Značení a dekorace plastu lasery

Výhody v přímém značení plastových materiálů lasery zahrnují velmi vysokou kvalitu značení, díky velmi malé stopě laserového paprsku, kontrast bez nebo i za použití speciálních pigmentů a taky rychlost značení s vektorovými lasery například od Solaris Laser umístěnými přímo ve výrobních linkách. Přímé značení na materiálu se používá pro identifikaci výrobku, nejčastěji Datamatrix kódem, nebo i dekoraci a grafický popis. Výhodou je, že se většinou nepoužívá žádný přídavný materiál, je tedy značení laserem vhodné i pro zdravotní výrobky a splňuje spoustu požadavků dle potravinářských (FDA), zdravotních (UID) a vojenských norem (MIL-STD). Správná "Laserová formula" plastu nemůže být toxická nebo nesmí mít negativní efekt na produkt a jeho fyzikální vlastnosti nebo funkčnost.

Pro značení a dekoraci plastů se používají nejčastěji Nd:YAG nebo Nd:YVO4 lasery a polovodičové vláknové lasery na vlnové délce 1064nm, tedy blízko infračervenému spektru. Další variantou nastupujících laserů jsou zelené lasery, které emitují paprsek ve viditelném spektru světla a jsou řazeny ke studeným laserům. Tyto lasery opravdu svítí zeleně. Vývoj pokročil a dnes se používají v průmyslových aplikacích na značení a dekoraci taky UV lasery, jejichž působení je výhradně fotochemické, bez tepelné složky. Zajímavostí použití zeleného laseru je značení na mezivrstvu plastu, kdy laser ve viditelném spektru světla projde přes průsvitnou vrstvu plastu a zastaví se o druhou vrstvu plastu například černé barvy, na kterou značí, této vlastnosti se používá často v automobilovém průmyslu pro dekoraci světel, s čímž Solaris Laser má velké zkušenosti.

Dle typu plastového materiálu dochází často k fotochemickému efektu, bez tepelného poškození materiálu a bez gravírace. Tento efekt vytváří kontrast na materiálu, závislý na vlastnostech plastu reagovat na laserové záření. Na výrobcích, kde se nedosahuje kontrastu, protože polymery neabsorbují laserovou energii, tam pomáhají přidané pigmenty do základního Masterbatch.
Pro přímé značení laserem hovoří několik aspektů, které zcela zavrhnou drahou inkoustovou technologii inkjet značení. Prvně je to absence spotřebního materiálu, jako jsou inkousty a ředidla, kdy ředidla jsou často odpařena při značení do prostoru výroby a z toho plyne i kontaminace prostoru. Druhý hlavní faktor hovořící pro laser je nesmazatelnost a odolnost nápisu oproti inkoustovému značení, které je závislé na povrchovém napětí plastu a někdy vyžaduje použití plazmy před aplikací inkoustu, jinak jde inkoust z potištěného povrchu snadno dolů. Třetí vlastností je značení skrze průsvitné plochy dovnitř výrobků nebo na velmi těžce přístupná místa díky dlouhé zaostřovací vzdálenosti laserové optiky.

Na plastovém materiálu vznikají 3 základní reakce
První (tmavé na světlém) je dána absorbováním energie laseru do plastu a zvyšuje se lokální teplota materiálu v okolí absorpce na takovou úroveň, že dojde k termální degradaci materiálu polymeru. Může dojít k hoření polymeru za přítomnosti kyslíku v atmosféře. Omezené množství kyslíku uvnitř materiálu substrátu má za výsledek lehké ožehnutí materiálu, které způsobí černou formu polymeru nebo tmavé kontrast značení.

Druhá varianta (světlé na tmavém) je napěnění polymeru. K tomu dochází, když lokální teplota polymeru okolo absorpce je dostatečně vysoká tak, že polymer generuje plyn při hoření nebo odpařování. Tento teplý plyn je obklopen rozteklým polymerem a zachycen v něm jako bublinky. Jeli energie laseru dostatečně kontrolována, napěnění je definované a má za následek odraz světla v bublinkách a to tvoří světlé značení na tmavém (neodrazivém) povrchu.

Třetí variantou (barva) je tepelná degradace energií laseru jedné barvy v probarvené struktuře a změnu výsledné barvy. Jako příklad je kombinace sazí a stabilizované anorganické barvivo. Po zahřátí jsou saze odstraněny a zůstane jen anorganické barvivo. Tyto mixované barvy jsou závislé na specifické barevné stabilitě a nejsou možné všechny barvy.

Veškerou laserovou technologii pro dekoraci plastu a automatizaci průmyslového značení lze nalézt na stránkách Leonardo technology, www.LT.cz, zastupující společnost Solaris Laser.