पॉलीस्टाइरीन और HIPS पर लेज़र मार्किंग: पैकेजिंग, उपकरण और डिस्पोज़ेबल
मुख्य बिंदु
- एरोमैटिक रिंग के कारण पॉलीस्टाइरीन आसानी से चार बनाती है, इसलिए निशान पाना आसान है।
- वास्तविक समस्या संकरी प्रोसेस विंडो है, क्योंकि इसका सॉफ़्टनिंग बिंदु कम है।
- HIPS में एक रबर फ़ेज़ होता है जो स्टाइरीन से पहले क्षीण होता है, जिससे रंग बिगड़ने का जोखिम बढ़ता है।
- पतली दीवारें मार्क होने से पहले विकृत हो जाती हैं, जब तक ऊर्जा को कड़ाई से नियंत्रित न किया जाए।
पॉलीस्टाइरीन लेज़र मार्किंग की चर्चाओं में कम ही आती है, जो अजीब है क्योंकि प्रतिदिन इसकी इतनी बड़ी मात्रा उत्पादन से गुज़रती है: खाद्य पैकेजिंग, डिस्पोज़ेबल लैबवेयर, उपकरणों की लाइनर, खिलौने, कॉस्मेटिक पैकेजिंग और इलेक्ट्रॉनिक्स हाउसिंग। संभवतः कारण यह है कि इसे एक सामान्य वस्तु सामग्री माना जाता है जिसके लिए मार्किंग कोई तकनीकी चुनौती नहीं है। निशान पाना वाकई आसान है। पतली दीवार वाले पार्ट पर अच्छा निशान पाना आसान नहीं है।
यह आसानी से और खराब क्यों मार्क होती है
पॉलीस्टाइरीन की श्रृंखला में हर दूसरे कार्बन पर एक बेंज़ीन रिंग होती है। इस एरोमैटिक अंश के कारण इसकी चार यील्ड अधिक होती है, इसलिए कार्बनीकरण आसानी से होता है और मामूली ऊर्जा पर गहरा निशान बन जाता है, जबकि एलिफ़ैटिक पॉलीओलेफ़िन वाष्पशील पदार्थों में विघटित हो जाते हैं और उन्हें लेज़र एडिटिव चाहिए।
कठिनाई यह है कि पॉलीस्टाइरीन का ग्लास ट्रांज़िशन भी कम है, लगभग 100°C, और तापीय चालकता भी कम। सतह को चार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा उसे नरम कर विकृत करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा के निकट होती है, और ऊष्मा दूर नहीं जाती। 0.3 mm की थर्मोफ़ॉर्म्ड दीवार पर निशान बनते-बनते ही पार्ट विकृत हो जाता है, धँस जाता है या उसमें छेद हो जाता है।
रूपांतर और वे कैसे भिन्न हैं
| सामग्री | मार्किंग व्यवहार | किस पर ध्यान दें |
|---|---|---|
| सामान्य उपयोग की पॉलीस्टाइरीन (GPPS) | आसानी से गहरा मार्क होती है; भंगुर और पारदर्शी | अत्यंत कम आघात मज़बूती; तापीय तनाव पतले खंडों में दरार डाल सकता है |
| हाई इम्पैक्ट पॉलीस्टाइरीन (HIPS) | आसानी से मार्क होती है; ब्यूटाडाइन रबर फ़ेज़ पहले क्षीण होता है | रबर के क्षरण से पीलापन और निशान के चारों ओर घेरा |
| एक्सपैंडेड पॉलीस्टाइरीन (EPS) | अव्यावहारिक | फ़ोम ढह जाता है; मार्किंग लेबल या कठोर आवरण पर लगाई जाती है |
| स्टाइरीन-ऐक्रिलोनाइट्राइल (SAN) | अच्छा; GPPS से बेहतर तापीय और रासायनिक प्रतिरोध | इंजीनियरिंग रेज़िन की तुलना में सॉफ़्टनिंग बिंदु अब भी कम |
| स्टाइरीनिक ब्लेंड और ABS | अच्छा, अधिक चौड़ी विंडो के साथ | फिर भी भिन्न; अलग से क्वालिफ़ाई करें |
पतली दीवारों पर प्रक्रिया का नियंत्रण
- ऊर्जा घटाएँ और गति साथ-साथ बढ़ाएँ। उद्देश्य गहराई नहीं, उथला सतही परिवर्तन है। तुलनीय इंजीनियरिंग रेज़िन जहाँ से शुरू होता, उससे काफ़ी नीचे से आरंभ करें।
- जहाँ MOPA स्रोत अनुमति दे, वहाँ पल्स चौड़ाई घटाएँ। छोटे पल्स ऊर्जा डालते हैं और ऊष्मा के दीवार में चालित होने से पहले निकल जाते हैं।
- उच्च रिपीटिशन रेट का उपयोग करें, ताकि अतिव्यापी पल्स कुछ बड़े योगदानों के बजाय अनेक छोटे योगदानों से एकसमान निशान बनाएँ।
- पार्ट को सहारा दें। निशान के पीछे बिना सहारे की पतली थर्मोफ़ॉर्म्ड दीवार धँस जाएगी; बैकिंग फ़िक्स्चर बिना किसी प्रक्रिया लागत के अधिकांश विकृति की समस्याएँ हटा देता है।
- निशान को पतले खंडों और रेडियस से दूर रखें, जहाँ विकृति और दरारें केंद्रित होती हैं।
- GPPS में विलंबित दरार पर नज़र रखें, जो इतनी भंगुर है कि तापीय तनाव ऐसी दरार शुरू कर सकता है जो बाद में फैलती है।
रासायनिक संवेदनशीलता पर ध्यान देना आवश्यक है
पॉलीस्टाइरीन पर्यावरणीय तनाव दरार के प्रति सबसे संवेदनशील सामान्य पॉलिमरों में से है, जिस पर अनेक कार्बनिक रसायन आक्रमण करते हैं। मार्किंग स्थानीय तापीय तनाव जोड़ती है, और सफ़ाई एजेंट, खाद्य तेल, सुगंध और कॉस्मेटिक सामग्री इस संयोजन का रासायनिक भाग प्रदान करते हैं।
जहाँ मार्क किया गया पॉलीस्टाइरीन पार्ट इनमें से किसी से भी संपर्क में आएगा, और पैकेजिंग तथा कॉस्मेटिक अनुप्रयोगों में लगभग हमेशा आता है, वहाँ क्वालिफ़िकेशन में बिना मार्क किए सपाट कूपन के बजाय मार्क किए गए, तनावग्रस्त नमूनों को वास्तविक सामग्री और सफ़ाई रसायन के विरुद्ध परखा जाना चाहिए।
खाद्य संपर्क और डिस्पोज़ेबल अनुप्रयोग
पॉलीस्टाइरीन उत्पादन का बड़ा हिस्सा खाद्य पैकेजिंग, पेय कप, कटलरी और डिस्पोज़ेबल लैबवेयर में जाता है, जो एक नियामकीय आयाम जोड़ता है जो अधिकांश इंजीनियरिंग-रेज़िन मार्किंग कार्य में नहीं होता:
- लेज़र मार्किंग कोई पदार्थ नहीं जोड़ती, जो यहाँ इसका मुख्य लाभ है। जहाँ इंक या लेबल के लिए हर घटक का खाद्य-संपर्क अनुपालन प्रमाण चाहिए, वहाँ लेज़र मार्क आकलन में कुछ नया नहीं जोड़ता।
- लेज़र एडिटिव उस लाभ को उलट देगा। चूँकि पॉलीस्टाइरीन बिना सहायता के अच्छी तरह मार्क होती है, इसमें एडिटिव मिलाने का शायद ही कोई कारण होता है, और खाद्य-संपर्क पार्ट में ऐसा करने का अर्थ उसकी नियामकीय स्थिति का दस्तावेज़ीकरण करना है।
- सीधे संपर्क वाली सतहों के लिए मार्क का स्थान महत्वपूर्ण है। खाद्य-संपर्क वाली सतह के बजाय कंटेनर के बाहर मार्क करने से यह प्रश्न पूरी तरह टल जाता है, और यह प्रायः संभव होता है।
- विघटन उत्पाद पकड़े जाते हैं, उपभोग नहीं किए जाते, लेकिन निष्कर्षण फिर भी पर्याप्त होना चाहिए: स्टाइरीन की मार्किंग से सामग्री की छोटी मात्रा के अनुपात में ध्यान देने योग्य धुआँ उत्पन्न होता है।
स्टाइरीनिक्स पर मार्क की समस्या-निवारण
| लक्षण | संभावित कारण | सुधार |
|---|---|---|
| निशान के पीछे दीवार धँसती या विकृत होती है | बिना सहारे वाले पतले खंड में ऊष्मा का चालन | बैकिंग फ़िक्स्चर लगाएँ, पल्स चौड़ाई घटाएँ और गति बढ़ाएँ। पार्ट को सहारा देना किसी भी पैरामीटर बदलाव से अधिक समस्याएँ सुलझाता है। |
| निशान से काफ़ी आगे तक पीला घेरा | ब्यूटाडाइन रबर फ़ेज़ का क्षरण, जो HIPS की विशेषता है | ऊर्जा घटाएँ और पल्स चौड़ाई कम करें ताकि ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र सिकुड़े। |
| निशान से पतली थर्मोफ़ॉर्म्ड फ़िल्म में छेद हो जाता है | उथले सतही परिवर्तन के लिए आवश्यक से कहीं अधिक ऊर्जा | इंजीनियरिंग-रेज़िन सेटिंग के नीचे से शुरू करें, उस पर नहीं। पॉलीस्टाइरीन को कहीं कम चाहिए। |
| निशान पर कुछ दिनों बाद दरारें दिखती हैं | भंगुर GPPS में तापीय तनाव, या सामग्री से तनाव-दरार | रेडियस और पतले खंडों से दूर जाएँ; तनावग्रस्त नमूनों पर वास्तविक सामग्री और सफ़ाई रसायन के विरुद्ध क्वालिफ़ाई करें। |
| निशान में बुलबुले या फफोले | नरम हुई सतह के नीचे फँसी गैस | प्रति पास ऊर्जा घटाएँ; सत्यापित करें कि मोल्डिंग से पहले सामग्री पर्याप्त रूप से सुखाई गई थी। |
| प्लाक पर कंट्रास्ट अच्छा, उत्पादन पार्ट पर खराब | दीवार की मोटाई और सहारा टेस्ट कूपन से भिन्न हैं | वास्तविक पार्ट की ज्यामिति पर क्वालिफ़ाई करें; पतली दीवार का व्यवहार प्लाक से अनुमानित नहीं किया जा सकता। |
संबंधित पठन
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अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या पॉलीस्टाइरीन को लेज़र एडिटिव की आवश्यकता होती है?
सामान्यतः नहीं। श्रृंखला पर एरोमैटिक रिंग उच्च चार यील्ड देती है, इसलिए पॉलीस्टाइरीन आसानी से कार्बनीकृत होती है और बिना किसी एडिटिव के मामूली ऊर्जा पर गहरा निशान बनाती है। इंजीनियरिंग समस्या पॉलीओलेफ़िन की समस्या के विपरीत है: ऊर्जा को संयमित रखना पड़ता है, क्योंकि सॉफ़्टनिंग बिंदु कम है और सामग्री उन सेटिंग पर विकृत होती है जो मार्क करने वाली सेटिंग के निकट हैं।
मार्क करने पर पतले पॉलीस्टाइरीन पार्ट विकृत क्यों होते हैं?
कम ग्लास ट्रांज़िशन और खराब तापीय चालकता के संयोजन के कारण। जो ऊष्मा इंजीनियरिंग रेज़िन में दूर चली जाती, वह यहाँ स्थानीय रहती है, और सतह को चार करने के लिए आवश्यक ऊर्जा दीवार को नरम करने वाली ऊर्जा के निकट होती है। पतले थर्मोफ़ॉर्म्ड खंड पर निशान बनते-बनते पार्ट धँस जाता है या उसमें छेद हो जाता है। छोटे पल्स, अधिक गति और बैकिंग फ़िक्स्चर से अधिकांश समस्या सुलझ जाती है।
मार्किंग के लिए HIPS सामान्य उपयोग की पॉलीस्टाइरीन से कैसे भिन्न है?
HIPS में आघात मज़बूती के लिए ब्यूटाडाइन रबर फ़ेज़ होता है, और वह रबर स्टाइरीन की तुलना में कम तापमान पर क्षीण होता है। परिणामस्वरूप पीला पड़ने और इच्छित निशान से आगे रंग-बिगड़ा घेरा छोड़ने की प्रवृत्ति अधिक होती है। इस दृष्टि से GPPS अधिक साफ़ है, लेकिन कहीं अधिक भंगुर है, इसलिए तापीय तनाव पतले खंडों में दरार शुरू कर सकता है।
क्या एक्सपैंडेड पॉलीस्टाइरीन पर लेज़र मार्किंग हो सकती है?
व्यावहारिक रूप से नहीं। फ़ोम निशान बनाने के बजाय ऊष्मा से ढह जाता है, इसलिए EPS पर पहचान सामान्यतः लेबल या किसी कठोर आवरण सामग्री पर लगाई जाती है। ऐसा प्रयास करने पर ठोस सामग्री की छोटी मात्रा के अनुपात में भारी धुआँ भी उत्पन्न होता है।
मार्क किए गए पॉलीस्टाइरीन पार्ट को जारी करने से पहले क्या परखा जाना चाहिए?
मार्क किए गए, तनावग्रस्त नमूनों पर रासायनिक अनुकूलता। पॉलीस्टाइरीन तनाव-दरार के प्रति सबसे संवेदनशील सामान्य पॉलिमरों में है, और मार्किंग स्थानीय तापीय तनाव जोड़ती है जबकि पैकेजिंग सामग्री, खाद्य तेल, सुगंध और सफ़ाई एजेंट रासायनिक कारक प्रदान करते हैं। बिना मार्क किए सपाट कूपन का परीक्षण ठीक उसी अंतःक्रिया को हटा देता है जो फ़ील्ड विफलताओं का कारण बनती है।
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