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Le laser s'impose par la qualité et les services

Gilles Solard

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Les progrès réalisés par les nouvelles générations de laser rendent cette technique d'impression intéressante, malgré un prix de revient plus élevé que le jet d'encre ou le transfert thermique.

Un même principe de base participe au fonctionnement des lasers. Tous comportent un milieu amplifiant, un mécanisme pour exciter les particules du milieu amplifiant et un résonateur optique. Le milieu amplifiant peut être un gaz comme le dioxyde de carbone (CO2), un solide comme du grenat d'aluminium et d'ittrium (YAG) ou un liquide comme un colorant. Le résonateur optique extrait l'énergie stockée dans le milieu amplifiant sous la forme d'un rayon laser. Ce résonateur consiste en deux miroirs disposés chacun à une extrémité du milieu amplifiant. Ils sont positionnés en parallèle de telle façon que les photons qui se déplacent le long de l'axe des deux miroirs se réfléchissent continuellement vers l'avant et vers l'arrière, c'est-à-dire résonnent. Lorsque les photons traversent le milieu amplifiant, ils forcent les particules excitées de ce milieu à produire un surcroît d'énergie sous forme d'autres photons. Les photons transmis par le miroir forment le faisceau laser.

Matériau absorbant

Le marquage au laser est réalisé par l'enlèvement d'une partie du matériau de base ou en modifiant sa surface. Il est essentiel de déterminer dans quelle mesure le matériau à coder est capable d'absorber le faisceau laser afin de sélectionner le matériel approprié. Ainsi, les métaux nus qui reflètent la lumière du laser CO2 ne peuvent être codés. Les plastiques, qui transmettent la lumière du laser CO2, non plus. Il faut donc incorporer des additifs à la matière plastique pour qu'elle absorbe la lumière, ou utiliser un laser avec une longueur d'onde différente, comme un laser Yag. Selon Bernard Jacob, spécialiste du laser chez Linx Xymark, c'est la densité d'énergie qui détermine le mode de marquage : par suppression du revêtement, le laser est absorbé par le matériau ou la couche de surface. Il enlève le revêtement en révélant un matériau contrasté. Parmi les applications, citons l'effacement d'encre imprimée sur du papier ou sur un étui cartonné.

En gravure, le laser enlève de la matière à la surface du matériau sans nécessairement produire un changement de couleur. Sur le verre, le laser induit une contrainte thermique qui génère des microfissures en surface. De minuscules particules de verre sont éjectées, ce qui provoque le marquage. Enfin, avec le procédé thermochimique, le laser modifie le matériau en le chauffant à une température suffisamment élevée pour rompre les liaisons moléculaires. Le nouveau matériau ainsi formé peut avoir différentes couleurs produisant une marque apparente.

Dans l'industrie de l'emballage, le laser à masque est le premier qui a été adopté par les industriels. Il s'agit d'un faisceau laser pulsé épais, généralement de 25 mm x 28 mm. Le faisceau utilise un masque de métal fin au travers duquel l'image ou le code a été gravé. Ces lasers sont majoritairement de type CO2 TEA (Transversely excited, atmospheric pressure), c'est-à-dire à excitation transversale en pression atmosphérique. Dotés d'une grande puissance, ils ont aussi des durées d'impulsion courtes. Ces caractéristiques, ajoutées au fait que l'image est tracée en une seule fois, confèrent au laser à masque une capacité de codage unique. Il est, en effet, conçu pour coder des produits se déplaçant à très grande vitesse (supérieure à 500 mètres à la minute).

Le laser matriciel a été conçu pour disposer d'un codage programmable et souple, ce qui développe son champ d'application. Ce code est programmé dans le système de marquage par l'intermédiaire d'un clavier. Les microprocesseurs le convertissent alors en un modèle de points et synchronisent l'activité du laser, le contrôle du système de balayage et le mouvement du produit à coder, de façon à ce que chaque point soit positionné avec précision sur le produit.

Vectoriel : le contrôle en plus

Le laser vectoriel, lui, produit un tracé identique à celui d'un stylo, d'où son surnom de laser traçant. Les systèmes à faisceau permettent un marquage de très haute qualité sur de grandes surfaces (jusqu'à 160 mm x 160 mm). La capacité de ces systèmes à ne tracer des lignes qu'aux endroits spécifiés permet d'utiliser le faisceau laser de façon optimale. Statiques au départ, les lasers sont devenus dynamiques, la difficulté étant d'arriver à un compromis entre la vitesse de marquage et la complexité de l'impression. A des vitesses élevées, il n'est en effet pas possible d'obtenir des caractères gras et les capacités en termes de polices et de graphiques sont encore limitées. L'intérêt du vectoriel, outre la possibilité de réaliser des logos, des graphismes et des codes à barres, consiste à contrôler le marquage par vision industrielle.

Enfin, dernier apparu sur le marché, le laser Yag a fait son apparition dans l'industrie de l'emballage. Sa différence de longueur d'onde (10,6 nanomètres au lieu de 10,3 micromètres) permet un marquage sur le métal nu et sur des plastiques (polyéthylène, polypropylène) sans ajout d'additifs et avec un contraste. C'est une nouvelle avancée du laser traçant utilisant cette fois un solide comme milieu amplifiant. Une évolution pour laquelle il n'existe cependant pas encore d'application dans l'emballage.

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