Yiğit Ozan Aydın*, Koray Eken
*aydin@fiberlast.com.tr

lazer taramaKullanım alanı her geçen gün genişleyen lazer teknolojilerinin günümüzde endüstriyel anlamda en fazla yararlanıldığı alanlardan bir tanesi plastik malzeme yüzeylerinin işlenmesi ve markalanması işlemleridir. Günümüzde lamba anahtarları ve kutuları, kimlik kartları, muhafaza kutuları, oyuncaklar, elektronik alet panelleri, elektronik tuşlar, kablolar, kulak mühürleri ve sayısız diğer plastik içeren uygulamalarda bu işlemden yararlanılmaktadır. 1 mikron ve 10 mikron dalga boyundaki lazer kaynaklar, malzeme işlemede hitap ettiği çeşitlilikle ve tepe güce sahip sistemler olarak tasarlanabilmesi avantajı ile endüstriyel lazer sistemleri arasında oldukça popülerdir. Fiber lazer, Nd-YAG lazer ve karbondioksit lazerler,  dalgaboyu, verimlilik ışın kalitesi, bakıma ihtiyaç duyup-duymama gibi çeşitli farklı özellikleri ile endüstriyel kullanıcıların ihtiyaçlarına göre arklı cevaplar vermektedirler. Karbondioksit lazer gibi yüksek tepe güç üretmeyen diğer bir deyişle ortalama gücü tepe gücüne eşit olan sistemlerin sağladığı malzeme üzerinde kazıma ve buharlaştırma gibi avantajların yanında fiber lazer ve Nd-YAG lazer gibi yüksek tepe gücü üretebilen sistemlerin sağladığı yüksek kontrast ve renk değişimi özellikleri kullanıcıların lazer sistemi seçimini kritikleştirmektedir.

Polimer içerikli malzeme üzerindeki işlemler temel olarak lokalize edilmiş lazer kaynağının malzeme üzerine odaklanmasına dayanır. Işının enerjisi malzeme tarafından absorbe edilerek termal enerjiye dönüşür ve termal enerjiyle ortaya çıkan reaksiyonların sonucu malzeme yüzeyinden görülür. Malzeme yüzeyinde istenilen şeklin verilmesi için ise galvanotmetrik tarayıcılar kullanılmakta, bu tarayıcılar vasıtasıyla sistem objektifinin sınırladığı alanlar içerisinde markalama çalışması yapılabilmektedir. Sistemin basit illüstrasyonu şekil 1’de görülmektedir.

 Lazer ile plastik malzemenin markalanması işleminde hatların belirginliği ve kontrastın ayarlanabilirliği malzemenin dalgaboyu ile uyumluluğunun yanı sıra lazer parametrelerinin uygunluğuna bağlıdır. Plastik malzemelerin markalanma işleminde malzeme cinsine ve lazere göre üzerindeki temel etkiler ; köpüklenme, kazıma, renk değişimi, ağartma olarak sınıflandırılabilir.

Düşük lazer ışını yoğunluklarında plastik malzemenin moleküler yapısının bozulmasıyla yüzey şekli değişir, yüzeyde köpürme görülür. Lokalize edilmiş yüksek sıcaklık şayet malzemenin erime noktasının üzerindeyse yüzeyde kazıma gözlemlenir ve bu sonuç genellikle karbondioksit lazer uygulamalarında yaygındır. Plastik malzeme yüzeyi polimer yapıdan farklı bir malzeme ile kaplıysa yüsek yoğunluktaki lazerin parameterelerine bağlı olarak malzemeyi yüzeyden buharlaştırdığı görüldüğü durumlarda ise renk değişimi gözlemlenir. Ağartma işlemi ise düşük dalga boyunun plastik malzeme ile etkileşimi sonucu moleküler yapıların ayrışmasıyla malzeme üzerinde görülür. Bu işlemde çeşitli katkı maddeleri de malzeme yüzeyinde kullanılarak kontrast ayarı yapılabilmektedir. Tüm bu etkilerin lazer tipine göre değişimi Tablo 1’de verilmiştir.

[fusion_builder_container hundred_percent=”yes” overflow=”visible”][fusion_builder_row][fusion_builder_column type=”1_1″ background_position=”left top” background_color=”” border_size=”” border_color=”” border_style=”solid” spacing=”yes” background_image=”” background_repeat=”no-repeat” padding=”” margin_top=”0px” margin_bottom=”0px” class=”” id=”” animation_type=”” animation_speed=”0.3″ animation_direction=”left” hide_on_mobile=”no” center_content=”no” min_height=”none”]

lazer malzeme etkilesimi

Tablo 1 : Malzemenin dalga boyu ile etkileşimi

Excimer lazerler gibi UV dalgaboyunda çalışan sistemlerde fotokimyasal reaksiyonlar plastik malzeme üzerinde renk değişimi etkisini sağlar. Kızılötesi dalga boylarında çalışan fiber lazer ve Nd-YAG lazer gibi teknolojilerde ise reaksiyon fotokimyasal yerine termokimyasala dönerek kazıma ya da yüksek sıcaklık ile renk değişimi etkileri malzeme üzerinde gözlemlenir. Karbondioksit lazere göre daha düşük dalga boyunda çalışmaları ise malzeme üzerinde yüksek çözünürlüğün elde edilebilmesini sağlar. Öyle ki düşük dalgaboyu plastik malzemenin absorbe ettiği enerjiyi kısıtlayarak markalamanın “soğuk markalama” (cold-marking) denilen termal etkinin minimize edilebildiği ve bu sayede çözünürlüğün arttırılabildiği şeklinin uygulanabilmesine imkan verir. Karbondioksit lazer teknolojilerinde ise termokimyasal reaksiyon ve uzun dalga boyu etkisi ile malzeme üzerindeki etki buharlaştırma ya da kazıma şeklinde olmaktadır.

 Lazerin çalıştığı dalgaboyunu absorbe etmeyen polimer yapılar için çeşitli katkı maddelerinin markalama yapılacak yüzeye uygulanması ile bu problem aşılmakta, yüksek kontrast, yüksek hız ve renkli markalama işlemleri için de bu katkı maddelerinden yararlanılmaktadır. Aynı zamanda katkı maddesi olmadan yapılan bir işleme göre daha düşük lazer güçlerinde kaliteli sonuçlar elde edilebilmektedir.  Bu katkı maddeleri lazer ışınını absorbe edip ısıya dönüştürerek malzeme yüzeyinin sadece lazer ışını ile etkiye girdiği alanı köpükleştirir ya da karbonize eder.

Lazer markalamanın plastik malzemeler için önemli avantajlarından birisi oldukça fazla bilgiyi malzemenin ufak bir bölgesine kodlayabilecek yeteneğe sahip sistemlerin günümüzde geliştirilebiliyor olmasıdır. Bunun için iki boyutlu barkodlar günümüzde sıklıkla kullanılmaya başlanmış olup bu barkodlar geleneksel barkodların taşıdığı bilginin 10 katına kadar fazlasını barındırabilmektedir. Bu barkodların plastik malzeme üzerine işlenebilmesi ve işlenildikten sonra okunabilmesi için yüksek derecede hassassiyet gerekmektedir ve günümüz lazer teknolojisinde ışın çapının doğru seçimi ve lazer sistemlerinin sunduğu pozisyon tekrarlama avantajı ile bu uygulama kolaylıkla gerçekleştirilebilmektedir.

[/fusion_builder_column][fusion_builder_column type=”1_1″ background_position=”left top” background_color=”” border_size=”” border_color=”” border_style=”solid” spacing=”yes” background_image=”” background_repeat=”no-repeat” padding=”” margin_top=”0px” margin_bottom=”0px” class=”” id=”” animation_type=”” animation_speed=”0.3″ animation_direction=”left” hide_on_mobile=”no” center_content=”no” min_height=”none”]

NanoMARK serisi fiber lazer markalama makinaları ile yapılan plastik markalama örnekleri

Plastik markalama işlemleri için lazerin gittikçe daha çok tercih edilmesindeki bir diğer husus sistemlerin çevreci, hızlı ve uzun vadede ekonomik olmasıdır. Uygulamalar; geleneksel yöntemlerde kullanılan mürekkep ve diğer kimyasallara harcama yapmadan hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilerek, günümüzde neredeyse bir ampül kadar elektrik harcayan fiber lazer gibi sistemlerle maliyetler düşürülebilmektedir.

Lazer sistemleri sunduğu yüksek hassasiyet ve hız özellikleri açısından da geleneksel baskı, mürekkep ve püskürtmeli yazım gibi uygulamalardan daha avantajlı ve ekonomik olarak uygundur. Lazer sistemleri mürekkep ve kimyasal malzemelerden arındırılmış uygulama yapma olanağı ile çevreci, saniyede 10 metreye kadar çıkabilen tarayıcılarla çok hızlı, fiber lazer gibi teknolojilerin sağladığı yüksek ışın kalitesi ile hassas ve bakım gerektirmeyen sistemler olup her geçen gün endüstride daha fazla tercih edilmektedir. Doğru cihazın seçimi cihaz özelliklerine bağlı olduğu kadar uygulamanın yapılacağı plastiğe eğer kullanılacaksa plastiğe eklenecek katkı maddesine de önemli ölçüde bağlıdır. Malzeme bilimi ve kimya tek başlarına markalama kalitesi problemini çözememekte, lazerin donanım özellikleri ve markalama işlemi için tercih edilecek yazılım özellikleri de markalama kalitesi, hızı ve kalıcılığını etkilemektedir.

[fusion_tagline_box backgroundcolor=”” shadow=”yes” shadowopacity=”0.4″ border=”1px” bordercolor=”” highlightposition=”left” link=”https://www.fiberlast.com.tr/lazer-markalama-makinasi/” linktarget=”” buttoncolor=blue” button=”İNCELEYİN” title=”NanoMARK serisi fiber lazer markalama makinaları” description=”Yerli üretim lazer kaynaklı NanoMARK serisi fiber lazer markalama sistemlerini inceleyin”][/fusion_tagline_box][/fusion_builder_column][/fusion_builder_row][/fusion_builder_container]