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Bearbeiten von Schichtkunststoff mit DLMP®

Verwandte Bezeichnungen:

Graveur-Kunststoff

Chemische Bezeichnungen:

Hersteller:

Duets by Gemini™
Rowmark®

Schichtkunststoff (gelegentlich als „Graveur-Kunststoff“ bezeichnet) ist ein zweilagiges, polymerbasierendes, speziell für CO2-Lasersysteme entwickeltes Produkt. Die zwei Lagen bestehen aus einer sehr dünnen oberen Schicht (~0,001 Zoll oder 0,025 mm) und einer dicken unteren Schicht mit kontrastierender Farbe. Diese werden oft als Abdeckung bzw. Kern bezeichnet. Die Abdeckschicht kann einfarbig sein und eine matte, satinierte oder glänzende Oberfläche aufweisen. Weitere Arten können Abdeckschichten mit metallischen Einlagestoffen, um massives Messing und Aluminium zu simulieren sowie eine gedruckte Holzmaserung umfassen. Die Kernschicht ist normalerweise kontrastreich einfarbig, wie beispielsweise schwarz oder weiß. Schichtkunststoff wird auch mit einem UV-Stabilisator angeboten, der ihn für den Einsatz im Freien geeignet macht.

Die genutzten chemischen Eigenschaften des Kunststoffs sind normalerweise eine Mischung von Acryl- und Styrolpolymeren sowie ‑copolymeren. Styrol wird als ein Copolymer genutzt, um die dicht gepackte Struktur von Acryl aufzubrechen und Flexibilität zu verleihen. Ähnlich den reineren Formen von Acryl depolymerisieren Schichtkunststoff unter fokussierter Infrarotenergie leicht.

Schichtkunststoff und DLMP®-Technologie

Der Schlüsselfaktor, um Schichtkunststoff mit DLMP (Digital Laser Material Processing, digitale Laser-Materialbearbeitung) verträglich zu machen, liegt in seinen speziellen chemischen Eigenschaften des Polymers. Dieser Werkstoff erfährt im Unterschied zu anderen Werkstoffen, die oxidieren und verkohlen können, eine rasche Depolymerisation und Verdampfung.

Die nützlichste Wirkung der Laserenergie bei Schichtkunststoff besteht in der Materialabtragung.

Zu weiteren Informationen sehen Sie bitte nach in unserem Whitepaper zur Laser-Materialbearbeitung.

Materialabtrag

Materialabtrag ist ein physikalischer Vorgang, der Material entfernt. Ein Lasersystem kann Material vollständig von der oberen zur unteren Schicht abtragen (und könnte im Allgemeinen als „Lasercutter“ bezeichnet werden) oder es kann Material teilweise von der Materialoberseite bis zu einer angegebenen Tiefe abtragen (und könnte im Allgemeinen als ein „Lasermarkierer“ bezeichnet werden).

Organische Polymere, wie beispielsweise jene in Schichtkunststoff, sind hervorragende Absorber von CO2-Laserstrahlung (Wellenlänge=10,6 μm). Wenn das Polymer Laserenergie absorbiert, wandelt es rasch Lichtenergie in Molekülschwingungen (Wärme) um. Bei ausreichender Wärme erfolgt eine rasche chemische Depolymerisation. Depolymerisation ist der Prozess, mit dem Polymere bis hinunter in ihre sich wiederholende chemische Einheit aufgebrochen werden. Material, das sich direkt im Laserstrahlpfad befindet, wird abgetragen und verdampft. Diese Abströmungen können auch feine Partikel, wie beispielsweise feste Füllstoffe und Pigmente, enthalten. Das Material, das sich leicht außerhalb des Laserbrennpunkts oder des Laserstrahlpfads befindet, leitet etwas Wärme, jedoch nicht ausreichend für eine vollständige und gründliche Verbrennung und Abtragung. Dieser Bereich der thermischen Beeinflussung wird häufig als die Wärmeeinflusszone (WEZ) bezeichnet. Bei Schichtkunststoff ist die Wärmeeinflusszone minimal. Die durch den Abtrag nun exponierte Schicht kann klebrige Rückstände aufweisen. Dieser Rückstand kann mit einem gebräuchlichen Lösungsmittel, wie beispielsweise Brennspiritus, beseitigt werden. Sofern der Rückstand nicht beseitigt wird, härtet er von einem Tag auf den anderen aus.

Veränderung von Material

Materialveränderung ist ein physikalischer Prozess, der die Eigenschaften und/oder das Aussehen verändert. Lasermarkieren erbringt bei Schichtkunststoff kein nützliches Ergebnis. Die Interaktion zwischen dem Laser und dem Material führt zum Schmelzen der Oberfläche und hat keine Markierung auf der Oberfläche zur Folge.

Kombinierte Bearbeitungsverfahren

Mit Schichtkunststoff können verschiedene Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden, ohne das Material verlagern oder neu befestigen zu müssen. Dieses Beispiel demonstriert, wie Bearbeitungsverfahren miteinander kombiniert werden können, um quadratische und runde Formen zu schneiden und mit Schichtkunststoff und DLMP-Technologie zu markieren/gravieren.

Erwägungen zu Umwelt, Gesundheit und Sicherheit

Interaktionen zwischen Laser und Material erzeugen fast immer gasförmige Abströmungen und/oder Partikel. Die Bearbeitung von Schichtkunststoff (Rowmark®, Marke LaserMark®) mit einem CO2-Laser erzeugt Dämpfe, die hauptsächlich Methylmethacrylat, Diethylether, Cyclopropancarbonsäure, Essigsäure, Ethylacrylat, Methyl-isobutyrat und Propionsäure enthalten. Die Ableitungen bzw. Abströmungen von der Bearbeitung von Schichtkunststoff sollten in die äußere Umgebung abgeführt werden. Alternativ können sie zuerst in einer Filteranlage behandelt und dann in die äußere Umgebung abgeführt werden. Dämpfe von der Laserbearbeitung von Acryl- und Styrolbasierten Produkten wie diese sind entflammbar. Die Laserbearbeitung von Schichtkunststoff sollte stets beaufsichtigt werden.