ग्लास- और मिनरल-भरे प्लास्टिक पर लेज़र मार्किंग: फ़िलर जोड़ने पर क्या बदलता है

मुख्य बिंदु

फ़िलर प्रायः कंट्रास्ट सुधारता है, क्योंकि वह उस ऊर्जा को अवशोषित और विकीर्ण करता है जिसे मूल पॉलिमर पारित कर देता।
फ़ाइबर का उभार इसका विशिष्ट दोष है: पॉलिमर उस ऊर्जा पर वाष्पीकृत होता है जिस पर ग्लास नहीं होता।
मानक सुधार कम ऊर्जा और अधिक पास है, अधिक पावर नहीं।
एक ही रेज़िन के भरे और बिना भरे ग्रेड को अलग रेसिपी और अलग क्वालिफ़िकेशन चाहिए।

लेज़र मार्किंग के बहुत-से मार्गदर्शन ऐसे लिखे जाते हैं मानो पॉलिमर एकल सामग्री हो। उत्पादन में यह शायद ही कभी होता है। मार्किंग सेल तक पहुँचने वाले अधिकांश इंजीनियरिंग थर्मोप्लास्टिक में 10–50% ग्लास फ़ाइबर, ग्लास बीड, टैल्क, अभ्रक या वोलास्टोनाइट होता है, और वह फ़िलर लगभग किसी भी अन्य फ़ॉर्मूलेशन चर से अधिक मार्किंग परिणाम को बदलता है, अक्सर बेहतरी के लिए, कभी-कभी ऐसे तरीकों से जो अन्यथा अच्छी प्रक्रिया बिगाड़ देते हैं।

फ़िलर नुकसान से अधिक बार मदद क्यों करता है

1064 nm फ़ाइबर लेज़र से प्लास्टिक पर मार्किंग की मूल कठिनाई यह है कि अधिकांश पॉलिमर उस तरंगदैर्घ्य पर मुश्किल से अवशोषित करते हैं। किरण सतह पर ऊर्जा जमा करने के बजाय आर-पार निकल जाती है। इसलिए फ़ॉर्मूलेशन में कुछ भी जो अवशोषित या विकीर्ण करता है, वह मार्कर के पक्ष में काम करता है, और फ़िलर दोनों करता है। यहाँ फ़ाइबर लेज़र की भूमिका इसी अवशोषण पर टिकी है।

इसीलिए भरे इंजीनियरिंग रेज़िन इतनी बार मोल्ड से सीधे स्वीकार्य रूप से मार्क हो जाते हैं, जबकि उनके प्राकृतिक, बिना भरे समकक्षों को कंपाउंड किया गया लेज़र एडिटिव चाहिए। भरे ग्रेड के लिए लेज़र एडिटिव निर्दिष्ट करने से पहले उसे जैसा है वैसा ही मार्क करें; लागत शायद पहले ही फ़िलर द्वारा चुकाई जा चुकी हो।

फ़िलर	मार्किंग पर सामान्य प्रभाव	किस पर ध्यान दें
ग्लास फ़ाइबर	कंट्रास्ट में उल्लेखनीय सुधार; सबसे आम सुदृढ़ीकरण	मार्क की सतह पर फ़ाइबर का उभार; अनिसोट्रॉपिक सतह फ़िनिश
ग्लास बीड	फ़ाइबर की तुलना में अधिक एकसमान सतह के साथ कंट्रास्ट में सुधार	कम सुदृढ़ीकरण, इसलिए शायद ही संरचनात्मक विकल्प
टैल्क और अभ्रक	कंट्रास्ट में अच्छा सुधार; बारीक कण आकार चिकना निशान देता है	अभ्रक मोती जैसी चमक पैदा कर सकता है जो कंट्रास्ट मापन को प्रभावित करती है
कार्बन फ़ाइबर	प्रबल अवशोषण; बहुत आसानी से मार्क होता है	सब्सट्रेट पहले से गहरा है, इसलिए कंट्रास्ट सीमा सीमित है; हल्का फ़ोमयुक्त निशान विचार में लें
वोलास्टोनाइट	मध्यम सुधार, चिकनी सतह	सामान्यतः सुव्यवस्थित व्यवहार
ज्वाला-मंदक पैकेज	अत्यधिक परिवर्तनशील; कुछ प्रबल अवशोषण करते हैं, कुछ चार बनाकर रंग बिगाड़ते हैं	अलग से क्वालिफ़ाई करें; मूल रेज़िन से कभी अनुमान न लगाएँ

फ़ाइबर का उभार: निर्णायक दोष

ग्लास और पॉलिमर एक ही ऊर्जा पर लेज़र को प्रतिक्रिया नहीं देते। पॉलिमर अपने विघटन तापमान तक पहुँचकर वाष्पीकृत हो जाता है, जबकि ग्लास, जिसका गलनांक कहीं अधिक है, नहीं होता। जो बचता है, वह ऐसा निशान है जिसमें फ़ाइबर के सिरे आसपास की सतह से ऊपर उभरे होते हैं: दिखने में खुरदरा, स्पर्श में महसूस होने वाला, और कोड अनुप्रयोगों में पठनीयता की समस्या, क्योंकि उभरे फ़ाइबर रीडर की प्रदीप्ति को बिखेरते हैं।

सहज प्रवृत्ति “सफ़ाई” के लिए पावर बढ़ाने की होती है। इससे स्थिति बिगड़ती है, क्योंकि अधिक पॉलिमर हटता है और अधिक फ़ाइबर खुलता है। जो सुधार काम करते हैं:

प्रति पास ऊर्जा घटाएँ और पास जोड़ें। कई हल्के पास पॉलिमर को अधिक धीरे-धीरे हटाते हैं और एक आक्रामक पास की तुलना में कम उभार छोड़ते हैं।
जहाँ स्रोत अनुमति दे, पल्स चौड़ाई घटाएँ। छोटी सेट की गई MOPA स्रोत तापीय गहराई घटाता है और इसलिए हर फ़ाइबर के आसपास खोए जाने वाले पॉलिमर की मात्रा भी।
सामग्री हटाने के बजाय रंग-परिवर्तन तंत्र का लक्ष्य रखें। जहाँ कार्बनीकरण सामग्री हटाए बिना पर्याप्त कंट्रास्ट दे सके, वहाँ फ़ाइबर का उभार लगभग समाप्त हो जाता है।
मार्क का स्थान विचार में लें। फ़ाइबर का अभिविन्यास प्रवाह का अनुसरण करता है, इसलिए जहाँ फ़ाइबर सतह के समानांतर चलते हों वहाँ रखा निशान उस निशान से बेहतर दिखता है जहाँ वे सिरे की ओर से सामने आते हैं।
जहाँ यह केवल दिखावटी हो, वहाँ स्वीकार करें। ट्रेसेबिलिटी कोड वाली छिपी सतह पर थोड़ा खुरदरा निशान, जो स्वीकार्य ग्रेड पाता है, दोष नहीं है।

फ़िलर की मात्रा पूरे पार्ट में एकसमान नहीं होती

सबसे अधिक छूटने वाला कारक यह है कि “30% ग्लास” वाली मोल्डिंग हर स्थान पर 30% ग्लास नहीं होती। इंजेक्शन मोल्डिंग स्किन-कोर संरचना बनाती है: रेज़िन-समृद्ध स्किन जहाँ पिघलाव टूल के विरुद्ध जमा, और कोर जहाँ फ़ाइबर केंद्रित होता है। मार्किंग उस स्किन को हटाती या बदलती है।

व्यावहारिक परिणाम ऐसे हैं जिनके इर्द-गिर्द डिज़ाइन करना उचित है:

मार्क की गहराई बदलती है कि लेज़र किससे अंतःक्रिया कर रहा है। बहुत उथला निशान अधिकांशतः रेज़िन देखता है; गहरा निशान फ़ाइबर-समृद्ध कोर तक पहुँचता है और भिन्न व्यवहार करता है।
दीवार की मोटाई के साथ कंट्रास्ट बदलता है, क्योंकि स्किन की मोटाई बदलती है।
गेट की निकटता मायने रखती है। गेट के पास फ़ाइबर का अभिविन्यास और सांद्रता भिन्न होती है, और वहाँ रखे निशान अन्यत्र के उसी निशान से भिन्न पढ़े जा सकते हैं।
मोल्डिंग की शर्तें परिणाम को बदलती हैं। पिघलाव तापमान और इंजेक्शन गति स्किन की मोटाई बदलते हैं, इसलिए मार्किंग रेसिपी इसलिए खिसक सकती है कि मोल्डिंग प्रक्रिया खिसकी, सामग्री में कोई परिवर्तन हुए बिना।

भरे ग्रेड का क्वालिफ़िकेशन

उत्पादन सामग्री को मार्क करें, उत्पादन की फ़िलर लोडिंग, रंग और अधिकतम अनुमत रीग्राइंड अंश पर। भरे रेज़िन में रीग्राइंड अधिक मायने रखता है, क्योंकि बार-बार प्रोसेसिंग से फ़ाइबर छोटे होते हैं और दिखावट तथा प्रवाह दोनों बदलते हैं।
मोल्डेड प्लाक पर पावर-स्पीड मैट्रिक्स चलाएँ, आँख से आँकने के बजाय प्रत्येक सेल में L* मापें।
सबसे चौड़े स्वीकार्य क्षेत्र का मध्य चुनें, सर्वाधिक कंट्रास्ट वाला सेल नहीं; भरे ग्रेड लॉट से लॉट बदलते हैं और वही समतल क्षेत्र उससे टिकता है।
केवल कंट्रास्ट के लिए नहीं, आवर्धन के अंतर्गत भी सतह का परीक्षण करें। फ़ाइबर का उभार प्रायः नंगी आँख से अदृश्य और कोड रीडर के लिए स्पष्ट होता है।
किसी भी मशीन-पठनीय कोड को दृश्य निरीक्षण के बजाय ISO/IEC 15415 के अनुसार ग्रेड करें।
भरे और बिना भरे रूपांतरों को अलग से क्वालिफ़ाई करें। मार्किंग के प्रयोजन से वे भिन्न सामग्रियाँ हैं, डेटाशीट उन्हें कुछ भी कहे।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या ग्लास फ़िलर प्लास्टिक को लेज़र से मार्क करना आसान बनाता है या कठिन?

कंट्रास्ट पाने की दृष्टि से आसान। फ़िलर उस ऊर्जा को अवशोषित और विकीर्ण करता है जिसे मूल पॉलिमर पारित कर देता, इसीलिए भरे इंजीनियरिंग रेज़िन प्रायः बिना लेज़र एडिटिव के अच्छे मार्क होते हैं जबकि उनके बिना भरे समकक्षों को एक चाहिए। समझौता सतह की गुणवत्ता में है: फ़िलर फ़ाइबर का उभार और अधिक खुरदरा निशान लाता है, इसलिए कठिनाई निशान पाने से साफ़ निशान पाने की ओर खिसक जाती है।

मार्क में ग्लास फ़ाइबर दिखने से कैसे रोकूँ?

पावर बढ़ाने के बजाय प्रति पास ऊर्जा घटाएँ और अधिक पास का उपयोग करें। फ़ाइबर इसलिए दिखते हैं कि पॉलिमर उस ऊर्जा पर वाष्पीकृत होता है जिस पर ग्लास नहीं होता, इसलिए अधिक पॉलिमर हटाने से अधिक फ़ाइबर खुलता है। जहाँ स्रोत अनुमति दे, वहाँ पल्स चौड़ाई घटाने से मदद मिलती है, और जहाँ कंट्रास्ट अनुमति दे, वहाँ सामग्री हटाने के बजाय रंग-परिवर्तन तंत्र का लक्ष्य रखने से समस्या लगभग टल जाती है।

एक ही भरी मोल्डिंग में मार्क की गुणवत्ता अलग-अलग क्यों होती है?

क्योंकि फ़िलर की मात्रा पूरे पार्ट में एकसमान नहीं होती। इंजेक्शन मोल्डिंग फ़ाइबर-समृद्ध कोर के ऊपर रेज़िन-समृद्ध स्किन बनाती है, और स्किन की मोटाई दीवार खंड, गेट की निकटता और शीतलन के साथ बदलती है। मार्किंग उस संरचना में भिन्न स्थानों पर भिन्न गहराई तक कटती है, इसलिए लेज़र वस्तुतः निशान के स्थान के अनुसार भिन्न सामग्री संरचना से अंतःक्रिया कर रहा होता है।

क्या एक ही रेज़िन के भरे और बिना भरे ग्रेड के लिए वही रेसिपी उपयोग कर सकता हूँ?

नहीं। मार्किंग के प्रयोजन से वे भिन्न सामग्रियों की तरह व्यवहार करते हैं, डेटाशीट उन्हें कुछ भी कहे, क्योंकि फ़िलर अवशोषण, तापीय चालकता और सतह के व्यवहार को बदलता है। प्रत्येक को अलग से क्वालिफ़ाई करें, और फ़िलर लोडिंग या प्रकार में परिवर्तन को मामूली प्रतिस्थापन के बजाय पुनः क्वालिफ़िकेशन की आवश्यकता वाला परिवर्तन मानें।

क्या भरे रेज़िन पर मार्किंग में रीग्राइंड का प्रभाव पड़ता है?

बिना भरे रेज़िन की तुलना में अधिक। बार-बार प्रोसेसिंग से फ़ाइबर छोटे टूटते हैं, जो प्रवाह, सतह की दिखावट और स्किन में फ़िलर के वितरण के तरीके को बदलता है। लाइन को चलाने की अनुमति वाले अधिकतम रीग्राइंड अंश पर जाँच करें, और अनुमत अंश में वृद्धि को क्रय संबंधी निर्णय के बजाय प्रोसेस परिवर्तन मानें।

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Scott Sabreen — अध्यक्ष एवं मुख्य अभियंता, 30 वर्षों से अधिक का अनुभव। अपने अनुप्रयोग और SABREEN समाधानों पर निःशुल्क एवं बिना किसी बाध्यता के चर्चा करने हेतु आज ही हमसे संपर्क करें। अपनी सबसे कठिन चुनौतियाँ हमें सौंपें।

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