发泡（激光打标）

发泡（激光打标）

要点速览

• 发泡可在深色塑料上产生浅色标记——与碳化的效果恰好相反。
• 被困住的气泡会散射光线，这使标记呈现白色或浅灰色。
• 短脉冲至关重要。快速传递的高峰值功率会形成发泡；较慢的传递则会导致碳化。
• 发泡标记的机械强度低于碳化标记，耐磨性也较差。

发泡

发泡是一种激光打标机理：局部加热在聚合物的薄表层内产生气泡，被困住的气泡散射入射光，从而形成比周围材料更浅的标记。它是在深色或黑色塑料上获得浅色或白色标记的标准途径，任何热致变黑机理都无法实现这一效果。

聚合物被加热到软化并开始分解、释放气体的程度。由于周围材料仍然粘稠，气体无法自由逸出，在熔体重新凝固时被困成细小的气泡。由此形成的多孔层对光线产生漫散射而非吸收，人眼将这种散射看作白色。

发泡与碳化的对比

这两种机理在能量标尺上相距很近，这正是实际的难点。能量过多或能量传递过慢，都会使发泡标记转为碳化标记，结果就会呈灰色而不是白色。

为什么脉宽决定结果

所选择的机理与其说取决于总能量，不如说取决于能量到达的速度。短脉冲沉积能量的速度快于热量扩散的速度，在极薄的一层内产生短暂的高温尖峰——足以产生气体，而不会引发留下碳的整体降解。较长的脉冲将同样的能量分散在更长时间内，更温和地加热较厚的一层，有利于碳化。

这就是发泡工作通常指定使用MOPA光源的原因。固定脉宽的调 Q 光纤激光器只有一种脉冲持续时间，通常约为 100 ns，偏向碳化一端；而 MOPA 可设置为个位数或几十纳秒，有利于发泡。调 Q 设备有时也能勉强打出可用的浅色标记，但窗口很窄，批次差异会使其发生偏移。

获得白色而非灰色标记

• 首先缩短脉宽。如果标记发灰，这就是需要调整的参数。在较长脉宽下调节功率，追逐的是错误的变量。
• 当标记过于强烈时，应提高速度而不是降低功率，使峰值功率保持较高而总能量下降。
• 使用较高的重复频率，使脉冲重叠成均匀的发泡区，而不是离散的凹坑。
• 检查该牌号是否含有发泡添加剂。许多深色牌号在没有辅助的情况下发泡效果很差，而专门设计的添加剂能大大拓宽窗口。
• 评定耐久性，而不仅仅是外观。一个会被擦掉的亮白标记属于发泡过度。应针对实际的搬运和清洁条件进行测试。

发泡标记故障排查

发泡标记的应用场合

• 黑色的汽车和电子产品外壳，需要在深色外观面上有清晰的浅色标记，且不能接受标签。这是最大的单一应用。
• 深色医疗器械部件，需要机器可读的标识符，而不带会使清洁或生物相容性复杂化的附加层。
• 深色绝缘层上的电缆、连接器和线材标记，在黑色背景上的清晰度就是全部要求。
• 按键和控制面板，包括背光图例，发泡层对光的散射效果很美观。
• 带有日期和批号代码的深色包装和瓶盖，这些代码必须在整个供应链中保持可读。

在每种情形下，替代方案都是附加标记——油墨、标签或移印——这会带来耗材、附着力风险，以及追溯应用特别不希望出现的可去除性。这种权衡通常就是发泡所要求的较窄工艺窗口和 MOPA 光源的合理性所在。

相关术语与延伸阅读

• 碳化
• MOPA 激光器
• 激光颜色匹配
• 激光打标添加剂
• 塑料激光打标解决方案

在生产中的应用

The Sabreen Group 为发泡标记开发和深底浅色对比度评定提供独立的工程支持。如果您正在确定工艺规范、评定材料或排查生产问题，我们的工程服务团队可以提供帮助。欢迎联系我们探讨您的应用。

常见问题

发泡是如何产生白色标记的？

局部加热在聚合物的薄表层内产生气体，由于周围聚合物仍然粘稠，气体在熔体重新凝固时被困成细小的气泡。该多孔层对光线产生漫散射而不是吸收，人眼将漫散射看作白色。没有添加颜料；对比度来自表面物理结构的变化。

为什么发泡通常需要 MOPA 激光器？

因为机理的选择取决于能量到达的快慢，而不是能量的多少。短脉冲使极薄一层的温度骤升，产生气体而不引发留下碳的整体降解。固定脉宽的调 Q 光纤激光器约为 100 ns，偏向碳化一端，而 MOPA 可设置为个位数纳秒，有利于发泡。

发泡标记与碳化标记一样耐久吗？

不一样。发泡层是多孔的，机械强度较低，因此耐磨性较差，比碳化标记更容易受到强力清洁的损伤；碳化标记则作为化学性质发生改变的材料延伸到表面以下。在使用环境有磨损或化学腐蚀要求时，应明确评定这一权衡，而不是想当然地忽略。

为什么我的白色标记变成了灰色？

几乎总是因为脉宽过长，碳化与发泡相互竞争，两种产物混在一起。应先缩短脉宽，再调整功率——在较长脉宽下改变功率，追逐的是错误的变量，通常只会得到更深的灰色或烧焦的标记。如果光源的脉宽固定，则该牌号的窗口可能本来就太窄。

发泡需要添加剂吗？

深色牌号上经常需要。许多着色树脂在没有辅助的情况下发泡效果很差，在整个参数范围内只能得到较弱的灰色标记，而专门设计的发泡添加剂能显著拓宽工艺窗口。应先对实际生产牌号进行筛查，因为某些配方依靠已有成分就能得到可接受的发泡效果。

---