聚丙烯与聚乙烯激光打标技术指南

使用光纤激光器对聚丙烯与聚乙烯塑料进行激光打标

由于其聚合物特性，对聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃塑料进行激光打标与雕刻较为困难，且聚丙烯的均聚物与共聚物、HDPE（高密度聚乙烯）、LDPE（低密度聚乙烯）、LLDPE（线型低密度聚乙烯）等不同类型材料本身的打标特性也各不相同。在开发需要进行激光打标的产品时，工程师应综合考虑各级别材料在性能与可打标性方面的优劣。MOPA 镱光纤激光器因能够产生短脉宽，形成耐刮擦的深色及浅色打标对比效果，是打标聚烯烃塑料的理想选择。超过 100ns 的长脉宽可能导致过度烧灼。

着色剂技术的最新进展——如激光专用炭黑、二氧化钛以及发泡剂——可提供更优异的对比度质量、线条边缘细节以及最快的打标速度，包括「飞行式」在线打标。这些特性使其成为汽车、建筑、医疗、包装、管道等领域电线电缆绝缘层激光打标的理想选择。

关键要点

• 聚烯烃材料需要添加剂。PP 与 PE 对近红外光的吸收能力较弱，因此未经改性的材料在任何功率下均只能产生微弱的对比度。
• 不同级别材料的打标特性各异。HDPE 通常最易打标；聚乙烯通常比聚丙烯更易打标。
• 优先选用具有短脉宽的 MOPA 光纤激光器；超过约 100 ns 的脉宽会导致过度烧灼。
• 存在两种适用的表面反应机制——炭化（焦化）与化学变化（发泡）。
• 在线打标速度极快。葡萄酒瓶塞与无衬垫瓶盖内盖的打标速度可达每分钟 2,000 件。

最佳激光打标方案。对聚丙烯与聚乙烯塑料进行激光打标，通常需要将激光敏感添加剂复配至优化着色剂配方、色母料或预混料之中。电线电缆及绝缘件产品中常用的阻燃剂会影响配色及配方设计。掺锑氧化锡、三氧化二锑等添加剂会为原色（未着色）基材的不透明外观赋予「灰色」色调。其他添加剂可能含有铝颗粒、混合金属氧化物及专有化合物。最终的配色外观则通过颜料与染料进行调整实现。

当配比得当时，激光打标添加剂、配方及着色剂不会对聚合物性能产生不利影响，可满足 UL、NEMA、FDA、RoHS 及 Yellow Card 等要求，且无需重新认证。激光优化配方的化学成分受多种因素影响，包括聚合物类型与颜色、打标对比色、表面反应机制类型以及激光波长。聚烯烃激光打标涉及的两种表面反应类型为：炭化「焦化」与化学变化「发泡」。

聚烯烃产品的在线「飞行式」激光打标可带来最先进的制造优势。对于葡萄酒瓶塞及无衬垫饮料瓶盖内盖的促销标识，字母数字文本及图形的打标速度可达每分钟 2,000 件。在挤出成型的医疗及电线电缆产品上，同样能够取得令人瞩目的效果。

聚烯烃的激光可打标性

聚烯烃的表面反应机制温度与其他聚合物不同，因此需要采用专门的配方。即便是同属一个大类的聚烯烃材料，例如聚乙烯与聚丙烯，其激光打标特性也各不相同。这也是高密度聚乙烯通常最易打标的原因之一。聚乙烯塑料通常比聚丙烯更易打标。

聚烯烃是由烯烃形成的一类聚合物。这类材料用途广泛，包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等知名聚合物，因其出色的化学与物理性能而广泛应用于各行各业。最常见的四种聚烯烃分别为低密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯及聚丙烯。

并非所有塑料与激光设备都能产生相同的打标效果！

激光元件、光学系统、扫描头以及多功能软件的质量至关重要。工业级激光设备优于廉价批发（经销商）的爱好者级激光设备。廉价激光设备普遍存在打标质量不稳定的严重问题，且其低成本光学与电气元件会导致光束质量参差不齐、打标效果不一致。

部分激光设备经销商及制造商的网站，通过使用与聚烯烃相关的网络热词来博取「点击量」及提升排名——但他们并非聚合物、着色剂及不同激光波长化学作用途径方面的专家，而这些正是实现最佳激光打标质量的关键所在。稳健且经济高效的激光解决方案，应将聚合物材料科学与最佳激光光源（波长）有机结合。

欢迎联系 The SABREEN Group。将您最棘手的激光打标难题交给我们！

常见问题

为何聚丙烯比聚乙烯更难进行激光打标？

聚烯烃的表面反应温度与其他聚合物不同，即便在聚烯烃这一大类材料内部，其反应阈值也存在差异。聚乙烯通常更易发生反应，其中 HDPE 最易打标，而聚丙烯则需要更精心匹配的配方。

聚丙烯可以不添加添加剂进行打标吗？

若要达到生产所需的对比度标准，则不能。要在 PP 与 PE 上实现有效打标，通常需要将激光敏感添加剂复配至优化着色剂配方、色母料或预混树脂之中。

阻燃剂会干扰聚烯烃的激光打标吗？

会使其更为复杂。阻燃剂常用于电线、电缆及绝缘件产品，会影响配色及配方设计，因此激光添加剂体系必须与阻燃剂同步开发，而不能后期再添加。

聚烯烃应采用怎样的脉宽？

短脉宽。MOPA 镱光纤激光器是首选，因为它能够产生实现耐刮擦深色及浅色对比效果所需的短脉宽。超过约 100 纳秒的脉宽往往会导致过度烧灼。

聚烯烃在线打标的速度能达到多快？

速度非常快。葡萄酒瓶塞及无衬垫饮料瓶盖内盖促销标识的字母数字文本与图形打标速度可达每分钟 2,000 件，在挤出成型的医疗及电线电缆产品上也能取得相当的效果。

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