레이저 에칭

레이저 에칭

핵심 요약

• 에칭은 표면 상층부에만 영향을 주며, 깊이는 대개 수 마이크론 수준입니다.
• 마킹과 각인의 중간에 해당하며, 색상 변화보다는 깊고 재료 제거보다는 얕습니다.
• 레이저는 소재에 따라 선택합니다. 폴리머에는 CO2, 금속과 플라스틱에는 파이버, 고해상도에는 UV 레이저를 사용합니다.
• 표면 용융과 기화로 부산물이 발생하므로 흄 집진이 필요합니다.

레이저 에칭

레이저 에칭은 폴리머 최상층을 녹이고 약간 밀어내어 질감과 반사율을 바꾸는 얕은 표면 공정으로, 눈에 보이는 마킹을 만들며 깊이는 대개 0.025 mm 미만입니다. 아무것도 제거하지 않는 표면 마킹과, 측정 가능한 홈을 파내는 각인의 중간에 위치합니다.

에칭된 마킹의 대비는 색상 변화보다는 주로 표면 마감의 변화에서 비롯됩니다. 광택이 있는 성형 표면이 국부적으로 녹았다가 다시 굳으면 빛을 난반사시켜, 주변의 광택 표면에 비해 더 밝은 무광 또는 서리 낀 영역으로 보입니다. 투명 폴리머에서는 같은 효과가 반투명한 서리 낀 외관으로 나타납니다.

실무에서의 차이점

플라스틱에 적합한 경우

• 투명 및 클리어 폴리머 — 아크릴, 폴리카보네이트, 투명 PET에서는 착색제나 첨가제 없이도 서리 낀 마킹이 뚜렷이 보입니다. 가장 대표적인 응용입니다.
• 눈부심 방지 및 촉감 표면 특징처럼 무광 영역이 장식이 아니라 기능을 하는 경우.
• 광택 성형된 소비재 부품의 장식 및 브랜딩 작업.
• 각인 시 발생하는 변형을, 얕은 단일 패스의 낮은 에너지 투입으로 피할 수 있는 열에 민감한 부품.

한계는 얕은 깊이에서 그대로 비롯됩니다. 에칭 마킹은 각인 마킹보다 연마되거나 마모되어 사라지기 쉽습니다. 지속적인 마모, 화학적 침식, 강한 세척 사이클에 노출되는 부품에는 각인 또는 첨가제를 이용한 탄화 마킹이 더 오래 지속됩니다.

깨끗한 에칭을 얻는 방법

이 공정은 용융 임계값을 약간 넘는 좁은 범위에서 작동하기 때문에 마킹이나 각인보다 파라미터에 더 민감합니다. 에너지가 조금만 과하면 각인으로 넘어가 버와 흐림이 생기고, 조금만 부족하면 마킹이 고르지 않고 얼룩집니다. 실무 지침은 다음과 같습니다.

• 낮은 출력과 높은 마킹 속도로 시작한 다음, 출력을 높이기보다 속도를 조금씩 줄이십시오.
• 높은 반복률을 사용하여 펄스가 겹치도록 하면 개별 피트 대신 균일한 무광 영역이 만들어집니다.
• 투명 부품에서는 빔의 초점이 의도한 표면에 맞춰져 있는지 확인하십시오. 재료를 통과해 반대쪽 면에 초점이 맺히기 쉽습니다.
• 폴리카보네이트와 아크릴에서는 가공 직후가 아니라 몇 시간 뒤에 나타날 수 있는 응력 크레이징에 유의하십시오.

열에 민감하거나 광학적 요구가 까다로운 작업에서는 UV 바나데이트 레이저가 적외선 광원보다 더 미세하고 깨끗한 에칭 외관을 만듭니다. 상호작용이 주로 광화학적이기 때문입니다. 저온 레이저 마킹을 참조하십시오.

결과를 좌우하는 파라미터

에칭은 용융 임계값을 약간 넘는 좁은 범위에서 이루어지므로 파라미터 설정이 마킹이나 각인보다 여유가 적습니다. 다음은 조절 요소와 각 요소가 결과에 미치는 방향입니다.

폴리머 에칭 마킹 문제 해결

에칭 마킹의 사양 설정 및 검증

에칭 마킹은 색상이 아닌 표면 질감의 변화이므로 작업장 조명 아래에서 육안으로 판단하는 것은 신뢰할 수 없습니다. 같은 마킹이 확산광에서는 밝게 보이고 지향성 광원에서는 거의 보이지 않기도 합니다. 다음 세 가지 측정으로 사양을 객관화할 수 있습니다.

• 깊이. 명시된 최대값을 기준으로 스타일러스 프로파일로미터 또는 공초점 현미경으로 측정합니다. 깊이를 대략 0.025 mm 미만으로 유지해야 공정이 각인이 아닌 에칭 범위에 머물며, 마킹이 구조 벽을 침범하는 박육 부품에서 특히 중요합니다.
• 대비. 반드시 측정하십시오. 마킹 안팎의 L* 값을 분광광도계로 측정하고 명시된 최소 ΔL*과 비교하면 감사에서도 인정받을 수 있지만, 보기에 괜찮다는 판단은 그렇지 못합니다. 마킹에 코드가 포함된 경우 2차원 심볼은 ISO/IEC 15415, 선형 바코드는 ISO/IEC 15416에 따라 등급을 평가하고, 합격 등급을 관리 계획에 명시하십시오.
• 내구성. 에칭 마킹은 각인보다 얕아 마모 시험에서 더 빨리 손상됩니다. 실제 사용 조건에 맞춰 검증하십시오. Taber 마모 사이클, 용제 러빙 일정, 또는 부품이 겪게 될 특정 오토클레이브, 감마선 또는 에틸렌옥사이드 노출 조건 등이 이에 해당합니다.

합격 수치뿐 아니라 조명 기하 조건도 검사 사양에 고정하십시오. 검사 시에는 에칭된 코드를 잘 판독하다가 라인에서는 판독에 실패하는 비전 시스템은 거의 항상 다른 마킹이 아니라 다른 조명 각도를 보고 있는 것입니다.

관련 용어 및 자료

• 투명 플라스틱 레이저 마킹
• 아크릴 레이저 마킹
• 레이저 각인
• 플라스틱 레이저 마킹 솔루션

양산 현장에 적용하기

The Sabreen Group은 투명 및 광택 성형 플라스틱의 레이저 에칭 파라미터 개발에 대해 독립적인 엔지니어링 지원을 제공합니다. 공정을 선정하거나, 소재를 검증하거나, 생산 문제를 해결해야 한다면 저희 엔지니어링 서비스 팀이 도와드리겠습니다. 적용 사례에 대해 상담하시려면 문의해 주십시오.

자주 묻는 질문

레이저 에칭이란 무엇입니까?

표면을 제어된 방식으로 용융 및 기화시켜 얕고 눈에 보이는 마킹을 만드는 마킹 기법입니다. 비접촉식이며 정밀하고, 영구적인 문자, 로고, 코드를 위해 대개 수 마이크론 깊이의 마킹을 형성합니다.

에칭은 레이저 각인과 어떻게 다릅니까?

깊이와 재료 제거량이 다릅니다. 각인은 재료를 더 깊이 제거하여 오목한 형상을 만들지만, 에칭은 표면 상층부에만 영향을 줍니다. 레이저 마킹은 그보다도 얕아, 재료 제거 없이 색상 변화나 표면 반응만 일으키는 경우가 많습니다.

어떤 레이저가 어떤 소재에 적합합니까?

10.6 μm CO2 레이저는 이를 강하게 흡수하는 폴리머, 목재, 유리, 일부 세라믹에 적합합니다. 1.06 μm 파이버 레이저는 금속과 플라스틱에 적합하며 높은 정밀도를 제공합니다. 355 nm UV 레이저는 높은 해상도와 최소한의 열 영향이 필요한 경우에 사용합니다.

에칭 품질을 좌우하는 파라미터는 무엇입니까?

레이저 출력은 표면 용융 정도와 마킹의 가시성을 좌우합니다. 펄스 폭은 열 손상과 디테일에 영향을 주며, 짧을수록 더 깨끗합니다. 스캔 속도는 열 축적과 대비 사이의 균형을 결정합니다. 초점 위치는 표면에서의 에너지 집중도를 결정합니다.

결과에 영향을 주는 재료 특성은 무엇입니까?

융점, 레이저 파장에서의 흡수율, 열전도율입니다. 변형이나 변색을 피하려면 열 관리가 중요하며, 발생하는 부산물을 처리하기 위해 적절한 환기와 흄 집진이 필요합니다.

레이저 에칭 마킹의 깊이는 얼마이며 어떻게 측정합니까?

대개 0.025 mm 미만으로, 표면 질감을 바꿀 만큼 깊지만 가공된 홈이라고 할 정도로 깊지는 않습니다. 손의 감촉이 아니라 스타일러스 프로파일로미터나 공초점 현미경으로 확인하십시오. 특히 마킹 깊이가 구조 벽 두께를 잠식하는 박육 부품에서는 더욱 그렇습니다.

레이저 에칭이 부품을 약화시킵니까?

영향을 받는 깊이가 작으므로 그 자체로는 거의 그렇지 않습니다. 위험은 간접적입니다. 게이트, 웰드 라인 또는 잔류 응력이 큰 다른 영역에 걸쳐 에칭하면 폴리카보네이트와 아크릴에서 가공 직후가 아니라 몇 시간 뒤에 크레이징이 시작될 수 있습니다. 알려진 응력 집중부에서 마킹을 멀리하고, 크레이징이 나타나면 사전에 성형품을 어닐링하거나 건조하십시오.

에칭 마킹은 오토클레이브 및 화학 세척을 견딥니까?

대비가 도포된 층이 아니라 폴리머 표면의 변화에서 비롯되므로 대체로 견딥니다. 그러나 각인 마킹보다 얕아서 반복적인 강한 세척으로 닳아 없어질 가능성이 더 높습니다. 영구성을 가정하지 말고 실제 멸균 방식, 실제 세척 화학물질, 실제 사이클 횟수로 검증하십시오.

---