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【根据不同材质选择】树脂

从树脂上的刻印、加工原理方面,解说激光的各波长的特点。为您介绍在ABS、环氧树脂、PET等不同材质上的刻印示例以及激光刻印机的选型要点。


主要刻印、加工种类

1: 印刷面剥离

该方法可通过剥离工件表面的涂层或印刷
来与基材颜色形成对比度。

(例)车载用仪表板开关

变更设计时,若为以往的印刷方式或印章则必须变更模板,但若采用激光刻印机,仅需变更程序即可进行灵活操作。

2: 表面层剥离

该方法可通过激光对工件表面层进行切削、雕刻。

(例)半切割

使用激光刻印机进行切口的加工。以往是使用刀具进行加工,存在调整困难,且不同品种切换费时等问题。此外,更换刀具会产生成本,在发生故障时还会存在刀具残留在产品内部的风险。

3: 发色

该方法可通过在树脂上照射激光使工件本身发色。

(例)对 LSI 的大范围刻印

通过使激光照射在树脂上不雕刻树脂即可发色,可进行将工件的损伤降到最低的程度的刻印。此外,可统一刻印最大 330 × 330 mm 的较大面积,因此能削减以往搬运工件所需的机械机构的设备成本。

4: 焊接

该方法是通过激光的照射热来熔化树脂,使树脂之间进行接合。

(例)透明树脂与着色树脂间的焊接

超声波、振动焊接会因振动对产品造成不良影响或因熔化产生毛刺,而激光熔化采用非接触方式,不会损伤产品也不会产生毛刺。

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树脂发色的原理

1: 发泡

一旦照射激光,热效应就会在基材内产生气泡。气化并蒸发的气泡被封闭在基材的表面层中,呈发白凸起的状态。尤其在深色的基材中,其清晰度较佳,会变为“较浅的基材颜色”。

(例)基材颜色: 黑色 由 → 发色为 灰色, 红色 由 → 发色为 粉色

2: 凝缩

只要“基材”吸收激光的能量,分子密度就会因该热效应而上升,凝缩后变为深色。

3: 碳化

若持续照射更高的能量,“基材”周围材料的高分子会发生碳化而发黑。

4: 化学变化

在基材的“颜料”成分中,必须含有金属离子。通过照射激光,该离子结晶的结构变化及结晶中的水合量就会改变。
最后,它的成分组成本身会发生化学变化,也会因颜料浓度的增加而产生发色现象。

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关于树脂的吸收率

对材质的吸收率因波长而异

下图为表示基本波长激光(1064nm)与绿色激光(532nm)的对不同树脂材质透过率的图表。由于基本波长、绿色激光对PVC、ABS、聚苯乙烯的透过率均低、吸收率均高,因此可进行良好的刻印。
另一方面,对聚酰亚胺使用绿色激光(532 nm)的透过率约为30%,使用基波激光(1064 nm)时则有 90%以上的透过率,吸收率会因波长不同产生较大变化。

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ABS树脂

黑色刻印

经过激光照射,树脂表面呈现黑色发色。对于设计面等,可以实现如同印刷般的刻印效果,同时又不会消退。

选择的要点

发色的程度及浓度等,会因树脂的性质而变。基本波长中,高峰值功率的混合式激光刻印机是最佳的选择。CO2激光刻印机会在不发色的情况下,直接进行雕刻。

推荐机型

白色刻印

经过激光照射,树脂表面呈现白色发色,可实现较高的可视性。对于设计面等,可以实现如同印刷般的刻印效果,同时又不会消退。

选择的要点

发色的程度及浓度等,会因树脂的性质而变。基本波长中,高峰值功率的混合式激光刻印机是最佳的选择。CO2激光刻印机会在不发色的情况下,直接进行雕刻。

推荐机型

环氧树脂

白色刻印

因其能实现白色的清晰刻印,是代替盖印章、贴标签、印刷的更加方式。其特征是高可视性,如同印刷般的刻印效果,并且和油墨不同,不会消退。

选择的要点

因其采用了偏移的焦点位置进行散焦刻印,能够在抑制雕刻深度的同时,实现高可视性、高成色的刻印。

推荐机型

PET树脂

对于透明/半透明的PET树脂,刻印白色凸起的字体。除了塑料瓶以外,还能对薄膜材质实施不穿孔的刻印。

选择的要点

采用较强能量进行刻印时,受热量影响,可能会产生小孔。使用波长9.3μm的短波长激光,可以实现损伤更小的清晰刻印。

[标准波长] (传统) 损伤较大、较粗糙的深度刻印 / [短波长] (ML-Z) 损伤更小、更清晰的浅度刻印

推荐机型

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