プラスチック
プラスチックは、押し出してシート状にしたり、より複雑な形に成形したりできる可鍛性の有機材料です。プラスチックには、アクリルやABSのような汎用プラスチックからポリカーボネートやアセチルのような工業用プラスチックまで、さまざまな種類があります。汎用プラスチックは安価で幅広い用途がある一方、工業用プラスチックは、高い強度や高い使用温度のような特定の性能要件を満たすよう開発されています。ほぼすべてのプラスチックをレーザー切断、彫刻、およびマーキングによって加工できます。プラスチックのベンダーについては、材料サプライヤー一覧をご覧ください。
プラスチックの種類
レーザー加工の種類
新製品の開発から大量生産に至るまで、材料加工におけるレーザーの役割はこれまでになく広がっています。すべてのレーザー加工について、レーザービームのエネルギーは材料と相互作用して、何らかの方法で材料を変換します。各変換（つまりレーザー加工）は、レーザービームの波長、出力、デューティサイクル、および反復率を精密に調整することで制御されます。このようなレーザー加工には、以下のものがあります。すべての材料には、レーザービームがどのように相互作用し、その結果材料がどう改質されるかを決定付ける固有の特性があります。このことは、レーザーシステムを「レーザーカッター」、「レーザー彫刻機」、または「レーザーマーカー」として使用するかどうかに関係なく当てはまります。プラスチックの最も一般的な加工方法を以下にご紹介します。
プラスチックのレーザー切断
CO2レーザービームのエネルギーはほとんどのプラスチックで簡単に吸収されるため、レーザービームの光路にある材料は急速に加熱されて気化します。レーザー出力が十分な強さであれば、レーザービームによって材料が完全に切断されます。ほとんどのプラスチックは、レーザーで切断されるとすぐに気化するため、熱影響域を最小限に抑えながら滑らかで真っ直ぐなエッジとなります。
プラスチックのレーザー彫刻
CO2レーザービームの出力を制限して、材料を指定の深さまで除去（彫刻）することができます。レーザー彫刻加工を使用すると、プラスチックの表面に複雑なパターンやデザインを作り出すことができます。
プラスチックのレーザーマーキング
プラスチックによっては、ファイバーレーザービームを当てると色や色合いが変わることがあります。材料が除去されることなく外観が変化する加工をレーザーマーキングと言います。レーザーマーキングを使用することで、シリアル番号や製造会社のロゴなどの情報を伝達することができます。
複合加工
前述のレーザー切断、レーザー彫刻、およびレーザーマーキング加工は、プラスチック材料を移動したり再固定したりせずに組み合わせることができます。
プラスチックのレーザーシステムに関する一般的な注意点
プラットフォームのサイズ – レーザー加工するプラスチックの最大サイズを保持するのに十分な大きさであるか、大型の材料を加工するためのクラス4の機能を備えていなければなりません。
波長 – 10.6ミクロンの波長はほぼすべてのプラスチックでよく吸収されるため、大抵のプラスチックのレーザー切断、彫刻、およびマーキングに最適です。PETやポリイミドのような特定の特殊プラスチックのレーザー加工には、9.3ミクロンの波長の方が適しています。1.06ミクロンの波長のファイバーレーザーは、プラスチックのレーザー切断や彫刻には向いていませんが、アセチルやABSのような一部の特殊プラスチックのレーザーマーキングには最適です。
レーザー出力 – 適用する加工に基づいて選択する必要があります。プラスチックのレーザー切断および彫刻には、25～150W（CO2レーザー）が最適です。プラスチックのレーザーマーキングには、40～50W（ファイバーレーザー）が最適です。
レンズ – 2.0レンズは、プラスチックのレーザー加工に最適な汎用加工レンズです。
切断テーブル – レーザー切断するプラスチックのシートを支えます。
排気 – レーザー加工中に発生した気体や粒子をプラスチックのレーザー彫刻機、カッター、およびマーカーから除去するのに十分なエアフローが必要です。
エアアシスト – レーザーの焦点の近くに空気を噴射して、プラスチックのレーザー彫刻、切断、およびマーキング中に発生した気体や粒子を除去します。
プラスチックのレーザー加工に関する環境、衛生、および安全性への配慮
ほとんどの場合、レーザー材料の相互作用によりガス状流出物や粒子が生じます。流出物には、さまざまな揮発性有機化合物（VOC）が含まれているため、外部の環境に排出する必要があります。あるいは、流出物を最初にろ過システムで処理してから外部環境に排出することもできます。PVCなどの塩素が含まれているプラスチックはレーザー加工しないでください。プラスチックの燃焼はレーザー加工に伴う現象で、炎を発生させる可能性があります。そのため、プラスチックのレーザー加工を常に監視する必要があります。
