Aditivos para Marcação a Laser

Aditivos para Marcação a Laser, Aditivos Sensíveis ao Laser

Aditivos para Marcação a Laser em Plásticos – Lasers Industriais

Os aditivos para marcação a laser em plásticos e compostos corantes, da The Sabreen Group, otimizam o processo de marcação e gravação a laser em materiais plásticos, tornando-os ecologicamente corretos e ideais para substituir etiquetas caras e processos de impressão a tinta. Os aditivos sensíveis ao laser não apenas aumentam a qualidade da marcação, mas também produzem marcações resistentes a produtos químicos e a arranhões, além de melhorar o fluxo do material. Avanços recentes em tecnologia de corantes, como negros de fumo e dióxidos de titânio específicos para laser, além de agentes espumantes, proporcionam contraste superior, definição de bordas, cores personalizadas e a maior velocidade, incluindo marcação “on-the-fly”. Os lasers de fibra de itérbio industriais MOPA de nanossegundos são ideais para marcar plásticos devido à sua capacidade de produzir formas de onda de pulso curto.

Aditivos para marcação a laser em plásticos

Aditivos sensíveis ao laser

Aditivos e Corantes para Marcação a Laser Aumentam a Velocidade de Produção e Economizam Dinheiro

• Qualidade de marcação superior, resistente à abrasão e a arranhões
• Leitura robusta de códigos por visão de máquina
• Controle de processo Six Sigma

Uma matriz corante para laser contém aditivos especializados, pigmentos, corantes, negros de fumo seletivos, dióxido de titânio e agentes antirrisco em baixa concentração. São comercializados materiais pré-compostos, concentrados de cor e corantes líquidos. Não há impacto nas propriedades do polímero, e a recertificação não é necessária devido a formulações químicas aprovadas pela indústria. Certificação Yellow Card. Os aditivos, compostos e corantes para laser atendem às normas FDA, UL, NEMA e RoHS.

Plásticos Otimizados para Laser Versus Plásticos Convencionais

Nem todos os materiais “otimizados para laser” exigem o uso de produtos químicos adicionais, às vezes chamados de aditivos sensíveis ao laser.

Ao marcar peças convencionais, um problema comum é a alta concentração de corantes, como o negro de fumo, que prejudica o contraste da marcação. Os especialistas ajustam as concentrações para mantê-las dentro de limites críticos, ao mesmo tempo em que fazem ajustes finos de cor para garantir a correspondência de acordo com o comprimento de onda do laser: infravermelho próximo de 1060-1070 nm, verde 532 nm ou UV 355 nm. Nesses casos, os produtos mantêm suas certificações da indústria. Aditivos para laser não são necessários em todas as aplicações para obter melhor qualidade de marcação. Quando a modificação de plásticos convencionais para melhorar a marcação não é suficiente, utilizam-se aditivos sensíveis ao laser combinados em uma matriz corante. Ao contrário do que muitos pensam, nenhum aditivo isolado consegue resolver todos os problemas de marcação. Aditivos isolados costumam estar em forma de pó, o que dificulta seu uso e a obtenção de resultados uniformes.

Mecanismos de Superfície na Marcação a Laser de Polímeros

Os tipos de laser mais utilizados para marcar e gravar plásticos são o de fibra de itérbio, vanadato, DPSS e YAG, que operam na região do infravermelho próximo (1060-1070 nm). No entanto, a maioria dos polímeros não possui propriedades de absorção nessa faixa; por isso, especialistas em ciência de polímeros e física de lasers utilizam aditivos, cargas, pigmentos e corantes que aumentam a absorção de energia do laser para produzir mudanças de cor localizadas, carbonização térmica e espumação química. Quando bem formulados, os aditivos, compostos e corantes para marcação a laser não afetam negativamente as propriedades do polímero, atendem a normas como UL, NEMA, FDA, RoHS e Yellow Card, e não exigem recertificação. Os componentes químicos das formulações otimizadas para laser são influenciados por diversos fatores, incluindo o tipo e a cor do polímero, a cor de contraste da marcação, o tipo de mecanismo de reação de superfície e o comprimento de onda do laser.

fibra de itérbio

Quando bem formulados, os aditivos, compostos e corantes para marcação a laser não afetam negativamente as propriedades do polímero, atendem a normas como UL, NEMA, FDA, RoHS e Yellow Card, e não exigem recertificação

Quatro mecanismos distintos de superfície plástica produzem diferentes graus de contraste de marcação em relação à cor do substrato – cores claras, escuras e personalizadas. Essas reações de superfície podem ser otimizadas ajustando os parâmetros de marcação a laser e a configuração óptica, como largura de pulso, tamanho do ponto, colimação, densidade de potência, profundidade de foco, entre outros. Ao controlar a fonte de laser e a variação de temperatura na superfície do polímero, obtêm-se os resultados de marcação mais consistentes.

• Carbonização (“chamuscamento”). A reação de chamuscamento ocorre quando a energia absorvida eleva a temperatura local do material ao redor do ponto de absorção até um nível em que o polímero sofre degradação térmica. Na presença de oxigênio, o polímero queima; porém, dentro da peça, a falta de oxigênio faz com que o polímero se carbonize e forme uma marca preta. A intensidade do preto é determinada tanto pela quantidade de energia absorvida quanto pelo caminho de degradação térmica do material.
• Mudança química (“espumação”). A adição de aditivos que liberam vapor durante a degradação faz o polímero espumar. Durante o processo de espumação, a energia do laser é absorvida por um aditivo situado próximo ao agente espumante. O calor do absorvedor faz com que o agente espumante se degrade, liberando vapor. Os agentes espumantes incluem hidróxido de alumínio e diferentes carbonatos. Para evitar o chamuscamento, o mecanismo exige que o polímero se degrade em temperatura mais alta que o aditivo espumante. Marcas claras de alto contraste em substratos escuros podem ser obtidas controlando cuidadosamente os parâmetros de operação do laser. Um controle inadequado do laser pode causar a formação de uma marca friável ou de baixo contraste.
• Mudança de cor por degradação. A mudança de cor ocorre quando a energia do laser degrada um dos corantes em uma mistura, produzindo uma alteração de cor. O negro de fumo misturado a um corante inorgânico estável é um exemplo. Quando aquecido, o negro de fumo se volatiliza, deixando o corante inorgânico visível.
• A ablação ocorre quando o polímero é aquecido o suficiente para causar degradação e evaporação dos subprodutos, resultando em uma área gravada. Esse mecanismo produz gravação de baixo contraste. Como referência, os lasers de CO2 de onda contínua (CW) operam em comprimento de onda de 10,6 µm (espectro infravermelho distante). Os lasers CW CO2 geram potência de pico comparativamente muito menor e normalmente não conseguem produzir marcações de alto contraste em plásticos.

Nem Todos os Plásticos e Lasers Produzem Marcas Idênticas!

Muitos produtos industriais conhecidos não poderiam ter sido fabricados a um custo acessível sem o uso de lasers industriais e das soluções avançadas de compostos marcáveis a laser da SABREEN. Desde marcações funcionais e decorativas indeléveis até anticontrafação e segurança de produtos, os compostos masterbatch marcáveis a laser reduzem custos ao mesmo tempo em que aumentam a qualidade e a velocidade da marcação. Com tanta terminologia ambígua circulando na internet, como “marcação a laser frio” e “lasers híbridos”, além da concorrência entre revendedores e fabricantes de equipamentos de laser de baixo custo, não deixe que vendedores tendenciosos determinem qual tipo de laser você deve comprar de seu portfólio; eles não são especialistas em polímeros e corantes.

Entre em contato com a The Sabreen Group para saber como nossas soluções avançadas de marcação a laser em plásticos e as configurações precisas de parâmetros do laser, incluindo a fonte de comprimento de onda mais eficaz, podem proporcionar uma vantagem competitiva para sua empresa.

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Perguntas frequentes

O que um aditivo de marcação a laser de fato faz?

Faz a resina responder à energia laser de modo controlado e repetível no comprimento de onda em uso — produzindo contraste onde o polímero base produziria pouco ou nenhum, ou permitindo uma marca aceitável com energia menor do que a resina não modificada exige. Muda o que o material faz sob o feixe, em vez de mudar o laser.

Como se seleciona o aditivo certo?

Contra quatro coisas ao mesmo tempo: a resina, a cor da peça, o comprimento de onda laser disponível e o contraste e a durabilidade que a aplicação exige. Um aditivo com bom desempenho em polipropileno natural a 1064 nm pode não render nada útil em um policarbonato pigmentado sob fonte de CO2. A seleção é um exercício de compatibilização, e o ensaio contra a resina de produção é o que decide.

Um aditivo laser muda a cor ou as propriedades da peça?

Pode mudar, e é por isso que é avaliado junto com o desenvolvimento de cor e não depois. Os níveis de carga são mantidos no que a marcação exige, e o aditivo candidato é avaliado quanto ao efeito sobre a aparência e sobre as propriedades mecânicas e regulatórias que a peça precisa atender.

Existem aditivos laser em conformidade com a FDA?

Sim. Aditivos em conformidade com a FDA estão documentados em uso em seringas médicas de poliolefina, em tubos médicos para procedimentos cirúrgicos invasivos e em tampas de bebidas sem liner marcadas em movimento a 2.000 tampas por minuto. Há também documentação de um aditivo preto intenso que não contém óxido de antimônio-estanho, um metal pesado.

Qual a diferença entre um aditivo e um masterbatch?

O aditivo é a química ativa; um masterbatch é essa química pré-dispersa em uma resina veículo em concentração conhecida, para poder ser dosada na produção. Na prática, especifica-se o aditivo por desempenho e compra-se como masterbatch por conveniência de manuseio, com a taxa de diluição virando um parâmetro de processo.