Aditivos para Marcado Láser, Aditivos Sensibles al Láser
Aditivos para Marcado Láser en Plásticos – Láseres Industriales
Los aditivos y compuestos colorantes para marcado láser de plásticos de The Sabreen Group optimizan el proceso de marcado y grabado láser en materiales plásticos, haciéndolos amigables con el medio ambiente e ideales para reemplazar etiquetas costosas y procesos de impresión con tinta. Los aditivos sensibles al láser no solo aumentan la calidad del marcado, sino que también producen marcas resistentes a químicos y rayaduras, además de mejorar el flujo del material. Los avances recientes en tecnología de colorantes, como los negros de humo y dióxidos de titanio específicos para láser, así como los agentes espumantes, ofrecen un contraste superior, mayor definición de bordes, colores personalizados y la mayor velocidad, incluyendo el marcado "al vuelo". Los láseres de fibra de Iterbio MOPA de nanosegundos industriales son ideales para el marcado de plásticos gracias a su capacidad de producir formas de onda de pulso corto.
Aditivos para marcado láser de plásticos
Los Aditivos y Colorantes para Marcado Láser Aumentan la Velocidad de Producción y Ahorran Dinero
- Calidad de marcado superior, resistente a la abrasión y a las rayaduras
- Excelente legibilidad de códigos de visión artificial
- Control de proceso Six Sigma
Una matriz colorante para láser contiene aditivos especializados, pigmentos, tintes, negros de humo selectivos, dióxido de titanio y agentes antirrayaduras en bajas concentraciones. Se venden materiales precompuestos, concentrados de color y colores líquidos. No hay impacto alguno en las propiedades del polímero, y no se requiere recertificación gracias a las químicas aprobadas por la industria. Certificación yellow card. Los aditivos, compuestos y colorantes para láser cumplen con FDA, UL, NEMA y RoHS.
Plásticos Optimizados para Láser Frente a Plásticos Convencionales
No todos los materiales "optimizados para láser" requieren el uso de químicos adicionales, a veces conocidos como aditivos sensibles al láser.
Al marcar piezas convencionales, un problema común son las altas concentraciones de colorantes, como el negro de humo, que afectan el contraste del marcado. Los expertos ajustan las concentraciones para mantenerse dentro de los umbrales críticos, además de realizar ajustes finales de color para asegurar la correspondencia de color según la longitud de onda del láser: infrarrojo cercano de 1060-1070nm, verde de 532nm o UV de 355nm. En estos casos, los productos conservan sus certificaciones de la industria. Los aditivos para láser no son necesarios en todas las aplicaciones para lograr una mejor calidad de marcado. Cuando modificar los plásticos convencionales para mejorar el marcado resulta insuficiente, se utilizan aditivos sensibles al láser combinados en una matriz colorante. Contrario a la creencia popular, ningún aditivo por sí solo puede resolver todos los problemas de marcado. Los aditivos individuales suelen presentarse en forma de polvo, lo que dificulta su uso y la obtención de resultados uniformes.
Mecanismos de Superficie del Marcado Láser en Polímeros
Los tipos de láser más utilizados para marcar y grabar plásticos son el de fibra de Iterbio, Vanadate, DPSS y YAG, los cuales operan en la región del infrarrojo cercano (1060-1070nm). Sin embargo, la mayoría de los polímeros carecen de propiedades de absorción en 1060-1070nm; por ello, los expertos en ciencia de polímeros y física láser utilizan aditivos, cargas, pigmentos y tintes que aumentan la absorción de energía láser para lograr cambios de color localizados, carbonización térmica y espumado químico. Cuando se combinan adecuadamente, los aditivos, compuestos y colorantes para marcado láser no tienen impacto negativo en las propiedades del polímero, cumplen con requisitos como UL, NEMA, FDA, RoHS y Yellow Card, y no requieren recertificación. Los componentes químicos de las formulaciones optimizadas para láser están determinados por diversos factores, entre ellos el tipo y color del polímero, el color de contraste del marcado, el tipo de mecanismo de reacción superficial y la longitud de onda del láser.
Cuatro mecanismos distintos de superficie plástica producen diferentes grados de contraste de marcado en relación con el color del sustrato: colores claros, oscuros y personalizados. Estas reacciones superficiales pueden optimizarse aún más ajustando los parámetros de marcado láser y la configuración óptica, como el ancho de pulso, el tamaño del punto, la colimación, la densidad de potencia, la profundidad de enfoque, entre otros. Controlar la fuente láser y el aumento y descenso de temperatura de la superficie del polímero produce los resultados de marcado más consistentes.
- Carbonización "charring". La reacción de carbonización ocurre cuando la energía absorbida eleva la temperatura local del material alrededor del punto de absorción hasta un nivel en el que el polímero sufre degradación térmica. En presencia de oxígeno, el polímero se quema; pero dentro de la pieza, la falta de oxígeno provoca que el polímero se carbonice y forme una marca negra. La intensidad del negro de la marca depende tanto de la cantidad de energía absorbida como de la vía de degradación térmica del material.
- Cambio químico "espumado". La incorporación de aditivos que liberan vapor durante la degradación provoca que el polímero se espume. Durante el proceso de espumado, la energía láser es absorbida por un aditivo que se encuentra cerca del agente espumante. El calor generado por el absorbente hace que el agente espumante se degrade, liberando vapor. Los agentes espumantes incluyen hidróxido de aluminio y diferentes carbonatos. Para evitar la carbonización, este mecanismo requiere que el polímero se degrade a una temperatura más alta que el aditivo espumante. Es posible obtener marcas de alto contraste claro sobre sustratos oscuros controlando cuidadosamente los parámetros de operación del láser. Un control deficiente del láser puede provocar la formación de una marca frágil o de bajo contraste.
- Cambio de color por degradación. El cambio de color ocurre cuando la energía láser degrada uno de los colorantes en una mezcla de colorantes, produciendo un cambio de color. Un ejemplo es el negro de humo mezclado con un colorante inorgánico estable. Al calentarse, el negro de humo se evapora, dejando el colorante inorgánico.
- La ablación ocurre cuando el polímero se calienta lo suficiente como para provocar la degradación y evaporación de los subproductos de degradación, generando un área grabada. Este mecanismo produce bajo contraste, es decir, grabado. Como referencia, los láseres de CO2 de onda continua (CW) operan en una longitud de onda de 10.6 µm (espectro infrarrojo lejano). Los láseres de CO2 de onda continua generan una potencia pico comparativamente mucho menor y, por lo general, no pueden producir marcas de alto contraste en plásticos.
¡No Todos los Plásticos y Láseres Producen Marcas Idénticas!
Muchos productos industriales reconocidos no podrían haberse fabricado a un costo accesible sin el uso de láseres industriales y las soluciones avanzadas de compuestos marcables con láser de SABREEN. Desde marcas funcionales y decorativas indelebles hasta anti-falsificación y seguridad del producto, los compuestos masterbatch marcables con láser reducen costos mientras mejoran la calidad y velocidad del marcado. Con tanta terminología ambigua en internet, como "marcado láser en frío" y "láseres híbridos", además de la competencia entre revendedores y fabricantes de equipo láser de bajo costo, no permita que vendedores con intereses en el equipo le digan qué tipo de láser comprar de su catálogo; ellos no son expertos en polímeros ni en colorantes.
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Scott Sabreen — Presidente e ingeniero en jefe, con más de 30 años de experiencia. Contáctenos hoy mismo para analizar su aplicación y las soluciones SABREEN sin costo ni compromiso. Tráiganos sus retos más difíciles.
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