聚丙烯與聚乙烯雷射打標：光纖雷射應用

使用光纖雷射進行聚丙烯與聚乙烯塑膠的雷射打標

在聚烯烴塑膠（如聚丙烯與聚乙烯）上進行雷射打標與雷射雕刻，因其聚合物特性而相當困難；此類材料涵蓋均聚與共聚聚丙烯，以及 HDPE、LDPE、LLDPE 等多種型號，其本質上的打標表現各不相同。在開發需要雷射打標的產品時，工程師應評估哪一種等級在性能與可打標性上最為合適。MOPA 摻鐿光纖雷射能產生極短的脈衝寬度，形成耐刮擦的深色與淺色標記對比度，因此非常適合聚烯烴塑膠的打標。脈衝寬度若超過 100 ns，則可能造成過度燒焦。

著色劑技術近年的進展——例如雷射專用碳黑與二氧化鈦，以及發泡劑——可提供更佳的對比品質、線條邊緣細節與最快的打標速度，包含「飛行打標」（on-the-fly）。這些特性使其非常適合用於汽車、建築、醫療、包裝、管路等應用領域中電線電纜絕緣層的雷射打標。

重點摘要

• 聚烯烴需要添加劑：PP 與 PE 對近紅外線的吸收不佳，未經改質的材料無論功率多高，對比度都很微弱。
• 不同等級的打標表現不同：HDPE 通常最容易打標；聚乙烯普遍比聚丙烯容易打標。
• 建議採用短脈衝寬度的 MOPA 光纖雷射；脈衝寬度超過約 100 ns 會造成過度燒焦。
• 涉及兩種表面反應——碳化（焦化）與化學變化（發泡）。
• 線上打標速度極快：葡萄酒軟木塞與無墊片瓶蓋內蓋的產速最高可達每分鐘 2,000 件。

最佳化的雷射打標。聚丙烯與聚乙烯塑膠的雷射打標，通常需要將雷射敏感添加劑導入最佳化的著色劑配方、色母粒或預混料中。電線電纜與絕緣產品普遍使用阻燃劑，會影響配色與配方組成。摻銻氧化錫、三氧化二銻等添加劑，會使本色（未著色）基材的遮蓋性帶有「灰調」。其他添加劑則可能含有鋁粒子、混合金屬氧化物與專有配方。最終外觀的配色，則透過顏料與染料進行調整。

只要摻配得當，雷射打標添加劑、混合料與著色劑不會對聚合物性質造成不利影響，並可符合 UL、NEMA、FDA、RoHS 與 Yellow Card 等規範要求，且無需重新認證。雷射最佳化配方的化學組成受到多項因素影響，包括聚合物種類與顏色、標記對比顏色、表面反應機制類型，以及雷射波長。聚烯烴雷射打標時的兩種表面反應為碳化（焦化）與化學變化（發泡）。

在聚烯烴產品上採用線上「飛行」雷射打標，可帶來先進的生產優勢。葡萄酒軟木塞，以及無墊片飲料瓶蓋內蓋促銷圖文的打標速度，針對英數文字與圖形可達每分鐘 2,000 件。在押出成型的醫療與電線電纜產品上，同樣可取得優異成果。

聚烯烴的雷射可打標性

聚烯烴的表面反應機制溫度與其他聚合物不同，因此必須採用專用配方。即使是同一族群的聚烯烴，例如聚乙烯與聚丙烯，其雷射打標表現也各不相同。這也是高密度聚乙烯通常最容易打標的原因之一。整體而言，聚乙烯塑膠比聚丙烯更容易打標。

聚烯烴是由烯烴聚合而成的一類聚合物。這一用途廣泛的材料族群，包含聚乙烯（PE）與聚丙烯（PP）等知名聚合物；由於化學與物理性質優異，它們被廣泛應用於各種產業。最常見的四種聚烯烴為低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯與聚丙烯。

並非所有塑膠與雷射都能產生相同的標記！

雷射元件、光學系統、掃描頭與功能完整的軟體，其品質至關重要。工業級雷射遠優於低價批發（經銷商）的玩家級雷射。廉價雷射在打標品質不穩定上問題相當嚴重，加上光學元件與電子元件成本低廉，導致光束品質波動、打標結果無法一致。

部分雷射設備經銷商與製造商的網站，會使用與聚烯烴相關的網路熱門字詞來換取「點擊」與搜尋排名——他們並非聚合物、著色劑，以及各種雷射波長化學交互作用途徑的專家，而這些正是達成最佳雷射打標品質的關鍵。穩健且具成本效益的雷射解決方案，必須將聚合物材料科學與最合適的雷射光源（波長）整合在一起。

請聯絡 The SABREEN Group。歡迎將最棘手的雷射打標難題交給我們！

常見問題

為何聚丙烯比聚乙烯更難進行雷射打標？

聚烯烴的表面反應溫度與其他聚合物不同，即使在同一族群內，反應門檻也有差異。聚乙烯通常反應較為容易，其中又以 HDPE 最為容易；聚丙烯則需要更精準匹配的配方。

聚丙烯可以在不使用添加劑的情況下打標嗎？

無法達到量產所需的對比標準。要在 PP 與 PE 上獲得有效的標記，通常必須將雷射敏感添加劑導入最佳化的著色劑配方、色母粒或預混樹脂中。

阻燃劑會干擾聚烯烴的雷射打標嗎？

會使製程更為複雜。阻燃劑在電線、電纜與絕緣產品中相當常見，並會影響配色與配方組成，因此雷射添加劑配方必須與阻燃劑一同開發，而非事後再行添加。

聚烯烴應使用多長的脈衝寬度？

越短越好。建議採用 MOPA 摻鐿光纖雷射，因為它能產生形成耐刮擦深色與淺色對比所需的短脈衝寬度。脈衝寬度超過約 100 奈秒時，往往會造成過度燒焦。

線上聚烯烴打標的速度可以多快？

非常快。葡萄酒軟木塞，以及無墊片飲料瓶蓋內蓋促銷圖文的打標速度，針對英數文字與圖形可達每分鐘 2,000 件；在押出成型的醫療與電線電纜產品上也有相當的表現。

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