Лазерная маркировка пластмасс: волокон, CO2 или УФ-излучение.

В случае с металлом выбор прост: для маркировки большинства сплавов используется волоконный лазер с длиной волны 1064 нм, и только высокоотражающие металлы (медь, серебро, золото) требуют проверки. На пластмассах тот же луч создает черную контрастную метку на одной детали и ничего на другой, хотя обе детали выглядят одинаково. Разница заключается в полимере, красителе и наполнителе, а не в настройках станка.

Таким образом, лазерная маркировка пластмасс требует иного порядка действий, чем сталь: сначала материал, затем длина волны, затем мощность и скорость. В данном тексте это организовано в единую матрицу: материал × длина волны (10,6 мкм CO2, 1064 нм волокно, 355 нм УФ) × эффект × требуется ли лазерно-активная добавка. Мы заполняем эту матрицу только информацией, подтвержденной производителями и публикациями; остальные поля помечены как «требует тестирования».

В конце приводится лист для предварительного тестирования и раздел о выхлопных газах, поскольку они являются частью процесса обработки пластмасс. Методы маркировки и разница между меткой и гравировкой обсуждаются отдельно в тексте, посвященном постоянной маркировке деталей (источник на польском) .

Четыре механизма: как лазер воздействует на полимер

Лазер не «выжигает» надпись в материале одним способом. По словам производителя лазерного оборудования, способ изменения материала зависит прежде всего от длины волны и длительности импульса, и на практике используются четыре механизма.

Основное правило вытекает из особенностей материалов, используемых производителем маркировки: на светлых материалах целевым является темный след (карбонизация или изменение цвета), а на более темных — светлый (вспенивание). Какой механизм срабатывает на детали, зависит от того, поглощает ли полимер и его краситель заданную длину волны — и в этом заключается суть выбора.

Как каждая длина волны воздействует на материал

CO2 (10,6 мкм) поглощается большинством органических материалов; производитель маркировки описывает его действие как нагревание и плавление поверхности, в результате чего образуется выпуклая или вогнутая метка. Этот луч подходит для прозрачных материалов (работает на стекле и ПЭТ), для удаления слоев и упаковки; цветовой контраст на твердых технических пластиках ограничен.

По данным производителя маркировки, оптоволокно (1064 нм) «в основном нагревает поверхность для создания метки» и не подходит для маркировки прозрачных объектов. Производитель лазеров перечисляет следующие материалы, маркируемые оптоволокном: АБС-пластик, полиамид, поликарбонат, ПММА и «пластик с лазерными добавками». Там, где материал поглощает излучение 1064 нм, оптоволокно является самым дешевым и быстрым источником; полиэтилен (PE) и полипропилен (PP) без добавок не дают разборчивой маркировки.

Зеленый (532 нм), по словам производителя оборудования, представляет собой «более широкий спектр материалов», чем стандартный 1064 нм; он редко встречается в польских магазинах, и, помимо этого общего заявления, данных по каждому материалу нет, поэтому мы не включаем его в матрицу — уточняйте источники у производителя.

Фотоны ультрафиолетового излучения (355 нм) разрушают молекулярные связи, а не плавят материал — это «холодная маркировка» с минимальным термическим напряжением. Производитель маркировочного оборудования указывает УФ-излучение для поликарбоната, АБС-пластика и полиамида, для прозрачных пластиков без добавок, для силикона и для полиэтилена/полипропилена; производитель оборудования указывает УФ-излучение для огнестойких пластиков. УФ-пятно меньше, что важно для нанесения мелкозернистых кодов на электронные компоненты.

Материал × Длина волны × Эффект × Аддитивная матрица

Ниже мы обобщили информацию, подтвержденную источниками. «Испытание» означает, что указанные источники не дают окончательного вывода относительно данной комбинации — результат зависит от красителя и добавок и требует проведения собственных испытаний.

Почему в таблице стоит «да»: волокно на ABS, PA, PC и PMMA — производитель лазеров; ABS, PS, PET под ИК-излучением, плохое поглощение для PE и PP, добавки для PE, PP и TPU — Polymers 2019; УФ-излучение на ABS, PC, PA, PET, силиконе, PE и PP, CO2 на прозрачном PET, стеклянный наполнитель — производитель маркировочных машин; ПВХ — производитель маркировочных систем. Производитель маркировочных машин отмечает, что пластмассы с сажей «часто хорошо маркируются», в то время как переработанные материалы маркируются сложнее — одно и то же торговое наименование в двух партиях может дать два разных результата.

Почему полиэтилен, полипропилен и прозрачные пластмассы требуют УФ-обработки или добавления каких-либо присадок?

Полиэтилен и полипропилен — наиболее распространенные упаковочные материалы, а также наиболее сложные для обработки волокон. Исследование Чижевского и соавторов (Polymers 2019) четко показывает, что ПЭВП и ПП плохо поглощают излучение с длиной волны 1064 нм, поэтому они практически не меняют цвет, а ПП не карбонизируется.

Есть два варианта. Первый — это лазерно-активная добавка (LMA, мастербатч), добавляемая во время литья под давлением или экструзии, которая поглощает инфракрасное излучение и инициирует изменение цвета. Это решение предназначено для производителя деталей, а не для маркировочного агента: готовую деталь нельзя «усовершенствовать». Добавка также не является гарантией — в цитируемом исследовании LMA в полипропилене снижала контрастность, а полипропилен, пигментированный сажей, демонстрировал наилучшую маркировку.

Второй вариант — УФ-маркировка. Производитель маркировочных машин заявляет, что полиэтилен (PE) и полипропилен (PP) «требуют определенных параметров УФ-маркировки», но они маркируются без добавок. Прозрачные материалы, для маркировки которых при использовании старых ИК-лазеров требовались химические добавки, при УФ-маркировке не нужны. Если вы маркируете детали других производителей и не контролируете состав, маркировка пластика УФ-лазером — единственный способ, независимо от того, какие добавки были внесены производителем.

Холодная УФ-маркировка: когда использование 355 нм оправдывает дополнительные затраты.

Производитель маркировки объясняет, что пластмассы «удерживают» тепло: источник тепла может деформировать или разбухнуть деталь, поэтому они рекомендуют УФ-облучение для чувствительных деталей. Другие производители добавляют, что более короткие импульсы (MOPA) ограничивают вспенивание и плавление — это косвенный подход, который не заменяет другие длины волн.

Компания Roboteus предлагает эту функцию с помощью УФ-маркера RBZ 1515UV : источник УФ-излучения JPT 5 Вт (355 нм), рабочая зона 150 × 150 мм, высота заготовки до 250 мм, скорость вращения головки до 7 м/с, точность до 0,01 мм и срок службы источника до 20 000 часов работы, по данным производителя. Потребляемая мощность: максимум 900 Вт при 230 В; EZCAD 2 входит в комплект, LightBurn — опционально. Производитель описывает процесс как фотохимическую абляцию без термического повреждения и указывает на возможность маркировки пластмасс, стекла, керамики, электроники и нанесения маркировки «на лету». Ориентировочная цена на roboteus.com: от 19 512,00 злотых нетто (по состоянию на октябрь 2026 г.), в конфигурации, подходящей для данного процесса.

Доплата за УФ-лакирование измерима. Согласно прейскуранту цен по состоянию на октябрь 2026 года, в одном магазине УФ-лампа мощностью 5 Вт стоит 28 455,28 злотых нетто, тогда как волоконная лампа мощностью 30 Вт стоит 15 121,95 злотых нетто (разница составляет 13 333,33 злотых); в двух других магазинах разница между 5-ваттной и 30-ваттной волоконной лампой аналогична — полный анализ приведен в тексте при выборе маркера. Эта разница имеет смысл, если ваши компоненты содержат полиэтилен, полипропилен, прозрачный пластик, силикон или медицинские детали — производитель маркера заявляет, что УФ-маркировка на медицинских материалах устойчива к растворителям, автоклавам и истиранию, а тампонная печать выцветает после стерилизации.

Если вы в основном маркируете ABS, PC и PA, а также пластик и металл, обычно достаточно волоконного лазера. Волоконный лазерный маркер RBZ 2020 (Raycus 50 Вт, поле 200 × 200 мм) описывается производителем как устройство для маркировки металлов и некоторых видов пластика. Мы рассмотрели выбор мощности, поля и источника излучения в нашем руководстве по выбору лазерного маркера (источник на польском) .

ПВХ и хлорированные пластмассы: фильтрация хлором, соляной кислотой и химическими веществами.

ПВХ оставляет под лазером разборчивую метку — производитель системы маркировки описывает в своей инструкции по применению «уникальную золотую метку», изготовленную из CO2, прочную и износостойкую, — и это ловушка. В той же инструкции говорится, что лазерная маркировка ПВХ выделяет пары хлора, а хлор в сочетании с водяным паром образует соляную кислоту, которая разрушает металлы и пластмассы в производственной среде. Производитель называет вытяжную вентиляцию «фундаментальным требованием», а фильтры для ПВХ заменяются «ежемесячно или ежеквартально».

Компания Laser Focus World добавляет, что пары ПВХ и ПЭТ содержат хлористый водород и бензол, а липкие частицы могут забить стандартные фильтры за считанные минуты. Поэтому используется трехступенчатая фильтрация: предварительный фильтр, HEPA-фильтр и химическая секция. Производитель систем маркировки заявляет об эффективности HEPA-фильтра 99,997% при размере частиц 0,3 мкм для своих вытяжных устройств, а также доступна отдельная модель с химической вставкой для ПВХ.

Общее правило: не принимайте заказы на ПВХ, «виниловые» оболочки кабелей, самоклеящиеся ПВХ-пленки или материалы, похожие на кожу, неизвестного состава без химической фильтрации. Это примечание относится и к CO2, а производители волокон даже не указывают ПВХ в качестве маркировочного материала — поэтому применяйте те же правила и к волокну.

Распространённые детали и что с ними работает

Преобразование матрицы в реальные детали выглядит следующим образом:

• Корпуса устройств (ABS, PC, PC/ABS) — из волокна или УФ-стойкого материала; темная маркировка на светлом корпусе. Для переработанных материалов или огнестойких добавок тестирование проводится на каждой партии; производитель оборудования указывает УФ-стойкость для огнестойких материалов.
• Электрические разъемы и компоненты (ПА, ПБТ, ПА с стекловолокном) — ПА-волокно и УФ-излучение; ПБТ и ПА со стекловолокном являются «тестовым» полем. Использование высококачественных кодов DataMatrix позволяет уменьшить размер пятна УФ-излучения.
• Кабели и оболочки (ПЭ, ПВХ, ТПУ) – для ПЭ и ТПУ на волокне обычно требуется добавка, для ПЭ без нее используется УФ-маркировка; для ПВХ – только химическая фильтрация.
• Упаковка (ПЭТ, ПП, ПЭ) – ПЭТ на основе CO2 и УФ-излучения; ПП и ПЭ на основе волокна зависят от добавки; маркировка на месте и время цикла определяют процесс.
• Электроника и рекламные товары – удаление лака с ключей, светлых отметок на темных корпусах, ручек и брелоков из материалов неизвестного состава; УФ-излучение здесь выигрывает, поскольку оно работает с самым широким спектром материалов, не требуя специального рецепта.

Предварительные тесты: тестовая карта

Наибольший объем отходов в производстве пластмасс возникает не из-за неисправного оборудования, а из-за пропущенных испытаний. Каждая новая деталь, цвет и партия проходят один и тот же протокол испытаний, прежде чем быть отправленной на производство:

1. Идентификация материала – маркировка на детали (например, ">ABS<", ">PA66-GF30<"), технический паспорт производителя, информация о красителе, наполнителе, замедлителях схватывания и доле вторичного сырья.
2. Сетка параметров — это поле с одной детальной областью, где мощность возрастает, скорость уменьшается, а фокус изменяется. Вам нужно найти наименьшее значение энергии, обеспечивающее максимальный контраст; слишком высокое значение приводит к размытию, недосвету и искажениям.
3. Оценка контраста и краев — под микроскопом: резкость краев, выпуклость символов, тонкие трещины. Проверка 2D-кодов с помощью сканера, а если клиент требует оценки качества, то и с помощью верификатора.
4. Испытания на износостойкость включают протирание изопропиловым спиртом, протирание тканью, а для медицинских или чистящих деталей — цикл мойки или стерилизации, используемый заказчиком. Производители не предоставляют числовые стандарты износостойкости, поэтому критерии согласовываются с заказчиком.
5. Запись — материал, партия, источник, мощность, скорость, частота, фокус, результат, дата. Начните следующую партию с сохраненными настройками и проверьте повторяемость.

Охрана труда и техника безопасности: воздействие паров пластмасс и лазерного излучения.

Каждый пластик, находящийся под воздействием лазерного луча, выделяет дым и летучие продукты разложения — не только ПВХ. Система удаления пластика имеет три этапа: предварительный фильтр, HEPA-фильтр и химическую секцию (активированный уголь) — так её проектирует, в частности, компания BOFA, поскольку летучие соединения образуются не только при работе с ПВХ (Laser Focus World: ПЭТ выделяет бензол). Для хлорированных пластиков требуется специальный химический картридж и более частая замена фильтров (производитель системы маркировки). Регламент ЕС по машиностроению 2023/1230, вступивший в силу 20 января 2027 года, требует, чтобы выбросы опасных веществ задерживались, улавливались, сбрасывались или фильтровались.

Второй вопрос касается класса лазера. Согласно CIOP-PIB, классификация по PN-EN 60825-1:2014-11 также включает полностью закрытые мощные лазеры в класс 1; открытая гальванометрическая головка над столом относится к классу 4, где даже рассеянное отражение опасно. Отражения реальны при работе с блестящими и прозрачными материалами, поэтому обязательным является корпус или стекла, соответствующие длине волны (355 нм — это другой фильтр, чем 1064 нм); выбор корпуса и стекол описан в тексте о выборе маркировочного станка. Среди лазерных маркировочных станков Roboteus вы найдете как закрытые, так и открытые станки.

Часто задаваемые вопросы

Оставит ли волоконный маркер след на пластике?

Это зависит от материала. По данным производителя волоконных лазеров, излучение с длиной волны 1064 нм оставляет следы на АБС-пластике, полиамиде, поликарбонате, ПММА и пластиках с лазерными добавками. На полиэтилене и полипропилене без добавок следы практически не остаются, так как эти полимеры плохо поглощают излучение с длиной волны 1064 нм (Polymers 2019). Перед покупкой протестируйте лазер на своих деталях.

Требуется ли экстракция при лазерной маркировке пластмасс?

Да, это относится к любому пластику, поскольку при разложении полимеров образуется дым и летучие соединения. Что касается ПВХ, производитель системы маркировки называет вытяжную систему «фундаментальным требованием», а фильтр должен иметь химическую секцию, поскольку хлор и водяной пар образуют соляную кислоту. Без такой вытяжной системы маркировка ПВХ вообще невозможна.

Почему нельзя маркировать полипропилен (PP) и полиэтилен (PE) с помощью волоконного лазера?

Поскольку волокна плохо поглощают излучение с длиной волны 1064 нм, луч проходит сквозь материал, а не высвобождает энергию на поверхности, и полипропилен не карбонизируется (Polymers 2019). Решением является лазерно-активная добавка, вводимая во время литья под давлением, или УФ-лазер с длиной волны 355 нм, который позволяет маркировать полиэтилен и полипропилен без добавок.

Что такое лазерно-активные добавки?

Эти мастербатчи, добавляемые в гранулят во время литья под давлением или экструзии, поглощают инфракрасное излучение и вызывают изменение цвета полимера, который плохо реагирует на лазеры. Их нельзя добавлять в готовое изделие, и они не гарантируют контрастность: в исследовании Polymers 2019 добавление LMA к ПП ухудшило результат, в то время как ПП с добавлением сажи показал наилучший цвет.

Можно ли маркировать прозрачные материалы?

Да, но не с волокном — волокно не оставляет следов на прозрачных объектах. CO2 и УФ-излучение подходят для прозрачного ПЭТ; УФ-излучение отлично маркирует прозрачный ПК, даже внутри материала, и не требует добавок, которые были необходимы для более старых ИК-лазеров.

Источники

• 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/

Редакционная заметка

Розничные цены и ориентировочные цены на roboteus.com могут меняться; указанные суммы действительны по состоянию на октябрь 2026 года и приведены только для справки. Результаты маркировки могут различаться в зависимости от конкретного станка, материала, красителя и партии — матрица является тестовой картой, а не гарантией. Данный текст не заменяет инструкции производителя станка или правила охраны труда и техники безопасности, касающиеся лазеров и вентиляции рабочих мест.