Processi di marcatura laser sulle plastiche

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I laser di marcatura sono in grado di eseguire lavorazioni ad alto contrasto e velocità su quasi tutte le plastiche e le resine.

Il laser a fibra tradizionale (infrarosso) consente la marcatura di un’ampia gamma di componenti. Se consideriamo anche la versione MOPA – ovvero ad impulso variabile – il numero e la tipologia di lavorazioni possibili con il laser aumenta.

Meno diffusi sono i marcatori laser UV e CO2, seppur molto performanti su questo tipo di materiale. La rivoluzione della marcatura laser su plastica c’è stata con l’avvento della tecnologia laser FlyPeak, che combina l’elevata potenza di picco alla durata dell’impulso ridotta.

Approfondiremo tutti questi laser alla fine dell’articolo. LASIT ha maturato una grande esperienza nel settaggio dei parametri e nei test di marcatura con tutte le sorgenti.

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I test di marcatura eseguiti nei laboratori LASIT sono sempre consigliati quando si vuole marcare un componente plastico. Questo perché le reazioni al laser variano in base ai diversi composti, ai pigmenti di colore e altri additivi, influenzando l’effetto della marcatura laser.
Un laser a fibra standard permette di eseguire i processi più comuni (e più richiesti) quali viraggio, carbonizzazione o espansione del materiale.

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Processi di marcatura laser sulla plastica

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Espansione

L’espansione è un processo di marcatura laser che fonde la superficie della plastica. Il materiale, portato al punto di ebollizione, fonde. Il raffreddamento successivo è rapidissimo. Le bolle gassificate e vaporizzate si trovano nello strato superficiale del materiale di base e creano un rigonfiamento biancastro. Questo causa un effetto della marcatura tangibile, quindi in rilievo. L’effetto di queste bolle è più visibile se il materiale di base è scuro. In questo caso il laser lavora a potenza ridotta ma con impulsi molto lunghi. Questo processo si può applicare a tutti i polimeri, la cui composizione va variare il colore finale: chiaro o scuro.

Carbonizzazione

La carbonizzazione consente di creare forti contrasti su superfici brillanti. Durante questo processo il laser surriscalda la superficie del materiale (a un minimo di 100° C) provocando l’emissione di ossigeno, idrogeno, o entrambi. Il risultato è un’area scura con un’elevata concentrazione di carbonio.

Durante la carbonizzazione il laser lavora ad un’energia inferiore alla media. Questo comporta un tempo di marcatura superiore rispetto agli altri processi. La carbonizzazione può essere applicata a polimeri o biopolimeri come i materiali organici quali legno, pelle e cuoio. Utilizzata principalmente per inscurire, il suo contrasto non è massimo su componenti già scuri.

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Cambiamento di colore o Viraggio

La marcatura laser che prevede un processo di cambiamento di colore è fondamentalmente un processo elettrico, che riordina le macromolecole (modificandone la direzione). In questo caso il materiale si “dilata” espandendosi parzialmente. Non avviene nessuna asportazione o rimozione dello stesso. Gli elementi del “pigmento” nel materiale di base contengono sempre ioni metallici. La radiazione laser cambia la struttura cristallina degli ioni e il livello di idratazione nei cristalli. Di conseguenza, la composizione dell’elemento stesso subisce una trasformazione chimica, determinando un viraggio dovuto alla maggiore intensità del pigmento.

Al contrario dei processi precedenti la frequenza del laser è al massimo. Ogni impulso ha un’energia ridotta. Questo per evitare l’eccessiva espansione del materiale o la rimozione di parte della superficie.
Tutti i polimeri plastici possono essere sottoposti a questo processo di mutamento del colore. La maggior parte dei casi il viraggio è verso una colorazione più scura, raramente si ottiene un effetto chiaro.

Rimozione

La rimozione è utilizzata su componenti plastici multistrato (laminati). Come è intuibile dal nome, questo processo consiste nella rimozione degli strati superficiali del materiale di base. La differenza di colore tra i diversi strati crea contrasti cromatici.

Questo contrasto di colore viene sfruttato per la creazione dei componenti retroilluminati delle auto. Tutti i componenti Night&Day delle autovetture sono realizzati rimuovendo lo strato superficiale della plastica.

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Vantaggi del laser

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Resistenza
A differenza di altre tecnologie, la marcatura laser è indelebile e resistente all’usura, al calore e agli acidi. Nel caso della marcatura di codici questo è fondamentale per garantire la tracciabilità del componente nel tempo. Nel caso della marcatura di loghi o grafiche questo aumenta la riconoscibilità e la qualità del marchio.
Risparmio
Ecologia

L’assenza di sostanze chimiche tossiche e difficili da smaltire dà anche un contributo all’ambiente, evitando di immettere nell’aria o nell’acqua liquidi e gas dannosi.

Velocità
Precisione

La marcatura laser consente di realizzare anche le forme geometriche più sottili e dettagliate con estrema precisione.

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Versatilità
Lavorazione senza contatto
Integrazione con i sistemi di fabbrica

Il marcatore laser è in grado di interfacciarsi con i sistemi di fabbrica generando in automatico codici progressivi e numeri di serie ed eseguendo lavorazioni in continuo.

Laser a Fibra
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Le lunghezze d’onda dei raggi infrarossi (IR, Infrared) sono le più versatili per le lavorazioni laser. Questo laser è in assoluto quello più utilizzato nelle industrie per quanto riguarda le applicazioni di marcatura. Ha sostituito il diodo negli anni 2006-2007 ed è il re indiscusso del mercato.

Laser MOPA
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Il marcatore laser MOPA riesce a marcare materie plastiche con risultati leggibili e con un elevato contrasto. L’impulso variabile garantisce risultati ottimali e una gestione semplificata della marcatura. Esegue le lavorazioni più rapidamente del laser a Fibra tradizionale.

Laser FlyPEAK
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Il FLYPEAK unisce un’elevata potenza di picco ad una durata di impulso molto breve rispetto ai laser della sua categoria. Questo marcatore laser realizza una marcatura “fredda”. Garantisce l’assenza di bruciature e una qualità elevata del contrasto: ciò è possibile perché funziona in un range da single shot a 100kHz con una larghezza di impulso compresa tra 2 e 10 ns.

Laser UV
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Il laser di marcatura a ultravioletti Fly UV viene utilizzato per marcare materiali delicati. Il Fly UV colora la superficie del prodotto con un procedimento fotochimico e il calore prodotto dalla marcatura è talmente limitato da non danneggiare il componente.

Laser CO2
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Il FlyCO2 è il marcatore laser ideale per materiali plastici ed è famoso per avere effetto sulla maggior parte dei materiali organici, dove con altri laser non è possibile marcare. Le marcatrici laser CO2 hanno una potenza da 10W a 70W, con raffreddamento ad aria o ad acqua.

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Data di Pubblicazione: 17/06/2021

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