防偽包裝技術之彩色打標
福州印刷網(wǎng) 2007-12-23 8:04:00 來源：福州印刷網(wǎng)
在某些情況下，正確操作某些二極管泵浦Nd:YAG和Nd:YVO4固體激光器的輸出對基材進行打標，能使今天的激光用戶在各種不同的塑料及金屬材料表面通過打標獲得清晰，具有高對比度的黑白或彩色印記。
塑料打標
使用這些激光器用于塑料打標應用已經成為被工業(yè)各部門廣泛接受。近年來的激光器銷售主要同噴墨技術競爭，在系統(tǒng)銷售總量方面獲得了相當?shù)姆蓊~，而且跡象表明市場份額將繼續(xù)擴張。這一成功的原因來自許多方面，包括擁有成本的減少，這包括墨盒成本，儲存及廢棄帶來的成本，另外使標記持久性及一致性得到提升。
跟墨水沉積技術以及那些通過應用彩色粉末或薄膜的技術不同的是，Nd:YAG或 Nd:YVO4激光器使塑料顏色改變這一典型物理效果同聚合體在氧環(huán)境中發(fā)生熱分解（高溫分解）反應有關。
使用的技術，依賴于基層的結構，以及最后所需達到的效果，因而可能因具體應用的不同而有所區(qū)別。在直接“炭化”應用（聚合物的熱分解產生深色標記）中，通過使用高頻設置獲得高平均功率；在被稱為“泡沫”的應用中通過低頻設置獲得高峰值功率脈沖，使融化的聚合物重新凝固后形成可見的凸起標記；在被稱為平滑“冷打標”應用（見圖1）中，使表面下的氧化鈦層發(fā)生光致還原反應。
圖1：在白色塑料牛耳標上的打標印記
被認為是“能激光打標的”（可產生有對比度圖案或文字）聚合物是那些能夠吸收激光的波長并將光轉化為熱能的材料。不幸的是，大部分聚合物對傳統(tǒng)商用激光器發(fā)出的光束都或多或少“透明”——這意味著激光光束穿透材料而不被吸收。但是，對塑料進行激光打標是一項令人期待已久的應用，因而塑料配方設計師和母料供應商們如今開發(fā)出了許多化學反應，允許激光束同聚合物發(fā)生有效的反應，而材料本身的物理特性不會在反應之后發(fā)生改變。圖2顯示出聚合物中的色素及氧化物如何提高紅外到紫外區(qū)域不同波長激光束的吸收率，從而得到最適合用于激光打標的塑料。
圖2：加入色素后的吸收率
在大多數(shù)情況下，這種方法都能帶來具有良好對比度及銳度的打標效果。有種說法是，沒有任何一種添加劑能解決所有的打標需求，例如在亮背景上打出深色標記或正好相反。同樣值得一提的是，即使使用了色素添加劑，也不可能在單一的聚合物上產生不同的色彩，因而最終的打標效果通常保持單色，只可能有顏色深淺的區(qū)別。
雖然受到這種限制，但一種有趣的基于獲得介于黑白之間不同程度灰色調的應用，正被采用對聚碳酸酯材質的ID卡進行打標。在這種情況下，不同等級的灰色能通過以像素為單位精確調整激光器的參數(shù)例如脈沖能量及脈沖持續(xù)時間來獲得。這是一項快速發(fā)展的技術，因為激光打標能帶來高度的安全性和防偽效果。
金屬的彩色打標
不同于塑料的是，對金屬進行打標能通過激光束能量來改變表層材料的顏色，獲得一種真實的裝飾效果。這一效果能夠在作陽極電鍍后的表面及未被處理的表面獲得。第一個例子當中，在氧化層中發(fā)生了薄膜干涉因而得到彩色的效果，這一氧化層沉積在陽極電鍍后得到的光潔表面上。
圖3：金屬盤上的彩色標記
控制激光脈沖參數(shù)能產生不同厚度的新氧化層，從而產生不同的色彩（見圖4）。以這種方式，能獲得不超過2到3種完全不同的色彩。
圖4：通過控制氧化程度，進行金屬的彩色打標
圖5：通過使用Nd:YVO4激光器在不銹鋼原材料表面獲得的一些色彩
圖6：經陽極電鍍處理后的光滑金屬表面得到的裝飾元素
相比之下，在金屬原材料表面能夠產生各種色彩，這使Nd:YAG 和 Nd:YVO4 激光器的使用成為了一種真正的裝飾工具（見圖5）。在本例當中，之所以能產生不同的顏色，同使用多條激光路徑作用于同一區(qū)域并設置不同激光參數(shù)，從而獲得表面衍射格柵有關。用于此類應用的激光器必須能夠進行廣泛的頻率范圍，速度，功率，間距設置，焦距等等方面的設置。
這一新的打標技術帶來了在珠寶及徽章制造等裝飾性領域應用的可能性（見圖6）。同其他技術不同的是，在這些場合用激光彩色打標，是完全不會褪色且沒有生物排異反應的，因而能夠被用于隱蔽處及三維表面的打標。
結論：
使用DPSS Nd:YAG 和Nd:YVO4 激光器生成具對比度的彩色標記是一種可行的選擇，可廣泛用于需要靈活性及環(huán)保工具的各個領域，生產清晰，易讀及不褪色的標記。特別是用于無法采用傳統(tǒng)技術實現(xiàn)的領域，這種技術能確保重復精度并降低耗材帶來的運行成本。
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