激光类型及其与塑料相互作用

因为激光的波长决定了其在塑料中能量传递和吸收的形式，所以不同类型激光的应用场景非常依赖其光的波长。

图1 光类型

图2 红外类型定义**常用的激光焊接方法是“透射焊接”。激光束通过上层透射材料传输，然后被下层材料表面吸收，在界面处产生热量并熔化。上下层材料对激光能量的吸收差异，是通过对下层材料增加添加剂（例如碳黑）或者表面涂层实现。其使用的激光器波长在0.75-1.5um范围内，可分为半导体、光纤、YAG三种类型。通常，相比较紫外线（UV）和中红外（Mid-IR），波长0.75-1.5um红外激光在塑料中吸收并不容易。其吸收能力取决于塑料中添加剂以及材料类型（半结晶还是无定形）。如果塑料没有填充剂或者颜料，激光可以穿透几毫米的半结晶塑料，几乎完全穿透无定形塑料。通过增加添加剂，例如填料和颜料，来提高吸收能力。

天然未着色塑料容易吸收波长从1.6um到5um以上的红外，尤其对5um以上的红外有很强的吸收能力。在波长在2um的情况下，其激光器是光纤激光器或者YAG类型，光束能量会沉积在所有塑料（包括半结晶和无定形）顶端几毫米处。利用这个特点，可以焊接厚度不超过几毫米的塑料板材，而无需添加剂。该过程称为“直接激光焊接”，与“透射激光焊接”原理不同。直接激光焊接尚未***用于塑料焊接，其典型应用是透明对透明的塑料焊接，具有1ce51fdd-6ce4-41bb-a2a1-fd591ebd7624的潜力。

二氧化碳(CO2)激光器是一种成熟的材料加工工具，通常用于切割薄膜、板材和织物形式的塑料。CO2激光波长为10.6um，能够被所有塑料表面迅速吸收。塑料表层0.2mm区域可直接吸收激光能量。这使得快速加热和快速焊接塑料薄膜成为可能，已经证明其焊接速度可超过1000m/min。

所有塑料表面层迅速吸收CO2激光辐射(10.6µm波长)。能量在激光指向的前0.2毫米塑料中作为热量传递。这导致快速加热和非常快速的焊接加工薄塑料薄膜是可能的，即使有相当适度的激光功率(<1000W)。焊接速度超过1000米/分钟已被证明。

图3是经过激光透射焊接的PP材料截面，显示熔化区均匀分布在碳黑填充和未着色的塑料表层，表明激光能量被黑色材料表面吸收。

零维科技是目前国内产品较全，研究较深的激光焊接塑料研发生产厂家。公司激光焊接实验室可为客户提供材料和焊接工艺评估测试，加快客户的开发进程。公司也可根据客户要求量身定制各种改性工程塑料，满足各行各业需求。