Comment les colorants et pigments modifient les résultats du marquage laser

Comment les colorants et pigments modifient les résultats du marquage laser

Points clés

• Le colorant décide fréquemment de la marque, plus que le polymère de base.
• Le noir de carbone absorbe fortement à 1064 nm : les grades noirs se marquent donc souvent sans aucun additif.
• Certains pigments organiques blanchissent ou changent de teinte sous le faisceau, produisant des marques que personne n'avait spécifiées.
• Chaque couleur est une qualification distincte. Une recette validée sur une couleur d'un grade ne se transpose pas à une autre.

Demandez pourquoi une marque laser a échoué et la réponse le plus souvent avancée est le polymère. Demandez ce qui a réellement changé entre l'échantillon qui fonctionnait et la série de production qui ne fonctionne pas, et la réponse est bien plus souvent la couleur. Les colorants sont présents à de faibles taux et rarement évoqués dans les spécifications de marquage, mais ils dominent régulièrement le résultat.

Trois façons dont un colorant modifie le résultat

Le troisième mécanisme est celui qui surprend. On s'attend normalement à ce qu'une marque assombrisse ou éclaircisse le substrat ; lorsque le pigment lui-même se décompose, la couleur de la marque est déterminée par ce en quoi le pigment se transforme, ce qui peut n'être ni l'un ni l'autre.

Comportement selon le type de colorant

• Noir de carbone. Un fort absorbeur à 1064 nm, même à faible taux. Les grades noirs se marquent donc fréquemment sans additif laser : cela vaut la peine d'être vérifié avant d'en spécifier un. La difficulté sur le noir est l'inverse : produire une marque claire, ce qui exige un moussage et généralement une source MOPA.
• Dioxyde de titane (blanc). Très opaque et diffusant. Il offre un excellent contraste de fond pour une marque sombre, mais il réfléchit et diffuse le faisceau, de sorte qu'il peut falloir plus d'énergie pour atteindre le seuil de marquage. Des taux élevés de TiO2 peuvent rendre un grade plus difficile à marquer malgré l'attrait du contraste.
• Pigments inorganiques : oxydes de fer, outremers, oxydes métalliques mixtes. Généralement stables thermiquement, ils survivent à l'événement de marquage et se comportent de façon prévisible. Beaucoup absorbent utilement.
• Pigments organiques et colorants. Le groupe le moins prévisible. Beaucoup se décomposent aux températures de marquage, blanchissant vers une teinte plus claire ou changeant de nuance. Cela peut être exploité délibérément, mais produit bien plus souvent un résultat indésirable sur une couleur choisie pour son aspect plutôt que pour sa mise en œuvre.
• Pigments nacrés et à effet. Les effets à base de mica diffusent la lumière et réagissent au faisceau ; ils perturbent la mesure du contraste, car la lecture change avec l'angle d'observation.
• Colorants fluorescents. Souvent sensibles à la chaleur ; la fluorescence peut être perdue dans la marque et autour d'elle, laissant un halo visible bien au-delà de l'élément visé.

Pourquoi chaque couleur nécessite sa propre qualification

Il est courant de qualifier une recette de marquage sur une couleur d'un grade et de la libérer pour toute la famille de couleurs. Cette pratique produit invariablement des problèmes, car le package de pigments diffère d'une couleur à l'autre par le taux, la chimie et la stabilité thermique. Une recette réglée pour un grade naturel appliquée à un bleu produit une marque faible ; réglée pour du noir et appliquée à du blanc, elle brûle.

À quoi ressemble une approche défendable :

• Traitez la couleur comme faisant partie de la spécification du matériau, et non comme une variante esthétique. La recette de marquage est qualifiée par grade et par couleur.
• Criblez chaque couleur de production avec une matrice puissance-vitesse, en mesurant L* plutôt qu'en jugeant à l'œil.
• Enregistrez une recette distincte par couleur et rappelez-la, plutôt que d'ajuster à la main lors du changement.
• Refaites l'assortiment de couleur en présence de tout additif laser. Une couleur approuvée sur résine non modifiée ne tiendra plus une fois un absorbeur incorporé.
• Désignez le changement de colorant comme déclencheur de requalification, y compris un changement de fournisseur de pigment pour une couleur nominalement identique.

Diagnostiquer un problème de marquage lié à la couleur

Lectures complémentaires

• Assortiment de couleurs par laser
• Additifs de marquage laser
• Mélange-maître de marquage laser : guide technique complet
• Plastiques marquables au laser
• Paramètres de procédé influençant la qualité de marquage

Besoin d'aide sur ce sujet ?

The Sabreen Group fournit un accompagnement d'ingénierie indépendant pour le criblage des colorants, la mise au point de recettes de marquage et la qualification du contraste. Notre équipe de services d'ingénierie travaille avec les fabricants sur le développement de procédés, la qualification des matériaux et le dépannage en production. Contactez-nous pour discuter de votre application.

Questions fréquentes

Pourquoi la même résine se marque-t-elle différemment selon les couleurs ?

Parce que le package de pigments diffère d'une couleur à l'autre par le taux, la chimie et la stabilité thermique, et que les pigments interagissent directement avec le faisceau. Le noir de carbone absorbe fortement, le dioxyde de titane diffuse et de nombreux pigments organiques se décomposent aux températures de marquage. Le polymère de base est identique ; ce avec quoi le laser interagit réellement ne l'est pas.

Les plastiques noirs nécessitent-ils un additif laser ?

Souvent non. Le noir de carbone est un fort absorbeur à 1064 nm même à faible taux : les grades noirs se marquent donc fréquemment bien sans aucun additif, ce qui vaut la peine d'être testé avant d'en payer un. Le problème plus difficile sur le noir est de produire une marque claire, ce qui exige un moussage plutôt qu'une carbonisation et généralement une source MOPA à durée d'impulsion courte.

Une recette de marquage peut-elle être partagée entre les couleurs d'un même grade ?

Elle ne devrait pas l'être. Qualifier sur une couleur et libérer pour toute la famille est une pratique courante et une source fiable de problèmes de production, car une recette réglée pour le noir brûlera le blanc, et une recette réglée pour le naturel marquera à peine un grade pigmenté. Enregistrez et rappelez une recette distincte par couleur, et traitez tout changement de colorant, y compris un changement de fournisseur pour la même couleur nominale, comme un déclencheur de requalification.

Pourquoi ma marque est-elle sortie d'une tout autre couleur ?

Très probablement un pigment organique qui se décompose sous le faisceau plutôt que le polymère qui se dégrade. La couleur de la marque est alors déterminée par ce en quoi le pigment se transforme, qui peut être plus clair, d'une autre teinte ou simplement imprévisible. Lorsque la couleur le permet, le remplacement par un pigment inorganique thermiquement stable règle le problème ; sinon, l'énergie de marquage doit être réduite suffisamment pour laisser le pigment intact.

Comment mesurer le contraste sur un grade nacré ou à effet métallique ?

Avec une géométrie de mesure fixée et indiquée dans la méthode d'inspection, car les pigments à effet changent d'aspect avec l'angle d'observation et l'éclairage. Sans cela, fournisseur et client obtiendront légitimement des lectures différentes sur la même pièce. Fixez la géométrie avant de convenir d'une tolérance, et non après le premier litige.

---