Velkou předností přímého značení plastových materiálů lasery je jeho vysoká kvalita. Té lze dosáhnout díky velmi malé stopě laserového paprsku, kontrastu bez nebo i za použití speciálních pigmentů a také rychlosti značení vektorovými lasery, například od Solaris Laser, umístěnými přímo ve výrobních linkách. Přímé značení na materiálu se používá pro identifikaci výrobku, nejčastěji Datamatrix kódem, nebo i k dekoraci a grafickému popisu. Výhodou tohoto značení je, že se při něm většinou nepoužívá žádný přídavný materiál, značení laserem je tedy vhodné i pro zdravotní výrobky a splňuje mnoho požadavků podle potravinářských (FDA), zdravotnických (UID) i vojenských norem (MIL-STD). Správná „Laserová formula“ plastu nemůže být toxická a nesmí mít ani negativní efekt na produkt a jeho fyzikální vlastnosti nebo funkčnost.
Značení na mezivrstvu
Pro značení a dekoraci plastů se používají nejčastěji Nd:YAG nebo Nd:YVO4 lasery a polovodičové vláknové lasery na vlnové délce 1064 nm, tedy blízko infračervenému spektru. Další variantou nastupujících laserů jsou zelené lasery, které emitují paprsek ve viditelném spektru světla a jsou řazeny ke studeným laserům. Ty opravdu svítí zeleně. Vývoj pokročil a dnes se na značení a dekoraci v průmyslových aplikacích používají také UV lasery, jejichž působení je výhradně fotochemické, bez tepelné složky. Zajímavostí použití zeleného laseru je značení na mezivrstvu plastu, při němž laser ve viditelném spektru světla projde přes průsvitnou vrstvu plastu a zastaví se o druhou vrstvu plastu například černé barvy, na kterou značí. Tato vlastnost se často využívá v automobilovém průmyslu k dekoraci světel, s čímž má Solaris Laser velké zkušenosti. Podle typu plastového materiálu dochází často k fotochemickému efektu, bez tepelného poškození materiálu a bez gravírování. Tento efekt vytváří na materiálu kontrast v závislosti na vlastnostech plastu reagovat na laserové záření. Tam, kde nelze dosáhnout kontrastu, protože polymery laserovou energii neabsorbují, pomáhají přidané pigmenty do základního Masterbatch.
Co hovoří pro laser
Pro přímé značení laserem hovoří několik aspektů, které předčí drahou inkoustovou technologii inkjet značení. Zaprvé je to absence spotřebního materiálu, jako jsou inkousty a ředidla, která se při značení často odpařují do prostoru výroby a kontaminují jej. Druhým faktorem je nesmazatelnost a odolnost nápisu v porovnání s inkoustovým značením, které je závislé na povrchovém napětí plastu a někdy před aplikací inkoustu vyžaduje použití plazmy, jinak se inkoust z potištěného povrchu snadno setře. Třetí výhodnou vlastností laseru je značení skrze průsvitné plochy dovnitř výrobků nebo na velmi těžce přístupná místa díky dlouhé zaostřovací vzdálenosti laserové optiky. Na plastovém materiálu se odehrávají tři základní reakce. První (tmavé na světlém) se děje absorbováním energie laseru do plastu, čímž se zvyšuje lokální teplota materiálu v okolí absorpce na takovou úroveň, že dojde k termální degradaci polymeru. Za přítomnosti kyslíku může dojít i k jeho hoření. Omezené množství kyslíku uvnitř materiálu substrátu má za následek jeho lehké ožehnutí, které způsobí černou formu polymeru nebo tmavé kontrastní značení. Druhou variantou (světlé na tmavém) je napěnění polymeru. K tomu dochází, když je lokální teplota polymeru okolo absorpce dostatečně vysoká, takže polymer generuje při hoření nebo odpařování plyn. Tento teplý plyn je obklopen rozteklým polymerem a je v něm zachycen v podobě bublinek. Je-li energie laseru dostatečně kontrolována, napěnění je definované a má za následek odraz světla v bublinkách, který tvoří světlé značení na tmavém (neodrazivém) povrchu. Třetí variantou (barva) je laserem vyvolaná tepelná degradace jedné barvy v probarvené struktuře, například v kombinaci sazí a stabilizovaného anorganického barviva. Po zahřátí jsou saze odstraněny a zůstane jen anorganické barvivo. Tímto způsobem však nelze dosáhnout všech barev.