Lasermärkning på plast

Den bästa lasertypen för märkning av plast: UV-laser

Olika typer av lasrar kan användas för att märka plast, och de skiljer sig främst åt i hur strålen fokuseras och i våglängden. Valet av rätt system beror på materialet och tillämpningen.

CO2-lasrar

CO2-lasrar har funnits sedan 1960-talet och används ofta för allmän märkning, eftersom de ger djupa, kontrastrika och hållbara märkningar genom termiska processer. På grund av sina längre våglängder (vanligtvis mellan 9 300 nm och 10 600 nm) används CO2-lasrar oftare för att bearbeta metaller, trä, kartong och andra material. Värme är den huvudsakliga mekanismen för att ändra färgen på delen genom att lätt bränna, gravera eller avlägsna materialet. Punktstorlekarna (upplösningen) är generellt större än hos andra lasertyper, men fungerar för många tillämpningar.

Fiberlasrar

Fiberlasrar använder infrarött ljus för att skapa precisa märkningar på olika material. Deras våglängder sträcker sig från 780 nm till 2200 nm; detta intervall av infrarött ljus tenderar att reagera väl med metaller och plaster. 

Men infraröda lasrar alstrar också värme och kan orsaka oönskad förkolning, tillsammans med restmaterial och partiklar som riskerar att förorena ytan. Detta kräver ofta ett extra rengöringssteg och därmed visst driftstopp.

UV-lasrar

När det gäller precision och mångsidighet är UV-lasrar det bästa valet för märkning av plast. De är de enda lasrarna som kan märka extremt små koder, med standardpunktstorlekar ner till 7 mikrometer. Dessa punktstorlekar kan helt enkelt inte uppnås med fiber- eller CO2-lasrar för märkning.

En av de största fördelarna med UV-lasrar är deras förmåga att interagera med flera material genom fotokemiska mekanismer. UV-lasrar kallas ofta för "kalla lasrar", eftersom syftet är att använda dem för att märka produkter utan att värma upp ytan runt eller under det märkta området.

UV-lasrar kan framkalla färgförändringar på underlag för att skapa märkningar med hög kontrast. Även om fiberlasrar också kan uppnå denna effekt, alstrar de värme på ytorna och är begränsade till vissa substrat.

Laserax DPSS UV-lasrar erbjuder branschens största märkningsfält på 1 meter, jämfört med 300 mm hos konkurrenterna. De har också variabel brännvidd och levererar genomsnittliga effektnivåer på upp till 55 W, vilket säkerställer effektiv och kontrastrik märkning på plast.

Varför är fiber- och CO₂-lasrar mindre effektiva än UV-lasrar för plast?

CO₂- och fiberlasrar har begränsningar när det gäller märkning av vissa typer av plast. På vattenflaskor och annan liknande plast är fiberlasrar till exempel ofta olämpliga eftersom deras infraröda våglängd kan passera genom materialet utan att producera den avsedda märkningen.

CO₂-lasrar på 10,6 µm kan använda sin laserinducerade värme för att märka materialen genom att smälta eller gravera ytan. Detta leder till värmerelaterad deformation, vilket kan vara acceptabelt för en tillämpning som märkning av vattenflaskor. Men noggrannheten och deformationen hos CO₂-lasermärkningen är inte lämplig för märkningar med hög upplösning.

Vilka plaster kan lasermärkas med UV-lasrar?

Vanligtvis märkbara plaster:

• Polybutylentereftalat (PBT)
• Polykarbonat (PC), transparent och färgat
• Polyeten (PE), inklusive HDPE och LDPE, samt PETE
• Polyester (PES)
• Polyamid (PA)
• Akrylnitrilbutadienstyren (ABS)
• Polyetylentereftalat (PET), transparent och färgat
• Polyimid (PI)
• Polyoxymetylen (POM), t.ex. Delrin®
• Polypropen (PP)
• Polyfenylensulfid (PPS)
• Polystyren (PS), transparent
• Polystyren (PS), färgat, inklusive HIPS (High Impact PS)
• Polyuretan (PUR)
• Skum (PVC-fritt)
• PVC, transparent och färgat
• Akryl (PMMA), klart och färgat/tonat
• PEEK
• Polytetrafluoreten (PTFE), särskilt färgat
• Bioplaster, såsom färgat PFA
   

Icke-plastmaterial som beter sig som plast:

• Silikoner
• Gummi

Tillsatser

Medan fiber- och CO2-lasrar ibland kräver användning av tillsatser (som glimmer), gör UV-lasrar det inte i de flesta fall.

Olika typer av lasermärkning på plast

Färgförändring (missfärgning)

UV-lasrar kan skapa märkningar genom att ändra plastens färg: ljusa färger blir mörka genom fotokemiska reaktioner, medan mörka färger blir vita genom fotoblekning. 

Skumbildning

När lasern träffar materialet bildas gasbubblor (skum) inuti plasten, vilket får ytan att svälla och se vitaktig ut. Denna metod används vanligtvis på mörka material för att få vita märken och kan utföras med UV-, CO2-, fiber- eller gröna lasrar. Skumbildning är endast lämpligt när dimensionsförändringen inte spelar någon roll.

Karbonisering

Märkning genom karbonisering innebär att materialet värms upp nära sin förbränningstemperatur. Denna process kräver att det finns kol i materialet, eftersom det är kolet som blir mörkt.

Gravyr

Gravyr innebär att fiber-, CO2- eller UV-lasern tränger djupt in i materialet (UV-lasrar graverar långsammare än andra lasrar på grund av låga effektnivåer). Gravyr ger djupa och permanenta märken som är mer motståndskraftiga mot mekanisk nötning, men det förändrar materialets yta och värme och mekaniska påfrestningar kan potentiellt skada materialet.

Ablation

I likhet med gravering avlägsnar ablation material, men vanligtvis i mikrometerstorlek, utan att värma upp den omgivande ytan.

Säkerhetsaspekter vid lasermärkning

Ögon

Skyddsglasögon i polykarbonat är tillräckliga för att skydda ögonen vid användning av en UV- eller CO2-laser. Fiber- och gröna lasrar kräver dock specialbelagda plast- eller glasögon för ögonskydd, vilket är dyrare.

Rök och partiklar

Oavsett lasertyp är rökutsug alltid viktigt vid märkning av plast. Generellt sett producerar UV-lasrar minst rök, fiberlasrar producerar mer och CO2-lasrar producerar mest rök.

Branscher som drar nytta av lasermärkning av plast

Mångsidigheten hos lasermärkning på plast gör tekniken till en mycket effektiv lösning för en rad olika branscher:

Fordonsindustrin

Lasermärkning används inom fordonsindustrin för att märka i princip alla plastdelar för identifiering och spårbarhet. Detta inkluderar knappar, strålkastare, kablar, elektroniska komponenter och mycket mer.
Denna teknik förbättrar inte bara produktionseffektiviteten, utan säkerställer också att företagen uppfyller gällande standarder.

Elektronik

UV-lasermärkning är särskilt användbar inom elektronikindustrin tack vare dess förmåga att märka mycket små komponenter med hög precision och skärpa: mikrochips, ledningar, kablar, kontakter, plastinkapslade kretsar och andra elektroniska delar.

Medicin

Eftersom tillverkare av medicintekniska produkter omfattas av strikta myndighetskrav för att säkerställa alla patienters välbefinnande, gör säkerheten och tillförlitligheten hos lasermärkning det till en föredragen metod för permanent identifiering av plastkomponenter.

Detta gäller katetrar, kateterhubbar, munskydd, tandvårdsutrustning, dropppåsar, slangar och mycket mer.

Förpackningar

Alla förpackningsmaterial av plast som kräver märkning, spårbarhet eller identifiering drar nytta av lasemärkningstekniken: plastpåsar, behållare, clamshell-förpackningar osv. 

Konsumentvaror

Detta kan vara nästan vad som helst: kosmetika, vattenflaskor, leksaker, USB-minnen, flasklock…