ABS アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン
部分的に芳香族であるABSは容易に炭化し、淡色グレードには濃色、濃色グレードには発泡による淡色のマーキングが得られます。着色グレードは添加剤なしでマーキングできることが多く、淡色ではレーザー感応性添加剤を0.5-3%加えるとコントラストと速度が向上します。
ファイバー・UV・CO2レーザーでよくマーキングできるプラスチック、得られるマーキングの種類、樹脂にレーザーマーキング添加剤が必要になる場合がわかります。
プラスチックは、レーザーのエネルギーを吸収して反応することでマーキングされます。そのメカニズムは、炭化(濃色のマーキング。最も一般的なメカニズム)、発泡(濃色部品への淡色のマーキング)、変色、表層のアブレーション(通常は低コントラスト)です。樹脂の吸収のしやすさはポリマー、色、添加剤によって決まります。そのため、同じプラスチックでも黒色ではよくマーキングでき、ナチュラルではほとんどマーキングできないことがあります。
21種類中21種類のプラスチックを表示しています。レーザーを選ぶと、適合度の高い順に並べ替えられます。
| プラスチック | ファイバー1064 nm | UV355 nm | CO210.6 µm |
|---|---|---|---|
| ABSアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン | 良好 淡色部品には濃色、濃色部品には淡色(発泡) | 良好 | 可 黄褐色~茶色の彫刻マーキング |
| ポリカーボネートPC | 非常に良好 炭化して強い濃色コントラスト | 非常に良好 透明・薄肉・医療用部品に最適 | 可 凹状の彫刻マーキング |
| PC/ABS・ASAブレンド | 非常に良好 容易にマーキング可。過剰マーキングがよくある失敗 | 良好 | 可 |
| アクリルPMMA | 不良 + 添加剤 1064 nmをほぼ完全に透過 | 良好 | 非常に良好 きれいなフロストマーキング |
| ポリプロピレンPP | 不良 + 添加剤 添加剤が事実上必須 | 可 添加剤なしで可。コントラストは控えめ | 不良 エッチングされるがコントラストなし |
| ポリエチレンHDPE、LDPE | 不良 + 添加剤 添加剤なしではほぼ判読不能 | 可 | 不良 エッチングまたは彫刻 |
| TPO・オレフィン系TPE熱可塑性エラストマー | 不良 + 添加剤 PPと同様。黒色グレードはMOPAで発泡させ淡色に | 可 | 不良 |
| ナイロンPA 6、PA 66 | 可 + 添加剤 着色グレードは可。ナチュラルは添加剤が必要 | 良好 | 不良 |
| PPA高耐熱ポリアミド | 良好 半芳香族。添加剤不要の場合が多い | 良好 | 不良 |
| PBTポリブチレンテレフタレート | 良好 充填材入りグレードはさらに良好 | 良好 | 不良 制御不能な溶融 |
| PETポリエチレンテレフタレート | 可 + 添加剤 透明PETは1064 nmを透過 | 良好 | 不良 制御不能な溶融 |
| ポリスチレンPS、HIPS | 良好 炭化しやすいがプロセスウィンドウが狭い | 良好 | 不良 |
| アセタールPOM | 不良 + 添加剤 炭化せずに解重合して揮発 | 不良 | 不良 |
| PVC硬質・軟質 | 可 + 添加剤 HClを発生。酸性ガス対応の排気が必須 | 良好 医療用チューブに最適 | 可 電線・ケーブルで従来から使用 |
| PPSポリフェニレンサルファイド | 良好 MOPA、20-40 ns、>100 kHz | 良好 | 不良 |
| PEEKポリエーテルエーテルケトン | 良好 濃色にマーキング可。エネルギーを抑える | 良好 | 不良 |
| PEI・PSUポリエーテルイミド、ポリスルホン | 良好 きれいにマーキング可。添加剤不要の場合が多い | 良好 | 不良 |
| ポリイミドPIフィルム、フレキシブル基板 | 可 もともと濃色のためコントラスト範囲が狭い | 非常に良好 フレキシブル基板の標準 | 不良 |
| LCP液晶ポリマー | 不良 + 添加剤 マーキングを形成する反応が起こりにくい | 可 | 不良 |
| PTFE・フッ素樹脂PTFE、FEP、PFA | 不良 + 添加剤 | 良好 + 添加剤 充填材入りまたは改質グレードで最良 | 不良 分解。有害なヒュームが発生 |
| シリコーンLSR、HCR | 不良 + 添加剤 | 良好 最適。表面を保護 | 不良 |
これらの条件に一致するプラスチックはチャートにありません。「指定なし」をお試しいただくか、お使いの樹脂について当社にお問い合わせください。
評価は出発点であり、仕様ではありません。「不良」の結果の多くは、樹脂にレーザーマーキング添加剤を配合することで良好になります(「+ 添加剤」で表示)。また、樹脂がレーザーを吸収しない場合は、レーザー方式を変更するよりも添加剤を使うほうが通常は低コストです。
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部分的に芳香族であるABSは容易に炭化し、淡色グレードには濃色、濃色グレードには発泡による淡色のマーキングが得られます。着色グレードは添加剤なしでマーキングできることが多く、淡色ではレーザー感応性添加剤を0.5-3%加えるとコントラストと速度が向上します。
ポリカーボネートの芳香族主鎖は容易に炭化するため、添加剤をほとんどまたはまったく使わずに強い濃色コントラストが得られます。透明PCは1064 nmを透過するため、UVレーザーまたはレーザーマーキング対応の透明グレードを使用してください。マーキングの数時間後に応力クレーズが現れることがあり、これはエネルギー投入が過剰であることを示しています。
どちらも芳香族を含み炭化しやすいため、添加剤なしで容易にマーキングできます。よくある失敗は過剰マーキングです。エネルギーを抑えてください。
アクリルは近赤外線をほぼ完全に透過するため、ファイバーレーザーのビームはそのまま通過してしまいます。アクリルが強く吸収してきれいにフロスト加工できるCO2レーザー、UVレーザー、またはレーザーマーキング対応の透明コンパウンドを使用してください。キャストアクリルは押出アクリルよりも安定してフロスト加工できます。
ポリプロピレンは近赤外線の吸収が弱く、炭化せずに解重合するため、未改質の材料ではどの出力でもコントラストが弱くなります。レーザーマーキング添加剤を加えれば、生産速度でシャープにマーキングできます。ワインのコルク栓やキャップのアンダーキャップは毎分最大2,000個の速度で処理されています。
ポリエチレンは1060-1070 nmでほとんど吸収がなく、添加剤なしではほぼ判読できないマーキングになります。一般にポリプロピレンよりは容易で、HDPEが最も容易です。
TPOや多くのTPEグレードは脂肪族で、ポリプロピレンと同様の挙動を示すため、レーザー添加剤が必要です。TPEには黒色のものが多く、その場合は短パルスのMOPAレーザーで発泡させた淡色マーキングが、通常唯一の判読可能な選択肢です。
未改質のナイロンは1064 nmでの吸収が少ないため、コントラストは顔料やレーザー添加剤に左右されます。よく用いられるのは黒地に白、白地に黒、青地に白です。ガラス繊維強化グレードでは樹脂リッチな表面が不可欠で、繊維の多い表面ではマーキングがうまくいきません。ナイロンは吸湿性があり、水分によってマーキングの状態が変わります。
半芳香族の主鎖はPA 6やPA 66よりも炭化しやすいため、添加剤が不要になることがよくあります。ほとんどのグレードはガラス繊維を30-50%含むため、繊維の浮き出しに注意してください。
ポリエステルは本来、赤外線レーザーで良好にマーキングされる性質があり、充填材入りグレードではさらに良好です。ポリエステルのCO2レーザーマーキングは、制御不能な溶融が起こるため一般に推奨されません。
不透明なPETはファイバーレーザーで中程度から良好にマーキングできます。透明PETは1064 nmを透過するため、UVレーザーまたはレーザーマーキング対応グレードが必要です。UVはPETのような芳香族ポリマーに適しています。
芳香環を持つポリスチレンは炭化しやすく、マーキング自体は容易です。本当の問題は狭いプロセスウィンドウです。軟化点が低いため、エネルギーが過剰だとマーキングが溶けてしまいます。
アセタールは炭化せずに解重合して揮発成分になるため、最もマーキングが難しいプラスチックの一つです。Sabreenの特許取得済みファイバーレーザーマーキングプロセスは、従来マーキングできなかったアセタールで、淡色地に濃色のコントラストを実現しています。
PVCは約57%が塩素で構成され、レーザー照射時に腐食性の塩化水素を発生します。そのため、酸性ガス用に仕様が定められたヒューム排気設備がある場合にのみマーキングしてください。Sabreenの基本的な指針は、そうした管理体制が整っていない限りPVCのレーザー加工を避けることです。UVはHClの発生を最小限に抑えるため、医療用チューブに適しています。
PPSは添加剤なしでマーキングできることが多いものの、耐熱性が高いためプロセスウィンドウが狭くなります。一般的な黒色のガラス繊維強化グレードに淡色マーキングを施すには、パルス幅20-40 ns、100 kHz超のMOPAファイバーレーザーが適しています。
PEEKは添加剤なしで濃色にマーキングでき、よくある失敗は過剰マーキングです。最も安定した結果を得るには、MOPAファイバーレーザーと高耐熱レーザー添加剤(350-400°Cの加工に耐えるもの)の組み合わせが最もバランスに優れます。UVは代替手段です。
PEIやポリスルホンのような高耐熱芳香族ポリマーは、添加剤なしでも濃色できれいにマーキングできることが多くあります。
ポリイミドは芳香族で、もともと濃色のためコントラスト範囲が狭くなります。フレキシブル基板の加工ではUVが主流で、銅配線上の薄膜には355 nmが必須です。
ほかの高耐熱ポリマーと同様、LCPはレーザーマーキングを形成する熱反応が起こりにくい材料です。高耐熱添加剤を使用すれば実用的なマーキングが可能になります。
炭素-フッ素結合は非常に強く、PTFEには発色団がありません。近赤外線よりもUVやCO2のほうが適しており、充填材入りまたは添加剤で改質したグレードが確実な方法です。フッ素樹脂のヒュームについては、個別の労働安全衛生評価が必要です。
シリコーンにはUVが最適です。医療用グレードのシリコーンでは、表面の健全性と生体適合性を保つためにUVマーキングが好まれます。ファイバーレーザーでのマーキングには、レーザーマーキング対応グレードが必要です。
+ 添加剤タグは、レーザーマーキング添加剤によって通常は良好な結果が得られることを示します。添加剤の配合量は最終部品中で重量比0.01%から4.0%、最適化後は通常0.01-2.0%で、一般にマーキング速度も向上します。
ファイバーレーザー(1064 nm)は生産現場の主力で、ほとんどのマーキングで総所有コストが最も低く、濃色や着色プラスチックで優れた結果が得られます。カーボンブラックは1064 nmを強く吸収するため、黒色グレードは添加剤なしでマーキングできることがよくあります。一方、無着色や透明のプラスチックの多くは、この波長をほとんど吸収しません。パルス幅を調整できるMOPAファイバーレーザーは、熱に敏感なポリマーや濃色プラスチックへの淡色マーキングで加工の自由度を高めます。
UVレーザー(355 nm)は、はるかに少ない熱でマーキングします。添加剤を使わない熱に敏感な部品や透明部品、微細なパターン、シリコーン、ポリイミドのフレキシブル基板に実用的な選択肢ですが、設備費はファイバーより高くなります。
CO2レーザー(10.6 µm、9.3 µmもあり)はほぼすべてのプラスチックの表面で吸収され、濃色化ではなく彫刻、フロスト加工、または切断を行います。アクリルはきれいにフロスト加工できますが、その他のほとんどのプラスチックでは、連続発振のCO2レーザーで高コントラストのマーキングは得られません。
グリーン(532 nm)とUVのビームは、透明部品の内部に焦点を合わせて内部マーキングを行うこともできます。
濃色マーキングは炭化によって生じ、長いパルスと多めの熱で得られやすくなります。淡色部品で最良のコントラストが得られ、摩耗や紫外線にも強いのが特長です。淡色マーキングは発泡によって生じ、短パルス・高ピーク出力のパルスで得られやすくなります。濃色部品に白色のマーキングを施す標準的な方法ですが、発泡によるマーキングは耐摩耗性が劣ります。
ファイバーレーザー(1064 nm)は生産現場の主力で、総所有コストが最も低く、濃色や着色プラスチックで優れた結果が得られます。ただし、無着色のプラスチックの多くは、この波長を吸収するためにレーザー添加剤が必要です。UVレーザー(355 nm)は、添加剤を使わない熱に敏感な部品や透明部品に実用的な選択肢です。CO2レーザーは濃色化ではなく彫刻やフロスト加工を行い、アクリルで特に優れた結果が得られます。
単体ではうまくいきません。ポリプロピレンは近赤外線の吸収が弱く、炭化せずに解重合するため、未改質の材料ではどの出力でもコントラストが弱くなります。レーザーマーキング添加剤を配合すれば、生産速度でシャープにマーキングできます。
レーザー感応性の顔料で、一般にマスターバッチとして供給されます。レーザーのエネルギーを吸収し、周囲のプラスチックの炭化や変色を促進します。配合量は最終部品中で重量比0.01%から4.0%、最適化後は通常0.01-2.0%で、添加剤を使うと一般に低出力でより速いマーキングが可能になります。
濃色マーキングは炭化によって生じ、長いパルスと多めの熱で得られやすく、淡色部品で最もよく映えます。淡色マーキングは発泡によって生じ、短パルス・高ピーク出力のパルスで得られやすく、濃色部品に白色のマーキングを施す標準的な方法です。カーボンブラックは1064 nmを強く吸収するため、黒色グレードは添加剤なしでも発泡して淡色マーキングになることがよくあります。
Sabreenは、量産用プラスチック向けのレーザーマーキングプロセスと添加剤パッケージを開発しています。樹脂、色、必要なマーキングをお知らせください。
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