พลาสติกที่มาร์กด้วยเลเซอร์ได้
ประเด็นสำคัญ
- "มาร์กด้วยเลเซอร์ได้" หมายถึงถูกออกแบบสูตรให้ตอบสนอง ไม่ใช่เพียงถูกฉายด้วยเลเซอร์ การตอบสนองถูกออกแบบไว้ในตัววัสดุ
- รอยมาร์กถาวรและคมชัดสูง ทนการสึกหรอ การขัดถู และสารเคมี โดยไม่มีวัสดุสิ้นเปลือง
- PC, ABS, พอลิเอไมด์ และพอลิโพรพิลีน เป็นตระกูลที่มาร์กด้วยเลเซอร์ได้และใช้งานหลัก
- การตรวจสอบย้อนกลับเป็นแรงขับเคลื่อนการนำไปใช้ในอุปกรณ์การแพทย์ ชิ้นส่วนยานยนต์ และอิเล็กทรอนิกส์
พลาสติกที่มาร์กด้วยเลเซอร์ได้
พลาสติกที่มาร์กด้วยเลเซอร์ได้คือพอลิเมอร์ที่ให้รอยมาร์กถาวรและคมชัดสูงเมื่อถูกลำแสงเลเซอร์ ไม่ว่าจะจากเคมีของตัวเอง หรือที่พบบ่อยกว่ามากคือจากสารเติมแต่งไวต่อเลเซอร์ที่ผสมเข้าไปในเรซิน ความสามารถในการมาร์กไม่ใช่คุณสมบัติตายตัวของตระกูลพอลิเมอร์ แต่เป็นคุณสมบัติของเกรดเฉพาะ พร้อมสารให้สี สารเติมเต็ม และชุดสารเติมแต่งของเกรดนั้น
ความแตกต่างนี้เป็นแหล่งความผิดหวังที่พบบ่อยที่สุดในโครงการมาร์กด้วยเลเซอร์ "พอลิโพรพิลีนมาร์กได้ไม่ดี" เป็นการกล่าวโดยรวมที่มีประโยชน์ แต่พอลิโพรพิลีนเกรดที่ออกแบบสูตรอย่างเหมาะสมมาร์กได้ดีเยี่ยม ขณะที่เกรดธรรมชาติที่ไม่มีสารเติมเกือบมาร์กไม่ติด
เหตุใดพอลิเมอร์ส่วนใหญ่จึงต้านทานการมาร์กที่ 1064 nm
ไฟเบอร์เลเซอร์หลักเปล่งแสงในย่านอินฟราเรดใกล้ที่ 1064 nm โครงหลักของพอลิเมอร์ดูดกลืนที่ความยาวคลื่นนั้นได้ไม่ดี พลังงานทะลุผ่านไปเป็นส่วนใหญ่แทนที่จะสะสมที่พื้นผิว ต้องมีบางสิ่งในสูตรที่จับพลังงานนั้น ซึ่งโดยปกติคือ
- เขม่าดำ หรือเม็ดสีเข้มอื่น
- เส้นใยแก้วหรือสารเติมเต็มแร่
- สารให้สี สารหน่วงการติดไฟ หรือสารเสถียรภาพบางชนิดที่บังเอิญดูดกลืนได้ หรือ
- สารเติมแต่งสำหรับการมาร์กด้วยเลเซอร์ที่ออกแบบมาเพื่อวัตถุประสงค์นี้โดยเฉพาะ
ความสามารถในการมาร์กเปรียบเทียบตามตระกูลพอลิเมอร์
| พอลิเมอร์ | การตอบสนองแบบธรรมชาติ / ไม่ดัดแปลง | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| ABS | ดี | มีโครงสร้างอะโรมาติกบางส่วน เกิดถ่านง่าย ความคมชัดสีเข้มสูง |
| พอลิคาร์บอเนต | ดี | โครงหลักอะโรมาติก ผลผลิตถ่านสูง ระวังรอยแตกร้าวจากความเค้น |
| PPS, PEI, PSU | ดี | อะโรมาติกทนอุณหภูมิสูง มาร์กได้สะอาด มักไม่ต้องใช้สารช่วย |
| PET / PBT | ปานกลางถึงดี | ตอบสนองได้ดี เกรดที่เสริมสารยิ่งดีขึ้น |
| ไนลอน / พอลิเอไมด์ | ปานกลาง | เกรดเสริมใยแก้วมาร์กได้ดี เกรดธรรมชาติมักต้องใช้สารเติมแต่ง |
| PP, PE | ไม่ดี | อะลิฟาติก สลายเป็นโมโนเมอร์แทนการเกิดถ่าน สารเติมแต่งเป็นข้อบังคับโดยแท้จริง |
| POM (อะซีทัล) | แย่มาก | แตกตัวเป็นสารระเหย เป็นหนึ่งในวัสดุที่มาร์กยากที่สุด |
| PVC | ไม่แนะนำ | ปล่อยไฮโดรเจนคลอไรด์ที่กัดกร่อน ห้ามประมวลผลด้วยเลเซอร์ |
แนวทางทำให้เรซินมาร์กได้
- ผสมสารเติมแต่งเลเซอร์ เป็นแนวทางอุตสาหกรรมมาตรฐาน ดีบุกออกไซด์เจืออนุมูลแอนติโมนี สารประกอบบิสมัท และเม็ดสีไมกาเป็นที่นิยม ปริมาณที่ใช้โดยทั่วไปต่ำพอที่จะไม่รบกวนสมบัติเชิงกลหรือสีฐานอย่างมีนัยสำคัญ ดูสารเติมแต่งอัจฉริยะช่วยเพิ่มการมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์
- ใช้มาสเตอร์แบตช์ไวต่อเลเซอร์ เป็นเคมีเดียวกันในทางปฏิบัติ ที่จัดส่งสำหรับผสมที่เครื่องฉีดขึ้นรูป ดูมาสเตอร์แบตช์สำหรับการมาร์กด้วยเลเซอร์
- เปลี่ยนความยาวคลื่น ต้นกำเนิด UVที่ 355 nm มาร์กพอลิเมอร์หลายชนิดด้วยกระบวนการโฟโตเคมีโดยไม่ต้องใช้สารเติมแต่งเลย แต่ต้นทุนสูงกว่าและความเร็วต่ำกว่า
- ใช้สิ่งที่มีอยู่แล้ว เกรดที่เสริมใยแก้วและเกรดที่มีเขม่าดำมักมาร์กได้ในระดับที่ยอมรับได้โดยไม่ต้องปรับสูตรเลย
การรับรองวัสดุ
เนื่องจากความสามารถในการมาร์กเป็นของเกรด ไม่ใช่ของตระกูล การรับรองจึงควรทำกับวัสดุการผลิตจริงเสมอ รวมถึงปริมาณสารให้สีจริงและสัดส่วนวัสดุบดซ้ำที่สมจริง สี ความคมชัด และความอ่านออกของรหัสของรอยมาร์กควรวัดแทนการตัดสินด้วยสายตา และควรตรวจสอบสูตรข้ามล็อตเรซินก่อนปล่อยใช้ ข้อพิจารณาระบุไว้ในพารามิเตอร์กระบวนการที่ส่งผลต่อคุณภาพของรอยมาร์ก
การคัดกรองเรซินตัวเลือก
ความสามารถในการมาร์กเป็นของเกรด ไม่ใช่ของตระกูล การคัดกรองจึงเป็นการวัด ไม่ใช่การตัดสินตามความรู้สึก โปรโตคอลคัดกรองแบบกะทัดรัดที่ตอบคำถามเชิงพาณิชย์ได้ในหนึ่งรอบ
- ขึ้นรูปแผ่นทดสอบจากวัสดุจริง ด้วยปริมาณสารให้สีการผลิต สารเติมเต็มการผลิต และสัดส่วนวัสดุบดซ้ำที่สายการผลิตจะใช้จริง แผ่นธรรมชาติจากผู้จัดหาทำให้เกือบทุกเกรดดูดีเกินจริง
- ทดสอบเมทริกซ์กำลัง-ความเร็ว ตารางห้าระดับกำลังเทียบกับห้าความเร็วมาร์ก แต่ละช่องเป็นแผ่นที่ติดป้ายบนแผ่นเดียว แสดงช่วงกระบวนการทั้งหมดในชิ้นงานเดียวและใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที
- วัดทุกช่อง บันทึกค่า L* ภายในและภายนอกรอยมาร์กด้วยสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ การอ่านเมทริกซ์ด้วยสายตาคือสาเหตุที่ทำให้สูตรไปอยู่ที่ขอบของช่วง แทนที่จะอยู่ตรงกลาง
- มองหาที่ราบสูง ไม่ใช่ยอดสูงสุด สูตรที่ดีที่สุดคือกึ่งกลางของบริเวณกว้างที่สุดที่ความคมชัดยอมรับได้ เพราะเป็นสูตรที่ทนต่อความแปรปรวนของล็อต ช่องที่มีความคมชัดสูงสุดเพียงช่องเดียวมักเป็นขอบหน้าผา
- ตรวจด้านล่างของรอยมาร์ก ตัดหน้าตัดตัวอย่าง ความคมชัดที่ผิวสูงที่ได้จากการเกิดฟองหรือความเสียหายใต้ผิวอาจกระทบผนังบาง
- ทำซ้ำบนเรซินล็อตที่สองก่อนปล่อยใช้สูตร ความแปรปรวนระหว่างล็อตของการกระจายตัวของสารให้สีเปลี่ยนความคมชัดมากกว่าที่คนส่วนใหญ่คาด
สิ่งที่เปลี่ยนความสามารถในการมาร์กภายในเกรดเดียว
วัสดุสองล็อตที่ควรเหมือนกันอาจมาร์กต่างกัน ต่อไปนี้คือเหตุผลปกติ และควรตรวจสอบก่อนสรุปว่าวัสดุเปลี่ยนไป
| ตัวแปร | ผลต่อรอยมาร์ก | สิ่งที่ควรทำ |
|---|---|---|
| ชนิดและปริมาณสารให้สี | มาก ไทเทเนียมไดออกไซด์เพิ่มความคมชัดของรอยมาร์กสีเข้ม เม็ดสีอินทรีย์บางชนิดฟอกสีหรือเปลี่ยนสีภายใต้ลำแสง | รับรองรายสี ไม่ใช่ครั้งเดียวสำหรับทั้งตระกูล ถือการเปลี่ยนสีเป็นการรับรองใหม่ |
| ปริมาณเขม่าดำ | มาก ปริมาณเล็กน้อยเพิ่มการดูดกลืนที่ 1064 nm อย่างมาก | สังเกตว่าเกรดสีดำอาจมาร์กได้ดีโดยไม่ต้องใช้สารเติมแต่งเลย ควรตรวจสอบก่อนจ่ายเงินซื้อ |
| ใยแก้วหรือสารเติมเต็มแร่ | ปานกลางถึงมาก สารเติมเต็มดูดกลืนและกระเจิงแสง มักปรับปรุงความคมชัด ปริมาณสูงอาจทิ้งรอยมาร์กที่หยาบและเห็นเส้นใย | คาดว่าเวอร์ชันเสริมสารและไม่เสริมสารของเกรดเดียวกันต้องใช้สูตรต่างกัน |
| ชุดสารหน่วงการติดไฟ | แปรผัน บางครั้งเป็นปัจจัยหลัก บางชุดดูดกลืนแรง บางชุดเกิดถ่านและเปลี่ยนสี | คัดกรองเกรดหน่วงการติดไฟแยกต่างหาก อย่าอนุมานจากเรซินฐาน |
| สัดส่วนวัสดุบดซ้ำ | ปานกลาง ประวัติความร้อนเปลี่ยนทั้งสีและการกระจายตัวของสารเติมแต่ง | คัดกรองที่สัดส่วนวัสดุบดซ้ำสูงสุดที่สายการผลิตได้รับอนุญาตให้ใช้ |
| สภาวะการขึ้นรูป | ปานกลาง อุณหภูมิหลอมเหลวและอัตราการเย็นตัวเปลี่ยนความเป็นผลึกที่ผิวและความมันเงา ซึ่งเปลี่ยนความคมชัดที่ปรากฏ | หากรอยมาร์กเลื่อนและวัสดุไม่เปลี่ยน ให้ดูกระบวนการขึ้นรูปก่อนเลเซอร์ |
| พื้นผิวลาย | ปานกลาง พื้นผิวลายกระเจิงแสงและอ่านได้เป็นความคมชัดต่ำกว่ารอยมาร์กเดียวกันบนพื้นผิวมันเงา | รับรองบนพื้นผิวแม่พิมพ์จริง และระบุตำแหน่งรอยมาร์กเทียบกับขอบเขตของลายพื้นผิว |
การกำหนดเกณฑ์การยอมรับ
ข้อกำหนดความสามารถในการมาร์กที่ระบุเพียงว่ารอยมาร์กต้องอ่านออกจะไม่ผ่านการตรวจประเมินของลูกค้าหรือข้อพิพาทกับผู้จัดหา ตัวเลขสามค่าทำให้บังคับใช้ได้
- ค่าความคมชัดขั้นต่ำ เป็น ΔL* ที่ระบุระหว่างรอยมาร์กกับวัสดุรองรับ วัดด้วยเครื่องมือและช่องรับแสงที่กำหนด ไม่ใช่ประเมินด้วยสายตา
- เกรดรหัสขั้นต่ำในกรณีที่รอยมาร์กถูกอ่านด้วยเครื่อง ตาม ISO/IEC 15415 สำหรับสัญลักษณ์สองมิติ หรือ ISO/IEC 15416 สำหรับบาร์โค้ดเชิงเส้น โดยระบุแสงสว่างและช่องรับแสงควบคู่กับเกรด
- เงื่อนไขความทนทานที่ผูกกับสภาพแวดล้อมการใช้งานจริง ได้แก่ รอบการขัดถู การสัมผัสตัวทำละลาย วิธีฆ่าเชื้อ หรือสภาพอากาศที่ชิ้นงานจะเผชิญจริง ข้อกล่าวอ้างเรื่องความถาวรที่ไม่เคยทดสอบกับสภาพจริงคือต้นตอของข้อร้องเรียนในภาคสนามส่วนใหญ่
ระบุเงื่อนไขที่ต้องรับรองใหม่ไว้ในเอกสารเดียวกัน ได้แก่ ล็อตเรซิน สารให้สี สัดส่วนวัสดุบดซ้ำ การเปลี่ยนแม่พิมพ์ และการซ่อมบำรุงต้นกำเนิดเลเซอร์ ล้วนเปลี่ยนผลลัพธ์
ศัพท์และเอกสารที่เกี่ยวข้อง
- สารเติมแต่งสำหรับการมาร์กด้วยเลเซอร์
- วิทยาศาสตร์วัสดุพื้นฐานสำหรับการมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์
- การมาร์กพลาสติกทนอุณหภูมิสูงด้วยเลเซอร์
- โซลูชันการมาร์กพลาสติกด้วยเลเซอร์
- Digital Product Passport
การประยุกต์ใช้ในการผลิต
The Sabreen Group ให้การสนับสนุนด้านวิศวกรรมอย่างเป็นอิสระสำหรับการคัดกรองความสามารถในการมาร์กของเรซินและการออกแบบสูตรสารเติมแต่งเลเซอร์ ไม่ว่าจะเป็นการกำหนดกระบวนการ การรับรองวัสดุ หรือการแก้ปัญหาในสายการผลิต ทีมบริการด้านวิศวกรรมพร้อมให้ความช่วยเหลือ ติดต่อเราเพื่อหารือเกี่ยวกับการใช้งาน
คำถามที่พบบ่อย
อะไรทำให้พลาสติก "มาร์กด้วยเลเซอร์ได้"
สูตร วัสดุถูกออกแบบให้ตอบสนองต่อลำแสงเลเซอร์อย่างแม่นยำและมีประสิทธิภาพ ทำให้ได้รอยมาร์กถาวรที่คมชัดสูงโดยไม่ต้องใช้หมึก ฉลาก หรือการสัมผัส พอลิเมอร์ฐานส่วนใหญ่ทำสิ่งนี้ได้ไม่ดีด้วยตัวเอง
พลาสติกชนิดใดที่มาร์กด้วยเลเซอร์บ่อยที่สุด
พอลิคาร์บอเนตเพราะความใสและเสถียรภาพ ABS ที่ใช้อย่างแพร่หลายในอิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค พอลิเอไมด์หรือไนลอนที่ทนทานและพบบ่อยในยานยนต์ และพอลิโพรพิลีน แต่ละชนิดตอบสนองต่างกัน และเกรดภายในตระกูลเดียวกันก็แตกต่างกันได้
รอยมาร์กด้วยเลเซอร์ทนทานเพียงใด
ถาวรและทนการสึกหรอ การขัดถู และสารเคมี เพราะความคมชัดมาจากการเปลี่ยนแปลงในตัวพอลิเมอร์เอง ไม่ใช่ชั้นที่เคลือบเพิ่ม ไม่มีหมึกที่จะถูกลอกหรือกาวที่จะล้มเหลว
การมาร์กด้วยเลเซอร์ต้องใช้วัสดุสิ้นเปลืองหรือไม่
ไม่ นั่นคือส่วนใหญ่ของความน่าสนใจ ไม่มีการใช้หมึก ตัวทำละลาย ฉลาก หรือฟอยล์ ซึ่งขจัดต้นทุนวัสดุต่อเนื่อง การจัดเก็บ ของเสียจากการเปลี่ยนงาน และการกำจัดออกจากขั้นตอนการมาร์กโดยสิ้นเชิง
เลเซอร์เครื่องเดียวกันมาร์กพลาสติกทุกชนิดในผลิตภัณฑ์เดียวได้หรือไม่
ไม่ค่อยได้หากไม่ปรับ พอลิเมอร์ต่างชนิดและแม้แต่เกรดต่างกันดูดกลืนต่างกัน ชุดประกอบที่ใช้วัสดุหลายชนิดจึงมักต้องเปลี่ยนพารามิเตอร์ตามวัสดุ และบางครั้งต้องใช้ความยาวคลื่นอื่นหรือสารเติมแต่งสำหรับวัสดุรองรับที่ยาก
คัดกรองความสามารถในการมาร์กของเรซินโดยไม่ต้องทดลองนานได้อย่างไร
ขึ้นรูปแผ่นทดสอบจากวัสดุการผลิตจริง แล้วมาร์กตารางห้าระดับกำลังเทียบกับห้าความเร็วบนแผ่นเดียว และวัดค่า L* ในแต่ละช่องด้วยสเปกโทรโฟโตมิเตอร์ ซึ่งแสดงช่วงกระบวนการทั้งหมดในชิ้นงานเดียว เลือกกึ่งกลางของบริเวณที่ยอมรับได้กว้างที่สุด ไม่ใช่ช่องที่มีความคมชัดสูงสุดเพียงช่องเดียว เพราะที่ราบสูงคือสิ่งที่ทนต่อความแปรปรวนระหว่างล็อต
เหตุใดเรซินเกรดเดียวกันสองล็อตจึงมาร์กต่างกัน
โดยมากเกิดจากการกระจายตัวของสารให้สี สัดส่วนวัสดุบดซ้ำ หรือสภาวะการขึ้นรูป ไม่ใช่พอลิเมอร์ฐาน อุณหภูมิหลอมเหลวและอัตราการเย็นตัวเปลี่ยนความเป็นผลึกที่ผิวและความมันเงา ซึ่งเปลี่ยนความคมชัดที่ปรากฏ แม้ตัวรอยมาร์กเองจะเหมือนกัน หากรอยมาร์กเลื่อนและใบรับรองวัสดุไม่เปลี่ยน ให้ตรวจกระบวนการขึ้นรูปก่อนปรับเลเซอร์
ควรระบุอะไรในข้อกำหนดการมาร์กด้วยเลเซอร์
ค่าความคมชัดขั้นต่ำเป็นค่า Delta L* ที่ระบุพร้อมกำหนดเครื่องมือวัดและช่องรับแสง เกรดรหัสขั้นต่ำตาม ISO/IEC 15415 หรือ 15416 ในกรณีที่รอยมาร์กถูกอ่านด้วยเครื่อง โดยระบุแสงสว่าง และเงื่อนไขความทนทานที่ตรงกับการใช้งานจริง คือการสัมผัสการขัดถู ตัวทำละลาย การฆ่าเชื้อ หรือสภาพอากาศจริง ระบุเงื่อนไขที่ต้องรับรองใหม่ด้วย ได้แก่ ล็อตเรซิน สารให้สี วัสดุบดซ้ำ การเปลี่ยนแม่พิมพ์ และการซ่อมบำรุงเลเซอร์
ขอใบเสนอราคาฟรี
Scott Sabreen — ประธานและหัวหน้าวิศวกร ประสบการณ์กว่า 30 ปี ติดต่อเราวันนี้เพื่อปรึกษาการใช้งานของคุณและโซลูชันจาก SABREEN โดยไม่มีค่าใช้จ่าย
โทรศัพท์: +1 972-820-6777
