Нанесение маркировки на пластик

Изобретение пластика можно назвать поворотным этапом в истории. Если ранее все товары производились из металла, ткани, древесины, керамики, и для их изготовления требовалось применение сложного оборудования, то с появлением полимеров производственные процессы стали намного проще.

Пластмасса по своим свойством во многом схожа с металлами, с той лишь разницей, что она не поддается коррозии. Зато из нее можно отлить продукцию любой конфигурации, достаточно произвести технологическую оснастку, которая будет выполнять функцию литейной формы.

Чернила для маркировки пластика

Согласно требованиям отечественного и европейского законодательства, на любом изделии должна быть заводская маркировка. Так, если речь идет о пластиковой упаковке, в которой продаются продукты питания — маргарин, сырный продукт, йогурт, кефир, минеральная вода в полиэтиленовых бутылках и пр. — в обязательном порядке должны быть проставлены даты производства и пригодности к употреблению.

Маркировку наносят с применением специальных чернил, более подробно почитать о которых можно здесь, на сайте компании, занимающейся продажей маркираторов, аксессуаров и чернил для маркировки. К таким чернилам выдвигаются особые требования:

• обладают хорошей адгезией;
• быстро сохнут;
• не оставляют следов;
• износостойкие.

Естественно, маркировка должна быть заметной и не портить вид товара. Стоит также отметить, что для хранения пищевых продуктов применяют особый пищевой пластик: PVC (для сыпучих продуктов, круп, соли, сахара), PET (безалкогольные напитки), LDPE (для быстропорятщихся продуктов), РР (одноразовая посуда, контейнеры под йогурты или молоко).

Способы нанесения маркировки

Для данной цели применяют специальные устройства — каплеструйные принтеры-маркираторы. Они предназначаются для крупных производственных цехов, так как с их помощью можно проставлять дату производства на оптовых партиях товара.

Если в ПЕТ-бутылки разливают спиртные напитки — пиво, портвейн, вина, слабоалкоголку — применяют термотрансферный принтер. Причем отметки ставят не на саму бутылку, а на крышки, так как они сделаны из более прочного пластика, который не боится воздействия высоких температур. Лазерные установки также применяются для нанесения надписей на более прочные виды полимеров. Такая маркировка может продержаться длительное время.

В процессе бесконтактной лазерной маркировки лазерный луч нагревает поверхность материала изделия (металла, пластика, органических материалов), и происходит изменение физических или химических свойств данного материала (изменение цвета). Компания Telesis предлагает купить лазерное оборудование для нанесения контрастной маркировки и гравировки на любых материалах без добавок, примесей и пигментов . Данный эффект достигается благодаря широкому спектру лазерных технологий, используемых Telesis: газовые лазеры СО₂, твердотельные лазеры Nd:YAG, твердотельные лазеры Nd:YVO₄, волоконные иттербиевые Yb лазеры, лазеры с зеленым и ультрафиолетовым излучением. Контраст обеспечивается не за счет дополнительных примесей в маркируемый материал, а вследствие реакции материала с разными длинами волн лазерных аппаратов.

ВИДЕО маркировки пластиковой бирки

Свяжитесь с нами

В данной статье мы рассмотрим сложные случаи маркировки пластиковых материалов, которые не абсорбируют обычный лазерный луч, например, распространенных волоконных иттербиевых лазеров — EVC и EV4G. Для достижения контраста на пластиковых материалах, которые трудно поддаются лазерной маркировке, многие поставщики лазеров предлагают обратиться к добавкам и пигментам. Наиболее часто используемые в лазерной маркировки добавки – это слюды, покрытые слоем оксидов металлов, глина, тальк, соли антимонита, медь, армамиды, полиамиды и другие материалы. Однако пользователи должны понимать свойства и ограничения специальных добавок для их работы. Некоторые химические примеси могут привести к нежелательному изменению цвета или изменению физических свойств изделий. Такие исследования особенно важны, не только если конечный продукт будет использоваться в пищевой индустрии или медицине, но также и в особо важных случаях применения (аэрокосмос, военные применения), где сохранение изначальных свойств изделия имеет большое значение. Также следует отметить, что объем примеси может достигать 1% и более, а ввиду дороговизны добавок возможно значительное увеличение себестоимости изделия.

Возможность высококонтрастной лазерной маркировки пластиков БЕЗ примесей, добавок и пигментов в материал позволит избежать нежелательных изменений состава материала.

Твердотельные лазерные маркировщики Telesis серии EV на ванадатовом кристалле с неодимом Nd:YVO₄ позволяют достичь контраст на пластике, который не может быть промаркирован Волоконными Лазерами, за счет высокого качества луча М 2 =1,2, моды TEM₀₀ и короткой длины импульса (около 20 нс).

КАЧЕСТВО ЛУЧА

Идеальное значение качества луча M 2 равно 1. Это идеальное недостижимое значение. Реальные значения M 2 всегда выше 1,00. Чем ближе к 1,00, тем выше качество. От величины M 2 зависит размер пятна лазерного луча

• Качественные ванадатовые лазеры YVO₄ и лазеры YAG имеют значение M2 менее 1,3
• Качественный волоконный имеет M 2 около 1,7

Аналогия М 2 : острый и тупой гвоздь. При равном усилии отсрый гвоздь войдет глубже. Малое значение М 2 — острый гвоздь, а большое — тупой.

Чем меньше пятно, тем более эффективно используется мощность лазера для маркировки. Лазер меньшей мощности и меньшим значением M 2 может маркировать лучше, чем более мощный лазер с высоким значением M 2 . Пример: лазер на кристалле Nd:YVO₄ EV15 (15Вт) сможет маркировать также или лучше, чем оптоволоконный лазер на 20Вт, потому что значеие M 2 лазера EV15 меньше.

Чем меньше значение качества луча M2, тем меньше пятно лазера (выше разрешение маркировки и выше мощность лазера) и больше глубина фокуса лазера (маркировка по кривизне)

Длина импульса

Ванадатовые лазеры серии EV имеют очень короткие импульсы. Типичная длина импульса 100нс при 10 кГц. Длина импульса волоконных лазеров намеренно увеличена, чтобы не допустить слишком высокой пиковой мощности, которая может повредить иттербиевое волокно, в котором формируется инфракрасный лазерный маркировочный луч.

При длинных импульсах большая часть полезной энергии не достигает уровня мощности, необходимого для маркировки (порога маркировки), и приводит только к ненужному нагреву периферийной зоны. При коротком импульсе большая часть энергии импульса находится выше порога маркировки, то есть больше энергии затрачивается на маркировку и меньше на нагрев зоны вокруг маркировки, как проиллюстрировано на рисунке ниже.

Сравнение распределения лазерной энергии при коротком и длинном импульсе излучения.

Длина импульса влияет на результат маркировки. Чем длиннее импульс, тем дольше лазер нагревает материал за один импульс. Это влияет на вид маркировки: чем дольше луч воздействует на материал за импульс, тем больше Зона Термального Воздействия Heat Affected Zone (HAZ). Под термином HAZ понимается нежелательное внешнее повреждение зоны вокруг линии прохождения луча при маркировке. В случае с маркировкой пластика это приводит к оплавлению материала и не позволяет достичь желаемый контраст поверхности.

Чем меньше длина импульса лазера, тем выше пиковая мощность (быстрее маркировка) и меньше Зона Термального Воздействия (не повреждается зона маркировки)

На фото ниже сравнение маркировки обычным волоконным лазером и ванадатовым лазером Telesis EV

Длина Волны

Не все пластиковые и другие материалы могут быть промакированы инфракрасными лазерами высококачественной и высококонтрастной надписью без оплавления, пригорания и повреждения поверхности (силикон, полиуретан, полиэтилен и другие). Маркировка может быть некачественной и неоднородной. Также в некоторых случаях инфракрансный лазерный луч 1.060нм или 10.600нм совершенно не абсорбируется материалом и не оставляет никакого следа. В такой ситуации компания Telesis может предложить лазерный маркировочный станок с излучением в зеленом спектре 532нм или ультрафиолетовом 355нм.

Зелёный лазер или ультрафиолетовый маркирующий лазер стоит применять, когда ИК лазеры (CO₂, ванадатовые, йаговские YAG или оптоволоконные файбер fiber) не могут нанести требуемую маркировку. Когда ИК лазеры не достигают результат, то зелёный или ультрафиолетовый маркировщик может стать приемлемым решением. Окончательное решение оптимального лазера зависит от требования клиента к качеству маркировки. Во многих случаях желаемое высокое качество можно получить только на зелёном лазере или ультрафиолетовом. Благодаря короткой длине волны (532нм или 355нм) луч лазера может быть сфокусирован в пятно меньшего размера. Теоретически при одинаковом диаметре лучей ИК и зелёного лазеров зелёный луч может быть сфокусирован в пятно в два раза меньше инфракрасного пятна. В результате получается тоньше линия маркировки, что даёт высокое разрешение изображений.

На фото ниже сравнение маркировки обычным волоконным лазером и зеленым лазером Telesis

ВИДЕО маркировки конденсаторов

На данном фото показано, что обычный пластик не восприимчив к инфракрасному лазеру длиной волны 1064 нм, но хорошо маркируется зеленым лазером длиной волны 532 нм

ВИДЕО маркировки канистр

Отличие маркировки черного полипропилена твердотельным лазером EVC (1,064нм) и газовым лазером CO2 (10,600 нм)

Глубина фокуса

Благодаря высокому качеству луча M 2 и моде TEM₀₀ твердотельные ванадатовые Nd:YVO₄ и иаговские Nd:YAG лазерные маркировщики Telesis имеют большую глубину фокуса, позволяющую наносить маркировку с большим перепадом по высоте маркируемой поверхности.

ВИДЕО — перепад фокуса 16 мм

Москва, БП «Румянцево», корпус А, офис 533А

Екатеринбург, пр.Решетникова, 22а, офис 312

Подходят для полиамида, полиэтилена, АБС и многих других пластиков

Подходящие виды пластика для лазерной маркировки и резки

Лазерная резка и маркировка пластика возможна множеством различных способов. Волоконным лазером можно быстро и качественно обрабатывать различные виды пластика: поликарбонат, АБС-пластик, полиамид и многих других. Благодаря быстрой подготовке к работе и универсальности применения лазерного станка можно экономично маркировать и резать даже небольшие партии изделий.

Подходящие типы пластика для лазерной маркировки и резки

• Полиамид (ПА)
• Поликарбонат (ПК)
• Полиэтилен (ПЭ)
• Полипропилен (ПП)
• Полиоксиэтилен (ПЭО)
• Полиарилсульфон Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК)

Примеры лазерной резки и маркировки пластика

Plastic marking: Difference between MOPA laser and fiber laser

Laser marking dark plastic tag

Где применяется лазерная резка и маркировка пластика

Возможно нанесение долговечной маркировки почти на любой тип пластика. Но различное сырьё, а также красящие пигменты и другие добавки (напр., наполнители, присадки и антипирены) реагируют на это совершенно по-разному. Для лазерной маркировки пластиков имеется ряд различных способов применения волоконного лазера, таких как изменение цвета, карбонизация либо вспенивание.

Примеры применения лазерного станка для пластика:

• Каркасы из пластика
• Электрические вилки
• Электронные компоненты
• Печатные платы
• Автомобильные детали
• Клавиатуры
• Инструменты и рукоятки инструментов
• Кнопки и переключатели дневного и ночного применения
• Идентификационные бирки для животных
• Упаковка
• Пленки
• Датчики

Почему выгодно купить станок лазерной резки и маркировки пластика? Перечисляем преимущества лазерной обработки для данного материала:

• Устойчивость: лазерная маркировка устойчива к стиранию, воздействию тепла и кислот.
• Бесконтактность: важно для медицинских инструментов и для мелких изделий (позволяет получить достойное качество обработки)
• Универсальность: лазерным маркером можно обрабатывать многие виды различных пластиков.
• Нанесение любой необходимой информации: лазерным станком можно наносить любую информацию, например, логотипы, коды, серийные номера, полностью динамические сведения из интегрированных систем управления предприятиями и т. д.
• Точность обработки: лазерная резка пластика на мелких деталях выполняется очень качественно, лазерная маркировка возможна также на мелких деталях и в труднодоступных местах изделия.

Подробнее о задачах лазерного станка для пластика

Устойчивость лазерной маркировки

• Лазерная маркировка пластика долговечна и устойчива к износу, воздействию тепла и кислот
• Особенно важно для отслеживания продукции и обеспечения качества

Преимущества лазеров Trotec

• Станки лазерной резки пластика планшетного типа с рабочим полем до 1500 x 1250 mm
• Гальво-маркировочные рабочие станции с рабочим полем до 1120 x 653 mm
• Гальво-волоконные лазеры для встраивания в производственные линии
• Системы, изготавливаемые под заказ в соответствии с потребностями заказчика

Экономная обработки изделий

• Лазерная маркировка пластика не приводит к увеличению издержек на расходные материалы, такие, как краска, химреагенты, пасты или спреи.
• Не требуется предварительная или последующая обработка поверхностей
• Лазер не изнашивается

Преимущества лазеров Trotec

• Прочные механические части лазерных систем Trotec рассчитаны на долгие годы интенсивного использования при минимальном обслуживании.
• Если нужно встроить станок в производственную линию, Вам подойдет система SpeedMarker. Станок может быть использован также как отдельная рабочая станция.

Быстрая обработка изделий экономит время и увеличивает производительность

• Быстрое нанесение маркировки, в том числе переменного содержания (напр., серийных номеров, кодов)
• Нанесение широкого спектра различных видов маркировки без необходимости переналадки либо смены инструмента

Преимущества лазеров Trotec

• Лёгкость применения благодаря развитому и интуитивно понятному программному обеспечению лазерного маркиратора
• Быстрое и очень точное позиционирование компонентов с помощью системы SpeedMark Vision Smart Adjust на базе видеокамеры
• Подключение файлов интегрированной системы управления предприятием

Точность нанесения изображений и текста любой сложности

• Лазерная маркировка пластика наносится с высокой точностью на любые, даже миниатюрные предметы сложной формы

Преимущества лазеров Trotec

• Высококачественная оптика и оптимальное качество луча
• Специальная система на базе видеокамеры для высокой точности и легкости применения

Бесконтактная обработка пластика

• При использовании лазера не нужно закреплять материалы.
• Бесконтакность приводит также к экономии времени и качественным результатам

Преимущества лазеров Trotec

• Широкий ассортимент станко лазерной резки и маркировки пластика

Отзывы о лазерах Trotec для обработки пластика

"Центр "Перспектива" работает на территории одного из крупнейших технопарков Идея Юго-Восток (Лениногорск, Республика Татарстан). На лазере Trotec Speedy 100 производятся опытные образцы, изделия для прототипирования, также таблички для помещений и инфраструктуры. Материал обработки — пластики, металл и др."

"При институте атомной энергетики (филиал "МИФИ", Национального исследовательского ядерного университета) уже несколько лет действует центр молодежного инновационного творчества Модел Спектр (FabLab Model Spectr). В Фаблаб действует целая мастерская с современным оборудованием, в том числе лазерный станок Trotec Speedy. Студенты проходят обучение по обработке лазером разных материалов для исследовательских и творческих проектов: маркировка и резка пластика, древесины, акрила и др."

"Центр "Перспектива" работает на территории одного из крупнейших технопарков Идея Юго-Восток (Лениногорск, Республика Татарстан). На лазере Trotec Speedy 100 производятся опытные образцы, изделия для прототипирования, также таблички для помещений и инфраструктуры. Материал обработки — пластики, металл, древесина, бумага и др."

"Предприятие корпорации Росатом уже несколько лет успешно использует лазерный станок Trotec для обработки изделий и изготовления материалов для ядерной энергетики."

"Центр "Перспектива" работает на территории одного из крупнейших технопарков Идея Юго-Восток (Лениногорск, Республика Татарстан). На лазере Trotec Speedy 100 производятся опытные образцы, изделия для прототипирования, также таблички для помещений и инфраструктуры. Материал обработки — пластики, металл, древесина, бумага и др."

"Купили лазерный гравер SpeedyII 25 Вт в 2005 году для изготовления изделий из пластика: архитектурных моделей, для изготовления рекламно-сувенирной продукции. Станок зарекомендовал себя как оборудование самого высокого качества, отвечающее современным требованиям надежности, скорости, продолжительности работы и не требующее больших финансовых вложений в техническое и сервисное обслуживание."

Рекомендации по продукции Trotec

Лазерные гравёры — Speedy

Серия "Speedy": лазерная гравировка и резка форматов размером вплоть до 1016 x 610 мм

Гальво-маркировочные станции — SpeedMarker

Серия «SpeedMarker»: высокоскоростная лазерная маркировка металлов и пластика

Четкий контраст и лучшая читабельность машиной с маркировкой на лазере MOPA

Больше возможностей для маркировки пластика

Electronic part lasermarked

Обычным волоконным лазером можно маркировать многие виды пластика. В большинстве случаев результаты маркировки очень точные, однако в то же время не всегда удается достичь одинакового уровня качества. Эти типы пластиков можно маркировать при помощи лазера MOPA, который обеспечивает более контрастные и одинаковые результаты. Также в этом помогает регулируемая длительность импульса, в результате чего можно использовать и короткие, и длинные импульсы.

В случае темных пластиков (таких как PA 66 GF, PA 6 GF, PP GF, и т. Д.) окружающий материал нагревается меньше благодаря коротким импульсам и низкой энергии импульса. Пластики меньше вспениваются, и маркировка выглядит более однородной. Для других пластиков требуется большее количество энергии для достаточного нагревания материала. В таком случае длинные импульсы помогают оптимизировать вспенивание материала. В обоих случаях маркировка лазером MOPA ведет к более четкому контрасту и, соответственно, к улучшенной читабельности машиной.

Виды лазерной маркировки пластика

Вспенивание

Вспениванием можно считать вызванное лазером кипение, которое расплавляет поверхность. Вследствие быстрого охлаждения пузырьки оказываются заключенными в материал. Эти пузырьки оставляют заметную отметку, которая чувствуется на ощупь.
Лазер работает на низком уровне мощности и использует более длинные импульсы. Данный вид лазерной маркировки пластика годится для работы со всеми полимерами, а также с некоторыми металлами. В зависимости от материала отметка получается светлой либо темной.

Карбонизация

Карбонизация позволяет добиться большой контрастности на светлых поверхностях. В процессе этого вида лазерной маркировки лазер нагревает поверхность материала (как минимум до 100° C), и при этом выделяется кислород, водород либо сочетание этих двух газов. В результате остается затемненный участок с большей концентрацией углерода. Лазер использует пониженную энергию, что приводит к немного большей по продолжительности лазерной маркировки, чем при других способах. Карбонизацию можно применять для маркировки полимеров или биополимеров, таких, как дерево либо кожа. Поскольку после карбонизации остаются темные отметины, контраст на темных материалах будет не очень заметным.

Изменение цвета

Лазерная маркировка пластика с помощью изменения цвета является по сути электрическим процессом, в ходе которого происходит переориентация макромолекул (посредством изменения направления). Материал не снимается, но возможно частичное вспенивание. Лазер работает с минимальной частотой повторения импульсов, но при низком уровне энергии, приходящемся на каждый импульс, иначе происходило бы снятие некоторого количества материала либо вспенивание. Изменение цвета применимо ко всем полимерам и может быть светлым либо темным. Большинство изменений цвета является темным.

Отслаивание

Отслаивание используется при работе с многослойными пластиками (ламинатами). При таком виде лазерной маркировки пластика лазерный луч снимает наружные слои, которые были нанесены на основной материал. Это создает контрастность благодаря различиям в цвете слоев.