Taglio laser delle materie plastiche: differenze rispetto all’incisione e quando prevale l’uno o l’altra

Taglio laser delle materie plastiche: differenze rispetto all'incisione e quando prevale l'uno o l'altra

Punti chiave

• Il taglio è un'operazione a tutto spessore; l'incisione è un'operazione a profondità controllata, e si ottimizzano in modo diverso.
• Il CO2 è la sorgente di taglio abituale per i polimeri, perché assorbono intensamente a 10,6 µm.
• L'acrilico si taglia in modo eccellente; il policarbonato no: la differenza sta nella chimica della decomposizione, non nello spessore.
• Il PVC non deve mai essere lavorato al laser, a nessuno spessore e su nessuna macchina.

Taglio laser e incisione laser vengono spesso trattati come impostazioni della stessa macchina, e spesso lo sono. I processi però si ottimizzano in direzioni opposte, e applicare la logica del taglio a un lavoro di incisione, o viceversa, produce una delusione prevedibile.

La differenza fondamentale

Quali polimeri si tagliano bene

La qualità del taglio è governata da ciò che il polimero fa quando si decompone, non da quanto è duro. I materiali che depolimerizzano in modo pulito in frammenti volatili danno bordi lucidati a fiamma; i materiali che carbonizzano lasciano un bordo scolorito e fuligginoso.

Controllo della qualità del bordo

• Mettere a fuoco sulla superficie o leggermente al di sotto. Per lastre più spesse, focalizzare a circa un terzo dello spessore riduce la conicità mantenendo piccolo lo spot effettivo più in profondità nel taglio.
• Preferire un unico passaggio lento a più passaggi veloci nel taglio. Passaggi ripetuti rifondono il bordo e accumulano calore, che è l'opposto di ciò che vuole l'incisione.
• Usare un gas di assistenza per liberare il taglio. Per i polimeri è abituale l'aria; rimuove fuso e vapori e riduce la carbonizzazione del bordo. Si noti che su alcuni materiali l'aria contenente ossigeno aumenta lo scolorimento del bordo.
• Sostenere la lastra su un piano a lamelle o a nido d'ape, in modo che l'energia riflessa non marchi il lato inferiore: il ritorno di fiamma sul lato posteriore è un difetto comune ed evitabile.
• Gestire le aspettative sulla conicità. Ogni taglio laser presenta una certa conicità; il materiale più spesso ne ha di più. Dove il bordo è una superficie di tenuta o di accoppiamento, questo conta.
• Prevedere le tensioni. I bordi tagliati in acrilico e policarbonato portano tensioni termiche e sono soggetti a crazing al successivo contatto con solventi: si veda la rottura per tensocorrosione (environmental stress cracking). La ricottura dopo il taglio è opportuna dove il componente verrà a contatto con sostanze chimiche.

L'aspirazione non è facoltativa

Il taglio genera molti più prodotti di decomposizione della marcatura superficiale, perché l'intero spessore di materiale nel taglio viene vaporizzato anziché pochi micron di superficie. L'aspirazione sufficiente per una cella di marcatura è spesso inadeguata quando si introduce il taglio sulla stessa macchina.

La filtrazione deve essere adeguata al polimero e non alla macchina: la sola filtrazione del particolato non risolve i vapori organici, e i gradi ignifughi possono produrre prodotti di decomposizione molto diversi dalla resina di base. Dove il taglio viene aggiunto a un impianto esistente, la valutazione delle emissioni va riesaminata anziché data per valida.

Scegliere tra i due

Si specifichi il taglio quando i componenti devono essere separati, quando servono geometrie di prototipo o di piccola serie senza attrezzature, o quando profili complessi sarebbero impraticabili da lavorare meccanicamente. Si specifichi l'incisione quando la profondità stessa è funzionale: elementi tattili, stampi, identificazione resistente all'usura. Dove il requisito è solo un codice permanente e leggibile, nessuno dei due è la risposta giusta: la marcatura superficiale è più rapida, non asporta materiale e non introduce né problemi di qualità del bordo né problemi di emissioni.

Risoluzione dei problemi di qualità del taglio

Letture correlate

• Incisione laser
• Marcatura laser, incisione e incisione chimica a confronto
• Risoluzione dei problemi di incisione laser sulle materie plastiche
• Responsabile della sicurezza laser
• Soluzioni di marcatura laser delle materie plastiche

Ha bisogno di supporto su questo tema?

The Sabreen Group offre supporto ingegneristico indipendente per lo sviluppo dei processi di taglio e incisione laser, la qualità del bordo e la valutazione delle emissioni. Il nostro team di servizi di ingegneria collabora con i produttori su sviluppo di processo, qualifica dei materiali e risoluzione dei problemi di produzione. Ci contatti per discutere la Sua applicazione.

Domande frequenti

Perché l'acrilico si taglia molto meglio del policarbonato?

Per la chimica della decomposizione. L'acrilico depolimerizza in modo pulito tornando a monomero, il che lascia il caratteristico bordo lucidato a fiamma, mentre il policarbonato carbonizza e ingiallisce lungo la linea di taglio. Entrambi sono lastre rigide trasparenti di spessore simile, quindi la differenza non è meccanica: è ciò in cui ciascun polimero si trasforma quando si decompone.

Per tagliare conviene un passaggio lento o più passaggi veloci?

Un unico passaggio lento, per il taglio. Più passaggi rifondono il bordo e accumulano calore, degradando la qualità del bordo. È l'opposto dell'incisione, dove più passaggi più leggeri con raffreddamento intermedio danno il risultato migliore: ed è proprio per questo che applicare la logica dell'incisione a un lavoro di taglio produce bordi scadenti.

Polipropilene e polietilene si possono tagliare al laser?

A spessori sottili, con bordi arrotondati e a cordone. Le poliolefine fondono anziché vaporizzare in modo pulito, per cui il bordo del taglio si ritira formando un cordone anziché dividersi nettamente. È praticabile dove l'aspetto del bordo non conta e lo spessore è modesto, ma non è un processo da specificare per un bordo estetico o di tenuta.

Che cosa non va mai tagliato al laser?

Il PVC, a qualsiasi spessore e su qualsiasi macchina: sviluppa acido cloridrico, che danneggia l'operatore e corrode le ottiche e la struttura della macchina. I fluoropolimeri come il PTFE rilasciano prodotti di decomposizione pericolosi e richiedono una valutazione specifica prima di qualsiasi lavorazione. Sono esclusioni di materiale, non problemi di ventilazione da risolvere con la progettazione.

Aggiungere il taglio a una cella di marcatura esistente richiede modifiche?

Di solito sì, per l'aspirazione. Il taglio vaporizza l'intero spessore nel taglio anziché pochi micron di superficie, quindi genera molti più prodotti di decomposizione del processo di marcatura per cui la cella era stata specificata. Si riesaminino la valutazione delle emissioni e la specifica di filtrazione rispetto ai materiali effettivi anziché dare per valida la configurazione esistente.

---