I pretrattamenti superficiali e gli inchiostri personalizzati migliorano la stampa a getto d’inchiostro su materie plastiche e film

I pretrattamenti superficiali e gli inchiostri personalizzati migliorano la stampa a getto d'inchiostro su materie plastiche e film

Le tecnologie di stampa digitale, come il getto d'inchiostro e il laser sulle materie plastiche, offrono ai produttori vantaggi enormi rispetto ai metodi analogici tradizionali, ad esempio tampografia, stampa a caldo, serigrafia e simili. La stampa digitale consente la personalizzazione completa del prodotto, l'identificazione alfanumerica univoca dei componenti, la sicurezza del prodotto, la serializzazione, codici a barre/2D, loghi, grafiche e altro ancora. Queste capacità sono essenziali nell'universo digitale interattivo di oggi. Un vantaggio collaterale è la possibilità di stampare i prodotti assemblati al termine delle operazioni di produzione, con risparmi sui costi e una migliore gestione del controllo delle scorte. Questo articolo esamina due tipi di processi di stampa/marcatura digitale: la stampa a getto d'inchiostro piezoelettrica drop-on-demand a colori e la marcatura laser con laser a fibra a scansione del fascio. Il getto d'inchiostro piezoelettrico drop-on-demand (DOD) e il laser a fibra sono tecnologie moderne che offrono innumerevoli vantaggi per la personalizzazione del prodotto (e di massa).

La stampa a getto d'inchiostro piezoelettrica DOD e la marcatura con laser a fibra a scansione del fascio sono entrambi processi digitali senza contatto. Molti produttori riconoscono già il valore di offrire entrambe le tecnologie per rispondere alle esigenze di stampa personalizzata su diversi substrati polimerici. Data la varietà dei requisiti applicativi, non è possibile stabilire con precisione che una tecnologia sia migliore o peggiore dell'altra. La scelta del processo preferibile (getto d'inchiostro o laser) per una determinata applicazione può sembrare semplice. Ad esempio, se per la stampa su nylon bianco caricato con fibra di vetro servono uno o più colori (personalizzati), si sceglie il getto d'inchiostro. Se invece serve un contrasto nero intenso e indelebile su nylon bianco, si sceglie la marcatura laser. In realtà, però, gli inchiostri inkjet non aderiscono facilmente al nylon (né alla maggior parte dei polimeri a bassa energia superficiale) senza un inchiostro specifico e un pretrattamento. Per ottenere un contrasto nero sul nylon bianco (e su molti altri polimeri di colore chiaro) sono necessari additivi che potenziano l'effetto del laser.

Soluzioni di marcatura/stampa affidabili richiedono un'ingegnerizzazione precisa delle chimiche di inchiostri e laser, della scienza delle superfici polimeriche, della progettazione del processo e delle apparecchiature. Troppo spesso le aziende scelgono di acquistare apparecchiature generiche «standard» che non producono i risultati richiesti. Di conseguenza, gli aspetti di «soluzione completa» delle tecnologie di stampa a getto d'inchiostro e di marcatura laser diventano molto importanti come guida per l'approvvigionamento dei sistemi e l'ottimizzazione del processo.

Punti chiave

• Getto d'inchiostro e laser sono complementari, non concorrenti. Nessuno dei due è universalmente migliore: è l'applicazione a decidere.
• L'adesione dell'inchiostro è un problema di energia superficiale. L'obiettivo è un'energia superficiale del substrato superiore di circa 10 dyne/cm alla tensione superficiale dell'inchiostro.
• La polimerizzazione UV LED ha sostituito le lampade a mercurio: accensione e spegnimento istantanei, vita utile superiore a 20.000 ore, nessun riscaldamento IR e molto meno ozono.
• La marcatura laser richiede additivi, perché la maggior parte dei polimeri non ha un proprio assorbimento nel vicino infrarosso.
• Le apparecchiature standard sono il tipico punto di fallimento. In particolare, il getto d'inchiostro richiede l'integrazione di testina, inchiostro, polimerizzazione, pretrattamento e movimentazione.

Domande frequenti

Per i componenti in plastica conviene scegliere la stampa a getto d'inchiostro o la marcatura laser?

Il getto d'inchiostro quando servono uno o più colori; il laser quando servono marcature monocromatiche indelebili e ad alto contrasto, senza materiali di consumo. In pratica la decisione raramente è così semplice: gli inchiostri inkjet non aderiscono al nylon e ad altri polimeri a bassa energia superficiale senza un inchiostro specifico e un pretrattamento, e la marcatura laser richiede additivi per ottenere contrasto sui polimeri di colore chiaro.

Perché l'inchiostro inkjet UV non aderisce ai miei componenti in plastica?

Per via dell'energia superficiale. Gli inchiostri UV hanno una bassa tensione superficiale, circa 25 dyne/cm, e la maggior parte delle materie plastiche tecniche è chimicamente inerte, non porosa e a bassa energia. Per un'adesione accettabile il substrato deve in genere trovarsi circa 10 dyne/cm sopra l'inchiostro. Il pretrattamento superficiale colma questo divario.

Quali vantaggi offre la polimerizzazione UV LED rispetto alle lampade a mercurio?

L'UV LED emette una banda stretta centrata intorno a 395 nm, quindi quasi tutta l'energia è utile per la fotoiniziazione. Si accende e si spegne istantaneamente, dura oltre 20.000 ore (circa dieci volte una lampada UV), non emette infrarossi, cosa adatta alle materie plastiche sensibili al calore, e genera molto meno ozono.

Che cos'è l'inkjet in scala di grigi e perché è importante?

L'inkjet standard è binario: ogni pixel riceve una goccia oppure no. Le testine in scala di grigi espellono più gocce piccole con rapidità tale da stamparle come un unico punto; le testine avanzate offrono otto livelli. Il risultato è una risoluzione apparente nettamente superiore a parità di risoluzione nativa della testina.

Perché i sistemi inkjet standard spesso falliscono sulle materie plastiche?

Perché nessun produttore fornisce tutti i componenti. Un sistema funzionante integra testina, elettronica di pilotaggio, inchiostri, movimentazione dei pezzi, controllo del movimento, irraggiatore di polimerizzazione e software per il protocollo dei file. A differenza della tampografia o della serigrafia, non esiste un pacchetto chiavi in mano completo, quindi la compatibilità dei componenti deve essere progettata.

Tecnologia inkjet UV LED piezoelettrica «drop-on-demand»

L'inkjet è un processo computer-to-print senza contatto in cui goccioline di inchiostro vengono proiettate verso un substrato secondo una matrice regolare di pixel x-y derivata da un file digitale. I componenti principali del sistema sono il gruppo testina, i controller elettronici di pilotaggio della testina, gli inchiostri UV, l'irraggiatore di polimerizzazione e la movimentazione dei pezzi con controllo del movimento.

Il componente di base è la testina di stampa (Figura 2). Dispone di una riserva di inchiostro e di numerose camere d'inchiostro di piccolo volume con ugelli circolari da cui vengono espulse le gocce. Gli ugelli sono disposti linearmente in direzione ortogonale al movimento. Ogni testina può contenere da una a cinque file di ugelli, ciascuna con 128, 256, 512 o 768 ugelli. Ogni colore ha una propria riserva di inchiostro e una o più testine dedicate. Nella stampante considerata, le testine scansionano avanti e indietro (direzione x) mentre i pezzi avanzano a passi (direzione y) a ogni passata. Passo di avanzamento e distanza tra gli ugelli sono abbinati (Figura 1). Con una frequenza di emissione più elevata e passi più piccoli, la spaziatura equivalente dei pixel può essere molto inferiore alla distanza tra gli ugelli. Ad esempio, una testina da 300 dpi può stampare a 300×300, 300×600 e così via, fino a 2400×2400 punti per pollice. La stampa normale è binaria: in ogni posizione c'è una goccia oppure nessuna goccia. La tecnologia di fascia alta offre la scala di grigi, che permette di variare deliberatamente il volume di inchiostro di ciascun punto.

Progettazione della testina DOD piezoelettrica

Nell'inkjet piezoelettrico drop-on-demand, la deformazione del materiale piezoceramico provoca una variazione di volume dell'inchiostro nella camera di pressione, generando un'onda di pressione che si propaga verso l'ugello. Questa onda di pressione acustica supera la perdita di pressione viscosa in un ugello di piccole dimensioni e la forza di tensione superficiale del menisco dell'inchiostro, così che una goccia può iniziare a formarsi all'ugello. Una volta formata, la goccia deve avere una pressione sufficiente per essere espulsa verso il supporto di registrazione (Figura 2). Una viscosità compresa tra 10 e 20 mPa-s garantisce un rapido movimento del fluido. In generale, la deformazione di un attuatore piezoelettrico è dell'ordine del submicron. Per ottenere uno spostamento di volume d'inchiostro sufficiente alla formazione della goccia, le dimensioni fisiche dell'attuatore piezoelettrico sono spesso molto maggiori dell'orifizio dell'inchiostro. Ogni pixel sul substrato è coperto d'inchiostro oppure no: una scelta binaria. L'inkjet in scala di grigi si distingue perché la testina può espellere più gocce piccole estremamente rapidamente, tanto da stamparle come un unico punto. Le testine avanzate hanno otto livelli, da zero a sette gocce. Il risultato è una risoluzione apparente nettamente superiore, a parità di risoluzione nativa del sistema binario.

Inchiostri polimerizzabili a UV

Gli inchiostri e i rivestimenti polimerizzabili a raggi ultravioletti (UV) sono preferiti per applicazioni industriali e in esterni perché, una volta polimerizzati, sono tenaci e durevoli. Offrono una gamma cromatica completa e, con risoluzione fine, garantiscono un'eccellente qualità di stampa. Le formulazioni polimerizzabili a UV contengono fotoiniziatori, monomeri, oligomeri, coloranti e additivi. Monomeri e oligomeri costituiscono circa l'85 per cento della formulazione, i coloranti possono arrivare al 10 per cento, i fotoiniziatori a circa il cinque per cento e tensioattivi e stabilizzanti all'uno-due per cento.

L'esposizione ai raggi UV induce la rottura dei legami del fotoiniziatore, generando due radicali liberi. Questi avviano una reazione a catena attraverso monomeri e oligomeri, con una reticolazione (polimerizzazione) estesa ma non completa delle resine. La reazione è esotermica e anche le sorgenti UV emettono calore. L'aumento di temperatura può favorire sia l'adesione sia il grado di polimerizzazione, che contribuisce alla resistenza all'abrasione, all'usura e ai graffi dei fluidi polimerizzati1. Una sfida nella formulazione degli inchiostri UV è soddisfare il requisito di viscosità molto bassa formando al contempo polimeri utili. Tuttavia, riscaldando inchiostro, testine di stampa e sistema di alimentazione a circa 50 ºC si ottengono viscosità adatte alle testine piezoelettriche, sia pure con costi nettamente superiori rispetto ai sistemi a temperatura ambiente.

Compatibilità tra inchiostro e substrato plastico

Tutti i processi di stampa a inchiostro richiedono che la chimica dell'inchiostro liquido (UV, a solidi, termico, ecc.) sia compatibile con il substrato plastico per ottenere una corretta bagnabilità della superficie. Gli inchiostri UV hanno in genere una viscosità inferiore (circa 25 dyne/cm) rispetto agli inchiostri per tampografia o serigrafia. Un fattore determinante per la compatibilità inchiostro-substrato è che molte materie plastiche hanno superfici chimicamente inerti, non porose e a bassa energia superficiale. I pretrattamenti superficiali sulle moderne resine tecniche ad alte prestazioni risolvono la maggior parte dei problemi di adesione dell'inchiostro. Di regola, un'adesione accettabile dell'inchiostro si ottiene quando l'energia superficiale di un substrato (misurata in dyne/cm) supera di circa 10 dyne/cm la tensione superficiale del liquido. In questa situazione si dice che il liquido «bagna» la superficie o vi aderisce.

La tensione superficiale, che è una misura dell'energia superficiale, è la proprietà (dovuta alle forze molecolari) per cui tutti i liquidi, contraendo la superficie, tendono a portare il volume contenuto verso una forma con la minima area superficiale. Pertanto, quanto maggiore è l'energia superficiale del substrato solido rispetto alla tensione superficiale di un liquido, tanto migliore sarà la sua «bagnabilità» e tanto minore l'angolo di contatto. (Per informazioni dettagliate sui pretrattamenti superficiali, vedere «Plasma Surface Pretreatment of Polymers for Improved Adhesion» alle pagine 44-51 del numero di aprile/maggio 2018 di Plastics Decorating.)

I pretrattamenti superficiali servono ad aumentare l'energia superficiale e a migliorare la bagnabilità e le proprietà adesive dei materiali polimerici. Nell'industria si utilizzano diversi processi di pretrattamento per ossidazione superficiale in fase gassosa, tra cui il plasma freddo a bassa pressione (microonde/RF), la scarica elettrica (trattamento corona), il plasma a fiamma e il plasma atmosferico a bassa temperatura e senza tensione. Ciascun metodo è specifico per l'applicazione e presenta vantaggi unici e possibili limiti. Ognuno di questi processi si caratterizza per la capacità di generare «plasma gassoso», un gas estremamente reattivo composto da elettroni liberi, ioni positivi e altre specie chimiche. Dal punto di vista fisico i meccanismi di generazione di questi plasmi sono diversi, ma i loro effetti sulla bagnabilità della superficie sono simili. In alcuni casi si possono usare primer chimici al posto dei processi al plasma.

Polimerizzazione UV LED

Fino a poco tempo fa ogni polimerizzazione veniva avviata con lampade a scarica di mercurio. Il mercurio ha uno spettro di emissione molto ampio, con più energia emessa sotto forma di calore che di UV. La bassa efficienza è uno svantaggio. Un altro è il riscaldamento di inchiostro e substrato, che impedisce di utilizzare la polimerizzazione UV in moltissime applicazioni. (Le lampade a mercurio producono ozono a livelli pericolosi per la salute, un'ulteriore complicazione.) Le lampade UV LED (Figura 3) stanno ora sostituendo quelle a mercurio. La polimerizzazione UV LED impiega diodi a emissione di luce che emettono una banda stretta di UV, fornendo un picco di energia UV, in genere centrato su 400 nm, quindi la maggior parte dell'energia è utile per la fotoiniziazione. Una modesta quantità è visibile, ma ben poco è infrarosso (IR).

Un altro vantaggio è che si accendono e si spengono quasi istantaneamente, riducendo i tempi di fermo nonché gli sprechi di energia e di materiale, come avviene invece mentre le lampade a mercurio raggiungono la piena potenza. La polimerizzazione UV LED offre ulteriori vantaggi rispetto alle tradizionali lampade a vapori di mercurio (Hg). I dispositivi a semiconduttore di piccolo ingombro sono progettati per durare oltre 20.000 ore di funzionamento, circa 10 volte più delle lampade UV. L'emissione è estremamente costante per lunghi periodi. L'UV LED emette UV puro senza IR, risultando adatto ai substrati plastici sensibili al calore. In assenza della luce a lunghezza d'onda molto corta, si genera molto meno ozono.

Sistemi di apparecchiature inkjet

Il processo di stampa a getto d'inchiostro si distingue dalle tecniche convenzionali di stampa a inchiostro perché richiede competenze ingegneristiche in molte discipline distinte per l'integrazione di sistemi chiavi in mano. Al contrario, i produttori di apparecchiature per tampografia e serigrafia sono quasi sempre in grado di fornire sistemi chiavi in mano completi di inchiostri, materiali di consumo per la stampa, apparecchiature di polimerizzazione, automazione e apparecchiature per la pulizia chimica. I componenti di un sistema inkjet sono la testina di stampa, l'elettronica di pilotaggio, gli inchiostri, l'hardware di movimentazione dei pezzi e di controllo del movimento e l'irraggiatore di polimerizzazione. Inoltre, l'informazione digitale deve essere trasmessa alla testina tramite un protocollo di file hardware/software, incluso il software di pilotaggio del controller principale. Nessun produttore fornisce tutti i componenti citati per ogni applicazione personalizzata. Per ottenere operazioni di produzione affidabili è fondamentale una profonda conoscenza ingegneristica di tutti i componenti inkjet e della compatibilità dei singoli elementi.

Tecnologia di marcatura con laser a fibra all'itterbio

I marcatori laser a scansione del fascio utilizzano specchi montati su galvanometri ad alta velocità controllati da computer per dirigere il raggio laser sulla superficie da marcare, un po' come si scrive con carta e matita. Ciascun galvanometro, uno sull'asse Y e uno sull'asse X, fornisce il movimento del fascio all'interno del campo di marcatura. Un gruppo di lenti a campo piano focalizza la luce laser per ottenere un'elevata densità di potenza sulla superficie del substrato. La Figura 4 mostra un sistema ottico di erogazione del fascio con galvanometri controllati da computer.

Meccanismi di reazione della marcatura laser dei polimeri

La maggior parte dei polimeri non possiede proprietà di assorbimento NIR senza additivi chimici e risulta quindi difficile o impossibile da marcare con il laser. Additivi chimici innovativi possono produrre contrasto nero intenso, chiaro e di colore personalizzato, sia con operazioni al volo sia con operazioni secondarie. La trasparenza del polimero, la trasmissione spettrale e le proprietà fisiche di base non vengono alterate.

I polimeri marcabili con il laser sono quelli che assorbono la luce laser e la convertono da energia luminosa in energia termica. Gli esperti utilizzano additivi, cariche, pigmenti e coloranti per potenziare l'assorbimento dell'energia laser e ottenere variazioni di colore localizzate. Contrariamente a quanto si crede, non esiste un unico additivo laser che risolva tutti i problemi di marcatura. A seconda del contrasto e della funzionalità di marcatura desiderati si impiegano chimiche di formulazione molto diverse, tipi di laser diversi (a fibra, YAG, vanadato) e diversi parametri di ottica e di impostazione del laser.

Gli additivi laser nel vicino infrarosso migliorano il grado di contrasto, che può essere ulteriormente intensificato modificando i parametri di impostazione del laser. Sia in granuli sia in polvere possono essere miscelati in materiale colorato precompound o in concentrato di colore. La scelta dell'additivo da impiegare dipende dalla composizione del polimero, dal colore del substrato, dal colore di contrasto della marcatura desiderato e dai requisiti di certificazione per l'uso finale.

I polimeri possiedono caratteristiche intrinseche che producono un contrasto di marcatura scuro o chiaro. Anche alcuni composti coloranti con bassi contenuti di biossido di titanio (TiO2) e nerofumo possono assorbire la luce laser e, in certi casi, migliorare il contrasto della marcatura. Ogni grado di polimero, anche all'interno della stessa famiglia polimerica, può dare risultati diversi. Le formulazioni degli additivi non devono essere tossiche né compromettere l'aspetto o le proprietà fisiche o funzionali dei prodotti.

Il meccanismo di reazione superficiale più comune è la carbonizzazione termochimica, o «bruciatura», in cui l'energia assorbita nel substrato porta la temperatura locale del materiale circostante al sito di assorbimento a un valore sufficientemente alto da causare la degradazione termica del polimero (Figura 5 [b]). Il grado di scurezza o chiarezza della marcatura dipende dall'energia assorbita e dal percorso di degradazione termica specifico del materiale. Ottimizzando l'impostazione del laser, i residui di carbonizzazione superficiale sono minimi.

Gli additivi che, miscelati nella matrice colorante della resina, producono un contrasto di marcatura scuro contengono spesso miscele di ossido di stagno drogato con antimonio, triossido di antimonio o particelle di alluminio. Tutti si disperdono facilmente nei polimeri. Le concentrazioni tipiche di carico in peso sono da 0,01 a 3,0 per cento. Molte formulazioni finali hanno ottenuto l'approvazione FDA per l'uso alle condizioni A-H della norma 21 CFR 178.3297 Colorant for Polymers.

Una seconda reazione superficiale è la trasformazione chimica, ottenuta con additivi che rilasciano vapore durante la degradazione, provocando la formazione di schiuma nel polimero (Figura 5(c)). Durante il processo di espansione, l'energia laser viene assorbita da un additivo posto in stretta prossimità dell'agente espandente. Il calore dell'assorbitore fa degradare l'agente espandente, che rilascia vapore. Esempi di agenti espandenti sono l'idrossido di alluminio o vari carbonati. Per evitare la carbonizzazione, il meccanismo richiede che il polimero si degradi a una temperatura superiore a quella dell'additivo espandente. Con uno stretto controllo dei parametri operativi del laser è possibile ottenere marcature chiare, di alta qualità e durevoli su substrati scuri. Uno scarso controllo del laser può generare una marcatura friabile o a basso contrasto, facilmente graffiabile (scarsa durabilità). La Figura 5(e), sviluppata di recente, mostra un contrasto sia nero intenso sia bianco opaco nella stessa formulazione (approvata FDA). Questa innovazione è ideale per i polimeri trasparenti (amorfi).

In terzo luogo, l'energia laser viene utilizzata per riscaldare/degradare un colorante in una miscela di coloranti, con conseguente cambiamento di colore (Figura 5 [d]). Un esempio è una miscela di nerofumo e di un colorante inorganico stabile. Con il riscaldamento il nerofumo viene rimosso, lasciando il colorante inorganico. Questi sistemi a coloranti misti dipendono dalla stabilità specifica dei singoli coloranti e non tutti i cambiamenti di colore sono possibili.

Un'altra reazione superficiale specializzata, mostrata nella Figura 5 (a), prevede l'incorporazione di additivi laser in una struttura multistrato laminata per un badge di identificazione con foto. Elementi di marcatura esclusivi ad alta risoluzione, visibili e invisibili, e la tecnologia RFID garantiscono una solida sicurezza anticontraffazione.

Rispetto ai processi di stampa a inchiostro (tampografia/serigrafia e inkjet), gli additivi laser consentono di risparmiare sui costi e possono offrire velocità di marcatura superiori del 20 per cento e oltre rispetto ai materiali non ottimizzati. Gli additivi laser sono forniti in granuli (pellet) e in polvere. I prodotti in granuli possono essere miscelati direttamente con la resina polimerica, mentre le polveri vengono trasformate in masterbatch. La maggior parte si disperde facilmente nei polimeri. A seconda dell'additivo e del polimero, la concentrazione di carico in peso (nel pezzo finale) varia tra 0,01 e 4,0 per cento.

Tecnologia laser a fibra all'itterbio a nanosecondi

I miglioramenti della tecnologia laser sono stati determinanti per il rapido sviluppo della più recente generazione di additivi laser approvati FDA. La comparsa dei laser a fibra all'itterbio a nanosecondi è uno dei progressi più significativi per marcatura, saldatura e taglio. Fondamentalmente, i laser a fibra sono diversi dagli altri laser di marcatura a stato solido pompati a diodi (DPSS). Nei laser a fibra il mezzo attivo che genera il raggio laser è disperso all'interno di uno speciale cavo in fibra ottica. A differenza dei laser con erogazione in fibra, l'intero percorso del fascio si trova all'interno del cavo in fibra ottica fino all'ottica di erogazione. Questa struttura interamente in fibra è in gran parte responsabile dell'affidabilità e della robustezza di questi laser, che ne spiegano la rapida diffusione.

I laser a fibra offrono una qualità del fascio (M2) e una luminosità superiori rispetto ai laser Nd:YAG. Un laser con qualità del fascio superiore può essere focalizzato su un punto di dimensioni ridotte, con conseguente elevata densità di energia. I laser a fibra MOPA (master oscillator power amplifier) a impulso fisso e variabile, con energia per impulso fino a 1 mJ e alta densità di potenza, possono marcare molti polimeri storicamente difficili. Anche i laser al vanadato hanno un valore M2 ridotto, con una durata dell'impulso inferiore rispetto ai laser a fibra a impulso fisso e ai laser YAG. La durata dell'impulso influisce sul grado di calore e di carbonizzazione nel materiale. Gli impulsi brevi, in genere ‹40 ns, consentono un apporto di energia più controllato nella lavorazione di materiali polimerici sensibili. Questi impulsi hanno comunque la potenza di picco necessaria per superare le soglie del materiale, ma con una minore energia per impulso che riduce i danni termici localizzati.

Non tutti i laser a fibra a scansione del fascio sono uguali. I componenti hardware e software che un produttore di laser integra nei propri sistemi fanno una differenza significativa in termini di contrasto, qualità e velocità di marcatura. Un attributo primario è la densità di potenza (watt/cm) sulla superficie da marcare, che è diversa dalla potenza di uscita grezza del laser. Il modo di uscita del fascio laser è determinante per le prestazioni di marcatura. Questi modi di uscita sono legati a fattori quali la divergenza del fascio e la distribuzione di potenza sul diametro del raggio laser.

La densità di potenza dipende dalle dimensioni del punto laser focalizzato. Le dimensioni del punto focalizzato, per una data lunghezza focale della lente e una data lunghezza d'onda del laser, dipendono dalla divergenza del fascio, controllata dalla configurazione del laser, dalle dimensioni dell'apertura di selezione del modo e dall'ingrandimento dell'upcollimator (espansore di fascio). La frequenza di ripetizione degli impulsi e la densità di potenza di picco sono parametri critici per formare la marcatura e ottenere contrasto e velocità ottimali. Un'elevata potenza di picco a bassa frequenza aumenta rapidamente la temperatura superficiale, vaporizzando il materiale e trasmettendo un calore minimo al substrato. Con l'aumentare della frequenza di ripetizione, una potenza di picco inferiore produce una vaporizzazione minima ma conduce più calore.

Conclusione

Le tecnologie digitali di inkjet piezoelettrico DOD e di laser a fibra offrono innumerevoli vantaggi per la personalizzazione del prodotto. Soluzioni di marcatura/stampa affidabili richiedono un'ingegnerizzazione precisa delle chimiche di inchiostri e laser, della scienza delle superfici polimeriche, della progettazione del processo e delle apparecchiature. Spesso le aziende che scelgono di acquistare apparecchiature standard economiche non riescono a integrare sistemi affidabili per mancanza di comprensione del processo. Ogni processo offre vantaggi e possibili limiti. Molti produttori riconoscono già il valore di offrire entrambe le tecnologie. Un vantaggio collaterale è la possibilità di stampare prodotti completamente assemblati al termine delle operazioni di produzione, con risparmi sui costi e una migliore gestione del controllo delle scorte.

The Sabreen Group offre formazione e addestramento completi presso la sede del cliente sui processi di incollaggio per adesione, sul pretrattamento al plasma e sulle tecniche di produzione avanzate. La dimostrazione delle apparecchiature di pretrattamento viene condotta internamente, con pezzi di produzione reali e test in tempo reale. Risultati garantiti.

Scott R. Sabreen è fondatore e presidente di The Sabreen Group, Inc., una società di ingegneria specializzata nei processi di trasformazione secondaria delle materie plastiche: marcatura laser, stampa a getto d'inchiostro, pretrattamenti superficiali, incollaggio, decorazione e finitura e sicurezza del prodotto. Sabreen sviluppa tecnologie pionieristiche e risolve problemi di produzione da oltre 30 anni. È possibile contattarlo al numero 972.820.6777 oppure visitando www.sabreen.com o www.plasticslasermarking.com.

Riferimenti bibliografici

• S. Sabreen, “Innovating inkjet technologies for plastics products,” Plastics Decorating magazine (Aug. 2013).
• M. Gailey, “Plastics additives allow inkless marking,” Photonics Spectra (Sept. 2013).
• S. Sabreen, “Fiber laser enables marking of advanced plastics,” Industrial Laser Solutions (Feb. 2013).

---