Additivi per Marcatura Laser, Additivi Laser-Sensibili

Additivi per Marcatura Laser delle Materie Plastiche – Laser Industriali

Gli additivi per marcatura laser delle materie plastiche e i composti coloranti di The Sabreen Group ottimizzano il processo di marcatura e incisione laser sui materiali plastici, rendendoli ecologici e ideali per sostituire etichette costose e i processi di stampa a inchiostro. Gli additivi laser-sensibili non solo migliorano la qualità della marcatura, ma producono anche marcature resistenti agli agenti chimici e ai graffi, migliorando al contempo la fluidità del materiale. Le recenti innovazioni nella tecnologia dei coloranti, come i neri di carbonio e i biossidi di titanio specifici per laser, nonché gli agenti espandenti, garantiscono un contrasto superiore, una maggiore definizione dei bordi, colori personalizzati e la massima velocità, inclusa la marcatura "on-the-fly". I laser industriali a fibra Ytterbium MOPA a nanosecondi sono ideali per la marcatura delle materie plastiche grazie alla loro capacità di generare forme d'onda a impulsi brevi.

Additivi per marcatura laser delle materie plastiche

Additivi laser-sensibili

Gli Additivi e i Coloranti per Marcatura Laser Aumentano la Velocità di Produzione e Riducono i Costi

• Qualità di marcatura superiore, resistente all'abrasione e ai graffi
• Elevata leggibilità dei codici per sistemi di visione artificiale
• Controllo di processo Six Sigma

Una matrice colorante per laser contiene additivi specializzati, pigmenti, coloranti, neri di carbonio selettivi, biossido di titanio e agenti antigraffio a basso contenuto di carico. Sono disponibili materiali precompoundati, concentrati di colore e coloranti liquidi. Non vi è alcun impatto sulle proprietà del polimero e non è necessaria alcuna ricertificazione grazie a formulazioni chimiche approvate dal settore. Certificazione yellow card. Gli additivi, i compound e i coloranti laser sono conformi a FDA, UL, NEMA, RoHS.

Materie Plastiche Ottimizzate per Laser rispetto alle Materie Plastiche Convenzionali

Non tutti i materiali "ottimizzati per laser" richiedono l'uso di sostanze chimiche aggiuntive, talvolta note come additivi laser-sensibili.

Quando si marcano componenti convenzionali, un problema comune è rappresentato dalle alte concentrazioni di coloranti, come il nero di carbonio, che compromettono il contrasto della marcatura. Gli esperti regolano le concentrazioni per rimanere entro soglie critiche, apportando al contempo le regolazioni cromatiche finali per garantire la corrispondenza del colore in base alla lunghezza d'onda del laser: vicino infrarosso 1060-1070nm, verde 532nm o UV355nm. In questi casi, i prodotti mantengono le loro certificazioni di settore. Gli additivi laser non sono necessari in tutte le applicazioni per ottenere una migliore qualità di marcatura. Quando la modifica delle materie plastiche convenzionali per migliorare la marcatura risulta insufficiente, si ricorre ad additivi laser-sensibili integrati in una matrice colorante. Contrariamente a quanto si crede comunemente, nessun singolo additivo può risolvere tutti i problemi di marcatura. Gli additivi singoli sono spesso in forma di polvere, il che ne rende difficile l'utilizzo e il raggiungimento di risultati uniformi.

Meccanismi Superficiali della Marcatura Laser sui Polimeri

I tipi di laser più diffusi per la marcatura e l'incisione delle materie plastiche sono a fibra Ytterbium, Vanadate, DPSS e YAG, che operano nella regione del vicino infrarosso (1060-1070nm). Tuttavia, la maggior parte dei polimeri non presenta proprietà di assorbimento a 1060-1070nm; per questo motivo, gli esperti in scienza dei polimeri e fisica laser utilizzano additivi, cariche, pigmenti e coloranti che aumentano l'assorbimento dell'energia laser per ottenere variazioni cromatiche localizzate, carbonizzazione termica ed espansione chimica. Se opportunamente miscelati, gli additivi, i compound e i coloranti per marcatura laser non hanno alcun impatto negativo sulle proprietà del polimero, soddisfano requisiti quali UL, NEMA, FDA, RoHS e Yellow Card, e non richiedono ricertificazione. I componenti chimici delle formulazioni ottimizzate per laser sono influenzati da diversi fattori, tra cui il tipo e il colore del polimero, il colore di contrasto della marcatura, il tipo di meccanismo di reazione superficiale e la lunghezza d'onda del laser.

Fibra Ytterbium

Se opportunamente miscelati, gli additivi, i compound e i coloranti per marcatura laser non hanno alcun impatto negativo sulle proprietà del polimero, soddisfano requisiti quali UL, NEMA, FDA, RoHS e Yellow Card, e non richiedono ricertificazione

Quattro diversi meccanismi superficiali sulle materie plastiche producono vari livelli di contrasto della marcatura rispetto al colore del substrato: chiaro, scuro e colori personalizzati. Queste reazioni superficiali possono essere ulteriormente ottimizzate regolando i parametri di marcatura laser e la configurazione ottica, come larghezza dell'impulso, dimensione dello spot, collimazione, densità di potenza, profondità di messa a fuoco e altro ancora. Il controllo della sorgente laser e dell'aumento e della diminuzione della temperatura sulla superficie del polimero produce i risultati di marcatura più robusti.

• Carbonizzazione ('charring'). La reazione di carbonizzazione si verifica quando l'energia assorbita eleva la temperatura locale del materiale attorno al punto di assorbimento fino a provocare la degradazione termica del polimero. In presenza di ossigeno, il polimero brucia; tuttavia, all'interno del pezzo lavorato, la carenza di ossigeno provoca la carbonizzazione del polimero e la formazione di un segno nero. L'intensità del nero è determinata sia dalla quantità di energia assorbita sia dal percorso di degradazione termica del materiale.
• Cambiamento chimico ('foaming'). L'aggiunta di additivi che rilasciano vapore durante la degradazione provoca l'espansione del polimero. Durante il processo di espansione, l'energia laser viene assorbita da un additivo posto in stretta prossimità dell'agente espandente. Il calore generato dall'assorbitore provoca la degradazione dell'agente espandente, con conseguente rilascio di vapore. Gli agenti espandenti includono idrossido di alluminio e diversi carbonati. Per evitare la carbonizzazione, questo meccanismo richiede che il polimero si degradi a una temperatura superiore rispetto all'additivo espandente. Marcature chiare di alta qualità e ad alto contrasto su substrati scuri possono essere ottenute controllando attentamente i parametri operativi del laser. Un controllo laser inadeguato può causare la formazione di una marcatura friabile o a basso contrasto.
• Cambiamento di colore per degradazione. Il cambiamento di colore si verifica quando l'energia laser degrada uno dei coloranti presenti in una miscela colorante, producendo una variazione cromatica. Un esempio è il nero di carbonio miscelato con un colorante inorganico stabile. Se riscaldato, il nero di carbonio evapora, lasciando il colorante inorganico.
• L'ablazione si verifica quando il polimero viene riscaldato a sufficienza da causare la degradazione e l'evaporazione dei sottoprodotti di degradazione, generando un'area incisa. Questo meccanismo produce un'incisione a basso contrasto. Come riferimento, i laser CO2 a onda continua (CW) operano a una lunghezza d'onda di 10,6 µm (spettro infrarosso lontano). I laser CO2 CW generano una potenza di picco relativamente molto più bassa e normalmente non sono in grado di produrre marcature ad alto contrasto sulle materie plastiche.

Non Tutte le Materie Plastiche e i Laser Producono Marcature Identiche!

Molti prodotti industriali ben noti non avrebbero potuto essere fabbricati a un costo sostenibile senza l'utilizzo di laser industriali e delle avanzate soluzioni di compound marcabili al laser di SABREEN. Dalle marcature indelebili funzionali e decorative all'anticontraffazione e alla sicurezza del prodotto, i compound masterbatch marcabili al laser riducono i costi migliorando al contempo la qualità e la velocità della marcatura. Con così tanta terminologia ambigua diffusa su internet, come "marcatura laser a freddo" e "laser ibridi", nonché la concorrenza tra rivenditori e produttori di apparecchiature laser a basso costo, non si lasci consigliare da venditori di parte su quale tipo di laser acquistare tra la loro offerta; non sono esperti di polimeri e coloranti.

Contatti The Sabreen Group per scoprire come le nostre avanzate soluzioni di marcatura laser delle materie plastiche e le precise impostazioni di configurazione del laser, che includono la sorgente di lunghezza d'onda laser più efficace, possano offrire alla Sua azienda un vantaggio competitivo.

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