Обзор лазерных систем для маркировки пластика
Рис. 4 Схематичный рисунок процесса маркировки лучом с гауссовым распределением интенсивности [28]
Также важным преимуществом процесса лазерной маркировки является его гибкость с точки зрения применения для широкого диапазона материалов и компонентов, которые можно маркировать путем выбора подходящей лазерной системы. Кроме того, перемещение луча с программным управлением дает возможность создавать самые разные метки непосредственно с помощью компьютера [29].
В настоящее время для маркировки платиков широко применяются CO2-лазер, Nd:YAG-лазер и эксимерный лазер [30, 31].
| Nd:YAG |
| ArF excimer | ||||
| Накачка | Диодная |
| Электрический разряд | |||
| Длинна волны | 1064 нм | 10.6 мкм | 193 нм | |||
| Режим работы | CW и импульсный | Импульсный | Импульсный | |||
| Размер пятна | 100 мкм | - | - | |||
| Ширина импульса | 120-150 нс | - | 20 нс | |||
| Выходная мощность | 25 Вт | 1-100 Вт | - | |||
| Плотность энергии | - | - |
|
Таблица 1. Сравнительные характеристики лазерных систем, наиболее часто используемых для маркировки[28, 32-35]
Рис. 5 Схематический рисунок лазерной системы, которая может использовать для маркировки [32]
Качество полученной маркировки оценивается по его характеристикам, согласующимися с разборчивостью нанесенной информации, например контраст маркировки, ширина маркировки, глубина обработанного слоя и микроструктура облученной поверхности. Характеристики обычно оцениваются с использованием дополнительных методов, таких как оптическая микроскопия, ультразвуковая микроскопия, электронная микроскопия, измерение шероховатости поверхности. При маркировке с отклонением луча ширина линии в основном определяется размером пятна сфокусированного луча, который варьируется от 20 до 100 мкм. Другие параметры, например скорость сканирования, плотность мощности и свойства материала также влияют на ширину линии [36].
|
|
|
Необходимо отметить, что если для маркировки пластмасс используются ИК-лазеры( в большинстве случаев это лазеры 1,06 мкм), то, как было сказано выше, пластики должны содержать металлические добавки для получения качественной маркировки с помощью такого лазера. И эти добавки небезопасны для пластмассовых изделий в пищевой промышленности. Эта проблема решается за счет использования высокоэнергетических УФ-лазеров [37].
В прошлом одной из важнейших преград на пути широкого применения УФ-лазеров в маркировке была их стоимость. Однако за предыдущее десятилетие развитие технологий производств позволило снизить их конечную стоимость почти в пять раз [38].
|
|
|
Литература
1. Ampacet targets high-definition laser marking & elegant styling with new masterbatch lines, Additives for Polymers, Volume 2020, Issues 9–10, 2020 , Pages 1-2, ISSN 0306-3747, https://doi.org/10.1016/S0306-3747(20)30125-1.
2. Fei, J., & Liu, R. (2016). Drug-laden 3D biodegradable label using QR code for anti-counterfeiting of drugs. Materials Science and Engineering: C, 63, 657–662. doi:10.1016/j.msec.2016.03.004
3. Narica P., Fedotovs J. Laser Marking of a Small Sized QR Code on a Plastic Surface //International Conference on Reliability and Statistics in Transportation and Communication. – Springer, Cham, 2019. – С. 418-429.
4. M. Asdollah-Tabar, M. Heidari-Rarani, M.R.M. Aliha, The effect of recycled PET bottles on the fracture toughness of polymer concrete, Composites Communications, Volume 25, 2021, 100684, ISSN 2452-2139, https://doi.org/10.1016/j.coco.2021.100684.
5. Wang, Y. Y., Wang, A. H., Weng, Z. K., & Xia, H. B. (2016). Laser transmission welding of Clearweld-coated polyethylene glycol terephthalate by incremental scanning technique. Optics & Laser Technology, 80, 153–161. doi:10.1016/j.optlastec.2016.01.008
6. Ying Cao, Pengwu Xu, Weijun Yang, Xiangmiao Zhu, Weifu Dong, Mingqing Chen, Mingliang Du, Tianxi Liu, Pieter Jan Lemstra, Piming Ma, UV resistant PBT nanocomposites by reactive compatibilization and selective distribution of tailor-made double-shelled TiO2 nanohybrids, Composites Part B: Engineering, Volume 205, 2021, 108510, ISSN 1359-8368, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108510.
7. G.V. Salmoria, V.R. Lauth, M.R. Cardenuto, R.F. Magnago, Characterization of PA12/PBT specimens prepared by selective laser sintering, Optics & Laser Technology, Volume 98, 2018, Pages 92-96, ISSN 0030-3992, https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2017.07.044.
8. Mohammed H. Al-Mashhadani, Hamsa Thamer, Hadeel Adil, Ahmed Ahmed, Dina S. Ahmed, Muna Bufaroosha, Ali H. Jawad, Emad Yousif, Environmental and morphological behavior of polystyrene films containing Schiff base moiety, Materials Today: Proceedings, 2021, ,ISSN 2214-7853, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.706.
|
|
|
9. Odintsova, G., Andreeva, Y., Salminen, A., Roozbahani, H., Luong, V. C., Yatsuk, R., … Veiko, V. (2019). INVESTIGATION OF PRODUCTION RELATED IMPACT ON THE OPTICAL PROPERTIES OF COLOR LASER MARKING. Journal of Materials Processing Technology, 116263. doi:10.1016/j.jmatprotec.2019.116263
10. Sobotova, L., & Badida, M. (2017). Laser marking as environment technology. Open Engineering, 7(1). doi:10.1515/eng-2017-0030
11. Yufeng Duan, Yandong Huo, Li Duan, Preparation of acrylic resins modified with epoxy resins and their behaviors as binders of waterborne printing ink on plastic film, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Volume 535, 2017, Pages 225-231, ISSN 0927-7757, https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.09.041.
12. Javier Rojas-Torres, Mara Cea, Ying-Jie Zhu, Gabriel M. Fonseca, Behavior of 4 types of paper with printed QR codes for evaluating denture marking in conditions of extreme heat, The Journal of Prosthetic Dentistry, 2020, , ISSN 0022-3913, https://doi.org/10.1016/j.prosdent.2020.08.032.
13. L. Santo, F. Trovalusci, J.P. Davim, 9.12 - Laser Applications in the Field of Plastics, Editor(s): Saleem Hashmi, Gilmar Ferreira Batalha, Chester J. Van Tyne, Bekir Yilbas, Comprehensive Materials Processing, Elsevier, 2014, Pages 243-260, ISBN 9780080965338, https://doi.org/10.1016/B978-0-08-096532-1.00911-0.
14. Chang, P., Bruntz, A., Vidal, L., Vetter, P., Roudot, P., Bua, L., … Soppera, O. (2019). Laser Polymer Tattooing: A Versatile Method for Permanent Marking on Polymer Surfaces. Macromolecular Materials and Engineering, 1900402. doi:10.1002/mame.201900402
15. Colloids launches masterbatch range compatible with laser marking, Additives for Polymers, Volume 2019, Issues 1–2, 2019, Pages 2-3, ISSN 0306-3747, https://doi.org/10.1016/S0306-3747(19)30055-7.
16. Neal Elli, In-line marking – changing the plastics fabrication model, Reinforced Plastics, Volume 60, Issue 4, 2016, Pages 228-230, ISSN 0034-3617, https://doi.org/10.1016/j.repl.2015.10.009.
|
|
|
17. Chroma Color launches new line of laser marking additives and concentrates, Additives for Polymers, Volume 2019, Issue 11, 2019, Page 4, ISSN 0306-3747, https://doi.org/10.1016/S0306-3747(19)30204-0
18. K.S. Zelenska, S.E. Zelensky, L.V. Poperenko, K. Kanev, V. Mizeikis, V.A. Gnatyuk, Thermal mechanisms of laser marking in transparent polymers with light-absorbing microparticles, Optics & Laser Technology, Volume 76, 2016, Pages 96-100, ISSN 0030-3992, https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2015.07.011
19. Lazov, Lyubomir & Deneva, Hristina & Narica, Pavels. (2015). Laser Marking Methods. Environment. Technology. Resources. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference. 1. 108. 10.17770/etr2015vol1.221.
20. Westdickenberg B. For Eternity: The Idea of Labeling by Light: Decision criteria for laser marking systems in comparison to other labeling methods //Laser Technik Journal. – 2017. – Т. 14. – №. 3. – С. 46-49.
21. Sabri Alamri, Alfredo I. Aguilar-Morales, Andrés F. Lasagni, Controlling the wettability of polycarbonate substrates by producing hierarchical structures using Direct Laser Interference Patterning, European Polymer Journal, Volume 99, 2018, Pages 27-37, ISSN 0014-3057, https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2017.12.001
22. S. Alamri, F. Fraggelakis, T. Kunze, B. Krupop, G. Mincuzzi, R. Kling, et al., On the Interplay of DLIP and LIPSS Upon Ultra-Short Laser Pulse Irradiation, Materials. 12 (2019) 1018.
23. Sabreen S. R. Dual-Purpose ‘Laser Additives’ Drive Marking and Welding of Polymers. 2017
24. Junfeng Cheng, Hao Li, Jiaqi Zhou, Zheng Cao, Dun Wu, Chunlin Liu, Influences of diantimony trioxide on laser-marking properties of thermoplastic polyurethane, Polymer Degradation and Stability, Volume 154, 2018, Pages 149-156, ISSN 0141-3910, https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2018.05.031.
25. Zheng Cao, Yanchao Hu, Ying Lu, Yinglin Xiong, An Zhou, Cheng Zhang, Dun Wu, Chunlin Liu, Laser-induced blackening on surfaces of thermoplastic polyurethane/BiOCl composites, Polymer Degradation and Stability, Volume 141, 2017, Pages 33-40, ISSN 0141-3910, https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2017.05.004
26. Clemente, M. J., Lavieja, C., Peña, J. I., & Oriol, L. (2017). UV-laser marking of a TiO2 -containing ABS material. Polymer Engineering & Science. doi:10.1002/pen.24749
27. Zhang, J., Zhou, T., Wen, L., Zhao, J., & Zhang, A. (2016). A Simple Way to Achieve Legible and Local Controllable Patterning for Polymers Based on a Near-Infrared Pulsed Laser. ACS Applied Materials & Interfaces, 8(3), 1977–1983. doi:10.1021/acsami.5b10243
28. I. Shivakoti, G. Kibria, B.B. Pradhan, Predictive model and parametric analysis of laser marking process on gallium nitride material using diode pumped Nd:YAG laser, Optics & Laser Technology, Volume 115, 2019, Pages 58-70, ISSN 0030-3992, https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2019.01.035
29. Lavieja, C., Clemente, M. J., Oriol, L., & Peña, J. I. (2017). Influence of the Wavelength on Laser Marking on ABS Filled with Carbon Black. Polymer-Plastics Technology and Engineering, 56(15), 1599–1607. doi:10.1080/03602559.2017.1280735
30. Tubwat A., Sakdanuphab R. Effect of Additional Laser-Sensitive Pigment on Marking Brightness and Physical Property of Polypropylene Plastic //CURRENT APPLIED SCIENCE AND TECHNOLOGY. – 2018. – Т. 18. – №. 3. – С. 179-191.
31. Yan, J., & Takayama, N. (2020). Fundamentals of laser processing. Micro and Nanoscale Laser Processing of Hard Brittle Materials, 17–35. doi:10.1016/b978-0-12-816709-0.00002-1
32. Riveiro, A., Maçon, A. L. B., del Val, J., Comesaña, R., & Pou, J. (2018). Laser Surface Texturing of Polymers for Biomedical Applications. Frontiers in Physics, 6. doi:10.3389/fphy.2018.00016
33. Hubeatir, K. A., AL-Kafaji, M. M., & Omran, H. J. (2018). Deep Engraving Process Of PMMA Using CO2 Laser Complemented By Taguchi Method. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 454, 012068. doi:10.1088/1757-899x/454/1/012068
34. А. М. Ражев, Е. С. Каргапольцев, Д. С. Чуркин, “Мощные газоразрядные эксимерные ArF-, KrCl-, KrF- и XeCl-лазеры на двухкомпонентных газовых смесях без буферного газа”, Квантовая электроника, 46:3 (2016), 205–209 [Quantum Electron., 46:3 (2016), 205–209]
35. A. V. Vasianovych, A. S. Gnatenko, D. V. Pustylnikov, Optimization of thermal regime of continuous CO2-lasers with diffusion cooling, Telecommunications and Radio Engineering, vol. 77, no.19, pp. 1685-1695, 2018
36. Dolchinkov, Nikolay & Y, Shterev & L, Linkov & Lilqnova, Stelena & D, Boganova & Peneva, Madlen & D, Nedialkov. (2019). EXAMINING THE POSSIBILITY OF MARKING AND ENGRAVING OF TEXTIEL USING CO 2 LASER*.
37. Gulak, S. V., Cherkashin, A. I., Balashov, I., Zarytskyi, V. I., Kurskoy, Y. S., & Zhdanova, Y. V. (2019). Laser marking system for plastic products. 2019 IEEE 8th International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers (CAOL). doi:10.1109/caol46282.2019.9019422
38. K. Ludasi, T. Sovány, O. Laczkovich, B. Hopp, T. Smausz, G. Regdon, Unique laser coding technology to fight falsified medicines, European Journal of Pharmaceutical Sciences, Volume 123, 2018, Pages 1-9, ISSN 0928-0987, https://doi.org/10.1016/j.ejps.2018.07.023.
39.
Дата добавления: 2021-04-24; просмотров: 41; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!