激光塑料印标技术(1)

　　带有激光印标的装饰性热塑性塑料比十年以前预期的花费了更长的时间才得到人们的认可。尽管如此，激光技术已经在一些应用中取代了油墨印标技术(如压印和喷墨印刷)，情况已经有所改变。

　　目前所谓的“非美学”应用估计占塑料激光印标的90%。有的印标用二氧化碳激光机制作,包括零件型号、制造日期以及有效期。通常这些印标在透明或浅色背景上是黑色的字母和数字，或在黑色背景上是纯白印标。

　　“美学”激光印标占市场的10%，在代替油墨技术方面有很大的发展潜力。这是黑色工程塑料上的典型白色印标，用固态Nd∶YAG激光机印制，这种激光机很容易编程，适用于在任意形状上的制品作清楚的印标。

　　激光印标已经成功商业化的应用包括商业机器用的ABS键盘、HDPE、PP、PET和PVC刚性容器和容器盖;尼龙和PBT汽车和非汽车用电器连接件，发动机罩元件如保险盒和气帽。还有其他的应用，包括牛和猪用的TPE耳签，电器件如清洗和干燥设备上的HDPE开关按钮，PVC管件如接头和管件。

　　而刚开始的应用包括灯开关盖，化妆品包装材料，汽车内部按钮和门把手、仪表板。在最近几年，后者已经成为一个重要的应用市场。

　　在最近十年，计算机程序化的激光印标设备的技术进步伴随着更多品种的可激光印标树脂的开发，专门制作的着色剂和包装用的添加剂可用于各种各样的塑料中，如聚烯烃、ABS、PVC、聚酯、聚碳酸酯、尼龙、聚甲醛和热塑性弹体。

　　现在的激光印标塑料对比度高，有时，与其说是黑色与白色，不如说是一个对比的色彩。甚至浓暗对比度也成为可能。据塑料激光设备的主要供应商Rofin-Baasel的市场经理PatrickSchlather介绍，这些色彩变化多样，是流行趋势之一，这种趋势正使人们对激光装饰塑料产生更大的兴趣。

　　激光印标的应用包括灯开关盖，化妆品包装材料，汽车内部按钮和门把手、仪表板。在最近几年，后者已经成为一个重要的应用市场，同时也满足了在甚至更小的塑料制件上印制大量数据的发展需要。例如，数据密度10倍于传统条形码的二维条形码已经被研究出来。与以前使用的条形码相比，印制二维条形码要求更精确，清晰度更高。据Schlather介绍，激光印标满足了这些要求，在0.001英寸的范围内,点的尺寸和位置可以重复—这些性能是压印或油墨印刷机难以实现的。

　　环境问题是激光印标发展的另一个驱动力。激光印标不用油墨或溶剂，也不需用像油墨印标技术那样的高强度能量干燥过程。Schlather说，对一个三班倒的印标生产来讲，油墨和化学品花费在20000～40000美元，而印制盘子要花费100000美元/每年或更多。而相比之下，一台三班倒的激光印标设备每年用电花费少于3000美元，其他的消耗如灯管和过滤器花费在3500美元以下。

　　另一项进展是用一种激光光源可以同步印制两个制件。外加一种变形头和一台程序化的光束分离器，用相同的信息，一台激光机可同时印制两个零件。Schlather指出，这种类型的设备可用于不移动制件的较大面积或大量制件的印制。

　　在不断流行的二氧化碳激光设备方面费用是一个关键因素。一整套二氧化碳交钥匙设备售价在25000～35000美元之间，而一台电子管泵送或二极管泵送的Nd∶YAG设备售价在60000～75000美元之间。

　　二氧化碳激光机蚀刻塑料表面，通过蒸发清理材料，得到的是对比的印标，但很少或几乎没有真正的颜色变化。适宜于采用二氧化碳激光机印制的塑料有PVC、ABS和大多数聚酯。云母填充的商用树脂如PP用二氧化碳激光机标记时产生起霜的灰白印标。尽管二氧化碳机的输出功率可以达到200W，但用于印标塑料最通用的范围是10～25W，有时是50W。

　　在瓶装生产线编码过程中，速度是关键，或者还需要大的字母，一般要使用二氧化碳激光机。FOBA北美激光设备集团的总裁和首席执行官SteveBone说，二氧化碳机使用基体原模印标比Nd∶YAG机快2倍，尽管仅仅快零点几秒。

　　“现在的激光印标塑料对比度高，有时，与其说是黑色与白色，不如说是一个对比的色彩，甚至浓暗对比度也成为可能。”

　　ControlMicrosystems公司的主要市场重点一直是汽车发动机罩和电子/电器件,该公司的Stevenson说，考虑一种塑料的印标，首先要尽量用二氧化碳激光机来印制。“如果不能得到要求的对比度或得到过量的熔融，再去选择YAG激光机。”

　　固态Nd∶YAG激光机加热塑料会引起热化学反应（如发泡)，也会产生更多的颜色变化。由于这种激光机产生的激光的波长较短，因此能得到较高的清晰度。波长越短，塑料基体感应的热量越少(冷印)。FOBA的Bone说，用于塑料印标的100瓦Nd∶YAG设备是目前流行的(由于其产量高)，但是输出功率在30～50W的设备也有。YAG激光机一般被用于零件的高质量印标，如电子连接器，发动机罩元件，锁帽和外科手术设备。

　　Rofin-Baasel的Schlather建议加工者考虑购买固态激光机时要了解所需要的生产量和印标的美学要求。例如，如果想要高对比度的、表面没有测量的到的中断印标，那么高频的激光机性能最好。不过，这取决于设备的低输出功率是否适合你的生产率要求。

　　还有一种新型的二极管，功率在3～100W之间，可以用二极管作为激光机灯源替代电子管泵设备的电子管。据说二极管比电子管结构紧凑50%，能量效用提高20%～30%。电子管设备需要水冷，而二极管类型需水冷或风冷。电子管一般需要每1000小时更换一次，二极管的使用寿命则达10000小时。不利条件是二极管相对来说比较新而且较昂贵。例如，FOBA50W的二极管泵激光机比100W的电子管设备贵10%。但FOBA预计二极管设备的价格在以后几个月可能下降，并且它们最终将替代电子管泵设备。

　　“环境问题是激光印标发展的另一个驱动力。激光印标不用油墨或溶剂，也不需用像油墨印标技术那样的高强度能量干燥过程。”

　　Rofin-Baasel的Schlather总结YAG类型的选择∶“如果要每600～800小时进行维修，那么电子管泵投资最少，但可以得到最大的生产率。如果用3～60W的二极管泵设备可以完成希望的印标，那么二极管泵设备在5年内成本将少于电子管泵设备。” 

信息来源：中华印刷包装网