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Lavorazione di fluoropolimero di Halar® utilizzando DLMP®

Vari pezzi di Halar® idonei per il taglio, la marcatura e l'incisione laser

Nomi correlati:

Norton® ECTFE, Symalit® ECTFE

Nomi chimici:

etilene-clorotrifluoroetilene (più diffuso), poli(1-cloro-1,2,2-trifluorobutano-1,4-diil), poli(etene-co-clorotrifluoroetene)

Fabbricanti:

Quadrant Plastics Saint-Gobain High Performance Films Solvay Specialty Polymers®

Halar® è il nome commerciale dell'etilene-clorotrifluoroetilene (ECTFE), un copolimero termoplastico di etilene e clorotrifluoroetilene. L'Halar è stato sviluppato ed è commercializzato da Solvay Specialty Polymers. L'Halar è utile in applicazioni che richiedono un elevato grado di resistenza alla corrosione e una permeabilità ultraridotta. Perfino a temperatura e concentrazione elevate, l'Halar mostra un'eccellente resistenza ad acidi, solventi, ossidanti e sostanze caustiche. Inoltre, è resistente al calore e al fuoco e ha buone proprietà di isolamento elettrico (cioè, elevata resistività, bassa costante dielettrica). Il colore naturale dell'Halar è biancastro, ma a volte è disponibile in colore nero. Sono disponibili fogli, aste e tessuti grossolani.

Halar® e tecnologia DLMP®

Le proprietà del materiale dell'Halar, principalmente resistenza al calore e all'ossidazione, lo rendono altamente compatibile con tecnologia DLMP (lavorazione dei materiali mediante laser digitale). Nelle sezioni a seguire si descrive l'influenza di tali proprietà sui risultati della tecnologia Digital Laser Material Processing (DLMP) (Lavorazione digitale di materiali mediante laser). Gli effetti dell'interazione dell'energia laser con l'Halar sono ablazione del materiale e modifica del materiale. Nel caso dell'Halar, valgono i processi di taglio laser, incisione laser e marcatura laser. L'energia laser può asportare il materiale per tagliarlo, inciderlo o marcarlo oppure può modificare le proprietà superficiali per creare una marcatura visibile. Ciascuno di tali processi viene descritto nella rispettiva sezione a seguire. Per maggiori informazioni consulta il nostro White paper sulla lavorazione dei materiali mediante laser.

Solco tagliato a laser da Halar® su lamieraHalar® marcato a laser sulla superficie con numero di serie con asteManicotto intrecciato spesso di Halar® tagliato a laserHalar® marcato a laser sulla superficie con laser a fibra in codice 2DHalar® marcato a laser in alto con numero di serie

Ablazione di materiale

L'ablazione del materiale è un processo fisico che asporta il materiale. Il materiale viene asportato completamente dalla parte superiore a quella inferiore della superficie o parzialmente dalla parte superiore del materiale fino a una profondità specificata. L'Halar è un eccellente assorbitore di energia laser CO2 (lunghezza d'onda = 10,6 μm). Quando l'Halar assorbe l'energia laser, converte rapidamente l'energia ottica in vibrazioni molecolari (calore). Con calore sufficiente, l'Halar subisce una rapida fusione e vaporizzazione, in cui i legami molecolari vengono interrotti in vari punti nella sua struttura molecolare. Il materiale che si trova direttamente nel percorso del laser viene ablato, generando vapori, ma non residui o scolorimento. Per l'ablazione laser dell'Halar, vengono principalmente utilizzati laser a CO2. Il materiale appena all'esterno del punto focale o percorso del laser veicolerà del calore, ma non in quantità sufficiente all'ablazione completa e accurata. Quest'area viene spesso indicata come zona influenzata dal calore o HAZ. Nel caso dell'Halar, si crea una HAZ minima, poiché l'Halar possiede un'elevata temperatura di fusione; le superfici adiacenti possono sopportare il calore condotto senza una fusione eccessiva. Come già visto nella panoramica sulla DLMP, gli effetti termici possono essere ridotti al minimo selezionando una potenza idonea per un dato spessore di materiale.

Modifica delle proprietà del materiale

Come già visto, i laser a CO2 da 10,6 μm sono molto utili per la rimozione di materiale ai fini del taglio e dell'incisione. Tuttavia, i laser a CO2 sono inefficaci per creare contrasto. Per tale operazione, sono più adatti i laser a fibra. L'Halar assorbirà inoltre l'energia laser della fibra da 1,06 μm e la convertirà in calore. La potenza applicata alla superficie può essere controllata accuratamente al fine di creare contrasto senza rimozione di materiale. La marcatura risultante sarà di colore nero. Questo processo, a volte indicato come carbonizzazione, non lascia residui né polvere.

Marcatura laser (superficie)

L'Halar può essere marcato in superficie con un laser a fibra per veicolare informazioni, quali numeri, testo, codici a barre e perfino fotografie. La marcatura è permanente e mostra un buon contrasto, rendendola un'alternativa interessante ai metodi a inchiostro. Questo processo è molto idoneo alla creazione di informazioni leggibili da persone e macchine.

Halar® marcato a laser sulla superficie con numero di serie

Processi combinati

È possibile applicare processi multipli all'Halar senza dover spostare o fissare nuovamente il materiale. Questa immagine esemplificativa mostra come sia possibile combinare i processi per tagliare l'Halar da fogli di lamiera, incidere un canale nel materiale e marcare un numero di serie sulla superficie. L'ordine di questi processi può essere controllato dall'operatore.

Halar® tagliato, inciso e marcato a laser sulla superficie con numeri di serie

Considerazioni su ambiente, salute e sicurezza

Le interazioni tra laser e materiale creeranno sempre effluente gassoso e/o particolato. In ragione della sua complessa chimica dei polimeri e delle macromolecole, la lavorazione laser dell'Halar usando un laser a CO2 produce un'ampia gamma di gas contenenti fluoro e cloro. Soprattutto, questo effluente contiene acido cloridrico e fluoruro di idrogeno. Questi gas e particolati devono essere convogliati verso un ambiente esterno in base alle normative governative. Oppure, è possibile trattare l'effluente prima con un sistema di filtrazione e poi convogliarlo a un ambiente esterno. L'Halar è resistente alle temperature elevate, ma può subire reazioni esotermiche se dispone di energia laser sufficiente. Pertanto, occorre sempre monitorare la lavorazione laser dell'Halar.