A műanyagok lézersugaras jelölése talán a leginkább elterjedt lézersugaras megmunkálás. A jelölés része a tömeggyártásnak, ahol gyakran szabad szemmel nem is követhető sebességgel halad a gyártmány a gyártósoron, és ebben a dinamikus folyamatban kell sokszor minden egyes terméket egyedi azonosítóval ellátni. A jelölés hatásmechanizmusát tekintve lehet gravírozás, ablálás, hőkezelés, habosítás és hőszínezés. Az autóipari kábelek szigeteléseinek jelölésére gyakorlatilag csak a hőszínezés jöhet szóba, mivel minden más jelölési mechanizmus az anyag szerkezetének vagy mennyiségének olyan mértékű változását okozza, amely már zavarná az alapvető rendeltetést.

Mivel a jelölést a lehető legrövidebb idő alatt kell elvégezni, természetes, hogy ebben a technológiai környezetben a jelöléssel szemben nemcsak a legalapvetőbb műszaki követelmények fogalmazódnak meg – mint pl. a láthatóság vagy a tartósság –, de a gyorsaság is. Az elvégzett kísérletek az eredeti, 0,26 s-os ciklusidő rövidítése céljával készültek.

A tanulmány a járművillamossági vezetékek lézeres jelölhetőségének vizsgálati eredményeit ismerteti. A PVC-szigetelés színe és szerkezete eltérő volt.

A járműipari kábelek szigetelésének lézeres jelöléseit a felületi és a keresztmetszeti mikroszerkezet vizsgálatával jellemeztük. A lézeres jelölésnek nemcsak a vizuális jellemzői, hanem a felületi morfológiája is irányítható a technológiai változókkal. A jelölés behatolási mélysége jelentősen függ a kábelek szigetelésének színétől. Ennek az az oka, hogy a műanyagok színét adó adalékanyagok nem egyformán nyelik el a lézersugarakat: a jó elnyelőképességű adalékokat, pl. fekete pigmentet tartalmazó műanyagok jól jelölhetők. Az általánosan elfogadott jelölhetőségi színskálához képest a kutatómunkában vizsgált PVC-anyagok között a piros színű szigetelés jelölése mélyebb, mint a feketéé, és a zöld színű anyagba is kevésbé mélyen hatolt be a lézersugár, mint a sárgába. A felület vizuális vizsgálata alapján viszont valóban a sárga szigetelés jelölhetőségét értékeltük a leginkább problémásnak. A transzparens réteggel fedett piros szigetelésen a piros anyag kifehéredése ellenére is sötét (fekete) jelölés keletkezik. Ennek az a magyarázata, hogy a piros réteg határfelületén fejlődő hő, visszafelé hevítve, feketére színezi a transzparens réteget. Az ilyen, kétrétegű szigeteléseken számítani kell a rétegek szétválására is.

A lézeres jelölhetőség vizsgálati eredményei lehetővé tették a különböző színű szigeteléssel készült járműipari vezetékek megfelelő technológiai változóinak meghatározását, s ezáltal a gyártási folyamatban való optimális jelölését. Tézisként megállapítható: a járművillamossági vezetékek PVC-szigetelésének lézeres jelölése során a kifehéredést biztosító pigmentekkel adalékolt PVC-szigetelésen is fekete jelölés keletkezik akkor, ha az alap szigetelőréteget egy transzparens védőréteg fedi.

A kutatómunkát a Magyar Tudományos Akadémia Domus–ösztöndíjprogramja, valamint az A1-CT-TOK-12 TÁMOP, Határon Túli Tapasztalt Oktató-kutatói Ösztöndíj támogatta. A kutatás szakmai hátterét az MTA–BME Kompozittechnológiai Kutatócsoport, a BME Anyagtudomány és Technológia Tanszék, valamint a Lasersystems Kft. biztosította.

Szemléltető képanyag

1. A kísérleti jelölésen átesett kábelek egy sorozata, a jelölt felülete

2. Képek a lézersugárral kezelt zóna felületéről és keresztmetszeti csiszolatairól.

3. A fekete szigetelésű kábelek keresztmetszeti képe (a lézersugárral végzett jelölés világos színűre változtatta a felületet)

Bitay Enikő: Laser markability of PVC coated automotive electric cables. eXPRESS Polymer Letters ISSN1788-618X, Vol.13, No.4 (2019) 379–389, Q1, IF=3,064