澳门威尼克斯人集团
2022/4/22 16:05:55
激光技术是20世纪可媲美原子能、半导体的重要发明之一，它具有高方向性和相干性、单色性，可实现能量密度的集中，达到极大的瞬时脉冲功率。将激光聚焦于被加工物体上，可以使物体加热、融化或气化，从而达到加工目的[1]。
世界上第一台激光器是1960年美国科学家梅曼发明的红宝石激光器，而随着各种类型的激光器相继出现，激光技术日趋成熟。如今，激光加工已成为先进制造技术和升级改造传统工业的重要手段。
在塑料加工领域，激光加工技术以其高效、高质量、无接触以及可操作性而广泛应用，比如传统塑料的激光切割和打孔等。而随着激光技术和设备的进步，越来越多工业化的塑料激光加工产业得到快速发展，比如激光直接成型（LDS, Laser Direct Structuring）、激光透射焊接（LTW, Laser transmission welding）、激光打标（LS, Laser Marking）和选择性激光烧结（SLS, Selective Laser Sintering）等等。
塑料激光加工产业蓬勃发展的背后，同样离不开材料创新。澳门威尼克斯人致力于改性塑料的研发与应用，针对塑料激光加工领域的市场需求，开发了一系列专用材料牌号，可满足多种激光加工技术的需求。
1. 激光打标材料
塑料激光打标/塑料雕刻是利用激光对零件进行打标或标记的过程。由塑料部件组成的聚合物决定了使用的方法和激光标记塑料所需的能量输入。激光打标的结果很大程度上取决于所使用的塑料类型、塑料中的添加剂(如染料)以及用于打标的激光类型。激光打标是一种非接触光学过程，塑料必须具备吸收激光束的特点。虽然许多塑料和热塑性塑料可以用激光标记，但依然有不少塑料受限于性能，无法直接激光标记，通常需要用合适的添加剂或母粒改善，最终实现激光标记。
塑料的激光打标是基于激光高能量输入导致聚合物碳化或发泡，从而获得与基色有较大色差的标记。比如PC、PS、PE、ABS、PP、PBT、PET、PA等碳化（热化学反应）形成深色标记；PA、POM、PE和PP、PBT等可起泡（形成微小气泡，在冷却过程中被永久困住）形成明亮的激光标记[2]。
针对激光打标的应用需求，澳门威尼克斯人开发了PA、PBT、PP等多种复合材料激光打标的有效解决方案，标记清晰不易磨损，具有较高的对比度和较宽的激光工作范围，同时具有高度的重复性和可靠性。
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2. 激光透射焊接材料
塑料激光焊接利用的是透射焊接原理，一般选用红外激光（800 nm-1100 nm）作为焊接热源，采用搭接接头，并通过能提供一定夹紧力的夹具固定。对于所采用的激光，上层材料需要最大程度的透过激光（激光透过率>30%），下层材料需要最大程度的吸收激光。塑料在被加热后，接触面上分子链自由末端加速扩散，形成自粘合键，从而形成焊接熔融层[3]。
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激光透射焊接具有清洁无焊渣、机械应力小、操控灵活精确、可焊接不同材料、非接触、表面无损、无胶或底漆、环境友好等特点，广泛应用于汽车、医疗、家电等领域。
澳门威尼克斯人长期为客户提供车用PA、PBT、PP等高性能材料，目前已开发可用于激光透射焊接的黑色尼龙材料AG30ELT BK（PA66-GF30）。此规格激光透过率可达40%（1.6 mm）以上，具有高强度、耐高温、可焊接等特点，适用于汽车油管连接头、传感器和执行器等零部件。
|
性能 |
测试方法 |
单位 |
AG30LT (PA66-GF30) |
|
拉伸强度 |
ISO 527 |
MPa |
190 |
|
断裂伸长率 |
ISO 527 |
% |
3.0 |
|
弯曲模量 |
ISO 178 |
MPa |
8200 |
|
弯曲强度 |
ISO 178 |
MPa |
290 |
|
简支梁缺口冲击强度（23℃） |
ISO 179 |
kJ/m² |
12 |
|
热变形温度 (1.8 MPa) |
ISO 75 |
°C |
245 |
|
密度 |
ISO 1183 |
g/cm³ |
1.367 |
3. 激光直接成型材料
近代电子产品趋向小型化、薄壁化、轻量化和多功能集成，促使电子产品制造业向着更高水平的三维互联过程发展，其中LDS技术已在美日欧等发达国家广泛应用于通讯、汽车电子、计算机、机电设备、医疗器械等领域[4]。
LDS（Laser Direct Structuring）即激光直接成型技术，是用特殊的激光将设定好的线路图雕刻在塑料制件表面，经化学电镀等步骤后，在塑料表面形成一层金属层电路的工艺[5]。LDS是一种专业激光加工、射出与电镀制程的3D-MID（Moulded Interconnect Device模塑互连器件，属于立体电路）生产技术，具有如下优点：
节省空间、功能集成：三维电路载体，集成机械与电气性能为一体，可供利用的空间增加，可实现高密度的三维立体组装，器件更小、更轻；
设计灵活：电路修改时只需要修改CAD数据，优势明显；功能更多，设计自由度更大，更大可能实现创新性功能；
技术效率极高：产品生产周期短，激光系统耐用、少维护，适合不间断生产，故障率低。
智能手机大屏化后，需要加载镁铝合金支撑，防止手机“软骨病”，而金属件的加载，使手机中射频接收环境变差。天线集成到外壳上可以有效解决这一问题，LDS因此成为智能手机主流的天线工艺。LDS功能塑料是实现LDS技术的关键，除智能手机外还可广泛应用于可穿戴设备、智能医疗器件、无人驾驶、智能家具等。
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澳门威尼克斯人新材料开发了可用于智能手机和智能穿戴设备天线的LDS专用长链尼龙加纤改性材料LCPA-GF系列。此系列材料具有高流动性、低吸水性、低翘曲等特点，比普通PC/ABS的LDS材料拥有更高的强度和尺寸稳定性，且基材尼龙100%来自于生物基，碳足迹大幅降低，可满足绿色减碳的要求。
[1]高晓东, 李好义, 陈明军. 激光加工技术在塑料成型加工中的应用研究进展[J]. 橡塑技术与装备, 2019, 45(8):7.
参考文献：
[2]封驰, 吴文敬, 李思源,等. 激光标记塑料研究进展[J]. 中国塑料, 2011, 25(9):5.
[3]岳贵成, 高健峰, 薛长鸣. 塑料激光透射焊接原理及材料影响因素探析[J]. 工程塑料应用, 2021, 49(9):4.
[4]何晓蕾. 激光直接成型技术及其配套材料的研究与开发[D]. 南京信息工程大学, 2018.
[5]曹艳霞, 赖华林, 叶远锋. 激光直接成型功能塑料的研究进展[J]. 工程塑料应用, 2020, 48(3):7.
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