प्लास्टिक पर लेज़र से मार्किंग कैसे करें? लेज़र एडिटिव्स के साथ प्लास्टिक पर लेज़र मार्किंग

प्लास्टिक पर लेज़र से मार्किंग कैसे करें? लेज़र एडिटिव्स के साथ प्लास्टिक पर लेज़र मार्किंग

मुख्य बातें

• पॉलीएमाइड सबसे कठिन पॉलिमर में से हैं जिन पर मार्किंग की जाती है, क्योंकि उनके पदार्थ-गुण, मोल्डिंग स्थितियाँ और लेज़र कॉन्फ़िगरेशन विविध होते हैं।
• कंट्रास्ट तीन सतही तंत्रों से बनता है — कार्बनीकरण से काला, फ़ोम बनने से सफ़ेद, और रंगीन पॉलिमर में रंग परिवर्तन।
• सबसे अधिक माँग वाले कंट्रास्ट हैं: काले पर अपारदर्शी सफ़ेद, सफ़ेद पर गहरा काला, और मध्यम नीले पर अपारदर्शी सफ़ेद।
• नायलॉन सहित कई पॉलिमर के लिए MOPA पल्स विड्थ का आदर्श दायरा 20 ns से 50 ns है।
• सैन्य, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव और फार्मास्युटिकल उत्पादों के लिए अक्सर Grade A सत्यापन आवश्यक होता है।

SABREEN प्लास्टिक लेज़र मार्किंग के ये समाधान प्रदान करता है:

• कस्टम लेज़र कलरमैच फ़ॉर्मूलेशन, नियामक अनुपालन, प्रोटोटाइप नमूने
• इंजेक्शन मोल्डिंग प्रक्रिया का अनुकूलन, परिक्षेपण/वितरण, विश्लेषणात्मक परीक्षण
• लेज़र उपकरण सिस्टम डिज़ाइन व इंटीग्रेशन, मशीन विज़न
• साइट पर समस्या-समाधान, लेज़र प्रोसेस अनुकूलन, वेक्टराइज़्ड आर्टवर्क/ग्राफ़िक्स
• लेज़र सुरक्षा प्रमाणन, लेज़र सेफ़्टी ऑफ़िसर (LSO)

अपनी अगली परियोजना में प्लास्टिक लेज़र मार्किंग की ज़रूरतें हमारे विशेषज्ञों की टीम को सौंपिए। हम हर परिस्थिति में हर क्लाइंट का भरोसा और विश्वास अर्जित करते हैं। हमारी संस्कृति उत्कृष्ट विनिर्माण समाधान प्राप्त करने और उत्कृष्टता के प्रति अटूट प्रतिबद्धता के माध्यम से प्रौद्योगिकी में प्रगति को गति देने पर केंद्रित है। SABREEN Group का प्रत्येक विशेषज्ञ अपने क्षेत्र में विख्यात है। असफलता कोई विकल्प नहीं है!

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्लास्टिक पर लेज़र से मार्किंग कैसे की जाती है?

निकट-अवरक्त लेज़र — ytterbium फाइबर, vanadate या Nd:YAG — ऐसी ऊर्जा देता है जिसे पॉलिमर अवशोषित कर ऊष्मा में बदल देता है, जिससे तीन में से एक सतही परिवर्तन होता है: कार्बनीकरण से काली मार्किंग, फ़ोम बनने से सफ़ेद मार्किंग, या रंगीन पॉलिमर की ऊष्मीय रासायनिक अभिक्रिया से रंग परिवर्तन। अधिकांश पॉलिमर को अवशोषण के लिए ही लेज़र-वर्धक एडिटिव की आवश्यकता होती है।

नायलॉन पर लेज़र मार्किंग इतनी कठिन क्यों है?

पॉलीफ़्थालेमाइड सहित पॉलीएमाइड के पदार्थ-गुण, मोल्डिंग स्थितियाँ और लेज़र कॉन्फ़िगरेशन विविध होते हैं, और अधिकांश पॉलिमर की तरह वे स्वाभाविक रूप से लेज़र प्रकाश को अवशोषित नहीं करते, जिससे रंग परिवर्तन नहीं हो पाता। लेज़र-वर्धक रासायनिक एडिटिव्स कंट्रास्ट, गति और टिकाऊपन में उल्लेखनीय सुधार करते हैं।

नायलॉन पर कौन-सी पल्स विड्थ सबसे अच्छी रहती है?

MOPA लेज़र 1 ns से 250 ns और उससे अधिक तक की पल्स विड्थ उत्पन्न करते हैं। The Sabreen Group ने पाया है कि नायलॉन सहित कई पॉलिमर अनुप्रयोगों में इष्टतम रंग कंट्रास्ट के लिए 20 ns से 50 ns आदर्श दायरा है। परिवर्तनशील लघु-पल्स MOPA लेज़र तापमान-संवेदनशील पॉलिमर पर विशेष रूप से प्रभावी हैं, जहाँ अत्यधिक कार्बनीकरण से बचना होता है।

एडिटिव की सामान्य मात्रा कितनी होती है?

अंतिम पार्ट में वज़न के अनुसार 0.01% से 3.0% के बीच। ग्रेन्यूल सीधे रेज़िन के साथ मिलाए जाते हैं, जबकि पाउडर को मास्टरबैच में बदला जाता है। हर पार्ट में एकसमान वितरण और परिक्षेपण ही तय करता है कि कंट्रास्ट सुसंगत रहेगा या नहीं।

डेटा मैट्रिक्स कोड के लिए मार्क की गुणवत्ता क्यों मायने रखती है?

क्योंकि डेटा स्ट्रिंग जितनी लंबी होती है, डेटा सेल उतने ही सघन होते जाते हैं। डायरेक्ट पार्ट मार्किंग में छोटे सेल को पठनीय बनाने का काम उच्च-रिज़ॉल्यूशन लाइन-एज गुणवत्ता करती है। सैन्य, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव और फार्मास्युटिकल अनुप्रयोगों में अक्सर Grade A सत्यापन आवश्यक होता है, और उच्च-कंट्रास्ट कोड तेज़ी से मार्क भी होते हैं तथा कम लागत के हैंडहेल्ड रीडर से पढ़े जा सकते हैं।

प्लास्टिक पर लेज़र मार्किंग – प्लास्टिक पर उच्च-कंट्रास्ट लेज़र मार्किंग के संपूर्ण समाधान

नायलॉन (पॉलीएमाइड) प्लास्टिक उत्पादों पर उच्च-कंट्रास्ट लेज़र मार्किंग की माँग उनके व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोगों के कारण तेज़ी से बढ़ रही है। कार्यात्मक और सजावटी मार्किंग में अल्फ़ान्यूमेरिक पहचान, डेटा मैट्रिक्स/QR विज़न कोड, आरेख और माइक्रो-संरचनाएँ शामिल हैं।

पॉलीफ़्थालेमाइड (PPA) सहित पॉलीएमाइड, अपने विविध पदार्थ-गुणों, मोल्डिंग स्थितियों और लेज़र कॉन्फ़िगरेशन के कारण लेज़र मार्किंग के लिए सबसे चुनौतीपूर्ण पॉलिमर में गिने जाते हैं। निकट-अवरक्त लेज़र के लिए स्मार्ट एडिटिव्स मार्किंग कंट्रास्ट की समस्याएँ हल करते हैं और सामग्री के गुणों को प्रभावित किए बिना मार्किंग गति (तेज़ साइकिल टाइम) बढ़ाते हैं।

यह लेख उच्च-कंट्रास्ट रंग और किफ़ायती लेज़र मार्किंग संचालन प्राप्त करने के लिए नायलॉन, रासायनिक एडिटिव्स और फाइबर लेज़र की समझ प्रदान करता है।

मार्किंग की गुणवत्ता बताने वाला एक बुनियादी पैरामीटर मार्क की गई सतह और सब्सट्रेट के बीच का रंग कंट्रास्ट है। Ytterbium फाइबर, Vanadate (Nd:YVO4) और Nd:YAG सहित NIR लेज़र से रंग परिवर्तन के तीन सतही तंत्र हैं: 1) कार्बनीकरण से काली मार्किंग, 2) फ़ोम बनने से सफ़ेद मार्किंग और 3) रंगीन पॉलिमर में लेज़र-प्रेरित ऊष्मीय रासायनिक अभिक्रियाओं से रंग परिवर्तन1। सबसे अधिक माँग वाले कंट्रास्ट रंगों में काले पर अपारदर्शी सफ़ेद, सफ़ेद पर गहरा काला और मध्यम नीले पर अपारदर्शी सफ़ेद शामिल हैं। इन रंग-संयोजनों के लिए प्रायः रासायनिक एडिटिव्स की आवश्यकता होती है। एडिटिव्स रंग कंट्रास्ट की मात्रा (लेज़र प्रकाश का अवशोषण) बढ़ाते हैं, जिसे इष्टतम लेज़र चयन और मार्किंग पैरामीटर और भी प्रबल कर देते हैं।

नायलॉन (पॉलीएमाइड) क्या है?

पॉलीएमाइड, या नायलॉन, इंजीनियरिंग और उच्च-प्रदर्शन थर्मोप्लास्टिक का प्रमुख वर्ग है जिसमें दोहराए जाने वाले एमाइड बंध होते हैं, अर्थात् –CO-NH–। ये समान इकाइयों के संघनन से और भिन्न इकाइयों के लिए कोपॉलिमर से बनते हैं।

नायलॉन डाइएसिड और डाइएमीन के बहु-संघनन से, या छह, 11 या 12 कार्बन परमाणुओं वाले लैक्टम के रिंग-ओपनिंग पॉलिमरीकरण से बनता है2। नायलॉन मोनोमर एलिफ़ैटिक, अर्ध-ऐरोमैटिक या ऐरोमैटिक (ऐरामिड) हो सकते हैं, और संरचना में अक्रिस्टलीय, अर्ध-क्रिस्टलीय तथा कम या अधिक क्रिस्टलीयता वाले हो सकते हैं।

एलिफ़ैटिक पॉलीएमाइड का उत्पादन पूर्णतः ऐरोमैटिक पॉलीएमाइड की तुलना में कहीं बड़े पैमाने पर होता है, और वे इंजीनियरिंग थर्मोप्लास्टिक के सबसे महत्वपूर्ण वर्गों में से एक हैं।

दो महत्वपूर्ण पॉलीएमाइड हैं पॉली(हेक्सामिथिलीन एडिपामाइड) (नायलॉन 6,6) और पॉलीकैप्रोलैक्टम (नायलॉन 6)। अन्य एलिफ़ैटिक पॉलीएमाइड में नायलॉन 12, 69, 6-10, 6-12, 46 और 1212 शामिल हैं। नायलॉन 11 जैव-आधारित इंजीनियरिंग प्लास्टिक है जो नवीकरणीय स्रोतों (अरंडी के पौधों) से प्राप्त होता है।

एलिफ़ैटिक एमाइड के संघनन से बने अर्ध-ऐरोमैटिक, अर्ध-क्रिस्टलीय पॉलीएमाइड में PA 6T और PA 6I शामिल हैं। अर्ध-ऐरोमैटिक पॉलीएमाइड प्रायः अधिक महँगे पूर्णतः ऐरोमैटिक ऐरामिड का किफ़ायती विकल्प होते हैं। ऐरोमैटिक पॉलीएमाइड, जिन्हें ऐरामिड कहते हैं, में एलिफ़ैटिक एमाइड की तुलना में अधिक मज़बूती, बेहतर विलायक-, ज्वाला- और ऊष्मा-प्रतिरोध तथा अधिक आयामी स्थिरता होती है। एक सर्वविदित ऐरोमैटिक एमाइड Kevlar, पॉली(p-फ़ेनिलीन टेरेफ़्थालामाइड) है।

पॉलीफ़्थालेमाइड (PPA) सहित पॉलीएमाइड, अपने विविध पदार्थ-गुणों, मोल्डिंग स्थितियों और लेज़र कॉन्फ़िगरेशन के कारण लेज़र मार्किंग के लिए सबसे चुनौतीपूर्ण पॉलिमर में गिने जाते हैं।

पॉलीफ़्थालामाइड (PPA) पॉलीएमाइड (नायलॉन) परिवार में थर्मोप्लास्टिक सिंथेटिक रेज़िन का एक उपसमूह है, जिसे तब परिभाषित किया जाता है जब पॉलिमर श्रृंखला की दोहराई जाने वाली इकाई के कार्बोक्सिलिक अम्ल भाग के 55% या अधिक मोल इससे बने हों। PPA अर्ध-ऐरोमैटिक और अर्ध-क्रिस्टलीय है। PPA, PA6,6 और PA6 जैसे एलिफ़ैटिक नायलॉन तथा कहीं अधिक महँगे पॉलीऐरामिड के बीच के प्रदर्शन-अंतर को भरते हैं।

“स्मार्ट” एडिटिव्स

मार्किंग की गुणवत्ता बताने वाला एक पैरामीटर मार्क की गई सतह और पृष्ठभूमि के बीच का रंग कंट्रास्ट है। कंट्रास्ट हमेशा रंग परिवर्तन से ही नहीं मिलता, यह परिवर्तनशील प्रकाश विवर्तन से भी प्राप्त हो सकता है।

उतनी ही महत्वपूर्ण मार्किंग की गुणवत्ता और/या निष्ठा है, अर्थात् सूक्ष्म-रेखा रिज़ॉल्यूशन या तीक्ष्णता। नायलॉन सहित कई पॉलिमर स्वाभाविक रूप से लेज़र प्रकाश को अवशोषित नहीं करते, जिससे रंग परिवर्तन नहीं हो पाता। लेज़र-वर्धक रासायनिक एडिटिव्स मार्किंग कंट्रास्ट, गति और टिकाऊपन में उल्लेखनीय सुधार करते हैं (चित्र 1 देखें)। सब्सट्रेट का रंग भी एक कारक है, क्योंकि कार्बन ब्लैक, TiO2 और फ़्लेम रिटार्डेंट जैसे यौगिकों में लेज़र प्रकाश के अवशोषण की मात्रा अलग-अलग होती है।

लेज़र एडिटिव्स पेलेट ग्रेन्यूल और पाउडर रूप में उपलब्ध कराए जाते हैं। ग्रेन्यूल उत्पाद सीधे पॉलिमर रेज़िन के साथ मिलाए जाते हैं, जबकि पाउडर रूपों को मास्टरबैच में बदला जाता है। (अंतिम पार्ट में) वज़न के अनुसार लोडिंग सांद्रता आमतौर पर 0.01 से 3.0% के बीच रहती है। इष्टतम रंग कंट्रास्ट पाने के लिए हर पार्ट में लेज़र एडिटिव्स का एकसमान वितरण/परिक्षेपण अत्यंत महत्वपूर्ण है।

अंतिम कलरमैच रूप पाने के लिए पिगमेंट और डाई से रंग समायोजन किया जाता है। कुछ विशिष्ट एडिटिव्स को 21 CFR 178.3297 Colorants for Polymers की शर्तों A-H के तहत खाद्य संपर्क और खाद्य पैकेजिंग उपयोग के लिए FDA अनुमोदन प्राप्त है 1।

Ytterbium फाइबर लेज़र

NIR Ytterbium फाइबर लेज़र 2010 के आसपास औद्योगिक मार्किंग बाज़ार में आए और पारंपरिक YAG लेज़रों की जगह ले ली। फाइबर लेज़रों में उत्कृष्ट बीम गुणवत्ता (M2) और उच्च ब्राइटनेस होती है और वे छोटे स्पॉट साइज़ (20 माइक्रॉन से कम) पर फ़ोकस कर सकते हैं, जिससे ऊर्जा घनत्व उच्च होता है। फाइबर लेज़र अत्यंत बहुमुखी, किफ़ायती और प्लग-एंड-प्ले होते हैं और उनका रखरखाव लगभग शून्य होता है।

फ़िक्स्ड-पल्स (Q-स्विच्ड) और वेरिएबल-पल्स (MOPA) नैनोसेकंड फाइबर लेज़र IPG Photonics और SPI Lasers सहित कई लेज़र कंपनियाँ बेचती हैं। Q-स्विच्ड फाइबर लेज़र, जिनकी पल्स विड्थ आमतौर पर 100 से 150 ns होती है, कुछ पॉलिमर मार्किंग अनुप्रयोगों में प्रयुक्त होते हैं, लेकिन Q-स्विचिंग तकनीक की अंतर्निहित सीमा के कारण उनकी रिपिटीशन रेट लगभग 80 kHz तक सीमित रहती है।

डायरेक्टली मॉड्युलेटेड MOPA (DM-MOPA) फाइबर लेज़र नैनोसेकंड पल्स विड्थ पर 500 kHz तक की रिपिटीशन रेट पर काम करते हैं। पल्स विड्थ [ns] पल्स के आरंभ और अंत के बीच के समय का माप है, जो आमतौर पर पल्स आकृति के फ़ुल विड्थ हाफ़ मैक्सिमम (FWHM) पर आधारित होता है।

उच्च रिपिटीशन रेट आमतौर पर (अन्य लेज़र/वेव फ़ॉर्म पैरामीटर के साथ) तेज़ मार्किंग गति में बदलती है। वेव फ़ॉर्म और सतह कार्बनीकरण की मात्रा3 में उल्लेखनीय अंतर होते हैं (चित्र 1 देखें)।

लेज़र ऊष्मा इनपुट और ऊष्मा इनपुट की दर का स्थानिक और कालिक स्थानीय नियंत्रण अधिकतम प्रदर्शन संभव बनाता है। तापमान-संवेदनशील पॉलिमर के लिए वेरिएबल लघु-पल्स (MOPA) फाइबर लेज़र अत्यधिक कार्बनीकरण के बिना उच्च कंट्रास्ट पाने में विशेष रूप से प्रभावी हैं।

चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए पारदर्शी प्लास्टिक पर उप-सतही मार्किंग संभव है। आमतौर पर MOPA लेज़र 1 ns से 250 ns (और अधिक) तक की पल्स विड्थ (पल्स अवधि) उत्पन्न करते हैं। The Sabreen Group ने पाया है कि नायलॉन सहित कई पॉलिमर अनुप्रयोगों में इष्टतम रंग कंट्रास्ट के लिए 20 ns से 50 ns आदर्श दायरा है।

सौंदर्यपरक और कार्यात्मक मार्किंग कंट्रास्ट में, जब डायरेक्ट पार्ट मार्किंग (DPM) डेटा मैट्रिक्स और बारकोड के लिए उच्च रिज़ॉल्यूशन, लाइन-एज गुणवत्ता और छोटे डेटा सेल आवश्यक हों, तब लेज़र एडिटिव्स निर्णायक अंतर लाते हैं। डेटा स्ट्रिंग जितनी लंबी होती है, डेटा सेल उतने ही सघन होते जाते हैं।

सैन्य, एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव और फार्मास्युटिकल उत्पादों के लिए अक्सर Grade “A” सत्यापन आवश्यक होता है। उच्च-कंट्रास्ट कोड की पठनीयता के अतिरिक्त लाभ भी हैं — तेज़ मार्किंग गति, और पूरे कारख़ाने में कम लागत के हैंडहेल्ड रीडर का उपयोग।

निष्कर्ष

संदर्भ

• Sabreen, S. Fiber Lasers: Selection and Additives, Plastics Decorating, November 2017.
• Polyamide (PA) Nylon Complete Guide, SpecialChem 2019.
• Brodsky, M. Wave Forms: A New Laser Tool, Optics & Photonics, March 2012.

Scott R. Sabreen, The Sabreen Group, Inc. के संस्थापक और अध्यक्ष हैं, जो प्लास्टिक द्वितीयक प्रसंस्करण में विशेषज्ञ एक इंजीनियरिंग कंपनी है — लेज़र मार्किंग, सतह पूर्व-उपचार, बंधन, डेकोरेटिंग व फिनिशिंग और उत्पाद सुरक्षा। Sabreen 30 से अधिक वर्षों से अग्रणी प्रौद्योगिकियाँ विकसित कर रहे हैं और विनिर्माण समस्याएँ सुलझा रहे हैं। उनसे 972.820.6777 पर या www.sabreen.com अथवा www.plasticslasermarking.com पर संपर्क किया जा सकता है।

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