Verfahren zur UV-Laserbeschriftung von Kunststoffteilen
Der Schlüssel zur Laserbeschriftung von Kunststoffen liegt in der Erzielung einer ausreichenden Absorption des Laserstrahls im Material. Bei Metallen wird der größte Teil des Strahls reflektiert, während bei Kunststoffen Transmission, diffuse Reflexion und Absorption wichtiger sind. Die geringe Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen bedeutet geringe Energieverluste beim Markieren. Kunststoffe lassen sich daher wesentlich schneller markieren als Metalle. Die Absorption durch die makromolekulare Struktur von Kunststoffen liegt normalerweise im ultravioletten und fernen Infrarotbereich. Bei Additiven wie Ruß oder Farbstoffen tritt Absorption bei unterschiedlichen Wellenlängenspektren auf. Da Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen verfügbar sind, kann die Wellenlänge für das jeweilige Material optimiert werden.
Welche Kunststoffe können mit UV-Laser markiert werden ?
RFH Beschriftungslaser: Übersicht beschriftbarer Kunststoffe
Je nach Kunststoff, Laserwellenlänge und verwendeten Additiven erzielen Kurzpulslaser bei unterschiedlichen Markierungsarten gute Ergebnisse. Um eine hohe Lesbarkeit und Markierqualität zu erreichen, empfiehlt es sich, einigen Industriekunststoffen lasersensitive Additive beizumischen. Die Eigenschaften der Kunststoffe bleiben weitgehend unbeeinflusst.
Bei der Beschriftung von Kunststoffen spielt die Laserwellenlänge je nach Anwendung eine wichtige Rolle. Der Einsatz von frequenzverdoppelten (532 nm, grün) oder verdreifachten (355 nm, UV) Festkörperlasern erweitert das Spektrum gut beschriftbarer Kunststoffe. Diese Laser erzielen oft bessere Ergebnisse als Standardsysteme mit Wellenlängen von 1.064 oder 1.030 nm.
Was ist bei der Beschriftung von Kunststoffen wichtig ?
Kunststoffe sind Materialien, die viele Kennzeichnungssysteme vor mehrere Herausforderungen stellen. Das Hauptziel von Markierungssystemen ist die langfristige Lesbarkeit von Markierungen, aber beispielsweise Tinte hat inhärente Beschränkungen. Außerdem sind nicht alle Kunststoffe gleich. Die unterschiedlichen Eigenschaften und Additive in Kunststoffen erfordern oft individuelle Kennzeichnungslösungen. Laser meistern solche Herausforderungen wesentlich flexibler, tolerieren selbst geringe Oberflächenverschmutzungen und können sofort mit der Beschriftung beginnen, ohne vorher Schablonen erstellen zu müssen, was beispielsweise bei Sieb- und Tampondruckverfahren erforderlich ist.
Arten der Laserbeschriftung für Kunststoffe:
UV-Laserkennzeichnung auf weißer Ware
Farbwechsel
Farbveränderungen bei der Lasermarkierung von Kunststoffen umfassen Verfärbungen, Ausbleichungen und Karbonisierungen. Farbmoleküle können gezielt ausgebleicht oder ihre Farbe verändert werden. Laserstrahlenergie wird verwendet, um einzelne Moleküle, wie beispielsweise Farbpigmente, aufzuspalten oder in ihrer Struktur zu verändern. Oberflächen bleiben weitgehend unberührt und glatt. Beim Karbonisieren verbrennen oder verkohlen kohlenstoffhaltige Kunststoffe an der Oberfläche. Das Verfahren wird typischerweise für helle Kunststoffe eingesetzt.
UV-Laserablation, One-Box-Laser
Abtragung
Mehrschichtige oder beschichtete Kunststoffe können durch Abtragen einer dünnen Deckschicht laserbeschriftet werden. Kontrast entsteht durch die Farbe des Grundmaterials bzw. der Grundbeschichtung. Dadurch werden Beschichtungen oder spezielle Schichten in Laserbeschriftungsfolie entfernt. Knöpfe im Fahrzeuginnenraum sind ein Beispiel für Markierungen, die durch Schichtabtrag erzielt werden. Bei Tageslicht sind die Symbole weiß und bei Nacht hinterleuchtet. Für Tag- und Nachtdesigns stehen Laser mit hoher Puls-zu-Puls-Stabilität zur Verfügung, um einen präzisen und homogenen Schichtabtrag zu gewährleisten.
UV-Laserbeschriftung auf Automobil-Kunststoffkomponenten
Schäumen
Schäumen oder Schmelzen sind oberflächenverändernde Prozesse. Bei der Lasermarkierung von Kunststoffen schmilzt der Laser das Matrixmaterial selektiv auf, wodurch Gasblasen entstehen, die beim Abkühlen eingeschlossen werden. Die resultierenden erhabenen Markierungen sind etwa 20 bis 40 µm hoch und relativ breit. Das Licht wird diffus reflektiert und die Markierung auf dunklem Kunststoff erscheint hell. Das Aufschäumen wird daher üblicherweise für schwarze und dunkle Farben verwendet.
Wie können schwer entflammbare oder schwer entflammbare Kunststoffe laserbeschriftet werden?
TRUMPF Beschriftungslaseranwendung in schwer entflammbaren Kunststoffen
Gerade bei der Verarbeitung von schwer entflammbaren Kunststoffen ist es wichtig, dass Material und Wellenlänge optimal aufeinander abgestimmt sind. Hier empfiehlt sich der Einsatz eines UV-Lasers. Auf hellen Materialien können dann dunkelgraue Markierungen angebracht werden. Verfärbungen entstehen durch das Aufbrechen chemischer Verbindungen. Da das Material weder brennt noch verkokt, spricht man von einer „Kaltmarkierung“ mit hohen Oberflächenqualitäten.
