Laserbeschriftung, Lasergravur und Laserätzen von Polyphenylensulfid (PPS)

Laserbeschriftung von PPS mit industriellen MOPA-Faserlasern

Die Laserbeschriftung und -gravur von PPS (Polyphenylensulfid) ist aufgrund seiner hohen Beständigkeit gegenüber der bei der Lasereinwirkung entstehenden Hitze mit erheblichen Herausforderungen verbunden. Jüngste Fortschritte in der Farbmitteltechnologie, darunter laserspezifische Carbon Blacks und Faserlaser, ermöglichen eine kontrastreiche, helle und kratzfeste Beschriftung von schwarzem glasfaserverstärktem PPS mit Yellow-Card-Zertifizierung. Diese Innovation ermöglicht die Beschriftung und Mikrobeschriftung von Datenmatrizen, Barcodes, QR-Codes und individuellen Bauteilkennzeichnungen in zahlreichen Branchen, etwa der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt/NASA-MIL-Elektronik, Emissionskontrollsystemen, Pumpen und Ventilen, Haushaltsgeräten, Behältern und mehr. Konfiguration und optische Komponenten von Ytterbium-Faserlasern erfordern höchste Präzision, um dauerhafte, kratzfeste und kontrastreiche Beschriftungen zu gewährleisten.

Optimaler Laserbeschriftungsprozess für PPS. Für kratzfeste, kontrastreiche und helle Beschriftungen auf schwarzem glasfaserverstärktem PPS eignen sich MOPA-Ytterbium-Faserlaser besonders gut, da sie Pulsbreite und fokussierte Leistungsdichte präzise steuern können. Dieser Grad an Präzision ermöglicht eine verbesserte Kontrolle über den chemischen Schäumprozess der Oberfläche im nahinfraroten Wellenlängenbereich von 1060–1070 nm. Die optimale Pulsdauer liegt zwischen 20 und 40 Nanosekunden bei einer Pulsfrequenz von über 100 Kilohertz. Eine präzise Laserkonfiguration ist entscheidend für die Kontrolle der Oberflächentemperatur, einschließlich Anstiegs- und Abfallzeiten; andernfalls kann die Beschriftung leicht abgekratzt werden.

Um eine hochwertige Laserbeschriftung auf glasfaserverstärkten Polymeren wie PPS zu erzielen, sind robuste Spritzgusstechniken sowie eine effektive Dispersion und Verteilung laseroptimierter Farbmittel und vorcompoundierter Materialien erforderlich. Die Einbringung von Glasfasern kann sich negativ auf den Formgebungsprozess auswirken und dadurch die Qualität der Laserbeschriftung beeinträchtigen. Oberflächen mit hohem Harzanteil sind entscheidend für eine dauerhafte Beschriftung. Oberflächen mit hoher Glasfaserkonzentration führen zu suboptimalen Beschriftungsergebnissen.

Experten für industrielle Laserbeschriftung

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Technische Dienstleistungen

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Die Bedeutung der Laserbeschriftung glasfaserverstärkter Polymere – Die Bedeutung von Spritzgussprozessen. Zur Verbesserung der strukturellen Leistungsfähigkeit von Standardkunststoffen werden Glasfasern eingebracht. Zu den bei der Herstellung von Glasfasern verwendeten Materialien zählen Quarzsand, Kalkstein und Soda. „Glasaustritt“ ist ein bedeutender Oberflächenfehler, der häufig bei glasfaserverstärkten spritzgegossenen Produkten auftritt. Die Freilegung von Glasfasern führt zu einer glasfaserreichen Oberfläche. Während des Schmelze- und Formgebungsprozesses sammelt sich überschüssiges Glas an der Oberfläche an. Nach den Mechanismen der Kondensation und Formgebung zeigen sich weiße Flecken auf der Oberfläche. Die Oberflächen von Formteilen müssen als „harzreich“ charakterisiert sein, um eine hochwertige Beschriftung zu erzielen, da die Energie des Lasers mit der Polymermatrix interagiert. Im Gegensatz dazu weisen Oberflächen mit hohem Glasfaseranteil schlechte Beschriftungseigenschaften auf, wobei sich dieses Problem mit steigendem Faseranteil verschärft. Glasfasern verfügen über eine begrenzte Absorptionsfähigkeit für Nahinfrarot-(NIR)-Laserlicht.

Die Bedeutung der Laserbeschriftung glasfaserverstärkter Polymere – Die Bedeutung von Spritzgussprozessen

Dekorative und funktionale, per Laser erzeugte Beschriftungen müssen vollständig lesbar sein, etwa zur Bauteilkennzeichnung, bei Schaltplänen, Datenmatrizen und Barcodes. Die Qualität der Beschriftung hängt vom Polymer, den Additiven und Farbmitteln, dem Spritzgussprozess sowie der Laserquelle ab. Oberflächenprobleme des Formteils, die die Lesbarkeit beeinträchtigen, können Sicherheit, Leistung und Funktion des Produkts beeinträchtigen.

Was ist Polyphenylensulfid (PPS)?

Polyphenylensulfid (PPS) ist ein hochtemperaturbeständiger, teilkristalliner technischer Thermoplast. In der Branche gilt PPS als DER Kunststoff, der wie Metall performt. Die Eigenschaften von PPS hängen, ähnlich wie bei anderen Hochtemperatur-Hochleistungskunststoffen wie PEEK und LCP, von seinem Kristallisationsverhalten ab. Es werden zwei unterschiedliche Formen von PPS angeboten: eine „verzweigte“ Molekülstruktur und eine „lineare“. Zu den bekanntesten Marken zählen Celanese Fortron®, Solvay Ryton®, SABIC Supec, Toray Torelina und DIC PPS. Die verzweigte Variante ist tendenziell steifer. Die lineare Variante bietet in der Regel bessere mechanische und Biegefestigkeit sowie eine höhere Schmelzestabilität. Lineares PPS weist zudem weniger ionische Verunreinigungen auf. Glasfaserfüllungen (30 und 40 Prozent) sowie Glasfaser-/Mineralgemische in Standard-PPS ermöglichen spezialisierte und anspruchsvolle Anwendungen. Elektronikhersteller wählen für Isolier- und Steckverbinderprodukte häufig ein zu 40 Prozent glasfaserverstärktes PPS.

Celanese Fortron®

Häufig gestellte Fragen zur Laserbeschriftung von PPS

Was ist Polyphenylensulfid (PPS)? Polyphenylensulfid (PPS) ist ein technischer Thermoplast, der für seine hochtemperaturbeständigen, teilkristallinen Eigenschaften bekannt ist. In der Kunststoffbranche gilt PPS als der Kunststoff, der eine Leistung ähnlich wie Metall bietet. Die Eigenschaften von PPS werden, ähnlich wie bei anderen hochtemperaturbeständigen Hochleistungskunststoffen wie PEEK und LCP, von seinem Kristallisationsverhalten beeinflusst. Es gibt zwei einzigartige verfügbare Typen: eine „verzweigte“ Molekülstruktur und eine „lineare“. Zu den bekanntesten Marken zählen Celanese Fortron®, Solvay Ryton®, SABIC Supec, Toray Torelina und DIC PPS. Die verzweigte Variante ist tendenziell steifer. Die lineare Variante bietet in der Regel bessere mechanische und Biegefestigkeit sowie eine höhere Schmelzestabilität. Lineares PPS weist zudem weniger ionische Verunreinigungen auf. Glasfaserfüllungen (30 und 40 Prozent) sowie Glasfaser-/Mineralgemische in Standard-PPS ermöglichen spezialisierte und anspruchsvolle Anwendungen. Elektronikhersteller wählen für Isolier- und Steckverbinderprodukte häufig ein zu 40 Prozent glasfaserverstärktes PPS.

Ist ein heller, kontrastreicher Laserbeschriftungseffekt auf schwarzem PPS möglich? Ja, neue Fortschritte in der Farbmitteltechnologie, darunter laserspezifische Carbon Blacks und Faserlaser, ermöglichen eine kontrastreiche, helle und kratzfeste Beschriftung von schwarzem glasfaserverstärktem PPS mit Yellow-Card-Zertifizierung. Dieser Fortschritt ermöglicht die Beschriftung von Datenmatrizen, Barcodes, QR-Codes und individuellen Bauteilkennzeichnungen.

Welcher Lasertyp eignet sich am besten zur Beschriftung von PPS? MOPA-Faserlaser zur Beschriftung von Kunststoffen sind ideal, da sie Pulsbreite und Leistungsdichte präzise steuern können. Diese Präzision ermöglicht eine verbesserte Kontrolle über den chemischen Schäumprozess der Oberfläche. Eine präzise Laserkonfiguration ist wichtig für die Kontrolle der Oberflächentemperatur.

MOPA-Faserlaser zur Beschriftung von Kunststoffen

Wie funktionieren Laseradditive?

Beeinflusst Glasfaser die Laserbeschriftung?

Ja, Glasfasern beeinflussen die Laserbeschriftung. Zur Herstellung von Glasfasern werden Quarzsand, Kalkstein und Soda verwendet. Quarzsand ist das Hauptmaterial zur Glasbildung, während Soda und Kalkstein zur Senkung der Schmelztemperatur eingesetzt werden. „Glasaustritt“ ist ein ernsthafter Oberflächenfehler, der häufig glasfaserverstärkte spritzgegossene Produkte betrifft. Die Freilegung von Glasfasern führt zu einer glasfaserreichen Oberfläche. Während des Schmelze- und Formgebungsprozesses bildet sich überschüssiges Glas auf der Oberfläche. Nach Kondensation und Formgebung erscheinen weiße Flecken auf der Oberfläche. Oberflächen von Formteilen müssen „harzreich“ sein, um eine hochwertige Beschriftung zu erzielen, wobei die Energie des Lasers mit der Polymermatrix interagiert. Umgekehrt lassen sich glasfaserreiche Oberflächen schlecht beschriften, und das Problem verschärft sich mit steigendem Faseranteil. Glasfasern selbst absorbieren Nahinfrarot-(NIR)-Laserlicht nur schlecht.

Glasaustritt-Fehler bei 25 % glasfaserverstärktem Polyamid. Mit freundlicher Genehmigung von Topworks Plastic Mold

Für eine hochwertige Beschriftung ist eine homogene Verteilung/Dispersion von Farbmitteln und Additiven ebenso entscheidend wie harzreiche Oberflächen. Um festzustellen, ob Verteilungs-/Dispersionsprobleme vorliegen, empfiehlt es sich, den Laser so einzurichten, dass er die gesamte Bauteiloberfläche kontinuierlich beschriftet/abscannt. Das Ergebnis zeigt (von links nach rechts) einen spritzgegossenen Stift mit exzellenter Gold-auf-Schwarz-Farbbeschriftung (links), die beiden mittleren Bilder zeigen eine schlechte Farbverteilung, und das Bild ganz rechts zeigt eine exzellente gleichmäßige Verteilung.

Spritzgegossene Schreibstifte aus ABS

Was ist der Kunststoff Polyphenylensulfid (PPS)?

Polyphenylensulfid (PPS) ist ein hochtemperaturbeständiger, teilkristalliner technischer Thermoplast. In der Branche gilt PPS als DER Kunststoff, der wie Metall performt. Die Eigenschaften von PPS hängen, ähnlich wie bei anderen Hochtemperatur-Hochleistungskunststoffen wie PEEK und LCP, von seinem Kristallisationsverhalten ab. Es werden zwei unterschiedliche Formen von PPS angeboten:

eine „verzweigte“ Molekülstruktur und eine „lineare“. Zu den bekanntesten Marken zählen Celanese Fortron®, Solvay Ryton®, SABIC Supec, Toray Torelina und DIC PPS. Die verzweigte Variante ist tendenziell steifer. Die lineare Variante bietet in der Regel bessere mechanische und Biegefestigkeit sowie eine höhere Schmelzestabilität. Lineares PPS weist zudem weniger ionische Verunreinigungen auf. Glasfaserfüllungen (30 und 40 Prozent) sowie Glasfaser-/Mineralgemische in Standard-PPS ermöglichen spezialisierte und anspruchsvolle Anwendungen. Um einen vollständig kristallinen Zustand zu erreichen, sind Formtemperaturen von mindestens 275 bis 300 Grad Fahrenheit erforderlich.

Wird PPS unterhalb von 275 Grad Fahrenheit verarbeitet, sind die Formteile amorph beziehungsweise teilkristallin und verbleiben in diesem Zustand, bis sie höheren Einsatztemperaturen ausgesetzt werden. Übersteigt die Einsatztemperatur die Verarbeitungstemperatur, werden die Bauteile stärker kristallin, was zu Maß- und Eigenschaftsänderungen führt.

Um einen vollständig kristallinen Zustand zu erreichen, sind Formtemperaturen von mindestens 275 bis 300 Grad Fahrenheit erforderlich. Wird PPS unterhalb von 275 Grad Fahrenheit verarbeitet, sind die Formteile amorph beziehungsweise teilkristallin und verbleiben in diesem Zustand, bis sie höheren Einsatztemperaturen ausgesetzt werden. Übersteigt die Einsatztemperatur die Verarbeitungstemperatur, werden die Bauteile stärker kristallin, was zu Maß- und Eigenschaftsänderungen führt.

Technische Fachartikel zur Laserbeschriftung von PPS

Laserbeschriftung von PPS mit Laseradditiven

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