레이저 마킹 가능 플라스틱

레이저 마킹 가능 플라스틱

핵심 요약

• “레이저 마킹 가능”이란 단순히 레이저에 노출되는 것이 아니라 반응하도록 배합되었다는 뜻이며, 반응성은 설계되어 들어가는 것입니다.
• 마킹은 영구적이고 대비가 높으며, 소모품 없이 마모, 긁힘, 화학 물질에 견딥니다.
• PC, ABS, 폴리아미드, 폴리프로필렌이 레이저 마킹에 주로 쓰이는 대표 소재군입니다.
• 의료기기, 자동차 부품, 전자 제품 전반에서 추적성이 도입을 이끌고 있습니다.

레이저 마킹 가능 플라스틱

레이저 마킹 가능 플라스틱은 레이저 빔에 노출되었을 때 영구적이고 대비가 높은 마킹을 만드는 폴리머로, 자체 화학 구조 때문이거나 훨씬 흔하게는 수지에 배합된 레이저 감응 첨가제 덕분입니다. 마킹 적합성은 폴리머 계열의 고정된 특성이 아닙니다. 특정 착색제, 충전재, 첨가제 패키지를 갖춘 특정 등급의 특성입니다.

이 구분이 레이저 마킹 프로젝트에서 실망스러운 결과가 나오는 가장 흔한 단일 원인입니다. “폴리프로필렌은 마킹이 잘 안 된다”는 것은 유용한 일반화이지만, 적절히 배합된 폴리프로필렌 등급은 매우 잘 마킹되고, 충전재가 없는 무착색 등급은 거의 마킹되지 않습니다.

대부분의 폴리머가 1064 nm에서 마킹에 저항하는 이유

주력 파이버 레이저는 1064 nm의 근적외선 영역에서 발진합니다. 폴리머 주쇄는 이 파장에서 흡수율이 낮아 에너지가 표면에 축적되지 않고 대부분 통과합니다. 배합 안의 무언가가 이를 포획해야 하며, 그 무언가는 보통 다음과 같습니다.

• 카본 블랙 또는 기타 어두운 안료
• 유리 섬유 또는 광물 충전재
• 우연히 흡수하는 특정 착색제, 난연제 또는 안정제
• 목적에 맞게 설계된 레이저 마킹 첨가제

폴리머 계열별 상대적 마킹 적합성

수지를 마킹 가능하게 만드는 방법

• 레이저 첨가제를 컴파운딩합니다. 표준적인 산업용 방법입니다. 안티몬 도핑 산화주석, 비스무트계 화합물, 마이카 안료가 흔히 쓰이며, 함량은 기계적 물성이나 기본 색상을 눈에 띄게 해치지 않을 만큼 대체로 낮습니다. 스마트 첨가제로 플라스틱 레이저 마킹 향상을 참조하십시오.
• 레이저 감응 마스터배치를 사용합니다. 사실상 같은 화학 조성을 성형기에서 희석 투입하는 형태로 공급하는 것입니다. 레이저 마킹 마스터배치를 참조하십시오.
• 파장을 바꿉니다. 355 nm UV 광원은 첨가제 없이도 많은 폴리머를 광화학적으로 마킹할 수 있으나, 비용이 더 높고 속도는 느립니다.
• 이미 있는 것을 활용합니다. 유리 충전 등급과 카본 블랙 착색 등급은 재배합 없이도 만족스럽게 마킹되는 경우가 많습니다.

소재 검증

마킹 적합성은 계열이 아니라 등급에 속하므로, 검증은 실제 착색제 함량과 현실적인 리그라인드 비율을 포함한 실제 양산 소재로 항상 수행해야 합니다. 마킹 색상, 대비, 코드 판독성은 육안으로 판단하지 말고 측정해야 하며, 레시피는 확정하기 전에 여러 수지 로트에 걸쳐 검증해야 합니다. 고려 사항은 마킹 품질에 영향을 미치는 공정 파라미터에 정리되어 있습니다.

후보 수지 스크리닝

마킹 적합성은 계열이 아니라 등급에 속하므로, 스크리닝은 판단이 아니라 측정 작업입니다. 다음은 한 번의 작업으로 상업적 질문에 답하는 간결한 스크리닝 프로토콜입니다.

• 실제 소재로 플라크를 성형하십시오. 양산 착색제 함량, 양산 충전재, 그리고 라인에서 실제로 사용할 리그라인드 비율을 반영해야 합니다. 공급업체의 무착색 플라크는 거의 모든 등급을 실제보다 좋게 보이게 합니다.
• 출력-속도 매트릭스를 실행하십시오. 다섯 가지 출력 수준과 다섯 가지 마킹 속도의 격자를 하나의 플라크 위에 각 셀을 라벨이 붙은 패치로 마킹하면, 한 부품으로 전체 공정 윈도우를 몇 분 만에 파악할 수 있습니다.
• 각 셀을 측정하십시오. 분광 광도계로 마킹 내부와 외부의 L*를 기록하십시오. 매트릭스를 육안으로 읽으면 레시피가 윈도우의 중앙이 아니라 가장자리에 놓이게 되기 쉽습니다.
• 정점이 아니라 고원을 찾으십시오. 최적의 레시피는 허용 가능한 대비를 보이는 가장 넓은 영역의 중앙이며, 그것이 로트 편차를 견디는 레시피이기 때문입니다. 대비가 가장 높은 단일 셀은 절벽 끝인 경우가 많습니다.
• 마킹의 아랫면을 확인하십시오. 시편을 절단해 보십시오. 발포 또는 표면 아래 손상으로 얻은 높은 표면 대비는 얇은 벽을 손상시킬 수 있습니다.
• 레시피를 확정하기 전에 두 번째 수지 로트에서 반복하십시오. 착색제 분산의 로트 간 편차는 대부분의 예상보다 대비를 더 크게 변화시킵니다.

단일 등급 내에서 마킹 적합성을 변화시키는 요인

명목상 같은 소재의 두 로트가 다르게 마킹될 수 있습니다. 다음은 일반적인 이유이며, 소재가 바뀌었다고 결론 내리기 전에 확인할 가치가 있습니다.

허용 기준 설정

마킹은 판독 가능해야 한다고만 적은 마킹 적합성 사양은 고객 감사나 공급업체 분쟁을 견디지 못합니다. 세 가지 수치가 이를 적용 가능하게 만듭니다.

• 최소 대비 수치. 마킹과 기재 사이에서 육안으로 평가하지 않고, 정해진 기기와 개구로 측정한 ΔL* 값을 명시합니다.
• 마킹을 기계로 판독하는 경우의 최소 코드 등급. 2차원 심볼은 ISO/IEC 15415, 선형 바코드는 ISO/IEC 15416에 따르며, 조명과 개구를 등급과 함께 명시합니다.
• 실제 사용 환경에 맞춘 내구성 조건. 부품이 실제로 접하게 될 마모 사이클, 용제 노출, 멸균 방법 또는 내후성이 이에 해당합니다. 실제 조건에 대해 시험한 적 없는 영구성 주장이 현장 불만의 대부분의 출처입니다.

같은 문서에 재검증 조건도 명시하십시오. 수지 로트, 착색제, 리그라인드 비율, 금형 교체, 레이저 광원 정비는 모두 결과를 변화시킵니다.

관련 용어 및 참고 자료

• 레이저 마킹 첨가제
• 플라스틱 레이저 마킹을 위한 기초 소재 과학
• 고온 플라스틱 레이저 마킹
• 플라스틱 레이저 마킹 솔루션
• 디지털 제품 여권

실무 적용

The Sabreen Group은 수지 마킹 적합성 스크리닝과 레이저 첨가제 배합에 대한 독립적인 엔지니어링 지원을 제공합니다. 공정을 설정하거나, 소재를 검증하거나, 생산 현장의 문제를 해결하려는 경우 저희 엔지니어링 서비스 팀이 도와드릴 수 있습니다. 적용 사례에 대해 상담하시려면 문의해 주십시오.

자주 묻는 질문

플라스틱이 “레이저 마킹 가능”하려면 무엇이 필요합니까?

배합입니다. 소재가 레이저 빔에 정확하고 효율적으로 반응하도록 설계되어, 잉크, 라벨, 접촉 없이도 대비가 높은 영구 마킹을 얻을 수 있습니다. 대부분의 기본 폴리머는 스스로는 이를 잘 수행하지 못합니다.

레이저 마킹에 가장 많이 사용되는 플라스틱은 무엇입니까?

투명도와 안정성 때문에 쓰이는 폴리카보네이트, 가전 및 전자 제품에 널리 쓰이는 ABS, 내구성이 뛰어나고 자동차에 흔한 폴리아미드(나일론), 그리고 폴리프로필렌입니다. 각각 반응이 다르며, 같은 계열 안에서도 등급에 따라 달라질 수 있습니다.

레이저 마킹은 얼마나 내구성이 있습니까?

영구적이며 마모, 긁힘, 화학 물질에 강합니다. 대비가 도포된 층이 아니라 폴리머 자체의 변화에서 나오기 때문입니다. 벗겨질 잉크도, 불량이 될 접착제도 없습니다.

레이저 마킹에는 소모품이 필요합니까?

아니요. 이것이 큰 매력이며, 잉크, 용제, 라벨, 호일을 소모하지 않으므로 마킹 공정에서 지속적인 재료비, 보관, 교체 시 폐기물, 폐기 처리가 완전히 없어집니다.

같은 레이저로 제품 안의 모든 플라스틱에 마킹할 수 있습니까?

조정 없이는 거의 불가능합니다. 폴리머마다, 심지어 등급마다 흡수 특성이 다르므로 복합 소재 조립품은 대개 소재별로 파라미터를 바꿔야 하며, 까다로운 기재에는 다른 파장이나 첨가제가 필요할 때도 있습니다.

긴 시험 없이 수지의 마킹 적합성을 스크리닝하려면 어떻게 해야 합니까?

실제 양산 소재로 플라크를 성형한 다음, 하나의 플라크에 다섯 가지 출력 수준과 다섯 가지 속도의 격자를 마킹하고 각 셀의 L*를 분광 광도계로 측정합니다. 그러면 한 부품으로 전체 공정 윈도우를 파악할 수 있습니다. 대비가 가장 높은 단일 셀이 아니라 허용 가능한 가장 넓은 영역의 중앙을 선택하십시오. 로트 간 편차를 견디는 것은 고원이기 때문입니다.

같은 등급인데 두 로트의 마킹이 다른 이유는 무엇입니까?

기본 폴리머보다는 대개 착색제 분산, 리그라인드 비율, 성형 조건 때문입니다. 용융 온도와 냉각 속도가 표면 결정화도와 광택을 바꾸므로, 마킹 자체는 동일해도 겉보기 대비가 달라집니다. 마킹이 드리프트하는데 소재 성적서가 바뀌지 않았다면, 레이저를 조정하기 전에 성형 공정을 점검하십시오.

레이저 마킹 사양서에는 무엇을 넣어야 합니까?

측정 기기와 개구를 정의한 델타 L* 형태의 최소 대비 수치, 마킹을 기계로 판독하는 경우 조명을 명시한 ISO/IEC 15415 또는 15416에 따른 최소 코드 등급, 그리고 실제 마모, 용제, 멸균 또는 내후성 노출 같은 실사용 조건에 맞춘 내구성 조건입니다. 수지 로트, 착색제, 리그라인드, 금형 교체, 레이저 정비 같은 재검증 조건도 명시하십시오.

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