Come marcare con i laser le materie plastiche
LASIT, azienda esperta di marcatura laser, sa bene che ci sono diversi modi di marcare le materie plastiche a seconda della loro composizione chimica. L’azienda propone diverse soluzioni per effettuare le migliori marcature, come laser infrarosso FiberFly, laser a luce verde FlyAInfrarosso Green Wave e FLYPEAK, e laser UV FlyUV.
di Marta Bonaria
Parlare di plastica significa riferirsi ai derivati da composizioni chimiche molto diverse, che influenzano la resa dei processi che a esse vengono applicati, compresa la marcatura laser. Tra le materie plastiche è infatti corretto distinguere tra policarbonato, poliammide, poliestere, PE, PET, ABS, e molti altri.
Questi influenzano la scelta del laser in termini di lunghezza d’onda richiesta.
Un caso esemplare è quello del PET, che richiede una specifica lunghezza d’onda corta (9,3 µm) ottenibile con marcatori a laser CO2. Un laser con una lunghezza d’onda differente rischierebbe di surriscaldare la plastica, provocando dei microfori e delle bruciature.
Su questa plastica quasi trasparente si ottiene una marcatura laser in cui i caratteri bianchi sembrano galleggiare sulla superficie. Da bottiglie in PET a materiali a pellicola sottile, la marcatura laser con i parametri giusti sarà sempre evidente e nitida.
Le diverse sorgenti laser e la grande specializzazione della tecnologia laser moderna ci permettono oggi di marcare su tutti i tipi di plastica, seppure le reazioni dovute ai pigmenti di colore e altri additivi sono molto diverse.
La marcatura laser è preferibile alle altre tecnologie per inserire codici, loghi e disegni su componenti plastici.
Rispetto all’ink-jet, la marcatura laser non ha il problema dell’aderenza dell’inchiostro, del contrasto su supporti scuri o della complessità delle finiture. Questo è dovuto al fatto che il laser asporta o modifica la superficie del materiale plastico oppure ne modifica il colore, creando un contrasto.
I diversi processi di marcatura
Tra i differenti processi che il laser può effettuare sulle plastiche, ce ne sono alcuni che ricorrono più spesso. In base alle esigenze del produttore e alla tipologia di prodotto, è possibile soddisfare diverse esigenze.
La carbonizzazione crea marcature molto scure su superfici molto brillanti. Quando un’area riceve in modo continuo un’energia elevata, le macromolecole dell’elemento attorno al materiale di base vengono carbonizzate e diventano nere. Un altro processo è il viraggio del colore, ossia cambiamento del colore da scuro e chiaro o viceversa. L’utilizzo di un laser per l’irradiazione della plastica garantisce danni minimi al componente durante la marcatura. Infine, l’ablazione selettiva: in questo caso il laser rimuove uno strato superficiale del materiale.
I laser più diffusi per le applicazioni di plastica sono il laser UV, il laser a onda verde FlyPeak di LASIT e il laser a luce verde tradizionale, con sorgente in fibra ottica. Nella maggior parte dei casi è consigliato l’utilizzo di un laser MOPA, ovvero a impulso variabile: grazie al controllo della durata d’impulso infatti, questo laser assicura il massimo delle prestazioni su applicazioni più difficili.
I tecnici laser effettuano dei test per verificare qual è il laser migliore per ottenere il risultato desiderato sui materiali plastici specifici. Solitamente i parametri inizialmente utilizzati sono quelli sotto elencati. Partendo dai risultati dei primi test è possibile individuare quelli migliori più adeguati alla lavorazione specifica desiderata. Nella maggior parte dei casi insistere troppo sulla marcatura può essere controproducente e diminuire il contrasto finale, per cui è meglio partire con 1 ripetizione andando a incrementarle gradualmente.
I materiali più comuni e come marcarli
Sono tre i materiali plastici più comuni nell’esperienza LASIT, e ognuno di essi ha caratteristiche e parametri specifici per marcarli al meglio.
L’ABS Bianco, se non additivato, si riesce a marcare discretamente con laser Infrarosso FiberFly, bene con laser a luce verde FlyAInfrarosso Green Wave, perfettamente con laser UV FlyUV. Quest’ultimo consente di avere una reazione fotochimica del materiale, ottenendo un contrasto elevato, costante e assolutamente indelebile il tutto lasciando la superficie liscia al tatto.
Utilizzando FlyUV 8W FFL330 si ha una velocità di 900 mm/sec, frequenza 40 kHz, potenza: 80%, 1 ripetizione, defocus 10 mm e campitura 0,1 mm. Con il materiale PA66 GF 30 Nero si riesce a ottenere un buon contrasto con laser Infrarosso FiberFly. Per aumentare il contrasto è consigliata la versione MOPA. Con il modello FiberFly 20W FFL160 si ha: velocità 1.000 mm/sec, frequenza 20 kHz, potenza 25%, 1 ripetizione e campitura 0,08 mm. Con POM C Nero si riesce a ottenere un buon contrasto con laser infrarosso FiberFly. Per aumentare il contrasto è consigliata la versione MOPA. Utilizzando il modello FiberFly 30W MOPA FFL160 si ha: velocità 600 mm/sec, frequenza 10 kHz, potenza 90%, 1 ripetizione, campitura 0,08 mm e durata impulso 8 ns.
Il laser a luce verde
Controllare l’apporto termico è un fattore determinante per ottenere una marcatura laser di qualità sulle plastiche. L’impulso del laser FLYPEAK rimane sempre inferiore ai 10 ns per tutto il range (a 20 kHz = 3,5 ns), il che ci permette di raffreddare la marcatura rispetto ai laser a nanosecondi tradizionali, compresi quelli a fibra, e di conseguenza aumentare la qualità del processo e del risultato.
Il marcatore laser FlyPeak è un sistema DPSS (diode pumped solid state), che unisce un’elevata potenza di picco a una durata di impulso molto più corta rispetto ai laser a stato solido in commercio, mantenendo invariata la potenza media: attualmente non esiste sul mercato una sorgente laser con le sue stesse prestazioni.
Tra le principali caratteristiche di questo marcatore laser le più notevoli sono: precisione, uno spot più piccolo (circa del 50%) rispetto ai laser infrarossi che permette di effettuare senza problemi lavorazioni più complesse e senza imperfezioni; potenza di picco, la potenza di picco è molto elevata rispetto ai laser a fibra (che solitamente raggiunge alcuni Kw).
