금속의 경우 선택은 간단합니다. 1064nm 파이버 레이저는 대부분의 합금에 마킹이 가능하며, 반사율이 높은 금속(구리, 은, 금)만 추가 테스트가 필요합니다. 플라스틱의 경우, 동일한 레이저 빔을 사용해도 한쪽에는 검은색의 선명한 마킹이 나타나고 다른 쪽에는 아무런 마킹이 나타나지 않습니다. 두 부분이 동일해 보이지만, 그 차이는 폴리머, 염료, 충전재의 종류에 있으며 기계 설정과는 무관합니다.
따라서 플라스틱 레이저 마킹은 강철 레이저 마킹과는 다른 순서로 진행해야 합니다. 먼저 재질, 그다음 파장, 출력 및 속도를 고려해야 합니다. 본문에서는 이러한 요소들을 재질 × 파장(10.6µm CO2, 1064nm 광섬유, 355nm UV) × 효과 × 레이저 활성 첨가제 필요 여부라는 하나의 표로 정리했습니다. 이 표에는 제조사 및 관련 문헌에서 확인된 정보만 기재했으며, 나머지 항목은 "시험 필요"로 표시했습니다.
마지막에는 사전 구현 테스트 시트와 배기가스 관련 섹션이 있는데, 이는 플라스틱 가공 과정에서 배기가스가 발생하기 때문입니다. 마킹 방법과 마킹과 조각의 차이점은 영구 부품 마킹 (폴란드어 출처) 에 대한 내용에서 별도로 다룹니다.
레이저가 고분자에 미치는 영향 4가지
레이저는 한 가지 방식으로만 재료에 글자를 "태워" 넣는 것이 아닙니다. 레이저 장비 제조업체에 따르면, 재료를 바꾸는 방식은 주로 파장과 펄스 지속 시간에 따라 달라지며, 실제로는 네 가지 메커니즘이 사용됩니다.
| 기구 | 무슨 일이야? | 전형적인 모습 | 물질적 손실이 있습니까? |
|---|---|---|---|
| 색상 변화 | 안료 또는 고분자의 화학 반응 | 밝은 배경에 어두운 글자 또는 어두운 배경에 밝은 글자 | 아니요 - 매끄러운 표면 |
| 탄화 | 매트릭스 열분해; 검은색 표시는 탄소 생성물입니다 (Polymers 2019). | 검정색 또는 짙은 갈색 | 최저한의 |
| 거품 | 용융 및 기화; 기포가 빛을 산란시킵니다 (고분자 2019) | 어두운 플라스틱 표면에 밝고 볼록한 표시가 있음; 기계 제조업체에 따르면 크기는 20~40µm임 | 아니요, 표지판이 튀어나와 있어요. |
| 한 겹을 제거합니다 | 광택제 또는 인쇄물의 사진 | 아래 레이어(키, 패널)와의 대비 | 네 - 탑코트만 해당됩니다 |
일반적인 규칙은 마킹 제조업체의 재료에 기반합니다. 밝은 색 재료에는 어두운 자국(탄화 또는 색 변화)이, 어두운 색 재료에는 밝은 자국(발포)이 나타납니다. 부품에서 어떤 메커니즘이 작동하는지는 폴리머와 염료가 특정 파장을 흡수하는지 여부에 따라 달라지며, 이것이 선택의 핵심입니다.
각 파장이 물질에 미치는 영향
이산화탄소(10.6µm)는 대부분의 유기물에 흡수됩니다. 마킹 제조업체는 이산화탄소가 표면을 가열하고 녹여 볼록하거나 오목한 자국을 남긴다고 설명합니다. 이 빔은 투명한 재료(유리 및 PET)에 적합하며, 포장재의 층 제거에 사용할 수 있습니다. 다만, 고체 공업용 플라스틱의 경우 색상 대비가 제한적입니다.
레이저 마킹 장비 제조업체에 따르면, 광섬유(1064nm)는 "주로 표면을 가열하여 마킹"하며 투명한 물체에는 마킹이 불가능합니다. 해당 제조업체는 광섬유 마킹이 가능한 재질로 ABS, 폴리아미드, 폴리카보네이트, PMMA 및 "레이저 첨가제가 포함된 플라스틱"을 제시합니다. 재질이 1064nm 파장을 흡수하는 경우, 광섬유가 가장 저렴하고 빠른 마킹 방식입니다. 첨가제가 없는 PE와 PP에는 선명한 마킹이 되지 않습니다.
기기 제조업체에 따르면 녹색(532nm)은 표준 1064nm보다 "더 넓은 범위의 재료"에 적합하다고 합니다. 하지만 폴란드 매장에서는 흔하지 않으며, 이러한 일반적인 설명 외에는 재료별 데이터가 없으므로 매트릭스에 포함하지 않았습니다. 자세한 내용은 제조업체에 문의하십시오.
자외선(UV) 광자(355nm)는 재료를 녹이는 대신 분자 결합을 끊습니다. 이것이 바로 열 응력이 최소화되는 "콜드 마킹" 방식입니다. 마킹 장비 제조업체는 PC, ABS, PA, 첨가제가 없는 투명 플라스틱, 실리콘, PE/PP에 UV 마킹을 권장하며, 난연성 플라스틱에도 UV 마킹을 권장합니다. UV 마킹 스팟은 크기가 작아 전자 제품에 미세한 코드를 새기는 데 적합합니다.
재료 × 파장 × 효과 × 가산 행렬
아래에는 참고 자료를 통해 확인할 수 있는 내용을 요약했습니다. "시험"이란 인용된 자료에서 해당 조합에 대한 확정적인 결론을 제시하지 않는다는 의미입니다. 결과는 염료 및 첨가제에 따라 달라지므로 자체 배치에 대한 테스트가 필요합니다.
| 재료 | CO2 10.6 µm | 광섬유 1064nm | 자외선 355nm | 일반적인 효과 | 레이저 활성 첨가제 |
|---|---|---|---|---|---|
| ABS | 시도 | 네, 첨가물 없이요. | 네 - 천연 소재에 검은 자국이 있습니다 | 색상 변화 / 탄화 | 아니요 |
| PC | 시도 | 예 | 네, 투명한 상자 안에 있는 표지판도요. | 색상 변화, 어두운 자국 | 아니요 |
| PA6 / PA66 | 시도 | 예 | 네 - 어두운 곳에 밝은 표지판이 있어요 | 거품 발생/색상 변화 | 아니요 |
| 유리 섬유를 사용한 PA | 시도 | 테스트 - 필러 포함 "표시 방식이 다를 수 있음" | 시도 | 염료와 첨가제에 따라 다릅니다. | 정당에 따라 다릅니다 |
| 폼 | 시도 | 제조사 출처가 없으므로 작동한다고 가정하지 마십시오. | 시도 | 염료와 첨가제에 따라 다릅니다. | 시도 |
| PE | 시도 | 흡수력이 약하고, 색 변화도 거의 없다. | 네, 특정 매개변수를 사용하면 가능합니다. | 색상 변화 | 적외선에서는 가능하지만 자외선에서는 불가능함 |
| PP | 시도 | 흡수력이 약하고 탄화되지 않습니다. | 네, 특정 매개변수를 사용하면 가능합니다. | 색상 변화 | 적외선(IR)을 사용하면 도움이 되지만, 항상 효과가 있는 것은 아닙니다. |
| 애완 동물 | 예 - 투명합니다 | 예 - 높은 민감도 | 네, 투명한 것과 유색인 것 모두 가능합니다. | 색상 변화 | 아니요 |
| PMMA | 네 - 무광 각인 | 예 | 시도 | 완화/색상 변화 | 아니요 |
| 추신 | 시도 | 예 - 높은 민감도 | 시도 | 탄화/색상 변화 | 아니요 |
| 몰래 엿보다 | 시도 | 시도 | 시도 | 염료와 첨가제에 따라 다릅니다. | 시도 |
| 규소 | 시도 | 시도 | 네 - 명암 대비가 매우 높습니다. | 색상 변화 | 자외선이 없어도 됨 |
| TPU | 시도 | 일반적으로 추가가 필요합니다. | 시도 | 색상 변화 | 예, IR이 포함되어 있습니다. |
| 피비티 | 시도 | 시도 | 시도 | 염료와 첨가제에 따라 다릅니다. | 시도 |
| PVC | 화학적 여과 없이는 불가능 — 염소 → HCl | 화학적 여과 없이는 불가능 — 염소 → HCl | 출처 없음; 동일한 염소 | 화학적 여과만 사용한 금색 마크(CO2) | — |
표에서 "예"라고 표시된 이유는 다음과 같습니다. ABS, PA, PC, PMMA에 대한 섬유 강화 마킹 - 레이저 제조업체; ABS, PS, PET에 대한 IR 마킹, PE 및 PP는 흡수율이 낮음, PE, PP 및 TPU에는 첨가제 사용 - Polymers 2019; ABS, PC, PA, PET, 실리콘, PE 및 PP에 대한 UV 마킹, 투명 PET에 대한 CO2 마킹, 유리 섬유 강화 마킹 - 마킹기 제조업체; PVC에 대한 마킹 시스템 제조업체. 마킹기 제조업체는 카본 블랙 플라스틱은 "대부분 마킹이 잘 된다"고 언급했지만, 재활용 플라스틱은 더 어렵다고 지적하며, 동일한 상표명을 가진 제품이라도 두 배치에서 다른 결과가 나올 수 있다고 설명합니다.
PE, PP 및 투명 플라스틱에 자외선 차단제 또는 첨가제가 필요한 이유는 무엇입니까?
폴리에틸렌과 폴리프로필렌은 가장 흔한 포장재이면서 동시에 섬유에 가장 까다로운 재료이기도 합니다. Czyżewski와 공저자들이 발표한 연구(Polymers 2019)에 따르면, HDPE와 PP는 1064nm 파장의 빛을 거의 흡수하지 않아 색 변화가 미미하며, 특히 PP는 탄화되지 않습니다.
두 가지 방법이 있습니다. 첫 번째는 사출 또는 압출 과정에서 첨가하는 레이저 활성 첨가제(LMA, 마스터배치)로, 적외선을 흡수하여 색상 변화를 유도합니다. 이 방법은 부품 제조업체를 위한 것이지 마킹제를 위한 것이 아닙니다. 즉, 완제품은 "정제"할 수 없습니다. 또한 첨가제가 완벽한 결과를 보장하는 것도 아닙니다. 인용된 연구에서는 PP에 LMA를 첨가했을 때 대비가 감소했고, 카본 블랙으로 착색된 PP가 가장 우수한 마킹 효과를 보였습니다.
두 번째 옵션은 UV 방식입니다. 마킹기 제조업체는 PE와 PP 소재에 "특정 UV 매개변수가 필요하다"고 명시하고 있지만, 첨가제 없이도 마킹이 가능합니다. 기존 IR 레이저 방식에서는 화학 첨가제가 필요했던 투명 소재도 UV 방식에서는 첨가제가 필요하지 않습니다. 만약 다른 회사의 부품에 마킹을 해야 하고, 제조 과정에 대한 통제권이 없다면, 가공 과정에서 어떤 첨가제를 넣었는지와 관계없이 UV 레이저를 이용한 플라스틱 마킹이 유일한 방법입니다.
UV 저온 마킹: 355nm 파장을 사용할 때 추가 비용을 지불할 가치가 있을까요?
마킹 장비 제조업체는 플라스틱이 열을 "보존"하는 성질이 있어 열에 노출되면 부품이 변형되거나 팽창할 수 있으므로 민감한 부품에는 UV 처리를 권장한다고 설명합니다. 다른 제조업체들은 더 짧은 펄스(MOPA)를 사용하면 발포 및 용융을 방지할 수 있다고 덧붙이는데, 이는 다른 파장을 대체하는 것은 아닌 간접적인 접근 방식입니다.
Roboteus는 RBZ 1515UV UV 마커를 통해 이러한 역할을 수행합니다. 이 마커는 JPT 5W(355nm) UV 광원, 150 × 150mm의 작업 영역, 최대 250mm의 공작물 높이, 최대 7m/s의 갈바노미터 헤드 속도, 최대 0.01mm의 정밀도, 그리고 제조사 기준 최대 20,000시간의 광원 수명을 제공합니다. 소비 전력은 230V에서 최대 900W입니다. EZCAD 2가 기본 제공되며, LightBurn은 옵션입니다. 제조사는 이 공정을 열 손상 없는 광화학적 어블레이션이라고 설명하며, 플라스틱, 유리, 세라믹, 전자 제품 및 온더플라이 마킹에 적용 가능하다고 명시하고 있습니다. roboteus.com에서의 예상 가격은 해당 공정에 맞게 구성된 경우 19,512.00 PLN(세금 포함)부터 시작합니다(2026년 10월 기준).
UV 마크 추가 요금은 상당한 차이를 보입니다. 2026년 10월 기준 정가에 따르면, 한 매장에서는 5W UV 마크를 28,455.28 PLN(세금 포함)에 판매하는 반면, 30W 광섬유 마크는 15,121.95 PLN(세금 포함)에 판매하여 13,333.33 PLN의 차이를 보입니다. 다른 두 매장에서도 5W UV 마크와 30W 광섬유 마크의 가격 차이는 비슷합니다. 자세한 가격 내역은 마크 선택 관련 본문에서 확인할 수 있습니다. PE, PP, 투명 플라스틱, 실리콘 또는 의료 부품과 같은 재질로 제작된 제품에는 이러한 가격 차이가 발생할 수 있습니다. 마크 제조업체에 따르면 의료용 재질에 대한 UV 마크는 용제, 오토클레이브 및 마모에 강한 반면, 패드 인쇄는 멸균 후 마크가 흐려진다고 합니다.
주로 ABS, PC, PA, 플라스틱 및 금속에 마킹하는 경우라면 일반적으로 파이버 레이저로도 충분합니다. 제조사에서는 RBZ 2020 파이버 레이저 마킹기 (Raycus 50W, 200 × 200mm 필드)를 금속 및 일부 플라스틱 마킹용으로 설명하고 있습니다. 레이저 마킹기 선택 가이드에서 출력, 필드 크기, 소스 선택에 대해 (폴란드어 출처) 자세히 다루었습니다.
PVC 및 염소계 플라스틱: 염소, 염산 및 화학적 여과
PVC는 레이저로 선명한 마킹을 생성합니다. 마킹 시스템 제조업체는 자사 제품 설명서에서 이 마킹이 내구성이 뛰어나고 마모에 강한 CO2로 만들어진 "독특한 금색 마크"라고 설명하지만, 이것이 바로 함정입니다. 같은 설명서에는 PVC에 레이저 마킹을 하면 염소 증기가 발생하고, 염소가 수증기와 결합하여 염산을 생성하는데, 이 염산이 생산 환경에서 금속과 플라스틱을 부식시킨다고 명시되어 있습니다. 제조업체는 배기 환기를 "필수 요구 사항"으로 강조하며, PVC용 필터는 "매달 또는 분기별로" 교체해야 한다고 설명합니다.
Laser Focus World는 PVC와 PET 증기에 염화수소와 벤젠이 함유되어 있으며, 끈적이는 입자들이 일반 필터를 단 몇 분 만에 막히게 할 수 있다고 덧붙였습니다. 따라서 3단계 여과 시스템(프리필터, HEPA 필터, 화학물질 필터)을 사용합니다. 이 마킹 시스템 제조업체는 자사 배기 장치의 HEPA 효율이 0.3µm에서 99.997%에 달한다고 주장하며, PVC용 화학물질 필터가 포함된 별도 모델도 제공합니다.
일반적인 지침: 화학 필터 없이 PVC, "비닐" 케이블 피복, PVC 접착 호일 또는 구성 성분을 알 수 없는 가죽 유사 재질에 대한 주문은 받지 마십시오. 이 지침은 CO2에도 적용되며, 광섬유 소스 제조업체는 PVC를 표시 재료로 명시적으로 언급하지도 않으므로 광섬유에도 동일한 규칙을 적용하십시오.
공통 부품 및 작동 방식
행렬을 실제 세부 사항으로 변환한 것은 다음과 같습니다.
- 기기 하우징(ABS, PC, PC/ABS) - 섬유 강화 플라스틱 또는 UV 코팅; 밝은 색 하우징에 어두운 색 표시. 재활용 소재 또는 난연 소재의 경우, 각 배치별로 테스트해야 하며, 기계 제조업체는 난연 소재에 대해 UV 코팅을 지정합니다.
- 전기 커넥터 및 부품(PA, PBT, PA GF) - PA 광섬유 및 UV, PBT 및 유리 섬유가 포함된 PA는 "테스트" 분야입니다. 정밀한 DataMatrix 코드는 더 작은 UV 스팟의 필요성을 뒷받침합니다.
- 케이블 및 외피(PE, PVC, TPU) - 광섬유에 사용되는 PE 및 TPU에는 일반적으로 첨가제가 필요하며, UV 마킹은 첨가제 없이 PE에 적용되고, PVC는 화학적 여과만으로 처리됩니다.
- 포장재(PET, PP, PE) - PET는 CO2 및 UV 소결 방식, PP 및 PE는 섬유 소결 방식에 따라 첨가제가 달라지며, 생산 라인의 실시간 마킹 및 생산 주기 시간이 결정됩니다.
- 전자제품 및 판촉물 – 열쇠의 니스칠 제거, 어두운 케이스의 얼룩 제거, 재질을 알 수 없는 펜과 열쇠고리 제거 등 다양한 용도로 사용 가능하며, UV 방식은 특별한 배합 없이도 가장 광범위한 재질에 효과적이기 때문에 최적의 선택입니다.
구현 전 테스트: 테스트 카드
플라스틱 낭비의 가장 큰 원인은 기계 결함이 아니라, 시험 생산 과정을 생략하는 데 있습니다. 모든 새로운 부품, 색상, 그리고 생산 배치는 주문에 투입되기 전에 동일한 테스트 시트를 거쳐야 합니다.
- 재질 식별 – 상세 정보 표시(예: ">ABS<", ">PA66-GF30<"), 가공업체의 기술 데이터 시트, 염료, 충전제, 난연제 및 재활용 원료 비율에 대한 정보.
- 파라미터 그리드 는 전력은 증가하고 속도는 감소하며 초점은 변화하는 단일 디테일 필드입니다. 최대 대비를 생성하는 최소 에너지를 찾아야 합니다. 에너지가 너무 높으면 거품 발생, 초점 부족 및 왜곡이 발생합니다.
- 명암 및 가장자리 평가 - 현미경으로 가장자리 선명도, 문자 볼록도, 미세 균열 등을 확인합니다. 2D 코드는 스캐너로 확인하고, 고객이 품질 평가를 요구하는 경우 검증 도구를 사용합니다.
- 내구성 테스트는 이소프로필 알코올로 닦고, 천으로 문지르는 과정을 포함하며, 의료용 또는 세척용 부품의 경우 고객 공정의 세척 또는 살균 과정을 거칩니다. 제조업체는 수치로 된 마모 표준을 제공하지 않으므로 기준은 고객과 협의하여 정합니다.
- 기록 항목 - 재질, 배치, 소스, 출력, 속도, 주파수, 초점, 결과, 날짜. 저장된 설정으로 다음 배치를 시작하고 재현성을 확인하십시오.
보건 및 안전: 플라스틱 연기 및 레이저 교육
레이저 빔 아래에 있는 모든 플라스틱은 PVC뿐만 아니라 연기와 휘발성 분해 생성물을 방출합니다. 플라스틱 추출 시스템은 사전 필터, HEPA 필터, 화학 필터(활성탄)의 3단계로 구성됩니다. BOFA를 비롯한 여러 업체는 휘발성 화합물이 PVC에서만 발생하는 것이 아니기 때문에 이러한 방식으로 시스템을 설계합니다(Laser Focus World: PET는 벤젠을 방출합니다). 염소계 플라스틱의 경우 전용 화학 카트리지가 필요하며 필터 교체 주기도 더 잦아야 합니다(표시 시스템 제조업체). 2027년 1월 20일부터 시행되는 기계류 규정(EU) 2023/1230은 유해 물질 배출을 포집, 제거 또는 여과하도록 요구합니다.
두 번째 문제는 레이저 등급입니다. CIOP-PIB에 따르면 PN-EN 60825-1:2014-11에 따른 분류에서 완전 밀폐형 고출력 레이저는 1등급에 포함됩니다. 테이블 위에 개방형 갈보 헤드가 있는 레이저는 4등급으로, 확산 반사조차도 위험합니다. 반사는 광택이 있거나 투명한 재질에서 실제로 발생하므로 파장에 맞는 하우징이나 유리(355nm는 1064nm와 다른 필터임)를 사용하는 것이 필수적입니다. 하우징과 유리의 선택은 마킹기 선택 관련 설명에서 확인할 수 있습니다. Roboteus 레이저 마킹기 제품군 에는 밀폐형과 개방형 모델이 모두 있습니다.
자주 묻는 질문
섬유 마커로 플라스틱에 자국을 남길 수 있나요?
재질에 따라 다릅니다. 파이버 레이저 제조업체에 따르면 1064nm 레이저는 ABS, 폴리아미드, 폴리카보네이트, PMMA 및 레이저 첨가제가 포함된 플라스틱에 마킹을 할 수 있습니다. 첨가제가 없는 PE와 PP에는 1064nm 파장을 잘 흡수하지 못하기 때문에 희미한 마킹만 남거나 전혀 마킹이 되지 않습니다(Polymers 2019). 구매 전에 직접 부품에 테스트해 보시기 바랍니다.
플라스틱 레이저 마킹 시 추출 과정이 필요한가요?
네, 모든 플라스틱에 해당됩니다. 고분자 분해 과정에서 연기와 휘발성 화합물이 발생하기 때문입니다. 특히 PVC의 경우, 마킹 시스템 제조업체는 배기 장치를 "필수 요건"으로 규정하고 있으며, 필터에는 화학 물질 처리 장치가 반드시 포함되어야 합니다. 염소와 수증기가 반응하여 염산을 생성하기 때문입니다. 이러한 배기 시스템이 없으면 PVC에는 마킹을 전혀 할 수 없습니다.
PP와 PE 소재에는 왜 파이버 레이저로 마킹을 할 수 없나요?
PP는 1064nm 파장을 잘 흡수하지 못하기 때문에 광섬유 빔이 표면에서 에너지를 방출하지 않고 재료를 통과하여 탄화되지 않습니다(Polymers 2019). 해결책은 사출 성형 과정에서 레이저 활성 첨가제를 도입하거나 첨가제 없이 PE와 PP에 마킹할 수 있는 355nm UV 레이저를 사용하는 것입니다.
레이저 활성 첨가제란 무엇인가요?
사출 또는 압출 과정에서 과립에 첨가되는 이러한 마스터배치는 적외선을 흡수하여 폴리머의 색상 변화를 유발하는데, 이로 인해 레이저에 대한 반응성이 떨어집니다. 이러한 마스터배치는 완제품에 첨가할 수 없으며, 색상 대비를 보장하지 않습니다. Polymers 2019 연구에 따르면 PP에 LMA를 첨가했을 때 결과가 악화된 반면, 카본 블랙을 첨가한 PP가 가장 좋은 색상을 나타냈습니다.
투명한 재질에도 마킹이 가능한가요?
네, 하지만 광섬유 레이저는 투명한 물체에 마킹이 되지 않습니다. CO2 레이저와 UV 레이저는 투명 PET에 적합하며, UV 레이저는 투명 PC에 소재 내부까지 "탁월하게" 마킹할 수 있고, 기존 적외선 레이저처럼 첨가제가 필요하지 않습니다.
출처
- 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/
편집자 주
roboteus.com에 표시된 소매가 및 안내가격은 변경될 수 있습니다. 표시된 금액은 2026년 10월 기준이며 참고용으로만 제공됩니다. 마킹 결과는 특정 장비, 재료, 염료 및 생산 배치에 따라 달라질 수 있으며, 매트릭스는 테스트용 샘플일 뿐 보증이 아닙니다. 본 내용은 장비 제조업체의 사용 설명서 또는 레이저 및 작업대 환기에 관한 산업 안전 보건 규정을 대체하지 않습니다.