การมาร์กด้วยเลเซอร์บนพอลิโพรพิลีนและพอลิเอทิลีน

การมาร์กพลาสติกพอลิโพรพิลีนและพอลิเอทิลีนด้วยไฟเบอร์เลเซอร์

การมาร์กด้วยเลเซอร์และการแกะสลักด้วยเลเซอร์บนพลาสติกพอลิโอเลฟิน เช่น พอลิโพรพิลีนและพอลิเอทิลีน ทำได้ยากเนื่องจากคุณสมบัติเชิงพอลิเมอร์ของวัสดุ อีกทั้งยังมีหลายประเภท ตั้งแต่พอลิโพรพิลีนชนิดโฮโมพอลิเมอร์และโคพอลิเมอร์ ไปจนถึง HDPE, LDPE, LLDPE และชนิดอื่น ๆ ซึ่งโดยเนื้อแท้แล้วให้ผลการมาร์กแตกต่างกัน ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่ต้องมาร์กด้วยเลเซอร์ วิศวกรควรพิจารณาว่าเกรดใดเหมาะสมที่สุดทั้งในแง่สมรรถนะและความสามารถในการรับการมาร์ก ไฟเบอร์เลเซอร์ MOPA Ytterbium เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการมาร์กพลาสติกพอลิโอเลฟิน เนื่องจากสามารถให้ความกว้างพัลส์สั้นเพื่อสร้างความคมชัดของรอยมาร์กทั้งสีเข้มและสีอ่อนที่ทนต่อการขีดข่วน ความกว้างพัลส์ที่ยาวเกิน 100 ns อาจทำให้เกิดการไหม้มากเกินไป

ความก้าวหน้าล่าสุดของเทคโนโลยีสารให้สี เช่น คาร์บอนแบล็กและไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ออกแบบมาเฉพาะสำหรับเลเซอร์ รวมถึงสารก่อฟอง ช่วยให้ได้คุณภาพความคมชัดที่เหนือกว่า ความคมของขอบเส้น และความเร็วสูงสุด รวมถึงการมาร์กแบบ “on-the-fly” คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้เหมาะอย่างยิ่งกับการมาร์กด้วยเลเซอร์บนฉนวนสายไฟและเคเบิลในงานยานยนต์ ก่อสร้าง การแพทย์ บรรจุภัณฑ์ ระบบท่อ และการใช้งานอื่น ๆ

ประเด็นสำคัญ

• พอลิโอเลฟินจำเป็นต้องใช้สารเติมแต่ง PP และ PE ดูดกลืนรังสีอินฟราเรดใกล้ได้ไม่ดี วัสดุที่ไม่ได้ปรับสูตรจึงให้ความคมชัดต่ำไม่ว่าจะใช้กำลังงานเท่าใด
• แต่ละเกรดให้ผลการมาร์กต่างกัน โดยทั่วไป HDPE มาร์กได้ง่ายที่สุด และพอลิเอทิลีนมาร์กได้ง่ายกว่าพอลิโพรพิลีน
• แนะนำให้ใช้ไฟเบอร์เลเซอร์ MOPA ที่ให้ความกว้างพัลส์สั้น พัลส์ที่ยาวเกินประมาณ 100 ns จะทำให้เกิดการไหม้มากเกินไป
• ปฏิกิริยาที่พื้นผิวมี 2 แบบ ได้แก่ การเกิดคาร์บอน (การไหม้เกรียม) และการเปลี่ยนแปลงทางเคมี (การเกิดฟอง)
• การมาร์กแบบอินไลน์ทำได้รวดเร็ว จุกไม้ก๊อกไวน์และผิวด้านในของฝาปิดแบบไม่มีไลเนอร์สามารถมาร์กได้สูงถึง 2,000 ชิ้นต่อนาที

การมาร์กด้วยเลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุด การมาร์กด้วยเลเซอร์บนพลาสติกพอลิโพรพิลีนและพอลิเอทิลีนโดยปกติต้องใช้สารเติมแต่งที่ไวต่อเลเซอร์ ผสมอยู่ในคอมพาวด์สารให้สีที่ปรับสูตรอย่างเหมาะสม สีเข้มข้น หรือเรซินที่คอมพาวด์ไว้ล่วงหน้า สารหน่วงไฟถูกใช้กันทั่วไปในผลิตภัณฑ์สายไฟ/เคเบิลและฉนวน ซึ่งส่งผลต่อการเทียบสีและสูตรคอมพาวด์ สารเติมแต่งอย่างทินออกไซด์เจือแอนติโมนีและแอนติโมนีไตรออกไซด์ทำให้ความทึบแสงของวัสดุรองรับตามธรรมชาติ (ไม่แต่งสี) มีโทน “ออกเทา” สารเติมแต่งชนิดอื่นอาจมีอนุภาคอะลูมิเนียม ออกไซด์ของโลหะผสม และสารประกอบเฉพาะของผู้ผลิต การปรับสีทำได้โดยใช้เม็ดสีและสีย้อมเพื่อให้ได้ลักษณะการเทียบสีขั้นสุดท้าย

เมื่อผสมอย่างถูกต้อง สารเติมแต่งสำหรับการมาร์กด้วยเลเซอร์ คอมพาวด์ และสารให้สี จะไม่ส่งผลเสียต่อคุณสมบัติของพอลิเมอร์ เป็นไปตามข้อกำหนดต่าง ๆ เช่น UL, NEMA, FDA, RoHS และ Yellow Card และไม่จำเป็นต้องขอการรับรองใหม่ องค์ประกอบทางเคมีของสูตรที่ปรับให้เหมาะกับเลเซอร์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ทั้งชนิดและสีของพอลิเมอร์ สีของความคมชัดของรอยมาร์ก ชนิดของกลไกปฏิกิริยาที่พื้นผิว และความยาวคลื่นของเลเซอร์ ปฏิกิริยาที่พื้นผิว 2 ประเภทในการมาร์กพอลิโอเลฟินด้วยเลเซอร์ ได้แก่ การเกิดคาร์บอน “charring” และการเปลี่ยนแปลงทางเคมี “foaming”

การมาร์กด้วยเลเซอร์แบบอินไลน์ “on-the-fly” บนผลิตภัณฑ์พอลิโอเลฟินให้ข้อได้เปรียบด้านการผลิตที่ทันสมัย ความเร็วในการมาร์กจุกไม้ก๊อกไวน์และโปรโมชันใต้ฝาบนฝาปิดเครื่องดื่มแบบไม่มีไลเนอร์ทำได้ถึง 2,000 ชิ้นต่อนาที สำหรับข้อความตัวอักษรตัวเลขและกราฟิก ผลลัพธ์ที่น่าประทับใจไม่แพ้กันเกิดขึ้นกับผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และสายไฟ/เคเบิลที่ผลิตด้วยกระบวนการอัดรีด

ความสามารถในการมาร์กด้วยเลเซอร์ของพอลิโอเลฟิน

พอลิโอเลฟินมีอุณหภูมิของกลไกปฏิกิริยาที่พื้นผิวแตกต่างจากพอลิเมอร์ชนิดอื่น จึงจำเป็นต้องใช้สูตรเฉพาะทาง แม้แต่พอลิโอเลฟินในตระกูลเดียวกัน เช่น พอลิเอทิลีนและพอลิโพรพิลีน ก็ให้ผลการมาร์กด้วยเลเซอร์ต่างกัน นี่คือเหตุผลหนึ่งที่พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูงโดยทั่วไปมาร์กได้ง่ายที่สุด และพลาสติกพอลิเอทิลีนโดยทั่วไปมาร์กได้ง่ายกว่าพอลิโพรพิลีน

พอลิโอเลฟินคือกลุ่มพอลิเมอร์ที่เกิดจากโอเลฟิน วัสดุกลุ่มนี้ใช้งานได้หลากหลายและครอบคลุมพอลิเมอร์ที่รู้จักกันดี เช่น พอลิเอทิลีน (PE) และพอลิโพรพิลีน (PP) ซึ่งใช้อย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมด้วยคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพที่โดดเด่น พอลิโอเลฟิน 4 ชนิดที่นิยมมากที่สุด ได้แก่ พอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำ พอลิเอทิลีนความหนาแน่นต่ำเชิงเส้น พอลิเอทิลีนความหนาแน่นสูง และพอลิโพรพิลีน

พลาสติกและเลเซอร์ทุกชนิดไม่ได้ให้รอยมาร์กเหมือนกัน!

คุณภาพของชิ้นส่วนเลเซอร์ ระบบทัศนศาสตร์ หัวสแกน และซอฟต์แวร์ที่ยืดหยุ่นเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เลเซอร์ระดับอุตสาหกรรมเหนือกว่าเลเซอร์ราคาถูกสำหรับงานอดิเรกที่ขายส่งผ่านตัวแทนจำหน่าย เลเซอร์ราคาถูกมีปัญหาร้ายแรงเรื่องคุณภาพการมาร์กที่ไม่แน่นอน อีกทั้งใช้ระบบทัศนศาสตร์และอิเล็กทรอนิกส์ราคาต่ำ ส่งผลให้คุณภาพลำแสงแปรปรวนและการมาร์กไม่สม่ำเสมอ

เว็บไซต์ของตัวแทนจำหน่ายอุปกรณ์เลเซอร์และผู้ผลิตบางรายใช้คำยอดนิยมบนอินเทอร์เน็ตเกี่ยวกับพอลิโอเลฟินเพื่อเรียก “คลิก” และอันดับการค้นหาที่สูง โดยไม่ได้เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านพอลิเมอร์ สารให้สี และเส้นทางปฏิกิริยาทางเคมีกับความยาวคลื่นเลเซอร์ต่าง ๆ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญต่อการได้คุณภาพการมาร์กด้วยเลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุด โซลูชันเลเซอร์ที่แข็งแกร่งและคุ้มค่าต้องผสานวิทยาศาสตร์วัสดุพอลิเมอร์เข้ากับแหล่งกำเนิดเลเซอร์ (ความยาวคลื่น) ที่เหมาะสมที่สุด

ติดต่อ The SABREEN Group นำโจทย์การมาร์กด้วยเลเซอร์ที่ท้าทายที่สุดมาให้เราแก้ไข!

คำถามที่พบบ่อย

เหตุใดพอลิโพรพิลีนจึงมาร์กด้วยเลเซอร์ได้ยากกว่าพอลิเอทิลีน

พอลิโอเลฟินมีอุณหภูมิปฏิกิริยาที่พื้นผิวแตกต่างจากพอลิเมอร์ชนิดอื่น และแม้อยู่ในตระกูลเดียวกัน ค่าขีดเริ่มก็ยังต่างกัน โดยทั่วไปพอลิเอทิลีนเกิดปฏิกิริยาได้ง่ายกว่า โดย HDPE ง่ายที่สุด ขณะที่พอลิโพรพิลีนต้องใช้สูตรที่จับคู่อย่างพิถีพิถันมากกว่า

พอลิโพรพิลีนสามารถมาร์กได้โดยไม่ใช้สารเติมแต่งหรือไม่

ไม่ได้ หากต้องการความคมชัดตามมาตรฐานการผลิต การมาร์ก PP และ PE ให้ได้ผลโดยปกติต้องใช้สารเติมแต่งที่ไวต่อเลเซอร์ ผสมอยู่ในคอมพาวด์สารให้สีที่ปรับสูตรอย่างเหมาะสม สีเข้มข้น หรือเรซินที่คอมพาวด์ไว้ล่วงหน้า

สารหน่วงไฟรบกวนการมาร์กพอลิโอเลฟินด้วยเลเซอร์หรือไม่

ทำให้ซับซ้อนขึ้น สารหน่วงไฟพบได้ทั่วไปในผลิตภัณฑ์สายไฟ เคเบิล และฉนวน และส่งผลต่อการเทียบสีและสูตรคอมพาวด์ ดังนั้นชุดสารเติมแต่งสำหรับเลเซอร์จึงต้องพัฒนาไปพร้อมกัน ไม่ใช่เติมเข้าไปภายหลัง

ควรใช้ความกว้างพัลส์เท่าใดกับพอลิโอเลฟิน

ควรใช้พัลส์สั้น ไฟเบอร์เลเซอร์ MOPA Ytterbium เป็นตัวเลือกที่แนะนำ เนื่องจากให้ความกว้างพัลส์สั้นตามที่จำเป็นสำหรับความคมชัดสีเข้มและสีอ่อนที่ทนต่อการขีดข่วน ความกว้างพัลส์ที่ยาวเกินประมาณ 100 นาโนวินาที มักทำให้เกิดการไหม้มากเกินไป

การมาร์กพอลิโอเลฟินแบบอินไลน์ทำได้เร็วเพียงใด

เร็วมาก ความเร็วในการมาร์กจุกไม้ก๊อกไวน์และโปรโมชันใต้ฝาบนฝาปิดเครื่องดื่มแบบไม่มีไลเนอร์ทำได้ถึง 2,000 ชิ้นต่อนาที สำหรับข้อความตัวอักษรตัวเลขและกราฟิก และให้ผลใกล้เคียงกันกับผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และสายไฟและเคเบิลที่ผลิตด้วยกระบวนการอัดรีด

---