Marcado láser de polipropileno y polietileno

Marcado láser de plásticos de polipropileno y polietileno con láseres de fibra

El marcado láser y el grabado láser sobre plásticos poliolefínicos, como el polipropileno y el polietileno, resultan difíciles debido a sus propiedades poliméricas, y existen distintos tipos —desde polipropilenos homopolímeros y copolímeros hasta HDPE, LDPE, LLDPE y otros— que intrínsecamente se marcan de manera diferente. Al desarrollar un producto que será marcado con láser, los ingenieros deben evaluar qué grado ofrece el mejor desempeño y la mejor marcabilidad. Los láseres de fibra de iterbio MOPA son ideales para marcar plásticos poliolefínicos por su capacidad de producir anchos de pulso cortos que generan un contraste de marcado oscuro y claro resistente al rayado. Los anchos de pulso largos, superiores a 100 ns, pueden provocar quemado excesivo.

Los avances recientes en tecnología de colorantes, como los negros de humo y los dióxidos de titanio específicos para láser, así como los agentes espumantes, brindan una calidad de contraste superior, mejor definición del borde de línea y la mayor velocidad, incluido el marcado «al vuelo» (on-the-fly). Estos atributos los hacen ideales para el marcado láser del aislamiento de alambre y cable en aplicaciones automotrices, de construcción, médicas, de empaque, de tubería y otras.

Puntos clave

• Las poliolefinas requieren aditivos. El PP y el PE absorben mal el infrarrojo cercano, por lo que el material sin modificar da un contraste débil a cualquier potencia.
• Los grados se marcan de manera distinta. El HDPE es generalmente el más fácil; el polietileno suele ser más fácil que el polipropileno.
• Se prefieren los láseres de fibra MOPA con anchos de pulso cortos; los pulsos por encima de unos 100 ns provocan quemado excesivo.
• Aplican dos reacciones de superficie: carbonización (chamuscado) y cambio químico (espumado).
• El marcado en línea es rápido. Los corchos de vino y las contratapas de cierres sin liner se procesan hasta a 2,000 piezas por minuto.

Marcado láser óptimo. El marcado láser sobre plásticos de polipropileno y polietileno normalmente requiere aditivos sensibles al láser incorporados en compuestos colorantes optimizados, concentrados de color o resina precompuesta. Los retardantes de flama se usan comúnmente en productos de alambre/cable y aisladores, y afectan el igualado de color y las formulaciones del compuesto. Aditivos como el óxido de estaño dopado con antimonio y el trióxido de antimonio imparten un tinte «grisáceo» a la opacidad del sustrato natural (sin color). Otros aditivos pueden contener partículas de aluminio, óxidos metálicos mixtos y compuestos patentados. Los ajustes de color se realizan con pigmentos y colorantes para lograr la apariencia final del igualado de color.

Cuando se mezclan correctamente, los aditivos, compuestos y colorantes para marcado láser no tienen impacto adverso sobre las propiedades del polímero, cumplen requisitos como UL, NEMA, FDA, RoHS y Yellow Card, y no exigen recertificación. Los componentes químicos de las formulaciones optimizadas para láser dependen de varios factores, entre ellos el tipo y el color del polímero, el color de contraste del marcado, el tipo de mecanismo de reacción superficial y la longitud de onda del láser. Los dos tipos de reacción superficial en el marcado láser de poliolefinas son la carbonización («chamuscado») y el cambio químico («espumado»).

El marcado láser en línea «al vuelo» (on-the-fly) sobre productos poliolefínicos ofrece ventajas de manufactura de vanguardia. Las velocidades de marcado para corchos de vino y promociones bajo tapa en cierres sin liner para bebidas alcanzan 2,000 piezas por minuto para texto alfanumérico y gráficos. Se logran resultados igualmente notables en productos médicos extruidos y en productos de alambre/cable.

Marcabilidad láser de las poliolefinas

Las poliolefinas tienen temperaturas de mecanismo de reacción superficial distintas a las de otros polímeros, lo que obliga a usar formulaciones especializadas. Incluso las poliolefinas de una misma familia, como el polietileno y el polipropileno, se marcan con láser de manera diferente. Esta es una de las razones por las que el polietileno de alta densidad es generalmente el más fácil de marcar. Los plásticos de polietileno suelen ser más fáciles de marcar que los polipropilenos.

La poliolefina es una clase de polímeros formados a partir de olefinas. Este grupo versátil de materiales incluye polímeros muy conocidos como el polietileno (PE) y el polipropileno (PP), ampliamente utilizados en diversas industrias por sus excelentes propiedades químicas y físicas. Las cuatro variedades más comunes de poliolefinas son el polietileno de baja densidad, el polietileno lineal de baja densidad, el polietileno de alta densidad y el polipropileno.

¡No todos los plásticos y láseres producen marcas idénticas!

La calidad de los componentes del láser, la óptica, los cabezales de escaneo y un software versátil es crítica. Los láseres industriales son superiores a los láseres baratos de mayoreo (revendedores) de tipo aficionado. Los láseres baratos presentan problemas serios de calidad de marcado errática, además de óptica y electrónica de bajo costo, lo que produce variaciones en la calidad del haz y un marcado inconsistente.

Algunos revendedores de equipo láser y sitios web de fabricantes usan términos de moda en internet sobre las poliolefinas para ganar «clics» y buenas posiciones en los buscadores; no son expertos en polímeros, colorantes ni en las rutas de interacción química con las distintas longitudes de onda del láser, que son críticas para lograr una calidad de marcado láser optimizada. Las soluciones láser robustas y rentables integran la ciencia de materiales poliméricos con la fuente láser (longitud de onda) óptima.

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Preguntas frecuentes

¿Por qué es más difícil marcar con láser el polipropileno que el polietileno?

Las poliolefinas tienen temperaturas de reacción superficial distintas a las de otros polímeros e, incluso dentro de la misma familia, los umbrales difieren. El polietileno suele reaccionar con mayor facilidad —el HDPE es el más fácil de todos—, mientras que el polipropileno requiere formulaciones ajustadas con mayor cuidado.

¿Se puede marcar el polipropileno sin aditivos?

No con los estándares de contraste de producción. El marcado efectivo sobre PP y PE normalmente requiere aditivos sensibles al láser incorporados en compuestos colorantes optimizados, concentrados de color o resina precompuesta.

¿Los retardantes de flama interfieren con el marcado láser de poliolefinas?

Lo complican. Los retardantes de flama son comunes en productos de alambre, cable y aisladores, y afectan el igualado de color y la formulación del compuesto, por lo que el paquete de aditivos para láser debe desarrollarse junto con ellos y no agregarse después.

¿Qué ancho de pulso debe usarse en poliolefinas?

Corto. Se prefieren los láseres de fibra de iterbio MOPA porque producen los anchos de pulso cortos necesarios para lograr un contraste oscuro y claro resistente al rayado. Los anchos de pulso mayores a unos 100 nanosegundos tienden a provocar quemado excesivo.

¿Qué tan rápido puede correr el marcado en línea de poliolefinas?

Muy rápido. Las velocidades de marcado para corchos de vino y promociones bajo tapa en cierres sin liner para bebidas alcanzan 2,000 piezas por minuto para texto alfanumérico y gráficos, con resultados comparables en productos médicos extruidos y en productos de alambre y cable.

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