ElektroPrůmysl.cz, září 2013

88 ElektroPrůmysl.cz, září 2013 ° AUTOMATIZACE, ŘÍZENÍ A REGULACE Značení a dekorace plastu lasery Výhody v přímém značení plastových materiálů lasery zahrnují velmi vysokou kvalitu značení, díky vel- mi malé stopě laserového paprsku, kontrast bez nebo i za použití speciálních pigmentů a taky rychlost znače- ní s vektorovými lasery například od Solaris Laser umís- těnými přímo ve výrobních linkách. Přímé značení na materiálu se používá pro identifikaci výrobku, nej- častěji Datamatrix kódem, nebo i dekoraci a grafický popis. Výhodou je, že se většinou nepoužívá žádný přídavný materiál, je tedy značení laserem vhodné i pro zdravotní výrobky a splňuje spoustu požadavků dle po- travinářských (FDA), zdravotních (UID) a vojenských norem (MIL-STD). Správná „Laserová formula“ plastu nemůže být toxická nebo nesmí mít negativní efekt na produkt a jeho fyzikální vlastnosti nebo funkčnost. Pro značení a dekoraci plastů se používají nejčastěji Nd:YAG nebo Nd:YVO4 lasery a polovodičové vláknové lasery na vlnové délce 1064nm, tedy blízko infračerve- nému spektru. Další variantou nastupujících laserů jsou zelené lasery, které emitují paprsek ve viditelném spek- tru světla a jsou řazeny ke studeným laserům. Tyto lase- ry opravdu svítí zeleně. Vývoj pokročil a dnes se použí- vají v průmyslových aplikacích na značení a dekoraci taky UV lasery, jejichž působení je výhradně fotoche- mické, bez tepelné složky. Zajímavostí použití zeleného laseru je značení na mezivrstvu plastu, kdy laser ve vidi- telném spektru světla projde přes průsvitnou vrstvu plastu a zastaví se o druhou vrstvu plastu například čer- né barvy, na kterou značí, této vlastnosti se používá často v automobilovém průmyslu pro dekoraci světel, s čímž Solaris Laser má velké zkušenosti. Dle typu plastového materiálu dochází často k foto- chemickému efektu, bez tepelného poškození materiá- lu a bez gravírace. Tento efekt vytváří kontrast na mate- riálu, závislý na vlastnostech plastu reagovat na laserové záření. Na výrobcích, kde se nedosahuje kontrastu, pro- tože polymery neabsorbují laserovou energii, tam po- máhají přidané pigmenty do základního Masterbatch. Pro přímé značení laserem hovoří několik aspektů, které zcela zavrhnou drahou inkoustovou technologii inkjet značení. Prvně je to absence spotřebního ma- teriálu, jako jsou inkousty a ředidla, kdy ředidla jsou často odpařena při značení do prostoru výroby a z to- ho plyne i kontaminace prostoru. Druhý hlavní faktor hovořící pro laser je nesmazatelnost a odolnost nápi- su oproti inkoustovému značení, které je závislé na povrchovém napětí plastu a někdy vyžaduje použi- tí plazmy před aplikací inkoustu, jinak jde inkoust z po- tištěného povrchu snadno dolů. Třetí vlastností je značení skrze průsvitné plochy dovnitř výrobků nebo na velmi těžce přístupná místa díky dlouhé zaostřova- cí vzdálenosti laserové optiky. Na plastovém materiálu vznikají 3 základní reakce První (tmavé na světlém) je dána absorbováním energie laseru do plastu a zvyšuje se lokální teplota ma- teriálu v okolí absorpce na takovou úroveň, že dojde k termální degradaci materiálu polymeru. Může dojít k hoření polymeru za přítomnosti kyslíku v atmosféře. Omezené množství kyslíku uvnitř materiálu substrátu má za výsledek lehké ožehnutí materiálu, které způsobí černou formu polymeru nebo tmavé kontrast značení. Druhá varianta (světlé na tmavém) je napěnění polymeru. K tomu dochází, když lokální teplota poly- meru okolo absorpce je dostatečně vysoká tak, že po- lymer generuje plyn při hoření nebo odpařování. Ten- to teplý plyn je obklopen rozteklým polymerem a zachycen v něm jako bublinky. Je-li energie laseru dostatečně kontrolována, napěnění je definované a má za následek odraz světla v bublinkách a to tvoří světlé značení na tmavém (neodrazivém) povrchu. Třetí variantou (barva) je tepelná degradace ener- gií laseru jedné barvy v probarvené struktuře a změnu výsledné barvy. Jako příklad je kombinace sazí a stabi- lizované anorganické barvivo. Po zahřátí jsou saze od- straněny a zůstane jen anorganické barvivo. Tyto mi- xované barvy jsou závislé na specifické barevné stabilitě a nejsou možné všechny barvy. Veškerou laserovou technologii pro dekoraci plas- tu a automatizaci průmyslového značení lze nalézt na stránkách Leonardo technology, www.LT.cz , zastu- pující společnost Solaris Laser.