Ant metalo pasirinkimas paprastas: 1064 nm bangos ilgio šviesolaidinis lazeris žymi daugumą lydinių, o testuoti reikia tik labai gerai atspindinčius metalus (varį, sidabrą, auksą). Ant plastiko tas pats spindulys vienoje dalyje sukuria juodą, kontrastingą žymę, o kitoje – nieko, nors abi atrodo identiškai. Skirtumas slypi polimere, dažuose ir užpilde, o ne mašinos nustatymuose.
Todėl plastikų lazerinis žymėjimas reikalauja kitokios tvarkos nei plienas: pirmiausia medžiaga, tada bangos ilgis, tada galia ir greitis. Šiame tekste visa tai susiejama į vieną matricą: medžiaga × bangos ilgis (10,6 µm CO2, 1064 nm pluoštas, 355 nm UV) × efektas × ar reikalingas lazeriu aktyvus priedas. Šią matricą pildome tik informacija, patvirtinta šaltinių gamintojų ir leidinių; likę laukai pažymėti kaip „reikia išbandyti“.
Pabaigoje pateikiamas išankstinio diegimo bandymo lapas ir skyrius apie dūmus, nes išmetamosios dujos yra plastikų apdorojimo proceso dalis. Žymėjimo metodai ir skirtumas tarp žymėjimo ir graviravimo aptariami atskirai tekste apie nuolatinį dalių žymėjimą (šaltinis lenkų kalba) .
Keturi mechanizmai: ką lazeris daro su polimeru
Lazeris užrašo į medžiagą „įdegina“ ne vienu būdu. Pasak lazerinio aparato gamintojo, medžiagos keitimo būdas pirmiausia priklauso nuo bangos ilgio ir impulso trukmės, o praktiškai naudojami keturi mechanizmai.
| Mechanizmas | Kas vyksta? | Tipinė išvaizda | Ar yra kokių nors materialinių nuostolių? |
|---|---|---|---|
| Spalvos pasikeitimas | Pigmento arba polimero cheminė reakcija | Tamsus ženklas šviesiame fone arba šviesus ženklas tamsiame fone | Ne – lygus paviršius |
| Karbonizacija | Matricos pirolizė; juoda žymė yra anglies produktai (Polimerai 2019) | Juoda arba tamsiai ruda | Minimalus |
| Putavimas | Lydymas ir dujofikacija; burbuliukai išsklaido šviesą (Polimerai 2019) | Ryškus, iškilus žymėjimas ant tamsaus plastiko; pasak įrenginio gamintojo, 20–40 µm | Ne – ženklas kyšo |
| Sluoksnio pašalinimas | Lako arba spaudinio nuotrauka | Kontrastas iš apatinio sluoksnio (klavišai, skydeliai) | Taip – tik viršutinis sluoksnis |
Nykščio taisyklė kyla iš žymėjimo gamintojo medžiagų: ant šviesios spalvos medžiagų žymima tamsi žymė (karbonizacija arba spalvos pasikeitimas), o ant tamsesnių medžiagų – šviesi žymė (putojimas). Kuris mechanizmas suveikia ant detalės, priklauso nuo to, ar polimeras ir jo dažai sugeria tam tikrą bangos ilgį – ir tai yra pasirinkimo esmė.
Ką kiekvienas bangos ilgis daro medžiagai
CO2 (10,6 µm) sugeria dauguma organinių medžiagų; žymėjimo gamintojas apibūdina jo poveikį kaip paviršiaus kaitinimą ir lydymą, dėl kurio susidaro išgaubtas arba įgaubtas žymėjimas. Šis spindulys tinka skaidrioms medžiagoms (veikia ant stiklo ir PET), sluoksniams ir pakuotėms šalinti; spalvų kontrastas ant kieto techninio plastiko yra ribotas.
Pluoštas (1064 nm), anot žymėjimo gamintojo, „daugiausia kaitina paviršių, kad sukurtų žymę“, ir nežymi permatomų objektų. Lazerio gamintojas nurodo šias medžiagas, žymimas pluoštu: ABS, poliamidas, polikarbonatas, PMMA ir „plastikas su lazerio priedais“. Jei medžiaga sugeria 1064 nm, pluoštas yra pigiausias ir greičiausias šaltinis; PE ir PP be priedo nesukuria įskaitomo žymės.
Žalia spalva (532 nm), anot mašinos gamintojo, yra „platesnis medžiagų asortimentas“ nei standartinė 1064 nm; Lenkijos parduotuvėse ji reta ir, išskyrus šią bendrą deklaraciją, nėra jokių duomenų apie kiekvieną medžiagą, todėl jos neįtraukiame į matricą – dėl šaltinių kreipkitės į gamintoją.
UV fotonai (355 nm) ardo molekulinius ryšius, užuot išlydę medžiagą – tai „šaltasis žymėjimas“ su minimaliu terminiu įtempimu. Žymėjimo mašinų gamintojas nurodo UV žymėjimą PC, ABS ir PA, skaidriems plastikams be priedų, silikonui ir PE/PP; mašinų gamintojas nurodo UV žymėjimą ugniai atspariems plastikams. UV dėmė yra mažesnė, o tai svarbu smulkiagrūdžiams kodams elektronikoje.
Medžiaga × Bangos ilgis × Poveikis × Priedų matrica
Žemiau apibendrinome, ką galima pagrįsti šaltiniais. „Bandomasis“ reiškia, kad cituoti šaltiniai nepateikia galutinės išvados dėl šio derinio – rezultatas priklauso nuo dažų ir priedų, todėl reikia atlikti bandymus su savo partija.
| Medžiaga | CO2 10,6 µm | 1064 nm pluoštas | UV 355 nm | Tipinis poveikis | Lazeriu aktyvus priedas |
|---|---|---|---|---|---|
| ABS | bandymas | taip, be priedų | taip – juodas žymėjimas ant natūralaus paviršiaus | spalvos pasikeitimas / karbonizacija | NE |
| Kompiuteris | bandymas | Taip | taip – taip pat ir ženklas permatomo viduje | spalvos pasikeitimas, tamsus žymėjimas | NE |
| PA6 / PA66 | bandymas | Taip | taip – ryškus ženklas tamsiame fone | putojimas / spalvos pasikeitimas | NE |
| PA su stiklo pluoštu | bandymas | testas – su užpildu „gali būti pažymėtas skirtingai“ | bandymas | priklauso nuo dažų ir priedų | priklauso nuo partijos |
| POM | bandymas | nėra gamintojo šaltinio – nemanykite, kad veikia | bandymas | priklauso nuo dažų ir priedų | bandymas |
| Prekės ženklas | bandymas | prastai sugeria, beveik nekeičia spalvos | taip, su konkrečiais parametrais | spalvos pasikeitimas | IR spinduliuose taip; UV spinduliuose ne |
| PP | bandymas | prastai sugeria, nekarbonizuojasi | taip, su konkrečiais parametrais | spalvos pasikeitimas | Taip, su IR, bet tai ne visada padeda |
| PET | taip – skaidrus | taip – didelis jautrumas | taip, skaidrus ir spalvotas | spalvos pasikeitimas | NE |
| PMMA | taip – matinis graviravimas | Taip | bandymas | reljefas / spalvos pasikeitimas | NE |
| P. S. | bandymas | taip – didelis jautrumas | bandymas | karbonizacija / spalvos pasikeitimas | NE |
| Žvilgsnis į akis | bandymas | bandymas | bandymas | priklauso nuo dažų ir priedų | bandymas |
| Silicis | bandymas | bandymas | taip – labai didelis kontrastas | spalvos pasikeitimas | ne su UV |
| TPU | bandymas | paprastai reikia papildymo | bandymas | spalvos pasikeitimas | taip, su IR |
| PBT | bandymas | bandymas | bandymas | priklauso nuo dažų ir priedų | bandymas |
| PVC | ne be cheminio filtravimo — chloras → HCl | ne be cheminio filtravimo — chloras → HCl | nėra šaltinio; tas pats chloras | aukso žymė (CO2) tik su cheminiu filtravimu | — |
Kodėl lentelėje „taip“: pluoštas ant ABS, PA, PC ir PMMA – lazerio gamintojas; ABS, PS, PET IR spinduliuotės aplinkoje, prasta PE ir PP absorbcija, priedai PE, PP ir TPU – polimerai 2019; UV spinduliai ant ABS, PC, PA, PET, silikono, PE ir PP, CO2 ant skaidraus PET, stiklo užpildas – ženklinimo mašinų gamintojas; PVC – ženklinimo sistemos gamintojas. Žymėjimo mašinų gamintojas pažymi, kad suodžiai plastikai „dažnai gerai žymi“, o perdirbtus plastikus žymėti sunkiau – tas pats prekinis pavadinimas dviejose partijose gali duoti du skirtingus rezultatus.
Kodėl PE, PP ir skaidriems plastikams reikia UV spindulių arba priedų
Polietilenas ir polipropilenas yra labiausiai paplitusios pakavimo medžiagos, taip pat sunkiausios pluoštui. Czyżewskio ir bendraautorių tyrimas („Polymers 2019“) aiškiai teigia, kad HDPE ir PP prastai sugeria 1064 nm spinduliuotę, todėl beveik nekeičia spalvos, o PP nekarbonizuojasi.
Yra du variantai. Pirmasis – lazeriu aktyvus priedas (LMA, pagrindinis mišinys), pridedamas įpurškimo arba ekstruzijos metu, kuris sugeria infraraudonąją spinduliuotę ir inicijuoja spalvos pasikeitimą. Šis sprendimas skirtas komponentų gamintojui, o ne žymėjimo priemonei: gatavo gaminio negalima „tobulinti“. Priedas taip pat negarantuoja kokybės – minėtame tyrime LMA PP sumažino kontrastą, o PP, pigmentuotas juodąja anglimi, žymėjo geriausiai.
Antrasis variantas – UV. Žymėjimo mašinos gamintojas teigia, kad PE ir PP „reikalauja specifinių UV parametrų“, tačiau jie žymi be priedų. Skaidrioms medžiagoms, kurioms reikėjo cheminių priedų naudojant senesnius IR lazerius, jų nereikia UV spinduliuotėje. Jei žymite kitų žmonių detales ir negalite kontroliuoti formulės, plastiko žymėjimas UV lazeriu yra vienintelis būdas tai padaryti, nepriklausomai nuo to, ką pridėjo apdorotojas.
UV šaltasis žymėjimas: kada 355 nm bangos ilgis vertas papildomų išlaidų
Žymėjimo gamintojas paaiškina, kad plastikas „sulaiko“ šilumą: šilumos šaltinis gali deformuoti arba išpūsti detalę, todėl jautrioms detalėms jie rekomenduoja UV spindulius. Kiti gamintojai priduria, kad trumpesni impulsai (MOPA) riboja putojimą ir lydymąsi – tai netiesioginis metodas, kuris nepakeičia kitų bangos ilgių.
„Roboteus“ siūlo šį vaidmenį su RBZ 1515UV UV žymekliu : JPT 5 W (355 nm) UV šaltiniu, 150 × 150 mm darbiniu plotu, iki 250 mm ruošinio aukščiu, iki 7 m/s galvanometrinės galvutės greičiu, iki 0,01 mm tikslumu ir iki 20 000 darbo valandų šaltinio tarnavimo laiku, remiantis gamintojo duomenimis. Energijos suvartojimas: daugiausia 900 W esant 230 V įtampai; EZCAD 2 komplekte, „LightBurn“ pasirinktinai. Gamintojas procesą apibūdina kaip fotocheminę abliaciją be terminio pažeidimo ir nurodo plastiko, stiklo, keramikos, elektronikos ir momentinio žymėjimo galimybes. Apytikslė kaina roboteus.com svetainėje: nuo 19 512,00 PLN grynosios sumos (2026 m. spalio mėn. duomenimis), sukonfigūruota šiam procesui.
UV priemoka yra išmatuojama. Remiantis 2026 m. spalio mėn. kainomis, vienoje parduotuvėje 5 W UV lemputė kainuoja 28 455,28 PLN grynoji kaina, palyginti su 15 121,95 PLN grynoji kaina už 30 W šviesolaidį (skirtumas – 13 333,33 PLN); kitose dviejose parduotuvėse skirtumas tarp 5 W UV ir 30 W šviesolaidio yra panašus – išsamus paaiškinimas pateiktas tekste apie žymeklio pasirinkimą. Šis skirtumas yra prasmingas, jei jūsų komponentai yra pagaminti iš PE, PP, skaidraus plastiko, silikono arba medicininių dalių – žymeklio gamintojas teigia, kad medicininių medžiagų UV žymėjimas yra atsparus tirpikliams, autoklavams ir trinčiai, o tamponinė spauda po sterilizacijos išblunka.
Jei daugiausia žymite ABS, PC ir PA, taip pat plastiką ir metalą, paprastai pakanka šviesolaidžio. Gamintojas šviesolaidžio žymeklį RBZ 2020 („Raycus 50 W“, 200 × 200 mm laukas) apibūdina kaip įrenginį metalams ir tam tikriems plastikams žymėti. Savo vadove , kaip pasirinkti lazerinį žymeklį (šaltinis lenkų kalba) , aptarėme galios, lauko ir šaltinio pasirinkimą.
PVC ir chloruoti plastikai: chloras, HCl ir cheminis filtravimas
PVC lazeriu sukuria įskaitomą žymę – žymėjimo sistemos gamintojas savo naudojimo instrukcijoje apibūdina „unikalų auksinį žymę“, pagamintą iš CO2, kuri yra patvari ir atspari dilimui, – ir tai yra gaudyklė. Tame pačiame instrukcijoje teigiama, kad lazerinis PVC žymėjimas išskiria chloro garus, o chloras kartu su vandens garais sukuria druskos rūgštį, kuri gamybos aplinkoje skaido metalus ir plastikus. Gamintojas ištraukiamąją ventiliaciją vadina „esminiu reikalavimu“, o PVC filtrai keičiami „kas mėnesį arba kas ketvirtį“.
„Laser Focus World“ priduria, kad PVC ir PET garuose yra vandenilio chlorido ir benzeno, o lipnios dalelės gali užkimšti standartinius filtrus per kelias minutes. Todėl naudojama trijų pakopų filtravimo sistema: išankstinis filtras, HEPA ir cheminė sekcija. Ženklinimo sistemos gamintojas teigia, kad jo siurblių HEPA efektyvumas yra 99,997 % esant 0,3 µm, o PVC skirtas ir atskiras modelis su cheminiu įdėklu.
Nykščio taisyklė: nepriimkite užsakymų PVC, „vinilo“ kabelių apvalkalams, PVC lipnioms folijoms ar nežinomos sudėties odą primenančioms medžiagoms be cheminio filtro. Ši pastaba taikoma CO2, o pluošto šaltinių gamintojai net neaprašo PVC kaip ženklinimo medžiagos, todėl tas pačias taisykles taikykite ir pluoštui.
Bendros dalys ir kas jas veikia
Matricos vertimas į realias detales atrodo taip:
- Įrenginių korpusai (ABS, PC, PC/ABS) – pluošto arba UV; tamsus žymėjimas ant šviesaus korpuso. Perdirbtas medžiagas arba antipirenus išbandykite su kiekviena partija; mašinos gamintojas nurodo UV antipirenų medžiagas.
- Elektros jungtys ir komponentai (PA, PBT, PA GF) – PA pluoštas ir UV; PBT ir PA su stiklo pluoštu yra „bandomųjų“ sritis. Tikslūs „DataMatrix“ kodai yra argumentas už mažesnę UV dėmę.
- Kabeliai ir apvalkalai (PE, PVC, TPU) – PE ir TPU ant šviesolaidžio paprastai reikalauja priedo, UV žymėjimas PE be jo; PVC tik su cheminiu filtravimu.
- Pakuotė (PET, PP, PE) – PET ant CO2 ir UV spindulių; PP ir PE ant pluošto priklauso nuo priedo; žymėjimas linijoje vyksta realiu laiku ir ciklo laikas lemia gamybos eigą.
- Elektronika ir reklaminiai daiktai – lako šalinimas nuo raktų, šviesių žymių ant tamsių korpusų, rašiklių ir raktų pakabukų, pagamintų iš nežinomos sudėties medžiagų, šalinimas; UV spinduliai čia laimi, nes veikia su įvairiausiomis medžiagomis, nereikalaujant recepto.
Prieš diegimą atliekami testai: bandymų kortelė
Didžiausias plastiko atliekų kiekis susidaro ne dėl sugedusios mašinos, o dėl praleistų bandymų. Kiekviena nauja detalė, spalva ir partija prieš išsiunčiant ją užsakymui pereina tą patį bandymų lapą:
- Medžiagos identifikavimas – žymėjimas ant detalės (pvz., „>ABS<“, „>PA66-GF30<“), perdirbėjo techninis duomenų lapas, informacija apie dažus, užpildą, lėtiklius ir perdirbtų medžiagų dalį.
- Parametrų tinklelis – tai vienos detalės laukas, kuriame didėja galia, mažėja greitis ir kinta fokusavimas. Ieškote mažiausios energijos, kuri užtikrintų visišką kontrastą; per didelė energija sukelia putojimą, nepakankamą kontrastą ir iškraipymus.
- Kontrasto ir kraštų įvertinimas – mikroskopu: kraštų ryškumas, simbolių išgaubtumas, ploni įtrūkimai. Patikrinkite 2D kodus skaitytuvu, o jei klientui reikalingas kokybės įvertinimas – tikrintuvu.
- Patvarumo bandymai apima valymą izopropilo alkoholiu, trynimą šluoste ir, medicininių ar valymo dalių atveju, plovimo arba sterilizavimo ciklą iš kliento proceso. Gamintojai nepateikia skaitmeninių dilimo standartų, todėl kriterijai suderinami su klientu.
- Įrašymas – medžiaga, partija, šaltinis, galia, greitis, dažnis, fokusavimas, rezultatas, data. Pradėkite kitą partiją su išsaugotais nustatymais ir patikrinkite pakartojamumą.
Sveikata ir sauga: plastiko dūmai ir lazerių klasė
Kiekvienas po sija esantis plastikas išskiria dūmus ir lakius skilimo produktus – ne tik PVC. Plastiko ištraukimo sistema turi tris etapus: išankstinį filtrą, HEPA filtrą ir cheminę sekciją (aktyvuotos anglies) – taip ją projektuoja BOFA, be kita ko, nes lakieji junginiai susidaro ne tik iš PVC („Laser Focus World“: PET išskiria benzeną). Chlorintam plastikui reikalinga speciali cheminė kasetė ir dažnesnis filtrų keitimas (ženklinimo sistemos gamintojas). Mašinų reglamentas (ES) 2023/1230, taikomas nuo 2027 m. sausio 20 d., reikalauja, kad pavojingų medžiagų išmetimas būtų sulaikomas, surinkiamas, išleidžiamas arba filtruojamas.
Antras klausimas – lazerio klasė. Remiantis CIOP-PIB, klasifikacija pagal PN-EN 60825-1:2014-11 taip pat apima visiškai uždarus didelės galios lazerius prie 1 klasės; atvira galvo galvutė virš stalo priklauso 4 klasei, kur net difuzinis atspindys yra pavojingas. Atspindžiai yra realūs su blizgiomis ir skaidriomis medžiagomis, todėl korpusas arba stiklai, atitinkantys bangos ilgį (355 nm yra skirtingas filtras nei 1064 nm); korpuso ir stiklų pasirinkimas aprašytas tekste apie žymėjimo mašinos pasirinkimą. Tarp „Roboteus“ lazerinio žymėjimo mašinų rasite uždarų ir atvirų mašinų.
Dažnai užduodami klausimai
Ar pluošto žymeklis pažymės plastiką?
Tai priklauso nuo medžiagos. Pasak šviesolaidinio lazerio gamintojo, 1064 nm bangos ilgis žymi ABS, poliamidą, polikarbonatą, PMMA ir plastikus su lazerio priedais. Ant PE ir PP be jokių priedų jis nepalieka silpnų arba visai nepalieka žymių, nes šie polimerai prastai sugeria 1064 nm bangos ilgį („Polymers 2019“). Prieš pirkdami, išbandykite ant savo detalių.
Ar lazeriniam plastiko žymėjimui reikalinga ekstrakcija?
Taip, su bet kokiu plastiku, nes polimerų skaidymosi metu susidaro dūmai ir lakieji junginiai. PVC atveju žymėjimo sistemos gamintojas išmetimą vadina „pagrindiniu reikalavimu“, o filtras turi turėti cheminę sekciją, nes chloras ir vandens garai sukuria druskos rūgštį. Be tokios išmetimo sistemos PVC iš viso negalima žymėti.
Kodėl PP ir PE negalima žymėti šviesolaidiniu lazeriu?
Kadangi jie prastai sugeria 1064 nm bangos ilgį, pluošto spindulys praeina per medžiagą, o ne išskiria energiją paviršiuje, todėl PP nekarbonizuojasi (Polymers 2019). Tirpalas yra lazeriu aktyvus priedas, įvedamas įpurškimo metu, arba 355 nm UV lazeris, kuris žymi PE ir PP be priedų.
Kas yra lazeriu aktyvūs priedai?
Šie pagrindiniai mišiniai, įmaišomi į granules įpurškimo arba ekstruzijos metu, sugeria infraraudonąją spinduliuotę ir sukelia polimero spalvos pasikeitimą, kuris silpnai reaguoja į lazerius. Jų negalima dėti į gatavą detalę ir jie negarantuoja kontrasto: „Polymers 2019“ tyrime LMA pridėjimas prie PP pablogino rezultatą, o PP su juodąja anglimi parodė geriausią spalvą.
Ar galima žymėti skaidrią medžiagą?
Taip, bet ne su pluoštu – pluoštas nepalieka žymių permatomiems objektams. CO2 ir UV spinduliai tinka skaidriam PET; UV spinduliai puikiai žymi skaidrų PC net medžiagos viduje ir nereikalauja priedų, kurių reikėjo senesniems IR lazeriams.
Šaltiniai
- 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/
Redakcijos pastaba
Roboteus.com svetainėje nurodytos mažmenininkų kainos ir orientacinės kainos gali keistis; nurodytos sumos yra 2026 m. spalio mėn. duomenys ir yra tik informacinio pobūdžio. Žymėjimo rezultatai skiriasi priklausomai nuo konkretaus įrenginio, medžiagos, dažų ir partijos – matrica yra bandymų žemėlapis, o ne garantija. Šis tekstas nepakeičia įrenginio gamintojo instrukcijų ar darbuotojų saugos ir sveikatos taisyklių dėl lazerių ir darbo vietos vėdinimo.