Lavorazione di fluoroelastomero di Viton® utilizzando DLMP®

Vari pezzi in Viton® adatti per taglio, marcatura e incisione laser

Nomi correlati:

FKM®, fluoroelastomero, Tecnoflon®

Nomi chimici:

N/D – La chimica dipende dal grado di FKM

Fabbricanti:

DuPont™ Solvay Polymers®

Il Viton® è una classe di fluoroelastomeri termoindurenti sviluppata da DuPont™ Performance Elastomers. Le resine Viton sono costituite da due o più fluoropolimeri. In tutto ci sono quattro famiglie base di Viton: 1. Viton® A - copolimero di esafluoropropilene (HFP) e fluoruro di vinilidene (VDF o VF2) 2. Viton® B - terpolimero di HFP, VF2 e tetrafluoroetilene (TFE) 3. Viton® F - terpolimero di HFP, VF2 e tetrafluoroetilene (TFE) 4. Gradi speciali, che includono GLT, ETP e GFLT - in genere includono delle combinazioni di etilene, TFE e perfluorometil-vinil etere (PMVE) per una maggiore resistenza chimica; il Viton è noto soprattutto per la sua resistenza a temperature elevate, sostanze chimiche, ossidazione atmosferica ed esposizione solare. Grazie a queste proprietà il Viton è adatto per usi impegnativi in applicazioni aerospaziali, automobilistiche, chimiche e idrauliche. Il Viton è disponibile in fogli, tubi o cavi ed è di colore nero.

Viton® e la tecnologia DLMP® (Digital Laser Material Processing - lavorazione digitale di materiali mediante laser)

Le proprietà del materiale del Viton, 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 DLMP. Gli effetti dell'interazione dell'energia laser con il Viton sono l'ablazione e la modifica del materiale. Il diagramma in basso mostra gli effetti e i processi possibili sulla base delle interazioni uniche fra energia laser e Viton. Nel caso del Viton è possibile applicare i processi di taglio laser, incisione laser e marcatura laser. L'energia laser può ablare 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 ulteriori informazioni, consulta il nostro White paper sulla lavorazione dei materiali mediante laser.

Taglio laser del Viton® in guarnizioniTaglio laser del Viton® con retroilluminazione per mostrare l'intaccaturaMarcatura laser superficiale del Viton® per codice QRTaglio laser del Viton® in campioni spessi e sottiliMarcatura laser del Viton® con raggio intorno alla profondità

Ablazione di materiale

L'ablazione del materiale è un processo fisico che asporta il materiale. Un sistema laser può rimuovere completamente il materiale dalla superficie superiore a quella inferiore (operazione comunemente definita "il taglio,"), oppure può rimuovere parzialmente il materiale fino a una profondità specifica (operazione comunemente definita "marcatura laser"). Il Viton è un eccellente assorbitore di energia laser a CO2 (lunghezza d'onda=10,6 μm). Quando il Viton assorbe l'energia laser, converte rapidamente l'energia ottica in vibrazioni molecolari (calore). Con un calore sufficiente, il Viton subisce la degradazione termica, in cui i legami molecolari vengono spezzati in vari punti della sua struttura molecolare. Il materiale che si trova direttamente sul percorso del laser viene ablato creando vapore e una polvere nera sottile. I laser a CO2 sono impiegati esclusivamente per l'ablazione laser del Viton. Il materiale appena all'esterno del punto focale o del percorso del laser condurrà un po' di 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 del Viton, si crea una HAZ minima, poiché il Viton possiede un'elevata temperatura di degradazione; ciò significa che le superfici adiacenti possono sopportare il calore condotto senza deformarsi. 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. Il Viton assorbirà l'energia laser a fibra a 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 marrone chiaro. Questo processo, chiamato a volte sbiancamento o "foaming", non lascia residui o polvere.

Marcatura laser (superficie)

Il Viton può essere marcato superficialmente con un laser a fibra, per riportare informazioni come numeri, testi, codici a barre e persino fotografie. La marcatura è permanente e mostra un buon contrasto, rendendola un'alternativa interessante ai metodi a inchiostro. Benché non produca una marcatura particolarmente brillante, questo processo è sufficiente per creare informazioni leggibili dall'uomo e dalle macchine.

Viton® marcato a laser a fibra sulla superficie con numero di serie

Processi combinati

Al Viton possono essere applicati più processi senza dover spostare o rifissare il materiale. L'esempio dimostra come è possibile combinare i processi per tagliare il Viton da fogli, incidere un canale nel materiale e marcare la superficie con un numero di serie. Nei processi combinati l'incisione e la marcatura in genere sono eseguite prima del taglio.

Viton® tagliato, inciso e marcato a laser sulla superficie

Considerazioni su ambiente, salute e sicurezza

Le interazioni tra laser e materiale creano quasi sempre effluente gassoso e/o particolato. A causa della complessità della chimica dei polimeri e delle macromolecole, la lavorazione del Viton con un laser a CO2 produce un'ampia serie di gas contenenti fluoro. In particolare, questo materiale di scarto contiene fluoruro e e fluoruro di idrogeno. Questi gas e particolati devono essere convogliati a 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. Il Viton è resistente alle alte temperature, ma può subire reazioni esotermiche se fornito di energia laser sufficiente. Di conseguenza la lavorazione laser del Viton deve essere sempre supervisionata.