激光标记印刷技术的原理及应用

2.激光打标设备与材料
为了得到清晰的激光标记，必须了解下列几点：
1)激光打标设备
不同激光机可发射出不同波长的光，不同激光的穿透能力也不同；且不同激光器的适应性对标记质量和标记速度都有影响。
尽管现有的用于塑料表面打标的激光光源很多，但密封的二氧化碳激光器是目前使用最广泛的打标用激光器，其次是固态Nd：YAG激光器和二极管Nd： YAG激光器。因此，塑料制品打标应首选二氧化碳激光器，如果不能得到要求的对比度或塑料熔融过度，可选择 Nd：YAG激光器。
①二氧化碳激光打标机
选择激光打标机，费用是一个关键因素。一整套二氧化碳激光打标机售价在2.5万～3.5万美元，而1台电子管或二极管Nd：YAG激光打标机售价在6万～7.5万美元之间。
二氧化碳激光打标机是通过蚀刻塑料表面，蒸发清理废料，得到的是有对比度的印标，几乎没有颜色变化。在瓶装生产线编码过程中，打标速度是关键，尤其在打印大字时一般要使用二氧化碳激光器。
适宜采用二氧化碳激光打标机打标的塑料有PVC、ABS和大多数聚酯；云母填充的商用树脂，如PP，用二氧化碳激光打标机打标时会产生起霜的灰白印标。尽管二氧化碳激光打标机的输出功率可以达到200W，但用于塑料打标的功率只需要10～25W，最高为50W。
②固态Nd：YAG激光打标机
Nd：YAG激光打标机是目前流行的打标设备，一般多用于零件的高质量印标，如电子连接器，发动机罩等。由于Nd：YAG激光打标机产生的激光波长较短，能量高，因此能得到较高的清晰度。但加热塑料会引起热化学反应(如发泡)和颜色变化。
2)成品要求和工艺特点
选用打标设备之前，要了解产量和打标要求。例如，对比度要求高、印标不能有中断的产品，高频激光器是首选。此外，还需注意设备低输出功率是否适合速度要求。
3)塑料制品对激光的适应性
不同塑料具有不同的激光能量吸收率。有些塑料因为易吸收能量而易于打标；而有些塑料则不吸收激光，根本不能用激光生成标记。激光能量的吸收率是波长的函数，因此，在相同激光强度作用下，不同的塑料会得到不同质量的标记。例如，一些有色高密度聚乙烯和聚碳酸酯在用YAG激光器时，不用加入任何添加剂就能得到理想的印记；而采用二氧化碳激光打标机，若不加入特殊添加剂就印不好。此外，塑料的降解、裂痕、表面的空洞等，也会 导致标记质量降低。
除了采用激光标记添加剂提高塑料可打印性外，还有专用于激光印标的塑料，如专用于激光印标的低光泽黑色乙酸醛共聚物，具有抗紫外线的作用。
4)激光标记添加剂的作用和种类
激光标记添加剂可改变塑料的光谱吸收特性，特别是对于不吸收激光的特殊塑料，正确使用激光标记添加剂可适于激光打标，且质量可与正常标记媲美。
①激光标记添加剂的功能
激光标记添加剂的主要功能是吸收激光能量，将激光束转换成热能，对塑料产生加热作用，碳化作用、蒸发作用及化学反应。
②激光标记添加剂的品种
添加剂产品针对不同的激光器有多个品种，如，用于二氧化碳激光打标的添加剂，对于不同化学性质的塑料，深色背景上的浅色激光标记及浅色背景上的深色激光标记有不同的品种。
又如Mark-lt激光标记色料是一种专为YAG塑料激光打标机设计的添加剂，适用于PE、PP、GPPS、HIPS、ABS、PET、PBT、尼龙、环氧树脂、ABS/PC、PC等塑料的激光标记印刷。[/page]