Domieszki do znakowania laserem

Laserowe znakowanie produktów to ważny trend we współczesnym przemyśle. Do znakowania materiałów z tworzyw sztucznych, metali i ceramiki używa się przede wszystkim laserów Nd:YAG. W laserach tych wzbudzanie energii wywoływane jest poprzez diody i lampy, a moc wyjściowa mieści się w przedziale 3 - 150 W. Prędkość wykonywania znaków sięga nawet do kilku metrów na sekundę.

Rodzaj polimeru, kolor, parametry obróbki to kluczowe czynniki jeśli chodzi o znakowanie laserem. Jednak nie mniej istotną role odgrywa właściwy wybór odpowiedniej domieszki i aparatury.

Tworzywo sztuczne pozbawione domieszki do laseru nie jest lub w najlepszym wypadku jest niewystarczająco dobre do oznakowania. W takim wypadku laser przenika przez polimer bez pozostawienia jakiegokolwiek widocznego efektu. Przy zastosowaniu domieszki do laseru energia pochodząca z lasera jest prowadzona bezpośrednio pod powierzchnią polimeru, w miejscu które ma być następnie oznakowane. W wielu polimerach skutkuje to zintensyfikowaniem koloru, przy czym działanie laseru skierowane jest na polimer lub na pigmenty wrażliwe na laser.

Korzyści powstałe ze znakowania laserem są niezwykle szerokie. Wymienić tu można bezdotykową procedurę, brak konieczności używania tuszu lub barwnika, brak potrzeby impregnacji polimeru, większą ochronę przed podrobieniem lub przerobieniem oznakowania, a także długi okres istnienia dokonanego już oznakowania.

Warto również zauważyć, że domieszki do znakowania laserem oferują wiele korzyści w porównaniu z bezpośrednim znakowaniem dokonywanym przez wrażliwe na laser pigmenty. Te zalety to optymalny poziom dyspersji, obróbka wykonywana bez jakichkolwiek zabrudzeń, a także precyzyjne dawkowanie.

Możliwości zastosowania domieszek do znakowania laserem są bardzo zróżnicowane, poczynając od reklam powstałych na zamknięciach butelek, poprzez kody kreskowe na opakowaniach, aż do m.in. zawierających dużo informacji oznaczeń na pojemnikach. Dodatkowo w przyszłości zakres zastosowań powinien się jeszcze zwiększyć i obejmować m.in. szyfrowanie opakowań do żywności, choćby takich jak pojemniki do jogurtów. Mówi się również o zastępowaniu etykietowania przez szyfrowanie prowadzone bezpośrednio na pojemniku. Korzyści takiego rozwiązania to m.in. niezmienne oznakowanie przedmiotów i stosunkowo proste sortowanie dla celów recyklingu.

Znakowanie laserowe jest najczęściej wykonywane laserem o długości fali 1064 nm. Daje to znaczne przewagi techniczne w porównaniu z laserami o innej długości fali. Promieniowanie lasera rozkłada się tu na oddzielne impulsy przez co powstaje tak zwana długość obrotu. W ten sposób siła pierwotnego pojedynczego pulsu może wzrosnąć nawet 1000 razy.

Takie osiągnięcie pozwala na pojawienie się ciemnego koloru znakowanego tworzywa. Ciemne oznaczenie powstaje przez efekt cieplny Wiązka laserowa częściowo zwęgla tworzywo, powodując tym samym ekstremalnie długotrwałe oznaczenie z zasięgiem około 100 mikronów w głąb tworzywa. Oznaczenie tego typu może być usunięte jedynie obróbką skrawaniem.

Jeśli chodzi o domieszki do znakowania laserem to niewłaściwa ilość masterbaczy może zmniejszyć jakość oznakowania. Może być ono zbyt jasne lub zbyt ciemne w zależności od podstawowego koloru. Mimo że masterbacze mogą być użyte w połączeniu z barwnymi masterbaczami lub barwnymi mieszankami, to byłoby wskazane posiadanie porcji mieszanki z laboratorium w celu uzyskania wysoko zaznaczonego kontrastu. Masterbacze mogą być także używane po to, by osiągnąć naturalnie zabarwiony polimer podatny na znakowanie laserem.

Zwykłe tworzywo, które ma być zabarwione na czarno, nie może być znakowane, gdyż powoduje to stopienie i zniszczenie materiału. Dlatego należy sięgać po masterbacze, które osiągnęły wysoką ocenę w lekkim znakowaniu z czarnym nieprzezroczystym tłem, nieprzepuszczającym światła. Dawka nie powinna być zwiększana, ponieważ może to spowodować pogorszenie jakości grawerowania. Jeśli natomiast znakowanie jest lekkie i spowodowane rozszerzeniem, wówczas widać to na znakowanej powierzchni.

Wpływ promienia laseru na materiał zależy od miejscowej koncentracji dodatku LS. Jeśli masterbacz nie jest jednorodnie rozprowadzony w polimerze w trakcie procesu zabarwienia, wówczas mogą pojawić się rozmaite pasma lub nieprawidłowości. Analizując wrażliwość polimerów na laser to zarówno PVC jak i poliwęglan(PC) mogą być z łatwością znakowane bez używania dodatków LS. W przypadku PC dodatki mogą jednak znacznie wspomóc kontrast, ostrość brzegów i szybkość znakowania. Z kolei styrenowe polimery takie jak ABS, PS, SB i SAN bez użycia dodatku LS mogą nie być oznakowane w sposób zadowalający. Może tu wystąpić tzw. efekt kropek. Natomiast poliolefiny i termoplastyczne elastomery nie mogą być znakowane laserem Nd:YAG bez użycia dodatków LS.