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1、关于激光切割塑料技术应用探析 摘要:塑料薄膜的激光切割和打孔看似微不足道,但将该工艺引入到制袋工艺中,制袋质量和包装功能将能进一步优化,企业的市场竞争力将进一步提升。介绍了激光技术应用于塑料薄膜的切割和打孔的原理和优势,回顾了激光技术在薄膜加工中的研究进展,并展望了激光技术在软包装应用中的广阔前景。关键词:激光加工;塑料薄膜;激光切割;激光打孔;软包装Abstract:Lasercuttingandperforationofpolymerfilmseemstobenotworthmentioning,butthete
2、chnologyisintroducedtothemakingprocess,makingqualityandpackagingfunctioncanbeoptimizedfurther,themarketcompetitivenessofenterpriseswillfurtherenhance.Introducedtheprincipleandadvantageofdrillingcuttingapplicationoflasertechnologyinplasticfilmand,reviewsthedevelo
3、pmentoflasertechnologyinfilmprocessing,andprospectsoflasertechnologyinsoftpackagingapplications.Keywords:laserprocessing;plasticfilm;8lasercutting;laserdrilling;softpackage中图分类号：TG485文献标识码：A文章编号：1、塑料薄膜材料激光切割的原理聚焦后的高强度激光束照射在被切割塑料薄膜的表面,光能转换为热能。在数微秒的时间内,光斑区的温度迅速升高到
4、塑料材料的熔点甚至沸点,这样激光照射的塑料材料被熔化和汽化,一个小孔被刺穿。当激光束在振镜的作用沿着设定路径移动或塑料薄膜相对于激光束移动时,光子与塑料材料不断相互作用,随着汽化物逸出并经排烟系统抽出,便在塑料上形成切缝,见图1。在塑料软包装的应用中,通过调整激光输出功率,达到不同的切割深度,塑料薄膜切割通常分为层切和切穿2种。图1塑料薄膜激光切割系统简图1.1塑料薄膜的层切几乎所有的软包装薄膜都是多层薄膜叠合而成的结构,每层薄膜厚度大约在10多个微米,每1层具有不同的功能,如PET刚度大,保香性好;PE热封性好,抗撕
5、裂能力强;PP的水蒸汽阻隔性能好;铝箔通常用于阻光密封;纸通常能给薄膜以良好的挺度。激光的层切是指有选择性地切割某一薄膜层,而不影响到其他薄膜层的功能。比如微量切割某个高强度薄膜层,可以形成易开启结构,但由于切痕很小,不影响包装外观。8塑料薄膜机械划痕或机械冲孔的方法虽然速度快而且也相当简单,但这2种方法都不能区分不同的薄膜层。机械划痕或机械冲孔的结果是:(1)如果划痕深度太少了,就连薄膜的机械支撑层都没有完全被划开;(2)如果划痕深度太大了,阻光层和阻隔水汽层都被破坏了。因此,人们一度在研究一种可靠的方法,可以有选择
6、地切割在不同的薄膜层上。激光技术提供了一种新的解决方案,因为不同的塑料薄膜层有不同的光学性质。塑料薄膜层、金属薄膜层和纸质层在CO2激光器发生的波长范围(9.4~11um)表现不同的吸收性能和反射性能。包装工业中的大多数塑料材料,如PET、PS、PC、PVC或OPA,在典型的10.6um波长上,能非常有效地吸收激光束。吸收激光束以后,塑料薄膜的局部被加热并完全熔化。而少数塑料薄膜如OPP、PE甚至是LLPE对10.6um的激光波长完全透过。铝箔层在低功率的CO2激光器所发射的所有波长都不吸收,完全反射了。按照希望的层切
7、结构进行切割复合包装材料,只要使用正确的激光波长,从正确的薄膜面进行层切即可。下面举例说明激光层切复合薄膜的基本原理,见图2。图2激光层切复合薄膜的基本原理1)PETAlPE:这是食品包装典型的复合材料,如咖啡包装袋。材料对CO2激光器(10.6um)的选择性吸收可以使起机械支撑作用的PET层在非常细小的局部完全汽化,8而不会影响到其他层,铝箔层的反射效应有助于更有效地使用激光。2)OPPPE:这是洗衣粉包装常用的复合包装材料,由于PP对激光束的吸收能力比PE强,因此在层切时就可以有选择地层切PP层而不会影响到其他层,
8、在这种情况下,激光束可以从薄膜的任何一面射入,也就是说,也允许激光束首先穿透PE层,然后再熔穿PP层。根据具体应用的要求,激光层切可以采用固定激光头或移动扫描激光头2种方式。大多在卷筒复合材料上进行加工,沿着卷筒复合材料前进方向进行激光层切,激光器可以固定安装在卷筒幅面的正上方。由于生产需要,大多数包装袋需要沿卷筒复合材料前进的垂
