TherMark i CerMark - na warsztacie

W poprzednim poście ogólnie przedstawiłem te preparaty "na sucho", czysto teoretycznie, podpierając się doświadczeniem zaprzyjaźnionej firmy oraz informacjami ze strony producenta. Ale do mnie sucha teoria nie przemawia, tak więc wrzuciłem te preparaty na warsztat.

1. CO TO JEST?

Na początek to wyjaśnię dlaczego w ogóle jest możliwe znakowanie tymi preparatami i laserem CO2.

Środki zawierają kryształki krzemionki, jest to specjalne sproszkowane szkło o obniżonej temperaturze topnienia, które podczas znakowania, roztapia się i tworzy mikro skorupę. Zawierają również tlenki żelaza, związki które wiążą się z metalem, oraz związki molibdenu i niklu (barwniki) oraz inne związki chemiczne. Laser trafiający na powierzchnię metalu, z powodu bardzo słabej absorpcji promieniowania przez metal, wytwarza punktowo bardzo wysoką temperaturę w bardzo krótkim czasie. Podczas znakowania laserem, związki w preparatach wchodzą w reakcję z powierzchnią metalu pod wpływem działania wysokiej punktowej temperatury. Krzemionka się roztapia i zasycha na powierzchni, łącząc się z tlenkami zawartymi w metalu. Tak tworzy się mikro cienka powłoka o czarnym kolorze.

2. PARAMETRY

Zanim zacząłem przeprowadzać test, musiałem dobrać parametry znakowania, ale oczywiście nie na "oko". Wykonałem więc do każdego preparatu tzn. Power Grid, czyli siatkę parametrów mocy i prędkości w zakresie 10% - 100% . Siatka obrazuje na jakich parametrach (w zakresie +/-10%) wychodzi znakowanie, a na jakich parametrach napotkamy problemy.

Materiał znakowany to płytka ze stali nierdzewnej (klasa A2) o grubości 0.5 mm.
Laser użyty do testów to Trotec Speedy 100 R z tubą 30 W, par. PPI = 1000, par. DPI = 600.

TherMark LMM 14 w aerozolu.

CerMark LMM6000 w aerozolu

Na pierwszy rzut oka, od razu widać różnicę w "elastyczności" wybranych parametrów znakowania. Niestety na zdjęciach nie udało mi się dobrze uchwycić głębokości czerni, która zmieniała się wraz ze zmianą parametrów co 10%.  Nie udało mi się przepalić (wypalić do metalu) środka, ale w kwadratach o mocy 100% i małych prędkościach, zdecydowanie widać bardziej bladą czerń, troszkę za mocno przepaloną, niż na pozostałych, pomijając te kwadraty niedopalone.


A to jest oryginalny Power Grid producenta, który jak widać był wykonany na mocniejszym laserze.

Na ilustracji zaznaczone są trzy obszary, a na kolejnej ilustracji, te same obszary w powiększeniu.

Obszar 1 wskazuje nieprawidłowe parametry znakowania. Za mała moc, za duża prędkość,

Środek nie został trwale zespolony z metalem na całej powierzchni kwadratu.

Obszar 2 wskazuje nieprawidłowe parametry znakowania. Za duża moc, za mała prędkość.

Środek został przepalony (wypalony) z powierzchni metalu.

Obszar 3 pokazuje prawidłowe parametry znakowania. Dobry stosunek mocy do prędkości.

Środek został trwale zespolony z metalem na całej powierzchni kwadratu.

W gruncie rzeczy chodzi o dobranie takich parametrów mocy i prędkości, aby cały obszar znakowania był jednolicie wypełniony, tak jak przedstawia to ilustracja nr 3, poniżej.

No dobrze, parametry już dobrałem i wiem jak to ma mniej więcej wychodzić. Ale na tym nie koniec.
Jak się okazało podczas robienia testów, nie każdy rodzaj stali da radę znakować tymi samymi parametrami. To jedna sprawa, a druga to różnica pomiędzy ustawionymi parametrami znakowania dla TherMarka i CerMarka.

Stal nierdzewna, matowa, znakowanie wychodzi na "ogólnych" parametrach, natomiast stal polerowana, stal z powłoką chromu lub niklu i inne metale "lustrzane" potrzebuje większej mocy lub mniejszej prędkości.
Dzieje się tak ze względu na zmniejszoną mikroporowatość powierzchni metalu i środek potrzebuje więcej energii do wtopienia się w powierzchnię, niż w przypadku stali surowej, której powierzchnia jest zdecydowanie bardziej porowata i roztopione kryształki krzemionki mają o co się "zahaczyć".

CerMark, w porównaniu do TherMarka, też potrzebuje więcej mocy lub mniejszej prędkości ze względu na zawartość powłoki wiążącej z podłożem, która wysycha jak lakier i przez którą laser musi się przebić, żeby doszło do zespolenia środka z powierzchnią metalu. Na zdjęciach moich Power Gridów, doskonale widać różnice w tych parametrach.

3. APLIKACJA

Zarówno TherMark i CerMark występuje w postaci aerozolu (spray), płynu lub skoncentrowanej pasty. Płyny i pasta przewidziane są do nakładania aerografem, tampodrukiem lub sitodrukiem raczej na skalę produkcyjną niż jednorazowe znakowania. Należy je rozcieńczyć alkoholem wg. zaleceń producenta w zależności od użytej technologii nanoszenia. Środki w postaci aerozolu są bardziej poręczne, są zawsze gotowe do użycia i są bardzo wydajne, nawet na dużych powierzchniach i przy większych seriach znakowania.

Sama aplikacja to w sumie żadna głębsza filozofia, psikamy jak sprayem i gotowe. No... nie bardzo.
Widać różnicę aplikowania pomiędzy środkami. TherMark rozpyla się równą warstwą, małą mgiełką dobrze pokrywa metal. CerMark rozpyla się bardzo skoncentrowanym strumieniem, wręcz pluje dużymi kroplami z końcówki co utrudnia położenie równej warstwy. Być może to kwestia różnego składu tych preparatów lub różnych końcówek aerozoli.

Metal "obsikany" i co dalej? Oczywiście należy go wysuszyć i tu kolejne różnice.
Pomagałem sobie sucharką, żeby przyspieszyć odparowanie rozpuszczalników.

TherMark bardzo szybko wysycha. Po wyschnięciu tworzy się powłoka zwartego "pudru" o jasno szarym kolorze. Można go niechcący usunąć palcem, ponieważ puder nie jest związany z podłożem.
Producent zaleca naniesienie warstwy bezpośrednio przed znakowaniem.

CerMark wysycha nieco dłużej. Po wyschnięciu tworzy się zaschnięta powłoka "lakieru" o beżowym kolorze. Powłokę można dotykać, pokryte elementy można "sztaplować" jeden na drugim.
Idealnie nadaje się do znakowania w późniejszym czasie i gdy elementy będą wielokrotnie przenoszone przed znakowaniem.

Powierzchnie surowe, np. stal nierdzewna szczotkowana, nie stwarzają problemów z aplikacją, ale powierzchnie polerowane, chromowane, ogólnie "błyszczące", już tak. Ze względu na małą porowatość, a tym samym słabszą przyczepność do powierzchni, środek może z niej spłynąć.
W takim przypadku można położyć drugą warstwę, ale cienką. Tu raczej sprawdza się zasada "im mniej, tym lepiej". Lepiej położyć dwie cienkie, warstwy niż jedną grubą. Oczywiście warstwa poprzednia musi być sucha, zanim położymy kolejną.

4. ZNAKOWANIE

Wszelkie próby i testy wykonywałem na dwóch laserach Trotec Speedy 100 R, 30 W, soczewka 2"
oraz Trotec Speedy 300, 25 W, soczewka 2.5" i przystawka obrotowa.
Oprócz ustalenia konkretnych parametrów mocy i prędkości dla obu laserów, które w zasadzie dużo się nie różniły, parametr PPI ustawiałem na 1000, a zadania wysyłane były 600-1000 DPI. Oczywiście włączona opcja Wysoka Jakość (High Quality Engraving). Różnice jakie są zauważalne pomiędzy środkami to jakość znakowania małych detali, cienkich linii i drobnych fontów.
Z TherMark w zasadzie wszystko wychodziło poprawnie, nawet font New Times Roman
o wielkości 2 pkt był w miarę czytelny. Zdjęcia też nie sprawiały żadnego problemu.
W przypadku CerMark cienkie linie i małe fonty już zanikały, a drobny raster się zlewał.
Głębokość czerni w przypadku CerMark jest troszeczkę lepsza. Wydaje się bardziej czarna, ale to kwestia padania i odbijania się światła.
Powierzchnia po znakowaniu i wyczyszczeniu dla obu środków jest delikatnie chropowata, wyczuwalna pod palcem. TherMark jest zdecydowanie bardziej ziarnisty, chropowaty, CerMark jest gładki.

Po procesie znakowania należy przedmioty wyczyścić z pozostałości środka. Najlepiej wodą z detergentem do mycia naczyń, a następnie wysuszyć.

Znakowanie, a w zasadzie nowo utworzona powłoka jest bardzo odporna na uszkodzenia mechaniczne.
Nie udało mi się jej zeskrobać paznokciem, wielokrotnie pocierałem o tkaniny, symulując wycieranie. Przedmioty tylko się porysowały, natomiast znakowanie nie zeszło. Myślę, że dopiero użycie papieru ściernego doprowadzi do usunięcia tej powłoki.

5. PODSUMOWANIE

Zarówno z TherMark i CerMark pracowało mi się bardzo dobrze. Są minimalne różnice podczas aplikacji i samego znakowania, ale nie wpływają ona znacząco na końcowy efekt.
Metal zostaje bardzo dobrze znakowany jednym i drugim preparatem.

W tabelce przedstawiam proste porównanie obu środków.

- bardzo łatwa i precyzyjna aplikacja na drobne elementy i małe powierzchnie	- dobra aplikacja na duże powierzchnie
- mały rozbryzg, delikatna mgiełka	- duży rozbryzg, bardzo gęsta mgiełka
- dobra przyczepność do podłoża	- bardzo dobra przyczepność do podłoża
- bardzo dobrze pokrywa przedmiot równą warstwą	- dobrze pokrywa przedmiot grubszą warstwą
- bardzo szybko wysycha	- dłuższe suszenie ze względu na zawartość lakieru
- po wyschnięciu powłoka pudrowana	- po wyschnięciu powłoka lakierowana
- aplikacja bezpośrednio przed znakowaniem	- aplikacja do późniejszego znakowania
- powłoka nieutwardzona, nie można jej dotykać	- powłoka utwardzona, można ją dotykać
- druga warstwa nie wpływa na znakowanie	- druga za gruba warstwa może spowodować spękania na suchej powłoce
- kolor suchej powłoki jasno szary	- kolor suchej powłoki beżowy
- znakowanie bardzo precyzyjne, małe litery, cienkie linie, idealny do zdjęć rastrowych	- znakowanie bardzo precyzyjne, grubsze litery i grafiki, cienkie znaki i linie potrafią zanikać, mały raster się zlewa
- powierzchnia po znakowaniu jest lekko wypukła i chropowata, wyczuwalna pod palcem	- powierzchnia po znakowaniu jest gładka, mniej wyczuwalna pod palcem
- bardziej elastyczny zakres parametrów znakowania	- mniej elastyczny zakres parametrów znakowania
- powierzchnie polerowane, chromowane znakują się standardowo	- powierzchnie polerowane, chromowane potrzebują więcej mocy do znakowania

Na koniec umieszczam parę fotek oznakowanych przedmiotów.