Teflon^®

Procesamiento del Teflon^® usando la tecnología de procesamiento digital de materiales mediante láser (DLMP^®)

Teflon^® y DLMP^® Technology

Las propiedades de los materiales de teflón, como la alta temperatura de fusión y la ausencia de entrecruzamiento, lo hacen altamente compatible con la tecnología DLMP (Procesamiento digital de materiales mediante láser) que utiliza energía láser para modificar la forma o la apariencia de un material. Los efectos de la interacción de la energía láser con el teflón son la ablación y la modificación del material. En el caso del teflón, se pueden aplicar los procesos de corte láser, grabado láser y marcado láser. La energía láser puede hacer una ablación del material para cortar, grabar o marcar el material, o puede cambiar las propiedades de la superficie para crear una marca visible.

Documento de procesamiento de materiales mediante láser

Ablación de material

La ablación de material es un proceso físico que remueve material. El material es removido completamente desde la superficie superior hasta la inferior, o parcialmente, desde la parte superior del material hasta una profundidad determinada.

El teflón es un excelente absorbente de energía láser de CO₂ (longitud de onda=10,6 µm). Cuando el teflón absorbe energía láser, rápidamente convierte la energía óptica en vibraciones moleculares (calor). Con suficiente calor, el teflón sufre una "escisión", donde los enlaces entre unidades repetidas se rompen limpiamente, sin una degradación significativa de la unidad base. Se realiza una ablación limpia del material,el cual se transforma en vapor y un fino polvo de teflón.

Por estos motivos, los láseres CO₂ se emplean comúnmente para la ablación láser del teflón. El material inmediatamente externo al recorrido o punto del láser conducirá cierto calor, pero no el suficiente para una ablación completa. A esta área de efecto térmico con frecuencia se le llama zona afectada por el calor o HAZ. En el caso del teflón, prácticamente no se crea una HAZ porque el teflón posee una alta temperatura de fusión, lo que significa que las superficies adyacentes pueden soportar el calor conducido sin fusionarse o hervir. Los efectos del calor pueden minimizarse mediante la selección de una potencia láser apropiada para un determinado espesor del material.

Corte láser

El corte láser es la remoción y separación completa del material, desde la superficie superior hasta la superficie inferior, a lo largo de una ruta designada. Debido a su alta temperatura de fusión y pureza inherente, el teflón produce una ablación limpia del material a granel. Los bordes que resultan del corte láser del teflón son suaves y libres de la decoloración a veces asociada con los procesos térmicos. El corte láser con teflón producirá un polvo fino de partículas PTFE que puede limpiarse fácilmente con un paño seco. La capacidad mostrada puede extenderse a casi todas las formas, incluso a cortes complejos y poco espaciados.

Corte láser de forma en diamante de 0,25" de espesor de teflón blanco

Grabado láser

El grabado láser es el proceso mediante el cual el material es removido desde la superficie superior hasta una profundidad determinada. Esto es posible debido al control preciso de la modulación láser. Al variar continuamente la energía láser, el grabado láser se puede usar para texturas, fotografías e información, como texto y números. El teflón se puede grabar limpiamente sin decoloración o fusión. Nuevamente, esto se debe a su alta temperatura de fusión y pureza.

Canal creado por grabado láser

Marcado láser (Profundidad)

Cuando se usa energía láser para producir una identificación o información legible por un hombre o una máquina en un material, como un código de barras, un código de fecha o lote, un número de serie o número de pieza, el proceso se considera marcado láser con profundidad o marcado de profundidad láser, si bien es esencialmente un grabado en el material. El marcado de profundidad láser supera un desafío de larga data con el teflón. El uso de métodos con tintas para identificar piezas de teflón siempre falla porque la tinta simplemente no se adherirá a la superficie. La tecnología DLMP crea grabados permanentes sin el inconveniente de manipular tintas complicadas.

Número de serie, tamaño de letra 24 aplicado al teflón negro mediante marcado de profundidad láser

Modificación de material

Como se debatió, el teflón absorbe 10,6 µm de energía láser fácilmente y realiza una ablación limpia. Sin embargo, el láser CO₂ no es efectivo para crear contrastes. Los láseres de fibra que operan a 1,06 µm tampoco son efectivos para crear contrastes sobre el teflón blanco puro. En realidad, el teflón se usa con frecuencia como difusor de luz a esta longitud de onda. Sin embargo, hay un método para producir contraste sobre el teflón negro. El pigmento negro de carbono usado para crear el teflón negro absorbe muy bien la energía del láser de fibra. Esta energía se convierte en calor, la que es conducida por la matriz del polímero. Cuando se controla apropiadamente, el polímero comenzará a hervir, creando más área de superficie. Las superficies adicionales refractan, lo cual resulta en una marca blanca de alto contraste sobre el teflón negro. Este proceso, a veces llamado blanqueo o espumado, no deja residuo o polvo y las áreas marcadas conservan las propiedades del teflón.

Marcado láser (Superficie)

El teflón negro se puede marcar con un láser de fibra para proporcionar información, como números, texto, códigos de barras y aún fotografías. La marca es permanente y exhibe un alto contraste, haciendo de esta una alternativa atractiva frente a los métodos de entintado. El ejemplo muestra un número de serie marcado en la superficie de teflón negro.

Número de serie, tamaño de letra 24 marcado en la superficie del teflón negro

Procesos combinados

Se pueden aplicar diferentes procesos al teflón sin tener que mover o reajustar el material. La imagen del ejemplo demuestra de qué modo se pueden combinar los procesos para el corte con teflón en un stock de láminas, grabado de una forma de diamante en el material y marcado de la superficie con un número de serie. El grabado y marcado siempre se realizan antes del corte en un proceso combinado.

Corte con láser y teflón negro marcado

Consideraciones de salud, seguridad y ambiente

Las interacciones del láser con el material casi siempre crean emanaciones gaseosas o particuladas. El mecanismo de descomposición principal del Teflon® cuando se usan procesos de ablación láser es la escisión; se realiza la ablación de partículas de teflón más pequeñas del material y se depositan en forma de polvo blanco fino. La emanación de fase gaseosa también está presente e incluye fluoruro de carbonilo, fluoroformo, hexafluoropropileno y tetrafluoropropileno. Estos gases y partículas deben ser conducidos al ambiente exterior de conformidad con las reglamentaciones gubernamentales. Alternativamente, las emanaciones pueden ser tratadas primero con un sistema de filtrado y luego conducidas al ambiente exterior. Algunos materiales tienden a generar productos inflamables durante el procesamiento mediante láser. De esta forma, el procesamiento mediante láser siempre debe ser supervisado.