Marcatura laser CO2 - CO2 laser e vetro: parte 1
Il vetro è uno dei materiali che può essere sottoposto a lavorazione industriale a laser a CO2. Le principali lavorazioni eseguibili sono la marcatura e il taglio laser. In questo articolo vedremo le principali caratteristiche del vetro come materiale laserabile e le possibili applicazioni di marcatura del vetro.
Qual è la composizione del vetro?
Il vetro è un materiale di origine naturale, composto principalmente da silice (SiO2). La produzione prevede di riscaldare questo materiale fino al punto di fusione e farlo solidificare nuovamente. Da questo processo si ottiene il vetro, un materiale trasparente e dall’ottima resistenza alla corrosione.
Accanto a questo caratteristiche, il vetro ha anche alcuni difetti. I principali sono la sua fragilità e la sua scarsa resistenza alla dilatazione termica.
I tipi di vetro laserabile
Proprio per queste sue caratteristiche, sottoporre il vetro a lavorazione laser richiede qualche accortezza. Le possibilità di lavorare il vetro con il laser dipendono in definitiva dalla composizione del vetro e dal tipo di produzione.
Composizione
La maggior parte dei vetri disponibili in commercio non è composta soltanto da silice. A questo materiale vengono aggiunti altri composti che modificano le proprietà del vetro e lo rendono adatto ai diversi utilizzi.
L’aggiunta di sostanze alla composizione modifica però la “laserabilità” del materiale. Se ad esempio al vetro sono stati aggiunti metalli esso non può essere sottoposto alla lavorazione al laser. Un esempio classico sono i vetri-cristallo, cioè dei vetri nella cui composizione è presente una percentuale di piombo, allo scopo di aumentarne la trasparenza.
Produzione
La maggior parte dei vetri è prodotta industrialmente. Tuttavia, esiste anche una produzione di oggetti in vetro artigianali il cui costo è maggiore, per ovvie ragioni.
Il vetro industriale ha una struttura più uniforme e che pertanto si presta meglio a essere sottoposto a lavorazione laser. Il vetro artigianale invece si presta meno a essere lavorato con il laser. In questo caso proprio la lavorazione artigianale può determinare delle incoerenze nella composizione e nella struttura come ad esempio microfratture che, se sottoposte al calore generato dal laser, potrebbero spezzare il vetro.
Come funziona la lavorazione laser del vetro
A differenza degli altri materiali, nei quali la modificazione del materiale avviene per sublimazione, il vetro funziona in modo diverso. Come abbiamo detto in precedenza, caratteristica del vetro è la sua scarsa sopportazione della dilatazione termica. Quando il vetro è sottoposto al laser si producono delle fratture a livello microscopico che hanno come risultato la realizzazione di una marcatura o di un taglio.
Come avviene questo processo? All’interno del vetro restano intrappolate delle microbolle di aria. Quando il laser raggiunge la superficie la riscalda causa la dilatazione di queste bollicine. Dato che il vetro non ha flessibilità, questa dilatazione provoca le microfratture di cui abbiamo parlato in precedenza e quindi produce la lavorazione desiderata.
La marcatura al laser CO2 su vetro
La marcatura al laser è una delle operazioni più comuni eseguite sul vetro. I principali ambiti di applicazione riguardano la decorazione e l’incisione di codici e altre informazioni.
Rispetto ai processi tradizionali, la produzione al laser presenta indubbi vantaggi in termini di pulizia, risparmio e possibilità applicative.
A seconda del tipo di vetro il processo di marcatura può avvenire in diversi modi.
Vetro sodio-calcico
Il vetro sodo-calcico è la tipologia di vetro più comune. Utilizzata la produzione di finestre, bottiglie, stoviglie in vetro e altri oggetti di uso comune, si presta bene alla lavorazione al laser.
Su questo tipo di vetro la marcatura si ottiene attraverso la generazione di migliaia di microfratture sulla superficie del vetro. Lo shock termico provoca la dilatazione del vetro che, essendo un materiale rigido, si frattura. Si ottiene così un segno opaco dall’aspetto satinato, abbastanza simile alle lavorazioni eseguite con i metodi tradizionali ma a costi molto più bassi.
Alcuni esempi di applicazione sono da ricercare nell’industria della decorazione (decorazione di bicchieri e stoviglie in vetro, di vetri per finestre, di vetri da interni in genere), nell’industria automobilistica (incisione di codici identificativi sui vetri delle automobili), nella produzione di vetreria da laboratorio (incisione di scale graduate).
Vetro al quarzo
Il vetro al quarzo è ottenuto dalla fusione del quarzo anziché della silice. Le sue caratteristiche sono l’elevata resistenza alle temperature, l’ottima trasmissibilità ottica e l’elevata resistenza alla corrosione.
La lavorazione del vetro al quarzo tramite laser a CO2 avviene tramite fusione superficiale. La fusione del materiale modifica la struttura reticolare del vetro, cambiando la rifrazione della luce rispetto al resto della superficie, con conseguente riconoscibilità del segno.
Vetro boro-silicato
Il vetro borosilicato, noto anche con il nome commerciale di Pyrex, è ottenuto aggiungendo alla silice minerali come il boro insieme ad altri composti. La reazione chimica che ne consegue produce un vetro dall’eccellente resistenza alla dilatazione termica. Per questo motivo è molto usato nella produzione di stoviglie e oggetti da forno.
Il vetro borosilicato può essere sottoposto a marcatura tramite laser a CO2.