Lézeres jelölés a műanyag extrudálásban: potenciális megtakarítások a folyamatos termelésben

Ez csak a szennyvízcsövek esetében több mint hétmillió tonna PVC feldolgozott tömegét jelenti. És a tendencia növekvőben van. Szinte minden terméket címkéznek a folyamat során. A digitalizáció és a fenntartható termelési módszerek iránti növekvő igények idején a forró bélyegzéses eljárások és az oldószeres tintás nyomtatás anakronizmusnak számítanak.

Elmagyarázzuk, hogy a lézertechnológia milyen megtakarítási lehetőségeket kínál a műanyagok általános és különösen a PVC jelölésére.

Milyen típusú lézert használnak?

Az extrudált termékek lézerrel történő jelölésekor elsősorban kétféle sugárforrástípust és azok alapvető hullámhosszát különböztetjük meg: Nagyjából a_{CO2-lézereket} a szerves anyagok gravírozásához, a szálas lézereket pedig a műanyagokon és fémeken történő színváltós jelölésekhez lehet használni. Ahol a határvonal nem éles. Míg a CO2-lézer az infravörös tartományban 10,6 µm-es hullámhosszon sugároz, megolvasztva és részben elpárologtatva a műanyagokat, addig a szálas lézer a közeli infravöröstartományban (NIR) 1,06 µm-es hullámhosszal olyan termikus hatásokat eredményez, mint a habosodás vagy a karbonizáció, amelynek következtében színváltozás következik be.

Ha a PP-, PA- és ABS-családba tartozó sok műanyag már önmagában is színváltozásokkal reagál, a megfelelő adalékanyagok hozzáadása erősítheti ezeket a hatásokat, befolyásolhatja a színüket és megóvhatja őket. A PP-homo és PETG műanyagok általában csak megfelelő minőségű adalékanyagokkal jelölhetők lézerrel a NIR tartományban. A PVC azonban itt különleges helyzetben van: a_{CO2-sugárzásra} is kontrasztos színváltozással reagál.

A lézeres jelölés és a hagyományos jelölési módszerek közötti legnyilvánvalóbb különbség a fogyóeszközök és az ehhez kapcsolódó rejtett költségek (anyagtervezés, beszerzés, raktározás és személyzet) kiküszöbölése miatti megtakarítási lehetőség.

Továbbá megszűnnek a karbantartási és tisztítási leállási idők és az ezzel járó szervizköltségek, amelyek a mechanikus vagy alkalmazástechnológiáknál gyakoriak. Mind a terelőegységet, mind a lézerforrást több 10 000 üzemórára tervezték. Ennek megfelelően a lézeres jelölőberendezések karbantartása a fókuszáló lencse vagy a védőüveg időnkénti tisztítására korlátozódik - ez a művelet jó hozzáférhetőség esetén csak másodperceket vesz igénybe.

Mivel általában megfelelő szűrőtechnikával ellátott elszívórendszert használnak, a szűrőcseréket a méltányosság kedvéért még mindig bele kell számítani a számításba. A jelölésenként elpárolgott anyag kis mennyisége miatt a csereintervallumok hosszúak, általában heti vagy havi rendszerességűek.

A gyártási költségek csökkentése mellett a lézeres jelölés a tulajdonságai miatt további előnyöket kínál az ügyfelek számára. Rögzíthető, kopásálló és az oldószerekkel szemben a műanyag ellenállóságának határain belül ellenálló. Ez a legkiemelkedőbb tulajdonsága, amely felértékeli a végterméket, és így megbízhatóan garantálja a nyomon követhetőséget a forgalomba hozataltól az újrahasznosításig, valamint a hamisítás elleni védelmet. Lehetőséget nyújt továbbá arra, hogy a feldolgozóipar számára a termékekhez nagyon pontos hosszméreteket adjanak. A lézerrendszerek nagy grafikai felbontása lehetővé teszi az összetett logók kiváló minőségű átvitelét is a termékre.

A lézeres jelölés - akár színváltoztatással, akár gravírozással - nem az extrudált profilra, hanem abba kerül. A jelölési felület elő- vagy utókezelésére nincs szükség. A lézeres jelölés ezért egy egylépcsős folyamat, amely statisztikailag kevésbé hibaérzékeny, mint a többlépcsős, elő- és utókezeléssel járó eljárások. A lézer használata azzal az előnnyel is jár, hogy nincs szükség adalékanyagokra, és ezért nem kell mozgatni. A lézeres jelölők az extrudálási profilok elektrosztatikus feltöltődésére is érzéketlenek. Ez megakadályozza az elektromos mezők okozta torz feliratozást.

Ez felveti a kérdést, hogy miért nem használják a lézeres jelölőket sokkal gyakrabban a gyártóüzemekben világszerte. A tintasugaras jelölőkhöz képest magasabb beszerzési költségeken kívül ennek valószínűleg elsősorban a lézerbiztonsággal kapcsolatos információhiány az oka.

Lézerbiztonság: nem rakétatudomány

Az ipari lézertechnológia már közel 60 éve létezik. Ez idő alatt mind a rendszergyártók, mind a megfelelő tesztközpontok széles körű szakértelemre tettek szert, és egyértelmű irányelvek és szabványok születtek, amelyek alapján a berendezéseket engedélyezik. Ezek lényegében a DIN EN ISO 13849-1 a rendszerek általános funkcionális biztonságára vonatkozóan, amely már a termékfejlesztés során is érvényes, valamint a DIN EN 60825-1 és -4, amelyek a lézertechnikával kapcsolatos biztonságra vonatkoznak.

Ennek megfelelően a lézeres folyamatot körülvevő területet körül kell zárni, hogy megakadályozzák az esetleges szórt sugárzást a folyamattermen kívülre. Az 1. lézerosztály követelményeinek teljesítéséhez nem szükséges a teljes készüléket, hanem csak a munkaterületet kell körülzárni, az anyagellátás és -elvezetés megfelelő kialakításával.

A bevált gyártók a házas megoldás mellett a megfelelő elszívórendszert is kínálják szűrőtechnikával egy kézből.

Megfelelő-e a lézertechnológia az én eljárásomhoz?

A jelölési megoldás megvásárlása előtt mindig megfelelő mintát kell készíteni. Ha a minták megfelelnek az ügyfél követelményeinek a felületminőség, a kontraszt, az olvashatóság és a jelölési sebesség tekintetében, akkor a telepítési helyzetet ellenőrzik. Mind a gyártósoron történő állandó telepítésre szolgáló megoldások, mind a különböző kódolási alkalmazásokhoz szükséges mobil koncepciók lehetségesek.

Az alkalmazás módosítása esetén, legyen szó termékváltásról vagy módosított grafikáról, a felhasználó nincs kötve egy adott sorszámhoz, és az optimális paraméterezést gyorsan és általában pusztán a kezelőszoftverbe történő bejegyzésekkel tudja meghatározni, így növelve a rugalmasságot a gyártósoron.

Következtetés: Rugalmas, megbízható és gyakorlatilag karbantartásmentes termelőeszköz

Bár az ipari lézertechnológia már közel 60 éve létezik, az iparágban még mindig vannak fenntartások. Azok, akik elfogadják a technológiát, egy rugalmas, megbízható és gyakorlatilag karbantartásmentes gyártási eszközt kapnak. A lézeres jelölés legfőbb előnyei: a termékek címkézése a maximálisan rugalmas kialakítással, a hamisítás elleni magas fokú védelem, és mindez az anyaglogisztika és a költségek csökkentése mellett. Ez azt jelenti, hogy a fenntarthatóság nemcsak a termék létrehozásának folyamatában valósítható meg, hanem az újrahasznosítási folyamatban is, és növeli a versenyképességet.

Szerző: Christian Dini, a REA Elektronik GmbH lézerszakértője