Laser colour bleaching of nylon TR90 for eyewear industry : a two-laser comparison

Pad printing is the most commonly used process for coding in eyewear manufacturing, thanks to its high detail and contrast. However, laser marking could be a valid alternative, since it is a robust and a versatile process used in many industrial enviroments and almost on every material. This thesis work studies the application of colour laser marking on black plastic (i.e. laser colour bleaching), comparing the results obtained with two state-of-the-art lasers, Green (532nm) and Ultraviolet (355nm) lasers. The speci c polymer is Grilamid TR-90, a special Nylon commonly used in eyewear manufacturing. Using the pad-printed code as a reference, the laser bleached mark needs to be aesthetically pleasant both at touch and sight, thus adequately good in terms of roughness and contrast with the black background, respectively. The roughness measurements have been performed with a confocal microscope, while for the colour contrast measurements a spectrophotometer has been used. Due to the lack of literature on models of colour change of polymeric materials, the research has been entirely empirical and the optimal result has been reached through a three-phases experimental campaign conducted on each laser. In particular, a rst Full Factorial Design (FFD) was used for a screening session to obtain the laser parameters' general interactions; secondly, the potential optimum window was analysed via a Central Composite Design (CCD) for the de nition of Response Surface models; lastly, the empirical validation of the optimal parameters proposed by the models was performed. Finally, after a comparative qualitative analysis of the productivity of the two lasers, the best system has been chosen.

La stampa a tampone (tampografia) e il processo pi u comunemente usato per la codi ca dei prodotti nell'industria dell'occhialeria, grazie all'alto livello di dettaglio e contrasto che essa permette. Tuttavia, la marcatura laser potrebbe rivelarsi una valida alternativa, considerando che si tratta di un processo molto versatile e a dabile, adottato ormai in numerosi settori industriali e realizzabile su quasi la totalit a dei materiali. Questo lavoro di tesi studia l'applicazione della colorazione laser su plastica nera (de nita anche sbiancatura laser), comparando i risultati ottenuti con due laser all'avanguardia, un laser Verde (532nm) e un laser Ultravioletto (355nm). Il polimero utilizzato e il Grilamid TR-90, uno speciale tipo di Nylon comunemente usato nell'industria dell'occhialeria. Utilizzando la codi ca tramite tampogra a come riferimento, l'applicazione della sbiancatura laser doveva fornire risultati esteticamente piacevoli al tatto ed alla vista, quindi con adeguati valori di rugosit a e contrasto cromatico, rispettivamente. Per le suddette misure di rugosit a e stato utilizzato un microscopio confocale, mentre per quelle riguardanti il colore e stato usato uno spettrofotometro. A causa della mancanza di letteratura riguardante modelli di colorazione laser su materiali polimerici, la ricerca e stata realizzata in maniera totalmente empirica ed e stata condotta una campagna sperimentale di tre fasi per ciascun laser. In particolare, si e cominciato utilizzando un Full Factorial Design (FFD) per una prima fase esplorativa, in modo da ricavare le generiche interazioni tra i parametri di processo; si e seguito con l'analisi della potenziale nestra di parametri ottimale, servendosi di un Central Composite Design (CCD) per la modellazione di una Super cie di Risposta; per ultimo, e stata condotta la veri ca empirica dei parametri ottimali proposti dai modelli. In ne, dopo una comparazione qualitativa della produttivit a di ciascun laser, e stato scelto il sistema ritenuto migliore.