異なる場合がある」 | 試み | 染料と添加物によって異なる | 政党による |
| ポム | 試み | メーカーからの情報源がないため、動作するとは限りません。 | 試み | 染料と添加物によって異なる | 試み |
| PE | 試み | 吸収性が低く、ほとんど色が変わらない | はい、特定のパラメータで | 色の変化 | 赤外線でははい、紫外線ではいいえ |
| PP | 試み | 吸収性が低く、炭化しない | はい、特定のパラメータで | 色の変化 | はい、IRではそうですが、必ずしも役に立つとは限りません |
| ペット | はい - 透明 | はい - 感受性が高い | はい、透明で色付きです | 色の変化 | いいえ |
| PMMA | はい - マット彫刻 | はい | 試み | 凹凸／色の変化 | いいえ |
| PS | 試み | はい - 感受性が高い | 試み | 炭化／変色 | いいえ |
| ピーク | 試み | 試み | 試み | 染料と添加物によって異なる | 試み |
| シリコン | 試み | 試み | はい、非常に高いコントラストです | 色の変化 | 紫外線は使用しない |
| TPU | 試み | 通常は追加が必要 | 試み | 色の変化 | はい、IR対応です |
| PBT | 試み | 試み | 試み | 染料と添加物によって異なる | 試み |
| PVC | 化学ろ過なしでは不可能 — 塩素 → HCl | 化学ろ過なしでは不可能 — 塩素 → HCl | 発生源なし。同じ塩素 | ゴールドマーク（CO2）化学ろ過のみ | — |
表中の「はい」の理由：ABS、PA、PC、PMMAへの繊維―レーザーメーカー；ABS、PS、PETへのIR照射、PEおよびPPへの吸収不良、PE、PP、TPUへの添加剤―Polymers 2019；ABS、PC、PA、PET、シリコーン、PEおよびPPへのUV照射、透明PETへのCO2照射、ガラス充填剤―マーキングマシンメーカー；PVC―マーキングシステムメーカー。マーキングマシンメーカーは、カーボンブラックプラスチックは「多くの場合、マーキングが良好」である一方、再生材はより困難であり、同じ商標名でも2つのバッチで異なる結果が生じる可能性があると指摘している。
PE、PP、透明プラスチックにUV照射や添加剤が必要な理由
ポリエチレンとポリプロピレンは最も一般的な包装材料であると同時に、繊維にとって最も扱いが難しい材料でもある。Czyżewskiらによる研究（Polymers 2019）では、HDPEとPPは1064nmの放射線をほとんど吸収しないため、ほとんど変色せず、PPは炭化しないことが明確に示されている。
選択肢は2つあります。1つ目は、射出成形または押出成形時に添加されるレーザー活性添加剤（LMA、マスターバッチ）で、赤外線を吸収して色の変化を引き起こします。この方法は部品メーカー向けであり、マーキング剤向けではありません。完成品を「改良」することはできません。また、添加剤は必ずしも効果があるとは限りません。引用した研究では、PPにLMAを添加するとコントラストが低下し、カーボンブラックで着色したPPが最も良いマーキング効果を示しました。
2つ目の選択肢はUVです。マーキング機のメーカーは、PEとPPは「特定のUVパラメータを必要とする」と述べていますが、添加剤なしでマーキングが可能です。従来のIRレーザーでは化学添加剤が必要だった透明材料も、UVでは不要です。他社製の部品にマーキングする場合で、配合を管理できない場合は、加工業者が何を添加したかに関わらず、UVレーザーでプラスチックにマーキングするしか方法はありません。
UVコールドマーキング：355nmが追加コストに見合う価値がある場合
マーキングメーカーは、プラスチックは熱を「保持」する性質があるため、熱源によって部品が変形したり膨張したりする可能性があると説明し、デリケートな部品にはUV照射を推奨している。他のメーカーは、短いパルス（MOPA）を用いることで発泡や溶融を抑制できると付け加えているが、これは他の波長に取って代わるものではなく、間接的なアプローチである。
Roboteus は、 RBZ 1515UV UV マーカーでこの役割を提供します。JPT 5 W (355 nm) UV 光源、作業領域 150 × 150 mm、ワークピースの高さ最大 250 mm、ガルバノメトリック ヘッド速度最大 7 m/s、精度最大 0.01 mm、メーカーによると光源寿命最大 20,000 稼働時間。消費電力: 230 V で最大 900 W。EZCAD 2 が付属、LightBurn はオプション。メーカーは、このプロセスを熱損傷のない光化学アブレーションと説明し、プラスチック、ガラス、セラミック、電子機器、オンザフライ マーキングをリストしています。roboteus.com での概算価格: プロセスに合わせて構成された場合、19,512.00 PLN ネット (2026 年 10 月現在) から。
UVマーキングの追加料金は測定可能です。2026年10月時点の定価によると、ある店舗では5W UVマーキングが28,455.28 PLN（税抜）であるのに対し、30Wファイバーマーキングは15,121.95 PLN（税抜）（差額は13,333.33 PLN）となっています。他の2店舗でも、5W UVマーキングと30Wファイバーマーキングの差額はほぼ同じです。マーカーの選択に関するテキストに詳細な内訳が記載されています。この差額は、部品にPE、PP、透明プラスチック、シリコン、または医療部品が含まれている場合に意味があります。マーカーメーカーは、医療材料へのUVマーキングは溶剤、オートクレーブ、摩耗に耐性があり、パッド印刷は滅菌後に色あせると述べています。
主にABS、PC、PA、プラスチック、金属にマーキングする場合は、ファイバーレーザーで十分です。RBZ 2020ファイバーマーカー（Raycus 50W、200×200mmフィールド）は、メーカーによると金属および一部のプラスチック向けの装置です。レーザーマーカーの選び方ガイドでは、出力、フィールド、光源の選択について (ポーランド語の出典)解説しています。
PVCおよび塩素化プラスチック：塩素、HCl、および化学ろ過
PVCはレーザー照射によって判読可能なマーキングを施すことができる。マーキングシステムメーカーは、そのアプリケーションノートの中で、耐久性と耐摩耗性に優れたCO2製の「独自の金色のマーキング」と説明しているが、これが落とし穴となる。同じノートには、PVCへのレーザーマーキングによって塩素蒸気が発生し、塩素と水蒸気が結合して塩酸が生成され、それが製造環境中の金属やプラスチックを劣化させると記載されている。メーカーは排気換気を「必須要件」とし、PVC用フィルターは「毎月または四半期ごと」に交換するよう指示している。
Laser Focus World社によると、PVCやPETのヒュームには塩化水素とベンゼンが含まれており、粘着性のある粒子が標準フィルターを数分で目詰まりさせる可能性があるとのことです。そのため、プレフィルター、HEPAフィルター、化学処理セクションの3段階ろ過を採用しています。このマーキングシステムメーカーは、自社製排気装置のHEPAフィルター効率が0.3µmで99.997%であると主張しており、PVC用の化学処理インサートを備えた別モデルも用意されています。
経験則として、化学フィルターなしでは、PVC、ビニール製ケーブルシース、PVC粘着フィルム、または組成不明の皮革状材料の注文は受け付けないこと。この注意点はCO2にも当てはまります。繊維原料メーカーはPVCをマーキング材料として記載していないため、繊維にも同じルールを適用してください。
共通部品とその修理方法
行列を具体的な詳細に変換すると、次のようになります。
- デバイス筐体（ABS、PC、PC/ABS） — ファイバーまたはUV。ライト筐体には黒色のマークが付く。リサイクル材または難燃剤を使用する場合は、各バッチごとにテストを実施。難燃剤については、機械メーカーがUV指定を行う。
- 電気コネクタおよび部品（PA、PBT、PA GF） — PAファイバーとUV照射。PBTおよびPAとガラスファイバーの組み合わせが「テスト」対象分野です。DataMatrixの微細なコードは、より小さなUV照射スポットの必要性を示唆しています。
- ケーブルおよび被覆材（PE、PVC、TPU） - 光ファイバーにPEおよびTPUを使用する場合は通常添加剤が必要であり、UVマーキングPEは添加剤なしで使用できます。PVCは化学ろ過のみで使用できます。
- 包装材（PET、PP、PE） - PETはCO2とUVによる処理、PPとPEは添加剤に応じて繊維による処理、オンラインでのオンザフライマーキングとサイクルタイムによって決定されます。
- 電子機器や販促品など、鍵のニス除去、暗いケースの薄いマーキングの除去、組成不明の素材で作られたペンやキーホルダーの除去などにおいて、UVは幅広い素材に対応できるため、最適な選択肢となります。
導入前テスト：テストカード
プラスチックにおける最大の無駄は、機械の故障ではなく、試作工程の省略から生じます。すべての新しい部品、色、ロットは、注文に送られる前に同じテストシートを経る必要があります。
- 材料識別– 詳細情報へのマーキング（例：">ABS<」、「">PA66-GF30<」）、加工業者の技術データシート、染料、充填剤、難燃剤、リサイクル材の割合に関する情報。
- パラメータグリッドとは、出力が徐々に増加し、速度が徐々に減少し、焦点が変化する、単一ディテールのフィールドです。最適なコントラストが得られる最小のエネルギー値を探します。エネルギー値が高すぎると、画像のにじみ、アンダーシュート、歪みが生じます。
- コントラストとエッジの評価― 顕微鏡下：エッジの鮮明度、文字の凸度、ヘアラインクラック。2Dコードはスキャナーで確認し、顧客が品質評価を要求する場合は検証機で確認します。
- 耐久性試験では、イソプロピルアルコールによる拭き取り、布による摩擦、そして医療機器や洗浄部品の場合は、顧客の工程における洗浄または滅菌サイクルを実施します。メーカーは摩耗に関する数値基準を提供していないため、基準は顧客と合意の上で決定されます。
- 記録内容：素材、バッチ、ソース、出力、速度、周波数、フォーカス、結果、日付。保存した設定で次のバッチを開始し、再現性を確認します。
健康と安全：プラスチックの煙とレーザーに関する授業
ビームの下にあるすべてのプラスチックは、PVCだけでなく、煙と揮発性分解生成物を放出します。プラスチック抽出システムは、プレフィルター、HEPAフィルター、化学セクション（活性炭）の3段階で構成されています。これは、揮発性化合物がPVCだけでなく他のプラスチックからも生成されるためです（Laser Focus World：PETはベンゼンを放出します）。塩素化プラスチックには専用の化学カートリッジとより頻繁なフィルター交換が必要です（マーキングシステムメーカー）。2027年1月20日から適用される機械規則（EU）2023/1230では、有害物質の排出は保持、捕集、排出、またはろ過されなければならないと規定されています。
2つ目の問題はレーザーのクラスです。CIOP-PIBによると、PN-EN 60825-1:2014-11による分類では、完全に密閉された高出力レーザーもクラス1に分類されます。テーブル上の開放型ガルバノヘッドはクラス4で、拡散反射でさえ危険です。光沢のある透明な材料では反射が実際に発生するため、波長（355 nmと1064 nmでは異なるフィルター）に合わせたハウジングまたはガラスが必須です。ハウジングとガラスの選択については、マーキングマシンの選択に関するテキストで説明しています。Roboteusのレーザーマーキングマシンには、密閉型と開放型の両方のマシンがあります。
よくある質問
ファイバーマーカーはプラスチックに印をつけることができますか？
材質によって異なります。ファイバーレーザーメーカーによると、1064 nmの光はABS、ポリアミド、ポリカーボネート、PMMA、およびレーザー添加剤入りのプラスチックにマーキング効果を発揮します。添加剤なしのPEとPPには、これらのポリマーは1064 nmの光を弱く吸収するため、マーキング効果は薄いか、全く現れません（Polymers 2019）。購入前に、ご自身の部品でテストすることをお勧めします。
プラスチックへのレーザーマーキングには抽出処理が必要ですか？
はい、あらゆるプラスチックでそうです。ポリマーの分解によって煙や揮発性化合物が発生するからです。PVCの場合、マーキングシステムメーカーは排気を「必須要件」としており、塩素と水蒸気が塩酸を生成するため、フィルターには化学処理セクションが必要です。このような排気システムがなければ、PVCにマーキングすることは一切できません。
PPやPEにファイバーレーザーでマーキングできないのはなぜですか？
PPは1064nmの光をあまり吸収しないため、ファイバービームは表面でエネルギーを放出することなく材料を透過し、PPは炭化しない（Polymers 2019）。解決策としては、射出成形時にレーザー活性添加剤を導入するか、添加剤なしでPEとPPにマーキングできる355nmのUVレーザーを使用する方法がある。
レーザー活性添加剤とは何ですか？
これらのマスターバッチは、射出成形または押出成形時に顆粒に添加され、赤外線を吸収してポリマーの色変化を引き起こしますが、レーザー光に対する反応性は低いです。完成品に添加することはできず、コントラストを保証するものでもありません。Polymers 2019の研究では、PPにLMAを添加すると結果が悪化し、カーボンブラックを添加したPPが最も良い色を示しました。
透明な素材にマーキングすることは可能ですか？
はい、ただしファイバーレーザーではできません。ファイバーレーザーは透明な物体にマーキングできません。CO2レーザーとUVレーザーは透明なPETに適しており、UVレーザーは透明なPCに素材内部も含めて「非常に良く」マーキングできます。また、従来のIRレーザーが必要としていた添加剤も不要です。
情報源
- 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/
編集者注
roboteus.comに掲載されている小売価格および参考価格は変更される場合があります。表示されている金額は2026年10月現在のものであり、参考値です。マーキング結果は、使用する機械、材料、染料、バッチによって異なります。マトリックスはテストマップであり、保証ではありません。このテキストは、機械メーカーの指示や、レーザーおよび作業場の換気に関する労働安全衛生規則に代わるものではありません。