Jak barwniki i pigmenty zmieniają wyniki znakowania laserowego

Jak barwniki i pigmenty zmieniają wyniki znakowania laserowego

Najważniejsze wnioski

• O znaku często decyduje barwnik, a nie polimer bazowy.
• Sadza silnie pochłania promieniowanie 1064 nm, więc gatunki czarne często znakują się bez żadnego dodatku.
• Niektóre pigmenty organiczne blakną lub zmieniają barwę pod wpływem wiązki, dając znaki, których nikt nie określił.
• Każdy kolor to osobna kwalifikacja. Receptura sprawdzona dla jednego koloru danego gatunku nie przenosi się na inny.

Na pytanie, dlaczego znak laserowy się nie udał, zwykle pada odpowiedź: polimer. Gdy zapytać, co faktycznie zmieniło się między próbką, która zadziałała, a partią produkcyjną, która nie zadziałała, znacznie częściej odpowiedzią jest kolor. Barwniki występują w niewielkich stężeniach i rzadko są omawiane w specyfikacjach znakowania, a mimo to rutynowo dominują nad wynikiem.

Trzy sposoby, w jakie barwnik zmienia wynik

Trzeci mechanizm jest tym, który zaskakuje. Zwykle oczekuje się, że znak przyciemni lub rozjaśni podłoże; gdy sam pigment ulega rozkładowi, o kolorze znaku decyduje to, w co pigment się przekształca, co może nie być ani jednym, ani drugim.

Zachowanie według rodzaju barwnika

• Sadza. Silny absorber przy 1064 nm nawet w małym stężeniu. Gatunki czarne często więc znakują się bez dodatku laserowego — warto to sprawdzić, zanim zostanie on określony w specyfikacji. Trudność na czerni jest przeciwna: uzyskanie jasnego znaku wymaga spieniania i zwykle źródła MOPA.
• Dwutlenek tytanu (biały). Bardzo kryjący i rozpraszający. Zapewnia doskonały kontrast tła dla ciemnego znaku, ale odbija i rozprasza wiązkę, więc do osiągnięcia progu znakowania może być potrzebna większa energia. Duże stężenia TiO2 mogą utrudnić znakowanie gatunku mimo atrakcyjnego kontrastu.
• Pigmenty nieorganiczne — tlenki żelaza, ultramaryny, mieszane tlenki metali. Na ogół stabilne termicznie, więc przeżywają akt znakowania i zachowują się przewidywalnie. Wiele z nich pochłania w użyteczny sposób.
• Pigmenty organiczne i barwniki. Najmniej przewidywalna grupa. Wiele z nich rozkłada się w temperaturach znakowania, blaknąc do jaśniejszego odcienia lub zmieniając ton. Można to wykorzystać celowo, ale znacznie częściej daje niepożądany wynik na kolorze wybranym ze względu na wygląd, a nie przetwarzanie.
• Pigmenty perłowe i efektowe. Efekty na bazie miki zarówno rozpraszają światło, jak i reagują na wiązkę, a także zakłócają pomiar kontrastu, ponieważ odczyt zmienia się z kątem obserwacji.
• Barwniki fluorescencyjne. Często wrażliwe na ciepło, a fluorescencja może zanikać w znaku i wokół niego, pozostawiając widoczną aureolę daleko poza zamierzonym elementem.

Dlaczego każdy kolor wymaga osobnej kwalifikacji

Często recepturę znakowania kwalifikuje się na jednym kolorze gatunku i zwalnia dla całej rodziny kolorów. Praktyka ta niezawodnie powoduje problemy, ponieważ pakiet pigmentów różni się między kolorami stężeniem, chemią i stabilnością termiczną. Receptura dostrojona do gatunku naturalnego zastosowana na niebieskim daje słaby znak; dostrojona do czerni, zastosowana na bieli, przypala.

Jak wygląda podejście uzasadnione:

• Traktować kolor jako część specyfikacji materiału, a nie wariant kosmetyczny. Recepturę znakowania kwalifikuje się względem gatunku i koloru.
• Sprawdzać każdy kolor produkcyjny za pomocą macierzy moc–prędkość, mierząc L*, a nie oceniając na oko.
• Zapisać osobną recepturę dla każdego koloru i ją przywoływać, zamiast ręcznie regulować przy zmianie koloru.
• Ponownie dopasować wzorzec koloru przy obecnym dodatku laserowym. Kolor zatwierdzony na żywicy niemodyfikowanej nie utrzyma się po wprowadzeniu absorbera do kompozycji.
• Określić zmianę barwnika jako wyzwalacz ponownej kwalifikacji, w tym zmianę dostawcy pigmentu przy nominalnie tym samym kolorze.

Diagnozowanie problemu znakowania wynikającego z koloru

Powiązane artykuły

• Dopasowanie kolorów laserowych
• Dodatki do znakowania laserowego
• Masterbatch do znakowania laserowego: kompletny przewodnik techniczny
• Tworzywa nadające się do znakowania laserowego
• Parametry procesu wpływające na jakość znakowania

Potrzebują Państwo wsparcia?

The Sabreen Group zapewnia niezależne wsparcie inżynieryjne w zakresie przesiewowej oceny barwników, opracowania receptur znakowania i kwalifikacji kontrastu. Nasz zespół usług inżynieryjnych współpracuje z producentami przy opracowywaniu procesów, kwalifikacji materiałów i rozwiązywaniu problemów produkcyjnych. Zapraszamy do kontaktu, aby omówić Państwa zastosowanie.

Najczęściej zadawane pytania

Dlaczego ta sama żywica znakuje się inaczej w różnych kolorach?

Ponieważ pakiet pigmentów różni się między kolorami stężeniem, chemią i stabilnością termiczną, a pigmenty oddziałują z wiązką bezpośrednio. Sadza silnie pochłania, dwutlenek tytanu rozprasza, a wiele pigmentów organicznych rozkłada się w temperaturach znakowania. Polimer bazowy jest identyczny; inne jest to, z czym laser faktycznie oddziałuje.

Czy tworzywa czarne wymagają dodatku laserowego?

Często nie. Sadza jest silnym absorberem przy 1064 nm nawet w małym stężeniu, więc gatunki czarne często dobrze się znakują bez żadnego dodatku — warto to sprawdzić, zanim zapłaci się za dodatek. Trudniejszym problemem na czerni jest uzyskanie jasnego znaku, który wymaga spieniania, a nie karbonizacji, i zwykle źródła MOPA z krótką długością impulsu.

Czy recepturę znakowania można stosować dla wszystkich kolorów tego samego gatunku?

Nie powinno się. Kwalifikowanie na jednym kolorze i zwalnianie dla całej rodziny to częsta praktyka i niezawodne źródło problemów produkcyjnych, ponieważ receptura dostrojona do czerni przypali biel, a dostrojona do gatunku naturalnego ledwo zaznakuje gatunek pigmentowany. Należy zapisywać i przywoływać osobną recepturę dla każdego koloru oraz traktować zmianę barwnika — w tym zmianę dostawcy przy nominalnie tym samym kolorze — jako wyzwalacz ponownej kwalifikacji.

Dlaczego mój znak wyszedł w zupełnie innym kolorze?

Najprawdopodobniej to pigment organiczny rozkładający się pod wpływem wiązki, a nie degradacja polimeru. O kolorze znaku decyduje wtedy to, w co pigment się przekształca, co może być jaśniejsze, w innym odcieniu lub po prostu nieprzewidywalne. Tam, gdzie kolor na to pozwala, rozwiązaniem jest zastąpienie go stabilnym termicznie pigmentem nieorganicznym; tam, gdzie nie, energię znakowania trzeba zmniejszyć na tyle, by pigment pozostał nienaruszony.

Jak mierzyć kontrast na gatunku perłowym lub z efektem metalicznym?

Przy ustalonej i podanej w metodzie kontroli geometrii pomiaru, ponieważ pigmenty efektowe zmieniają wygląd w zależności od kąta obserwacji i oświetlenia. Bez tego dostawca i klient słusznie uzyskają różne odczyty z tej samej części. Geometrię należy ustalić przed uzgodnieniem tolerancji, a nie po pierwszym sporze.

---