ホームページ >

レーザプラスチックマーキング技術

2008/8/8 15:52:00 41845

??? 日本語 Fran?ais English 中文

レーザーマーク付き裝飾性熱可塑性プラスチックは、10年前に予想されていたよりも長い時間をかけて認可された。それでも、レーザー技術は、インプリントやインクジェット印刷などのインキマーキング技術の代わりにいくつかの用途で使用されており、狀況は変更されています。?

現在、いわゆる「非美學」応用はプラスチックレーザー印の90%を占めていると推定されている。ある印標は二酸化炭素レーザー機で作られ、部品の型番、製造日、有効期限を含む。通常、これらのマークは透明または薄い色の背景に黒い文字と數字、または黒い背景に純白のマークである。?

「美學」レーザーマーキングは市場の10%を占め、インクの代替技術に大きな発展潛在力がある。これは黒色エンジニアリングプラスチック上の典型的な白色印標であり、固體Nd：YAGレーザー機で印刷され、このレーザー機はプログラムしやすく、任意の形狀の製品に明確な印標を作成するのに適している。?

レーザーマーキングが商業化に成功した応用には、商業機械用のABSキーボード、HDPE、PP、PET及びPVC剛性容器及び容器蓋が含まれる。ナイロンとPBT自動車と非自動車用電気機器のコネクタ、フードエレメント、例えばセーフティボックスとエアキャップ。牛や豚用のTPE耳くじ、洗浄や乾燥設備のHDPEスイッチボタン、PVC継手やパイプなどの電気部品を含む他の用途もあります。?

最初の応用には、ランプスイッチカバー、化粧品包裝材料、自動車內部ボタン、ドアハンドル、ダッシュボードが含まれています。ここ數年、後者は重要なアプリケーション市場となっている。?

ここ10年間、コンピュータプログラム化されたレーザーマーキング裝置の技術進歩は、ポリオレフィン、ABS、PVC、ポリエステル、ポリカーボネート、ナイロン、ポリホルムアルデヒド、熱可塑性弾體など、より多くの品種のレーザーマーキング可能樹脂の開発に伴い、専用に作られた著色剤と包裝用の添加剤をさまざまなプラスチックに使用することができる。?

現在のレーザーマーキングプラスチックはコントラストが高く、時には、黒と白というよりもコントラストのある色になることがあります。濃暗コントラストも可能になります。プラスチックレーザー裝置の主要ベンダーであるRofin-BaaselのマーケティングマネージャーであるPatrickSchlather氏によると、これらの色の変化は多様で、トレンドの1つであり、この傾向はレーザー裝飾プラスチックに対してより大きな興味を持っているという。?

レーザーマーキングの応用には、ランプスイッチカバー、化粧品包裝材料、自動車內部ボタン、ドアハンドル、ダッシュボードが含まれる。ここ數年、後者は重要な応用市場となっていると同時に、より小さなプラスチック製部品に大量のデータを印刷する必要性にも満足している。例えば、従來のバーコードの10倍のデータ密度を有する2次元バーコードが研究されている。2次元バーコードを印刷するには、以前使用していたバーコードよりも正確で高解像度が必要です。Schlather氏によると、レーザーマーキングはこれらの要件を満たしており、0.001インチの範囲內で點のサイズと位置を繰り返すことができる。これらの性能はインプリントやインク印刷機では実現できない。?

環境問題はレーザーマークの発展のもう一つの駆動力である。レーザーマークはインクや溶媒を使用せず、インクマーク技術のような高強度エネルギーで乾燥する必要もありません。Schlather氏によると、3交替の印標生産には、インクと化學品は20000～40000ドル、印刷皿は100000ドル/年以上かかるという。対照的に、3交替のレーザーマーキング裝置は年間3000ドル未満の電力消費を行い、ランプやフィルターなどの他の消費は3500ドル以下になっています。?

インデックス裝置基礎?

従來の裝飾プラスチック用レーザー光源は多いが、密封された二酸化炭素レーザーは現在最も広く使用されており、次にランプポンプによる固體Nd：YAGレーザーと近年のダイオードポンプによるNd：YAGレーザーがある。?

ほとんどのレーザ裝置は高速ビーム制御の検流計印標技術を採用している。この制御裝置は、X方向またはY方向に移動可能な2臺のコンピュータによって制御されたミラーまたはガルバノメータを用いてレーザビームを走査する。「プログラムを作成したレーザー経路が完了すると、新しいタブが位置に入り、このサイクルが繰り返されます。レーザーモードはソフトウェアに完全に存在するため、ツールもマスクも必要ありません」

回転ビーム制御を可能にするプラスチックスケールのソフトウェアも、いくつかのレーザーデバイスベンダーから供給されています。この裝置は本質的に同じ技術を採用しているが、コンベアや基材変換などの連続回転の生産に適しており、Barbero「この設備の利點は、生産性を最大にするために既存の生産ラインに容易に改裝できることです。コードはコンピュータにフィードバックされ、コンピュータは適切な調整を行い、リアルタイムで移動の目標を追跡することができます」と説明したSchlather氏は、「現在のデバイスは単純明瞭なグラフィックス生成ソフトウェアを採用しており、このソフトウェアはプログラムを編成しやすく、各回転するタブに単一のデータを印刷することができます」。

?
ここ數年來、レーザー印標のプログラム化、標準化、故障排除性能はさらに容易になり、印標速度も大幅に向上した。Barbero氏によると、「現在のソフトウェアは1秒間に400文字を超える印刷に適しているが、10年前は1秒間に40文字しか印刷できなかった」という。ほとんどのレーザソフトウェアはシリアルとマルチモデルのバーコード、會社ロゴを含む任意のモデルのテキストを印刷する能力がある。Windowベースのヘルプオプションを使用して、レーザーマーキングベンダーはサービスと標準化技術、およびフェイルオーバソフトウェアを追加しました。?

もう1つの進展は、1つのレーザー光源を用いて2つのタブを同時に印刷することができることである。変形ヘッドとプログラム化されたビームスプリッタを追加し、同じ情報を使用して、1臺のレーザーマシンが2つの部品を同時に印刷することができます。Schlather氏によると、このタイプのデバイスは、デバイスを移動させないための大きな面積または大量のデバイスの印刷に使用できるという。?

絶えず流行している二酸化炭素レーザー裝置の費用は重要な要素である。二酸化炭素交鍵裝置のセットは25000～35000ドルで販売されているが、電子管ポンプまたはダイオードポンプのNd：YAG裝置は60000～75000ドルで販売されている。?

二酸化炭素レーザー機はプラスチック表面をエッチングし、材料を蒸発させることで、コントラストの印標を得たが、実際の色の変化はほとんどないか、ほとんどない。二酸化炭素レーザーを用いて印刷するのに適したプラスチックはPVC、ABS、およびほとんどのポリエステルである。PP用二酸化炭素レーザマーキング時に霜が発生するような雲母充填商用樹脂。二酸化炭素機械の出力は200 Wに達することができるが、印標プラスチックに最も汎用的な範囲は10?25 W、場合によっては50 Wである。?

瓶詰め生産ラインのエンコード過程では、速度が重要であるか、または大きな文字が必要であり、一般的には二酸化炭素レーザーを使用しなければならない。FOBA北米レーザーデバイスグループのSteveBone社長と最高経営責任者によると、二酸化炭素マシンは基體原型印を使用してNd：YAGマシンより2倍速いが、わずか0時數秒速いにもかかわらず。?

「現在のレーザーマーキングプラスチックはコントラストが高く、時には、黒と白というよりもコントラストのある色、さらには濃いコントラストも可能になっています」

ControlMicrosystems社の主な市場の重點は自動車のエンジンカバーと電子/電気部品であり、同社のStevenson氏は、プラスチックの印標を考慮して、まずできるだけ二酸化炭素レーザー機で印刷しなければならないと述べた。「所望のコントラストが得られない場合、または過剰な溶融が得られない場合は、YAGレーザを選択します。」

固體Nd：YAGレーザーマシンがプラスチックを加熱すると、発泡などの熱化學反応が起こり、より多くの色変化が生じることがあります。このレーザマシンで発生するレーザ光は波長が短いため、高い解像度を得ることができる。波長が短いほど、プラスチックマトリックスに誘起される熱は少なくなる（冷間印刷）。FOBAのBone氏によると、プラスチックスタンプ用の100ワットNd：YAGデバイスは現在流行している（生産量が高いため）が、出力が30～50 Wのデバイスもある。YAGレーザーマシンは一般的に、電子コネクタ、フード素子、ロックキャップ、外科手術設備などの部品の高品質印刷スケールに使用されている。?

Rofin-BaaselのSchlather氏は、ソリッドステートレーザを購入する際に必要な生産量と印刷スケールの美的要件を理解することを検討するように加工者に提案しています。例えば、高コントラストで表面に測定されていない割込み印刷スケールが欲しい場合、高周波のレーザマシンの性能が最も良い。ただし、これはデバイスの低出力電力が生産性要件に適しているかどうかにかかっています。?

パワーが3?100 Wの間にあり、電子管ポンプ裝置の電子管の代わりにレーザランプ源としてダイオードを用いることができる新しいダイオードもある。ダイオードは電子管より50%小型で、エネルギー効用が20%?30%向上するという。電子管裝置は水冷を必要とし、ダイオードタイプは水冷または空冷を必要とする。電子管は一般的に1000時間ごとに交換する必要があり、ダイオードの壽命は10000時間に達する。不利な條件は、ダイオードが比較的新しく高価であることです。例えば、FOBA 50 Wのダイオードポンプレーザは100 Wの電子管裝置より10%高い。しかし、FOBAはダイオード裝置の価格が今後數カ月で低下する可能性があり、最終的には電子管ポンプ裝置に代わることになると予想している。?

「環境問題はレーザー印標が発展するもう一つの駆動力である。レーザー印標はインクや溶媒を使わず、インク印標技術のような高強度エネルギーで乾燥する必要もない」。

Rofin-BaaselのSchlatherはYAGタイプの選択をまとめた：「600～800時間ごとにメンテナンスを行う場合、電子管ポンプへの投資は最も少ないが、最大の生産性を得ることができる。3～60 Wのダイオードポンプ裝置で所望の印を完成することができれば、ダイオードポンプ裝置のコストは5年以內に電子管ポンプ裝置より少なくなる」。
もう1つの進展は、1つのレーザー光源を用いて2つのタブを同時に印刷することができることである。変形ヘッドとプログラム化されたビームスプリッタを追加し、同じ情報を使用して、1臺のレーザーマシンが2つの部品を同時に印刷することができます。Schlather氏によると、このタイプのデバイスは、デバイスを移動させないための大きな面積または大量のデバイスの印刷に使用できるという。?

瓶詰め生産ラインのエンコード過程では、速度が重要であるか、または大きな文字が必要であり、一般的には二酸化炭素レーザーを使用しなければならない。FOBA北米レーザーデバイスグループの