סימון בלייזר, חריטה וצריבה על פוליפנילן סולפיד (PPS)

סימון בלייזר על PPS באמצעות לייזרי סיב MOPA תעשייתיים

סימון בלייזר וחריטה על PPS (פוליפנילן סולפיד) כרוכים בקשיים משמעותיים בשל עמידותו לטמפרטורות גבוהות בעת חשיפה לחום הלייזר. התקדמויות אחרונות בטכנולוגיית חומרי הצבע, ובהן פחמים שחורים ייעודיים ללייזר ולייזרי סיב, מאפשרות סימון בהיר בעל ניגודיות גבוהה ועמידות לשריטות על PPS שחור ממולא בסיבי זכוכית, בהסמכת Yellow Card. חדשנות זו מאפשרת סימון ומיקרו-סימון של מטריצות נתונים, ברקודים, קודי QR וזיהוי ייחודי של רכיבים במגוון ענפים, בהם רכב, תעופה וחלל ואלקטרוניקה בתקני NASA MIL, מערכות בקרת פליטות, משאבות ושסתומים, מוצרי חשמל, מכלים ועוד. תצורת לייזרי הסיב מסוג יטרביום והרכיבים האופטיים שלהם מחייבים דיוק רב כדי להבטיח יצירת סימונים עמידים, חסינים לשריטות ובעלי ניגודיות גבוהה.

תהליך סימון הבלייזר האופטימלי עבור PPS. ליצירת סימונים בהירים, עמידים לשריטות ובעלי ניגודיות גבוהה על PPS שחור ממולא בסיבי זכוכית, לייזרי סיב MOPA מסוג יטרביום מצטיינים משום שהם מאפשרים שליטה מדויקת ברוחב הפולס ובצפיפות ההספק הממוקד. רמת דיוק זו מאפשרת שליטה משופרת בתהליך ההקצפה הכימית של פני השטח בטווח אורכי הגל של האינפרה-אדום הקרוב, 1060-1070nm. משך הפולס האופטימלי נע בין 20 ל-40 ננושניות, בליווי תדר פולסים העולה על 100 קילוהרץ. תצורת לייזר מדויקת חיונית לשליטה בטמפרטורת פני השטח, לרבות זמני העלייה והירידה; כישלון בהשגתה עלול לגרום לכך שהסימון יישרט ויתקלף בקלות.

השגת סימון בלייזר באיכות גבוהה על פולימרים ממולאים בזכוכית, כגון PPS, מחייבת יישום של טכניקות יציקה בהזרקה איתנות וכן פיזור והתפלגות יעילים של חומרי צבע מותאמי לייזר ושל חומרים מעורבבים מראש. שילוב סיבי זכוכית עלול להשפיע לרעה על תהליכי היציקה, ובעקבות זאת על איכות סימון הלייזר. פני שטח בעלי תכולת שרף גבוהה הם קריטיים להשגת סימון עמיד. פני שטח בעלי ריכוז גבוה של סיבי זכוכית יניבו תוצאות סימון נחותות.

מומחי סימון בלייזר תעשייתי

פתרונות מקיפים ממקור אחד לסימון בלייזר על פלסטיק – ממדעי החומרים ועד אינטגרציית מערכות בהתאמה אישית.

שירותים טכניים

• ניסוחים ותרכובות בהתאמה אישית להתאמת צבע ללייזר, עמידה בדרישות רגולציה, דגימות אב-טיפוס – מאסטרבאץ', חומרים מעורבבים מראש (pre-color), למינטים ללייזר.
• תכנון מערכות ציוד לייזר, אינטגרציית מערכות בשיטת turnkey והדרכה, ראייה ממוחשבת, ממשק אדם-מכונה (HMI) בהתאמה אישית, תיעוד תהליכים.
• פתרון בעיות באתר הלקוח (בכל מקום בעולם), ניתוח תהליכי לייזר ואופטימיזציה של מערכות, גרפיקה וקטורית בהתאמה אישית.
• הסמכת בטיחות לייזר, יישום מלא הכולל תכנון ומארז CDRH Class 1, קצין בטיחות לייזר (LSO) לביקורות פנימיות.
• יציקה בהזרקה של פלסטיק וניתוח אנליטי, זרימת תבנית (mold flow), פיזור והתפלגות של תוספים וחומרי צבע.
• שירותי סימון בקבלנות משנה

חשיבות הסימון בלייזר של פולימרים ממולאים בזכוכית – חשיבותן של פעולות היציקה בהזרקה. כדי לשפר את הביצועים המבניים של פלסטיק סטנדרטי משלבים בו סיבי זכוכית. החומרים המשמשים בייצור סיבי הזכוכית כוללים סיליקה, אבן גיר ונתרן פחמתי. התגלות זכוכית (Glass emergence) היא פגם משמעותי בפני השטח, הנפוץ במוצרים יצוקים בהזרקה הממולאים בסיבי זכוכית. חשיפת סיבי הזכוכית יוצרת פני שטח עשירים בסיבי זכוכית. במהלך מילוי ההיתוך של הפלסטיק והיציקה מצטברים עודפי זכוכית על פני השטח. בעקבות מנגנוני העיבוי והיציקה נצפים סימנים לבנים על פני השטח. פני השטח של חלקים יצוקים חייבים להיות עשירים בשרף (resin-rich) כדי להשיג סימון באיכות גבוהה, שכן אנרגיית הלייזר מגיבה עם מטריצת הפולימר. לעומת זאת, פני שטח בעלי תכולת סיבי זכוכית גבוהה מציגים מאפייני סימון ירודים, והבעיה מחריפה ככל שתכולת הסיבים עולה. סיבי זכוכית מציגים יכולת בליעה מוגבלת של אור לייזר בתחום האינפרה-אדום הקרוב (NIR).

חשיבות הסימון בלייזר של פולימרים ממולאים בזכוכית – חשיבותן של פעולות היציקה בהזרקה

סימונים דקורטיביים ופונקציונליים המיוצרים בלייזר חייבים להיות קריאים לחלוטין, למשל זיהוי רכיבים, תרשימים, data matrix וברקוד. איכות הסימון תלויה בפולימר, בתוספים ובחומרי הצבע, בתהליכי היציקה בהזרקה ובמקור הלייזר. בעיות בפני השטח של הפולימר היצוק הפוגעות בקריאות עלולות להשפיע על הבטיחות, הביצועים והתפקוד של המוצר.

מהו פוליפנילן סולפיד (PPS)?

פוליפנילן סולפיד (PPS) הוא תרמופלסט הנדסי חצי-גבישי לטמפרטורות גבוהות. בענף מוכר PPS כפלסטיק שמתפקד כמו מתכת. תכונותיו של PPS, בדומה לפלסטיקים אחרים בעלי ביצועים בטמפרטורות גבוהות ובכללם PEEK ו-LCP, תלויות בהתנהגות ההתגבשות שלו. נמכרות שתי צורות נבדלות של PPS: מבנה מולקולרי מסועף (Branched) ומבנה ליניארי (Linear). בין המותגים המוכרים ביותר נמנים Celanese Fortron®, Solvay Ryton®, SABIC Supec, Toray Torelina ו-DIC PPS. הגרסה המסועפת נוטה להיות קשיחה יותר. הגרסה הליניארית מציעה בדרך כלל חוזק מכני וחוזק כפיפה טובים יותר, וכן יציבות היתוך גבוהה יותר. ב-PPS ליניארי יש גם פחות זיהומים יוניים. סיבי זכוכית (30 אחוז ו-40 אחוז) ותערובות של סיבי זכוכית ומינרלים המוספים ל-PPS סטנדרטי מאפשרים יישומים מיוחדים ותובעניים. יצרני אלקטרוניקה בוחרים לרוב ב-PPS ממולא 40 אחוז זכוכית עבור מוצרי בידוד ומחברים.

Celanese Fortron® (פוליפנילן סולפיד)

שאלות נפוצות על סימון בלייזר על PPS

מהו פוליפנילן סולפיד PPS? פוליפנילן סולפיד (PPS) הוא תרמופלסט הנדסי הידוע בתכונותיו החצי-גבישיות ובעמידותו בטמפרטורות גבוהות. בענף הפלסטיק התקבע PPS כפלסטיק המספק ביצועים הדומים לאלה של מתכת. מאפייניו של PPS, בדומה לפלסטיקים אחרים בעלי ביצועים גבוהים העומדים בטמפרטורות גבוהות כגון PEEK ו-LCP, מושפעים מהתנהגות ההתגבשות שלו. קיימים שני סוגים ייחודיים: מבנה מולקולרי מסועף (Branched) ומבנה ליניארי (Linear). בין המותגים המוכרים ביותר נמנים Celanese Fortron®, Solvay Ryton®, SABIC Supec, Toray Torelina ו-DIC PPS. הגרסה המסועפת נוטה להיות קשיחה יותר. הגרסה הליניארית מציעה בדרך כלל חוזק מכני וחוזק כפיפה טובים יותר, וכן יציבות היתוך גבוהה יותר. ב-PPS ליניארי יש גם פחות זיהומים יוניים. סיבי זכוכית (30 אחוז ו-40 אחוז) ותערובות של סיבי זכוכית ומינרלים המוספים ל-PPS סטנדרטי מאפשרים יישומים מיוחדים ותובעניים. יצרני אלקטרוניקה בוחרים לרוב ב-PPS ממולא 40 אחוז זכוכית עבור מוצרי בידוד ומחברים.

האם ניתן להשיג ניגודיות סימון בלייזר בגוון בהיר על PPS שחור? כן. התקדמויות חדשות בטכנולוגיית חומרי הצבע, ובהן פחמים שחורים ייעודיים ללייזר ולייזרי סיב, מאפשרות סימון בהיר בעל ניגודיות גבוהה ועמידות לשריטות על PPS שחור ממולא בסיבי זכוכית, בהסמכת Yellow Card. התקדמות זו מאפשרת סימון של מטריצות נתונים, ברקודים, קודי QR וזיהוי ייחודי של רכיבים.

מהו סוג הלייזר הטוב ביותר לסימון PPS? לייזרי סיב MOPA לסימון פלסטיק הם הבחירה האידיאלית, משום שהם מאפשרים שליטה מדויקת ברוחב הפולס ובצפיפות ההספק. דיוק זה מאפשר שליטה משופרת בתהליך ההקצפה הכימית של פני השטח. תצורת לייזר מדויקת חשובה לשליטה בטמפרטורת פני השטח.

לייזרי סיב MOPA לסימון פלסטיק

כיצד פועלים תוספי לייזר?

האם סיבי זכוכית משפיעים על סימון בלייזר?

כן, סיבי זכוכית משפיעים על סימון בלייזר. החומרים המשמשים לייצור סיבי זכוכית הם סיליקה, אבן גיר ונתרן פחמתי. הסיליקה היא החומר העיקרי ליצירת הזכוכית, ואילו הנתרן הפחמתי ואבן הגיר משמשים להורדת טמפרטורת ההתכה. התגלות זכוכית (Glass emergence) היא פגם חמור בפני השטח, הפוגע לעיתים קרובות במוצרים יצוקים בהזרקה הממולאים בסיבי זכוכית. חשיפת סיבי הזכוכית יוצרת פני שטח עשירים בסיבי זכוכית. עודפי זכוכית נוצרים על פני השטח במהלך מילוי ההיתוך של הפלסטיק והיציקה. לאחר העיבוי והיציקה מופיעים סימנים לבנים על פני השטח. פני השטח של חלקים יצוקים חייבים להיות עשירים בשרף (resin-rich) כדי להפיק סימון באיכות גבוהה, שבו אנרגיית הלייזר מגיבה עם מטריצת הפולימר. לעומת זאת, פני שטח עשירים בסיבי זכוכית מסומנים בצורה ירודה, והבעיה מחריפה ככל שתכולת הסיבים עולה. סיבי הזכוכית עצמם אינם בולעים היטב אור לייזר בתחום האינפרה-אדום הקרוב (NIR).

פגם התגלות זכוכית (Glass Emergence) בפוליאמיד ממולא 25% זכוכית. באדיבות Topworks Plastic Mold

לסימון באיכות גבוהה, התפלגות ופיזור הומוגניים של חומרי הצבע והתוספים חיוניים בדיוק כמו פני שטח עשירים בשרף. כדי לבדוק אם קיימות בעיות התפלגות או פיזור, מומלץ להגדיר את הלייזר לסימון או לסריקה רציפים על פני כל שטח החלק. התוצאה מוצגת (משמאל לימין): עט יצוק המציג סימון כרומה מצוין בזהב על שחור (משמאל), שתי התמונות האמצעיות מציגות התפלגות כרומה ירודה, והתמונה הימנית ביותר מציגה התפלגות אחידה מצוינת.

עטי כתיבה מ-ABS יצוקים בהזרקה

מהו הפלסטיק פוליפנילן סולפיד PPS?

פוליפנילן סולפיד (PPS) הוא תרמופלסט הנדסי חצי-גבישי לטמפרטורות גבוהות. בענף מוכר PPS כפלסטיק שמתפקד כמו מתכת. תכונותיו של PPS, בדומה לפלסטיקים אחרים בעלי ביצועים בטמפרטורות גבוהות ובכללם PEEK ו-LCP, תלויות בהתנהגות ההתגבשות שלו. נמכרות שתי צורות נבדלות של PPS:

מבנה מולקולרי מסועף (Branched) ומבנה ליניארי (Linear). בין המותגים המוכרים ביותר נמנים Celanese Fortron®, Solvay Ryton®, SABIC Supec, Toray Torelina ו-DIC PPS. הגרסה המסועפת נוטה להיות קשיחה יותר. הגרסה הליניארית מציעה בדרך כלל חוזק מכני וחוזק כפיפה טובים יותר, וכן יציבות היתוך גבוהה יותר. ב-PPS ליניארי יש גם פחות זיהומים יוניים. סיבי זכוכית (30 אחוז ו-40 אחוז) ותערובות של סיבי זכוכית ומינרלים המוספים ל-PPS סטנדרטי מאפשרים יישומים מיוחדים ותובעניים. להשגת מצב גבישי מלא נדרשות טמפרטורות תבנית של 275 עד 300 מעלות פרנהייט לפחות.

כאשר PPS נוצק בטמפרטורה הנמוכה מ-275 מעלות פרנהייט, היציקות אמורפיות או חצי-גבישיות ונשארות במצב זה עד לחשיפתן לטמפרטורות שירות גבוהות יותר. אם טמפרטורת השירות עולה על טמפרטורת היציקה, החלקים יהפכו לגבישיים יותר ויחולו בהם שינויים במידות ובתכונות.

להשגת מצב גבישי מלא נדרשות טמפרטורות תבנית של 275 עד 300 מעלות פרנהייט לפחות. כאשר PPS נוצק בטמפרטורה הנמוכה מ-275 מעלות פרנהייט, היציקות אמורפיות או חצי-גבישיות ונשארות במצב זה עד לחשיפתן לטמפרטורות שירות גבוהות יותר. אם טמפרטורת השירות עולה על טמפרטורת היציקה, החלקים יהפכו לגבישיים יותר ויחולו בהם שינויים במידות ובתכונות.

מאמרים טכניים על סימון בלייזר על PPS

סימון בלייזר על PPS בעזרת תוספי לייזר

סימון בלייזר על פלסטיק ממולא זכוכית

לייזרי סיב לסימון פלסטיק

תוספי סימון בלייזר לפלסטיק

תוספי לייזר משפרים את הסימון בלייזר

סימון בלייזר על פלסטיק בקו הייצור

טכנולוגיות לסימון בלייזר על PPS

---