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帶有激光印標(biāo)的裝飾性熱塑性塑料比十年以前預(yù)期的花費(fèi)了更長(zhǎng)的時(shí)間才得到人們的認(rèn)可。盡管如此，激光技術(shù)已經(jīng)在一些應(yīng)用中取代了油墨印標(biāo)技術(shù)(如壓印和噴墨印刷)，情況已經(jīng)有所改變。

“美學(xué)”激光印標(biāo)占市場(chǎng)的10%，在代替油墨技術(shù)方面有很大的發(fā)展?jié)摿?。這是黑色工程塑料上的典型白色印標(biāo)，用固態(tài)Nd∶YAG激光機(jī)印制，這種激光機(jī)很容易編程，適用于在任意形狀上的制品作清楚的印標(biāo)。

而剛開始的應(yīng)用包括燈開關(guān)蓋，化妝品包裝材料，汽車內(nèi)部按鈕和門把手、儀表板。在最近幾年，后者已經(jīng)成為一個(gè)重要的應(yīng)用市場(chǎng)。

現(xiàn)在的激光印標(biāo)塑料對(duì)比度高，有時(shí)，與其說是黑色與白色，不如說是一個(gè)對(duì)比的色彩。甚至濃暗對(duì)比度也成為可能。據(jù)塑料激光設(shè)備的主要供應(yīng)商Rofin-Baasel的市場(chǎng)經(jīng)理PatrickSchlather介紹，這些色彩變化多樣，是流行趨勢(shì)之一，這種趨勢(shì)正使人們對(duì)激光裝飾塑料產(chǎn)生更大的興趣。

環(huán)境問題是激光印標(biāo)發(fā)展的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)力。激光印標(biāo)不用油墨或溶劑，也不需用像油墨印標(biāo)技術(shù)那樣的高強(qiáng)度能量干燥過程。Schlather說，對(duì)一個(gè)三班倒的印標(biāo)生產(chǎn)來講，油墨和化學(xué)品花費(fèi)在20000～40000美元，而印制盤子要花費(fèi)100000美元/每年或更多。而相比之下，一臺(tái)三班倒的激光印標(biāo)設(shè)備每年用電花費(fèi)少于3000美元，其他的消耗如燈管和過濾器花費(fèi)在3500美元以下。

盡管現(xiàn)有的用于裝飾塑料的激光光源很多，但是密封的二氧化碳激光器是目前使用得最廣泛的，其次是燈管泵送的固態(tài)Nd∶YAG激光器和近年來的二極管泵送的Nd∶YAG器。

允許帶有旋轉(zhuǎn)光束控制的塑料印標(biāo)的軟件也有好幾家激光設(shè)備供應(yīng)商供應(yīng)。這種設(shè)備本質(zhì)上是采用相同的技術(shù)，但適用于連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的生產(chǎn)如輸送帶或基材轉(zhuǎn)換，Barbero解釋到，“這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是它能夠被很容易地改裝到現(xiàn)有的生產(chǎn)線，使生產(chǎn)率達(dá)到最大值。編碼反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，實(shí)時(shí)跟蹤移動(dòng)的目標(biāo)。”Schlather接著說道，“目前的設(shè)備采用簡(jiǎn)單明了的圖形生成軟件，這種軟件很容易編好程序，在各個(gè)和每個(gè)旋轉(zhuǎn)的制件上印制單一的數(shù)據(jù)。”

另一項(xiàng)進(jìn)展是用一種激光光源可以同步印制兩個(gè)制件。外加一種變形頭和一臺(tái)程序化的光束分離器，用相同的信息，一臺(tái)激光機(jī)可同時(shí)印制兩個(gè)零件。Schlather指出，這種類型的設(shè)備可用于不移動(dòng)制件的較大面積或大量制件的印制。

二氧化碳激光機(jī)蝕刻塑料表面，通過蒸發(fā)清理材料，得到的是對(duì)比的印標(biāo)，但很少或幾乎沒有真正的顏色變化。適宜于采用二氧化碳激光機(jī)印制的塑料有PVC、ABS和大多數(shù)聚酯。云母填充的商用樹脂如PP用二氧化碳激光機(jī)標(biāo)記時(shí)產(chǎn)生起霜的灰白印標(biāo)。盡管二氧化碳機(jī)的輸出功率可以達(dá)到200W，但用于印標(biāo)塑料最通用的范圍是10～25W，有時(shí)是50W。

“現(xiàn)在的激光印標(biāo)塑料對(duì)比度高，有時(shí)，與其說是黑色與白色，不如說是一個(gè)對(duì)比的色彩，甚至濃暗對(duì)比度也成為可能。”
  ControlMicrosystems公司的主要市場(chǎng)重點(diǎn)一直是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩和電子/電器件,該公司的Stevenson說，考慮一種塑料的印標(biāo)，首先要盡量用二氧化碳激光機(jī)來印制。“如果不能得到要求的對(duì)比度或得到過量的熔融，再去選擇YAG激光機(jī)。”
  固態(tài)Nd∶YAG激光機(jī)加熱塑料會(huì)引起熱化學(xué)反應(yīng)（如發(fā)泡)，也會(huì)產(chǎn)生更多的顏色變化。由于這種激光機(jī)產(chǎn)生的激光的波長(zhǎng)較短，因此能得到較高的清晰度。波長(zhǎng)越短，塑料基體感應(yīng)的熱量越少(冷印)。FOBA的Bone說，用于塑料印標(biāo)的100瓦Nd∶YAG設(shè)備是目前流行的(由于其產(chǎn)量高)，但是輸出功率在 30～50W的設(shè)備也有。YAG激光機(jī)一般被用于零件的高質(zhì)量印標(biāo)，如電子連接器，發(fā)動(dòng)機(jī)罩元件，鎖帽和外科手術(shù)設(shè)備。

還有一種新型的二極管，功率在3～100W之間，可以用二極管作為激光機(jī)燈源替代電子管泵設(shè)備的電子管。據(jù)說二極管比電子管結(jié)構(gòu)緊湊50%，能量效用提高20%～30%。電子管設(shè)備需要水冷，而二極管類型需水冷或風(fēng)冷。電子管一般需要每1000小時(shí)更換一次，二極管的使用壽命則達(dá)10000小時(shí)。不利條件是二極管相對(duì)來說比較新而且較昂貴。例如，F(xiàn)OBA50W的二極管泵激光機(jī)比100W的電子管設(shè)備貴 10%。但FOBA預(yù)計(jì)二極管設(shè)備的價(jià)格在以后幾個(gè)月可能下降，并且它們最終將替代電子管泵設(shè)備。

Rofin-Baasel的Schlather總結(jié)YAG類型的選擇∶“如果要每600～800小時(shí)進(jìn)行維修，那么電子管泵投資最少，但可以得到最大的生產(chǎn)率。如果用3～60W的二極管泵設(shè)備可以完成希望的印標(biāo)，那么二極管泵設(shè)備在5年內(nèi)成本將少于電子管泵設(shè)備。”

另一項(xiàng)進(jìn)展是用一種激光光源可以同步印制兩個(gè)制件。外加一種變形頭和一臺(tái)程序化的光束分離器，用相同的信息，一臺(tái)激光機(jī)可同時(shí)印制兩個(gè)零件。Schlather指出，這種類型的設(shè)備可用于不移動(dòng)制件的較大面積或大量制件的印制。

在不斷流行的二氧化碳激光設(shè)備方面費(fèi)用是一個(gè)關(guān)鍵因素。一整套二氧化碳交鑰匙設(shè)備售價(jià)在25000～35000美元之間，而一臺(tái)電子管泵送或二極管泵送的Nd∶YAG設(shè)備售價(jià)在60000～75000美元之間。

二氧化碳激光機(jī)蝕刻塑料表面，通過蒸發(fā)清理材料，得到的是對(duì)比的印標(biāo)，但很少或幾乎沒有真正的顏色變化。適宜于采用二氧化碳激光機(jī)印制的塑料有PVC、ABS和大多數(shù)聚酯。云母填充的商用樹脂如PP用二氧化碳激光機(jī)標(biāo)記時(shí)產(chǎn)生起霜的灰白印標(biāo)。盡管二氧化碳機(jī)的輸出功率可以達(dá)到200W，但用于印標(biāo)塑料最通用的范圍是10～25W，有時(shí)是50W。

在瓶裝生產(chǎn)線編碼過程中，速度是關(guān)鍵，或者還需要大的字母，一般要使用二氧化碳激光機(jī)。FOBA北美激光設(shè)備集團(tuán)的總裁和首席執(zhí)行官SteveBone說，二氧化碳機(jī)使用基體原模印標(biāo)比Nd∶YAG機(jī)快2倍，盡管僅僅快零點(diǎn)幾秒。

“現(xiàn)在的激光印標(biāo)塑料對(duì)比度高，有時(shí)，與其說是黑色與白色，不如說是一個(gè)對(duì)比的色彩，甚至濃暗對(duì)比度也成為可能。”

ControlMicrosystems公司的主要市場(chǎng)重點(diǎn)一直是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩和電子/電器件,該公司的Stevenson說，考慮一種塑料的印標(biāo)，首先要盡量用二氧化碳激光機(jī)來印制。“如果不能得到要求的對(duì)比度或得到過量的熔融，再去選擇YAG激光機(jī)。”

固態(tài)Nd∶YAG激光機(jī)加熱塑料會(huì)引起熱化學(xué)反應(yīng)（如發(fā)泡)，也會(huì)產(chǎn)生更多的顏色變化。由于這種激光機(jī)產(chǎn)生的激光的波長(zhǎng)較短，因此能得到較高的清晰度。波長(zhǎng)越短，塑料基體感應(yīng)的熱量越少(冷印)。FOBA的Bone說，用于塑料印標(biāo)的100瓦Nd∶YAG設(shè)備是目前流行的(由于其產(chǎn)量高)，但是輸出功率在30～50W的設(shè)備也有。YAG激光機(jī)一般被用于零件的高質(zhì)量印標(biāo)，如電子連接器，發(fā)動(dòng)機(jī)罩元件，鎖帽和外科手術(shù)設(shè)備。

Rofin-Baasel的Schlather建議加工者考慮購(gòu)買固態(tài)激光機(jī)時(shí)要了解所需要的生產(chǎn)量和印標(biāo)的美學(xué)要求。例如，如果想要高對(duì)比度的、表面沒有測(cè)量的到的中斷印標(biāo)，那么高頻的激光機(jī)性能最好。不過，這取決于設(shè)備的低輸出功率是否適合你的生產(chǎn)率要求。

還有一種新型的二極管，功率在3～100W之間，可以用二極管作為激光機(jī)燈源替代電子管泵設(shè)備的電子管。據(jù)說二極管比電子管結(jié)構(gòu)緊湊50%，能量效用提高20%～30%。電子管設(shè)備需要水冷，而二極管類型需水冷或風(fēng)冷。電子管一般需要每1000小時(shí)更換一次，二極管的使用壽命則達(dá)10000小時(shí)。不利條件是二極管相對(duì)來說比較新而且較昂貴。例如，F(xiàn)OBA50W的二極管泵激光機(jī)比100W的電子管設(shè)備貴 10%。但FOBA預(yù)計(jì)二極管設(shè)備的價(jià)格在以后幾個(gè)月可能下降，并且它們最終將替代電子管泵設(shè)備。

“環(huán)境問題是激光印標(biāo)發(fā)展的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)力。激光印標(biāo)不用油墨或溶劑，也不需用像油墨印標(biāo)技術(shù)那樣的高強(qiáng)度能量干燥過程。”

Rofin-Baasel的Schlather總結(jié)YAG類型的選擇∶“如果要每600～800小時(shí)進(jìn)行維修，那么電子管泵投資最少，但可以得到最大的生產(chǎn)率。如果用3～60W的二極管泵設(shè)備可以完成希望的印標(biāo)，那么二極管泵設(shè)備在5年內(nèi)成本將少于電子管泵設(shè)備。”

用于激光器的配方

如果用正確選擇的添加劑配方，F(xiàn)OBA的Bone說，幾乎任何一種塑料都能被任何型號(hào)的激光機(jī)印標(biāo)。配方或母料的供應(yīng)商需要了解樹脂、最終應(yīng)用、需要的圖標(biāo)類型。例如，一些塑料如高密度聚乙烯和聚碳酸酯在有些顏色上用YAG激光器不用任何添加劑就可以印制得很好。另一方面，二氧化碳激光機(jī)在印制這兩種塑料時(shí)沒有特殊添加劑就印得不好。

現(xiàn)有技術(shù)的限制是得到調(diào)好色的激光印標(biāo)的能力有限，而且激光優(yōu)選的塑料成本也高于市面價(jià)格的10%～15%，有時(shí)更高。
Clariant集團(tuán)母料技術(shù)發(fā)展部主任BillBlasius承認(rèn)，激光印標(biāo)在顏料選擇和顏色透明度上受到限制。他說，“在如何使用顏料和添加劑方面我們比十年前懂得更多。我們希望使用激光燈時(shí)能充分利用化學(xué)反應(yīng)，這種化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在特殊的樹脂和某些添加劑和顏料之間。”

由于復(fù)配技術(shù)的發(fā)展，我們可以在黑色或藍(lán)色的乙酸醛共聚物上得到近乎白色的印標(biāo)，或者在黑色的ABS上得到純白色的印標(biāo)。用特殊的配方和激光機(jī)參數(shù)，我們甚至可以得到調(diào)好的顏色。Schlather解釋說，“用這種方式，蝕刻的激光印標(biāo)可以被調(diào)成 Pantone，Munsell或其他工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。樹脂中的顏料決定顏色和色相，而激光機(jī)決定強(qiáng)度或濃度。”許多激光印標(biāo)顏色/添加劑以表面經(jīng)過處理的云母為基礎(chǔ)，如EM工業(yè)公司配制的流行的Afflair和LaserFlair配方。但其他添加劑如銅和銻也用于專利配方中。

“盡管現(xiàn)有的用于裝飾塑料的激光光源很多，但是密封的二氧化碳激光器是目前使用得最廣泛的，其次是燈管泵送的固態(tài)Nd∶YAG激光器和近年來的二極管泵送的Nd∶YAG器。”

生產(chǎn)可用于激光印標(biāo)的塑料的公司有BASF，Bayer，Ticona和RTP等公司。用于激光印標(biāo)的特殊顏料和添加劑母料的主要供應(yīng)商是Clariant和PolyOne。

首先集中看汽車件，Ticona引進(jìn)兩種可激光印標(biāo)的黑色乙酸醛共聚物，CelconLM90和 LM90Z。LM90用于印制發(fā)動(dòng)機(jī)罩和燃料設(shè)備元件，LM90Z是內(nèi)飾件的UV穩(wěn)定型，如用于揚(yáng)聲器格柵和釋放桿。TomMiller的汽車營(yíng)銷經(jīng)理說，專利技術(shù)的添加劑最適合于Nd∶YAG激光機(jī)。

Ticona的最新研究產(chǎn)品是CelconUV140LG，據(jù)說這是最早的低光澤激光印標(biāo)用的乙酸醛共聚物。它也有抗紫外線的作用。在2001和2002模型年汽車展上，它主要用于收音機(jī)的按鈕、危險(xiǎn)信號(hào)燈和巡航控制器上。Ticona也提供可激光印標(biāo)的光滑、玻璃纖維填充的和礦物質(zhì)/玻璃纖維填充的CelanexPBT，用于不要求美觀的汽車、電器/電子元件的印標(biāo)?；诨旌衔锖秃辖鸬目杉す庥?biāo)的 VandarPBT被指定作為汽車內(nèi)胎內(nèi)部元件。新型可激光印標(biāo)的Celanese尼龍66也在汽車內(nèi)部元件應(yīng)用的評(píng)定之中。