Influência dos aditivos em plásticos na marcação a laser

Os plásticos, proveniente de materiais poliméricos, levam em sua formulação outros materiais, conhecidos como aditivos. Estes aditivos têm por finalidade conferir ao produto melhora de propriedade físicas e químicas de acordo com a aplicação desejada. Para a marcação a laser em plásticos, diversos aditivos são utilizados para melhorar a absorção do material, devendo a sua escolha estar de acordo com o tipo de fonte de laser e polímero utilizado. Normalmente estes aditivos possuem alta absortividade em fontes que emitem no IR (infravermelho), podendo ser utilizados em alguns casos com fontes UV (ultravioleta), sendo materiais sensíveis a ambos tipos de radiação. Desta forma, para uma boa marcação a laser é necessário levar em consideração 3 aspectos, tipo de material polimérico, tipo de aditivo e tipo de fonte de laser utilizado para a realização da marcação.

Principais aditivos utilizados:

Para um bom contraste de marcação a laser utiliza-se geralmente de 0,1 a 1% em volume da quantidade de aditivo na formulação do material plástico

Mecanismo de marcação:

Em polímeros, o mecanismo de marcação ocorre de forma bastante semelhante ao dos materiais metálicos, porém, devido a diferença do tamanho de molécula e das ligações presentes na sua estrutura, a forma no qual ocorre a absorção da energia e sua propagação no material é bastante característico para cada tipo de polímero. Estas marcações, como observado na Figura 1, podem se apresentar de diversas formas, como:

  • Espumagem (Foaming)
  • Carbonização (Blacking)
  • Coloração (Bleaching)
Coloração e carbonização:Espumagem:
Corantes inorgânicos
Óxidos metálicos
Negro de fumo
MicaTalco (Di ou Tri)-óxido de antimônio dopado com estanho
Partículas de alumínio
Carbonatos
Hidróxidos de alumínio  

Tipos de marcação em polímeros

Em plásticos, a marcação ocorre de forma bastante semelhante ao processo dos metais, porém, devido a diferença do tamanho de molécula e das ligações presentes na sua estrutura, a forma no qual ocorre a absorção da energia do feixe de laser e sua interação com o material é bastante característico. Estas marcações podem ocorrer em diferentes processos na forma de espumação (foaming), baixo-relevo/vaporização (engraving), com ou sem mudança de cor de fundo, descoloração/carbonização e coloração (bleaching and burning).

Espumação (foaming):

Este tipo de gravação ocorre devido a formação de gases a partir do aquecimento local gerado pelo feixe do Laser. Os parâmetros utilizados para este tipo de gravação são de médias a altas potenciais em médias frequências, utilizando velocidades moderadas, não gerando perda de material e nem carbonização superficial.

Baixo Relevo e oxidação:

Neste tipo de gravação é gerado pela evaporação do material superficial ocorrendo conjuntamente a carbonização da superfície. Para atingir esta característica de gravação, são utilizadas altas potências de gravação com frequências moderadas (médias) em velocidades médias para altas. Obtendo nas maiorias das vezes uma coloração acastanhada.

Baixo Relevo (engraving):

Nesta gravação ocorre a evaporação de maneira intensa com remoção do material com o mínimo de carbonização.  Esta gravação é alcançada quando se utiliza altas potências e baixas frequências e velocidades moderadas para baixas.

Coloração e Carbonização (bleaching and burn):

Neste tipo de gravação, a marcação é gerada simplesmente pela mudança de cor superficial gerada ou por oxidação via carbonização ou por reações fotoquímicas dependendo do tipo de polímero empregado. Para alcançar este tipo de gravação são utilizadas média a baixas potências em baixas frequências, com altas velocidades de gravação.

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