Phụ gia khắc laser, phụ gia nhạy laser

Phụ gia khắc laser trên nhựa – Laser công nghiệp

Phụ gia khắc laser trên nhựa và hợp chất tạo màu của The Sabreen Group giúp tối ưu hóa quy trình khắc laser và khắc chìm trên vật liệu nhựa, làm cho quy trình thân thiện với môi trường và là giải pháp lý tưởng thay thế cho nhãn mác đắt tiền cũng như các quy trình in mực. Phụ gia nhạy laser không chỉ nâng cao chất lượng vết khắc mà còn tạo ra các dấu khắc kháng hóa chất, chống trầy xước và cải thiện khả năng chảy của vật liệu. Những đột phá gần đây trong công nghệ tạo màu, như bột màu carbon đen chuyên dụng cho laser và titanium dioxide, cùng các chất tạo bọt, mang lại chất lượng tương phản vượt trội, độ sắc nét đường viền, màu sắc tùy chỉnh và tốc độ nhanh nhất, bao gồm cả khắc “on-the-fly” (khắc trong khi di chuyển). Laser sợi quang Ytterbium MOPA nano giây công nghiệp là lựa chọn lý tưởng để khắc trên nhựa nhờ khả năng tạo ra dạng sóng xung ngắn.

Phụ gia khắc laser trên nhựa

Phụ gia nhạy laser

Phụ gia và chất tạo màu khắc laser giúp tăng tốc độ sản xuất và tiết kiệm chi phí

• Chất lượng vết khắc vượt trội, kháng mài mòn/trầy xước
• Khả năng đọc mã bằng thị giác máy ổn định, đáng tin cậy
• Kiểm soát quy trình theo chuẩn Six Sigma

Ma trận chất tạo màu laser chứa các phụ gia chuyên dụng, bột màu, thuốc nhuộm, carbon đen chọn lọc, titanium dioxide và chất chống trầy xước với hàm lượng thấp. Sản phẩm được cung cấp dưới dạng vật liệu phối trộn sẵn, hạt cô đặc màu và màu dạng lỏng. Các thành phần này không ảnh hưởng đến đặc tính của polymer, và không cần chứng nhận lại nhờ sử dụng các hóa chất đã được ngành công nghiệp phê duyệt. Có chứng nhận Yellow Card. Phụ gia, hợp chất và chất tạo màu khắc laser đáp ứng các tiêu chuẩn FDA, UL, NEMA, RoHS.

Nhựa tối ưu hóa cho khắc laser so với nhựa thông thường

Không phải tất cả vật liệu “tối ưu hóa cho laser” đều cần bổ sung hóa chất, đôi khi được gọi là phụ gia nhạy laser.

Khi khắc trên các chi tiết nhựa thông thường, vấn đề phổ biến là nồng độ chất tạo màu cao, chẳng hạn như carbon đen, làm giảm độ tương phản của vết khắc. Các chuyên gia điều chỉnh nồng độ để duy trì trong ngưỡng giới hạn quan trọng, đồng thời thực hiện điều chỉnh màu sắc cuối cùng để đảm bảo màu sắc phù hợp với bước sóng laser, cận hồng ngoại 1060-1070nm, xanh lục 532nm, hoặc UV 355nm. Trong các trường hợp này, sản phẩm vẫn giữ nguyên các chứng nhận của ngành. Không phải ứng dụng nào cũng cần phụ gia laser để cải thiện chất lượng vết khắc. Khi việc điều chỉnh nhựa thông thường không đủ để cải thiện khả năng khắc, các phụ gia nhạy laser được kết hợp vào ma trận chất tạo màu sẽ được sử dụng. Trái với quan niệm phổ biến, không có phụ gia đơn lẻ nào có thể giải quyết được tất cả các vấn đề về khắc. Các phụ gia đơn lẻ thường ở dạng bột, khiến việc sử dụng và đạt được kết quả đồng đều trở nên khó khăn.

Cơ chế bề mặt khắc laser trên polymer

Các loại laser phổ biến nhất để khắc và khắc chìm trên nhựa là laser sợi quang Ytterbium, Vanadate, DPSS và YAG, hoạt động trong vùng cận hồng ngoại (1060-1070nm). Tuy nhiên, hầu hết các polymer đều thiếu đặc tính hấp thụ ở bước sóng 1060-1070nm; do đó, các chuyên gia về khoa học polymer và vật lý laser sử dụng phụ gia, chất độn, bột màu và thuốc nhuộm giúp tăng khả năng hấp thụ năng lượng laser để tạo ra sự thay đổi màu cục bộ, than hóa nhiệt và tạo bọt hóa học. Khi được phối trộn đúng cách, phụ gia, hợp chất và chất tạo màu khắc laser không gây ảnh hưởng bất lợi đến đặc tính của polymer, đáp ứng các yêu cầu như UL, NEMA, FDA, RoHS và Yellow Card, đồng thời không cần chứng nhận lại. Thành phần hóa học của công thức tối ưu hóa cho laser chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm loại và màu sắc polymer, màu tương phản của vết khắc, loại cơ chế phản ứng bề mặt và bước sóng laser.

Laser sợi quang Ytterbium

Khi được phối trộn đúng cách, phụ gia, hợp chất và chất tạo màu khắc laser không gây ảnh hưởng bất lợi đến đặc tính của polymer, đáp ứng các yêu cầu như UL, NEMA, FDA, RoHS và Yellow Card, đồng thời không cần chứng nhận lại

Bốn cơ chế bề mặt nhựa khác nhau tạo ra các mức độ tương phản khắc khác nhau so với màu vật liệu nền – màu sáng, màu tối và màu tùy chỉnh. Các phản ứng bề mặt này có thể được tối ưu hóa hơn nữa bằng cách điều chỉnh các thông số khắc laser và cấu hình quang học, chẳng hạn như độ rộng xung, kích thước điểm chiếu, độ chuẩn trực, mật độ công suất, độ sâu hội tụ, v.v. Việc kiểm soát nguồn laser cùng với quá trình tăng và giảm nhiệt độ trên bề mặt polymer sẽ tạo ra kết quả khắc bền vững nhất.

• Than hóa “charring”. Phản ứng than hóa xảy ra khi năng lượng hấp thụ làm tăng nhiệt độ cục bộ của vật liệu xung quanh điểm hấp thụ đến mức polymer bị phân hủy nhiệt. Khi có oxy, polymer sẽ cháy; nhưng bên trong chi tiết gia công, sự thiếu oxy khiến polymer bị than hóa và tạo thành vết đen. Độ đen của vết khắc được quyết định bởi cả lượng năng lượng hấp thụ và cơ chế phân hủy nhiệt của vật liệu.
• Thay đổi hóa học “tạo bọt”. Việc bổ sung các phụ gia giải phóng hơi nước trong quá trình phân hủy khiến polymer tạo bọt. Trong quá trình tạo bọt, năng lượng laser được hấp thụ bởi một phụ gia nằm gần chất tạo bọt. Nhiệt từ chất hấp thụ khiến chất tạo bọt phân hủy, giải phóng hơi nước. Các chất tạo bọt bao gồm nhôm hydroxide và nhiều loại carbonate khác nhau. Để tránh than hóa, cơ chế này yêu cầu polymer phân hủy ở nhiệt độ cao hơn so với phụ gia tạo bọt. Có thể đạt được vết khắc tương phản sáng chất lượng cao trên vật liệu nền màu tối bằng cách kiểm soát cẩn thận các thông số vận hành laser. Việc kiểm soát laser kém có thể dẫn đến vết khắc dễ vỡ hoặc có độ tương phản thấp.
• Thay đổi màu do phân hủy. Sự thay đổi màu xảy ra khi năng lượng laser phân hủy một chất tạo màu trong hỗn hợp chất tạo màu, tạo ra sự thay đổi màu sắc. Carbon đen trộn với một chất tạo màu vô cơ ổn định là một ví dụ. Khi bị nung nóng, carbon đen bốc hơi, để lại chất tạo màu vô cơ.
• Bào mòn (ablation) xảy ra khi polymer được nung nóng đủ để gây phân hủy và bốc hơi các sản phẩm phụ của quá trình phân hủy, tạo thành vùng bị khắc mòn. Cơ chế này tạo ra vết khắc chìm có độ tương phản thấp. Để tham khảo, laser CO₂ sóng liên tục (CW) hoạt động ở bước sóng 10,6 µm (vùng hồng ngoại xa). Laser CO₂ CW tạo ra công suất đỉnh thấp hơn đáng kể và thường không thể tạo ra vết khắc có độ tương phản cao trên nhựa.

Không phải mọi loại nhựa và laser đều tạo ra vết khắc giống nhau!

Nhiều sản phẩm công nghiệp nổi tiếng sẽ không thể được sản xuất với chi phí hợp lý nếu không sử dụng laser công nghiệp và các giải pháp hợp chất khắc laser tiên tiến của SABREEN. Từ các vết khắc bền vĩnh viễn mang tính chức năng và trang trí cho đến chống hàng giả và bảo mật sản phẩm, các hợp chất masterbatch có thể khắc laser giúp tiết kiệm chi phí đồng thời nâng cao chất lượng và tốc độ khắc. Với vô số thuật ngữ mập mờ trên internet, chẳng hạn như “khắc laser lạnh” và “laser lai”, cũng như sự cạnh tranh giữa các nhà phân phối và nhà sản xuất thiết bị laser giá rẻ, quý khách đừng để những nhân viên bán hàng thiên vị thiết bị chỉ định loại laser nên mua từ danh mục sản phẩm của họ; họ không phải là chuyên gia về polymer và chất tạo màu.

Hãy liên hệ với The Sabreen Group để tìm hiểu cách các giải pháp khắc laser trên nhựa tiên tiến và cấu hình thông số laser chính xác của chúng tôi, bao gồm nguồn bước sóng laser hiệu quả nhất, có thể giúp công ty của quý khách đạt được lợi thế cạnh tranh.

---