Безопасна ли лазерная маркировка пластика? Эффективна ли маркировка на пластике?
Пластиковые детали повсеместно используются в современном производстве. Взять, к примеру, автозапчасти или медицинское оборудование — пластик нужен для самых разных целей. Даже в бытовой электронике и товарах для дома широко используются пластиковые материалы. Фактически, многие предметы, которыми мы пользуемся каждый день, в той или иной форме содержат пластиковые детали.
Как вы понимаете, пластик пользуется очень высоким спросом. И производители постоянно ищут способы обрабатывать его быстрее, эффективнее и результативнее. В данном случае одним из важных этапов является нанесение маркировки. Всем компаниям необходимо наносить логотипы, серийные номера или другие коды на пластиковые детали.
На первый взгляд маркировка пластика может показаться простой задачей. Однако на самом деле это может оказаться сложнее, чем вы думаете. Различные виды пластика по-разному реагируют на воздействие тепла и света. Некоторые из них могут плавиться, деформироваться или менять цвет в процессе маркировки.
Как правило, маркировка пластмасс может осуществляться различными способами. К числу наиболее распространенных методов относятся тампопечать, трафаретная печать, горячее тиснение и лазерная маркировка. В данном случае основная сложность заключается в выборе подходящего метода для вашего проекта. В этой статье мы рассмотрим проблемы, связанные с маркировкой пластмасс, а также наиболее распространенные методы, используемые для их маркировки. Вы узнаете, почему лазерная маркировка часто является предпочтительным решением.
Почему на пластике так сложно наносить маркировку
В отличие от металлов, нанесение маркировки на пластмассы представляет гораздо большую сложность. Различные виды пластмасс по-разному реагируют под воздействием лазерной энергии. Некоторые из них хорошо поглощают лазерное излучение, а другие — отражают его. Ниже перечислены пять основных факторов, обусловливающих сложность нанесения маркировки на пластмассы.
Состав пигмента
Лазерная маркировка пластика представляет собой довольно сложную задачу из-за наличия пигментов. Для придания цвета пластикам используются различные виды органических и неорганических пигментов. Пигмент играет решающую роль в определении того, как материал поглощает лазерный свет. Некоторые цвета пигментов позволяют пластику отражать излучение определённой длины волны. Вместо того чтобы изменять цвет, лазер выбеливает или выжигает пигменты. В результате нанесение маркировки с помощью лазера становится очень сложной задачей.
Наполнители и добавки
Для различных целей производители используют разные типы наполнителей и добавок. Это повышает общую прочность и гибкость материала, а также зачастую влияет на его термическую стабильность. При воздействии лазера на такие пластиковые поверхности наполнители или добавки могут рассеивать лазерный луч и вызывать неравномерное распределение тепла. Такое необычное поведение в конечном итоге приводит к появлению неполных, шероховатых и неравномерных лазерных меток. Вы не получите однородного результата.
Отражательная способность
Некоторые виды пластика не поглощают лазерный свет. При попадании лазерного света на пластиковые поверхности он либо отражается, либо проходит сквозь них. К таким материалам относятся, например, акрил, поликарбонат и другие материалы, которые эффективно отражают или пропускают лазерный свет. Такое отражение или прохождение энергии затрудняет процесс маркировки, поскольку для получения ровного рисунка необходимо поглощение. Отсутствие поглощения также создает риск плавления материалов по краям.
Температура плавления
Пластики более чувствительны к плавлению, чем металлы. При лазерной маркировке пластиков температура плавления ниже, чем у металлов. Как можно заметить, их температурный диапазон достаточно узок. Если пластик подвергается воздействию чрезмерного лазерного нагрева, он может деформироваться, расплавиться или обуглиться на поверхности, что затрудняет нанесение маркировки. С другой стороны, если подаваемая энергия будет слишком низкой, это не позволит получить желаемые отметки. Здесь крайне важно сбалансировать накопление тепла. В противном случае материал будет разрушен или деформирован.
Химическая структура
Пластик образуется на основе различных полимерных молекул. К ним могут относиться ПВХ, полиэтилен, АБС и другие. Каждая химическая форма по-разному реагирует на лазерное воздействие. Некоторые пластики легко разрушаются под воздействием лазера и образуют тёмный след. Другие могут не давать ровных следов, а выделять опасные пары или остатки. Таким образом, настройки, которые хорошо работают на одном пластике, могут не давать желаемого результата на других.
Распространенные способы нанесения маркировки на пластиковые детали
Существует множество способов маркировки пластиковых деталей в процессе производства. Некоторые методы позволяют наносить маркировку непосредственно во время формования, а другие — уже после завершения производства. Каждый из этих методов отличается по уровню долговечности, стоимости и внешнему виду. Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных способов маркировки пластика, не приводящих к его оплавлению или повреждению.
Маркировка «Molded In»
Маркировка, впрессованная в форму, — это процесс нанесения маркировки на различные детали с использованием полости формы. Маркировка уже выгравирована в полости формы. При впрыске материала в форму жидкий материал принимает форму формы. После затвердевания он приобретает точную форму формы. После извлечения изделия из формы не требуется никаких дополнительных операций. Данный процесс отлично подходит для автомобильной, электронной и медицинской отраслей.
Плюсы
- Обеспечивает чрезвычайно стойкие отметки, которые не выцветают.
- Нет необходимости добавлять дополнительные расходы на маркировку.
- Идеально подходит для крупномасштабных проектов.
Cons
- Серийные номера и маркировки изменять нельзя.
- Требуется значительная первоначальная оплата за гравировку формы.
- Маркировки имеют тот же цвет, что и пластик.
Лазерная маркировка
Лазерная маркировка — один из наиболее широко используемых методов нанесения маркировки на различные материалы. Благодаря своей универсальности она позволяет наносить маркировку как на металлы, так и на неметаллические материалы. Лазерная маркировка на пластмассах также является популярным вариантом применения. При попадании лазерного луча на поверхность образуются микроскопические пузырьки. Это приводит к химическому изменению поверхности, в результате чего появляется контрастная маркировка.
Плюсы
- Гибкость при маркировке. Возможность изменения штрих-кодов и серийных номеров повышает эффективность процесса.
- Позволяет легко получать четкие черно-белые или цветные изображения.
- Бесконтактный процесс; не повреждает пластик.
Cons
- Требует значительных начальных инвестиций.
- Параметры настройки зависят от вида пластика.
- Вытяжка необходима в целях безопасности.
Тампопечать
Тампопечать — это процесс нанесения маркировки на пластик с помощью силиконового тампона. При этом краска переносится с предварительно гравированного металла на пластик. Тампон впитывает краску и прижимает её к поверхности. Данный процесс легко адаптируется даже к неровным поверхностям, поэтому его можно использовать для нанесения маркировки на изогнутые и нестандартные поверхности. Эта технология широко применяется в игрушечной промышленности, электронике и медицинской отрасли.
Плюсы
- С лёгкостью наносит отметки на трёхмерные и изогнутые поверхности.
- Представьте информацию в нескольких ярких цветах.
- Стоимость установки относительно невысока, поскольку производство прокладок и пластин обходится недорого.
Cons
- Требуется постоянная закупка чернил и других химических растворителей.
- Для качественной отделки необходимо дать чернилам время полностью высохнуть.
- Со временем маркировки могут поблекнуть или поцарапаться.
Трафаретная печать
При этом методе краска наносится непосредственно на пластиковую поверхность с помощью трафарета с заблокированной сеткой. Трафарет создает сплошное заполнение в определенных областях, где краска не должна растекаться. Таким образом, получается только нужный рисунок в соответствии с требованиями печати. Данный метод подходит только для плоских и слегка изогнутых поверхностей.
Плюсы
- Густые чернила обеспечивают насыщенные и яркие цветовые отпечатки.
- Экономически выгодно при производстве больших партий.
- Позволяет лучше покрывать большие поверхности, чем другие методы.
Cons
- Невозможно наносить маркировку на сложные и сильно изогнутые поверхности.
- Как правило, настройка каждого параметра в отдельности занимает много времени.
- Сложно наносить ультратонкие отметки.
Горячее тиснение
В процессе горячего тиснения используется термическая установка. В ходе этого процесса штамп нагревается и прижимается к фольге, расположенной на пластиковой поверхности. Под воздействием тепла и давления пигменты прилипают к пластиковой поверхности. Таким образом, получается металлический или цветной оттиск. Как правило, этот метод находит применение в косметической и упаковочной промышленности.
Плюсы
- Обеспечивает тонкое глянцевое металлическое покрытие, например, золотого или серебряного цвета.
- Не требуется время на высыхание.
- Устойчив к царапинам и воздействию химических веществ.
Cons
- Перегрев может привести к деформации пластика.
- Производство требует дополнительных затрат и времени.
- Не подходит для разметки сложных кривых.
Струйная печать
Струйная печать также представляет собой бесконтактный метод, при котором чернила наносятся на пластиковую поверхность. Станк с ЧПУ управляет соплом печатающей головки и формирует точную форму в соответствии с заданными параметрами. Этот метод поддерживает различные виды маркировки, включая текст, рисунки, даты или коды. Кроме того, с его помощью можно наносить маркировку на детали, быстро перемещающиеся по конвейерным лентам.
Плюсы
- Обеспечивает маркировку быстро движущихся деталей.
- Подходит для производства больших партий.
- Отсутствует риск физического повреждения поверхности.
Cons
- Требуется частая очистка забитых форсунок.
- Чернила могут плохо прилипать к пластику.
- Техническое обслуживание влечёт за собой дополнительные расходы.
Как лазеры наносят маркировку, не повреждая поверхность пластика
Многие люди полагают, что лазеры выжигают пластиковую поверхность. Однако на самом деле современная лазерная маркировка осуществляется гораздо более контролируемым образом. Благодаря различным технологиям лазеры позволяют наносить четкие и стойкие маркировки, не выжигая и не повреждая поверхность.
Фотохимическое изменение цвета
Фотохимическое изменение цвета — это химический процесс, не сопровождающийся выделением тепла. В ходе этого процесса под воздействием холодного ультрафиолетового излучения разрушаются химические связи в пластмассе. Именно более короткая длина волны УФ-излучения вызывает химическую реакцию. В результате на поверхности возникает новый цветовой контраст. В основном, именно по этому принципу работает УФ-лазерный маркировочный станок для пластмасс.
Контролируемое вспенивание
В этом методе используется термическая обработка при более низкой температуре, позволяющая слегка расплавить пластик. Возникшее в результате тепло впоследствии вызывает микрокипение, в результате чего внутри материала образуются крошечные пузырьки. После затвердевания, когда свет проходит через эти пузырьки, создается красивый контраст и светлая отметка.
Добавки, чувствительные к лазерному излучению
При производстве пластика в него обычно добавляют специальные добавки. Под воздействием лазерной энергии пластик реагирует иначе, что приводит к изменению контрастности цвета поверхности. Эти добавки заставляют лазер фокусироваться на них, а не на пластиковой матрице. Таким образом, получается четкая, хорошо заметная метка, при этом основной пластик, на котором наносится лазерная маркировка, не повреждается.
Пикосекундные и фемтосекундные импульсы
Импульсные лазерные установки используют такие методы для подачи коротких импульсов световой энергии продолжительностью всего в триллионы или квадриллионы долей секунды, что позволяет наносить маркировку на пластик без повреждения материала. Такая высокая скорость делает процесс маркировки гораздо более эффективным и безопасным для пластиковых материалов. Процесс происходит настолько быстро, что окружающие материалы не успевают деформироваться. Таким образом, для нанесения маркировки материал меняет цвет или испаряется.
Зачем проводить лазерную маркировку пластиковых деталей
Существует несколько причин, по которым стоит выбрать лазерную маркировку для пластмасс. Она позволяет наносить постоянные маркировки без прямого контакта с поверхностью. Это снижает износ и сводит к минимуму загрязнение. В результате сохраняется первоначальная форма детали.
Сохраняет целостность пластика
В отличие от традиционных методов, при лазерной маркировке не происходит физического контакта с материалом, необходимого для изменения его цвета. Механические методы предполагают глубокую резку пластмасс, что зачастую приводит к появлению трещин. В этом плане лазер имеет явное преимущество: он позволяет сохранить поверхность в целости и прочность стенок. Установка для лазерной маркировки пластмасс играет важнейшую роль в поддержании их структурной целостности.
Обеспечивает стерильность и гигиеничность поверхностей
Лазерная маркировка пластмасс гораздо безопаснее, чем струйная или тампонная печать. В ходе этого процесса чернила, химикаты и другие вещества не вступают в контакт с пластмассой. Благодаря этому поверхность остается чистой и не загрязняется. Этот метод особенно подходит для изделий медицинского назначения и продуктов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами. При этом отсутствует риск попадания каких-либо веществ на детали.
Обеспечивает гладкость на ощупь
При горячем тиснение или механической гравировке на краях пластиковых изделий могут оставаться глубокие или шероховатые линии. Такие изделия неудобно держать в руках или носить с собой. Холодная лазерная маркировка не приводит к образованию шероховатой и неровной поверхности. Благодаря ей полимер остается ровным и гладким на ощупь.
Защищает хрупкие внутренние компоненты
Многие виды пластмасс содержат внутри чувствительные компоненты. В целях обеспечения большей безопасности пластиковые корпуса и другие защитные кожухи должны быть достаточно прочными, чтобы защитить их содержимое. Лазеры воздействуют исключительно на внешние слои этих пластмасс. Они никогда не вызывают вибрации или нагрева, которые могли бы нарушить целостность внутренних частей. Таким образом, их использование является безопасным для сложных сборочных узлов.
Лучший лазерный маркировочный станок для пластмасс: LS-UV-5/10/15
Машина для лазерной маркировки HiSpeed UV LS-UV-5/10/15 специально разработан для маркировки пластиковых материалов. В его основе лежит технология трехкратного удвоения частоты внутри резонатора (THG), которая генерирует ультрафиолетовое излучение длиной волны 355 нм для маркировки. Небольшой размер пятна обеспечивает идеальную сохранность материала и минимизирует тепловое воздействие. Это комплексное решение для пластика, требующего получения четких маркировок без повреждений.
Данный прибор поддерживает мощность от 5 Вт до 15 Вт с расходимостью луча 0,6 ± 0,1 мм. Диапазон выходной мощности составляет от 10% до 100 кГц; прибор оснащён системой водяного охлаждения. От упаковочных материалов до лекарств, мобильных телефонов, клавиатур и других предметов — вы можете надежно использовать её для всех этих целей.
Резюме
Маркировка пластмасс является важной частью современного производства. Однако нанести маркировку на пластмассу, не повредив и не обожгив поверхность, сложнее, чем может показаться. Несмотря на наличие различных методов маркировки, главное — выбрать подходящий.
Лазерная маркировка пластика — один из лучших способов. В этом процессе используется высокосфокусированный лазерный луч и управляемые лазерные импульсы. Этот метод обеспечивает превосходную точность, долговечность и эффективность. В данном случае можно рассмотреть УФ-лазерный маркировочный станок LS-UV-5/10/15 от компании Hispeed Laser.
Если вы ищете надежное решение для нанесения маркировки на пластик, связаться с нами сегодня. Наша команда поможет вам подобрать систему лазерной маркировки, подходящую именно для ваших задач.