CN103454227A - 一种聚合物激光标记效果的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于测量技术领域，公开了一种聚合物激光标记效果的评价方法。本发明的聚合物激光标记效果的评价方法，以材料打上激光标记前后的明暗度变化、材料打上激光标记前后的色差变化或上述两者的差值绝对值为指标。本发明的评估方法操作简单、快速、直观，能客观准确地评价聚合物材料的激光标记效果。

Description

一种聚合物激光标记效果的评价方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，特别涉及一种聚合物激光标记效果的评价方法。

背景技术

聚合物树脂因其具有质量轻、耐溶剂、易加工，易回收等优点，广泛地应用于汽车、家电、机械和包装等行业。近年来，随着各行业的迅速发展，聚合物的消耗量也呈逐年增加的趋势。聚合物制品在实际应用中，为了使用的需要往往要求在其表面进行标识以提高其易辨识性和可追溯性。传统的标记方法主要是采用油墨喷码技术，但是使用该方法所获得的标记往往容易褪色或消失，并且油墨的使用对环境也会造成污染。

近年来，激光打标技术在塑料制品标识方面已经得到了越来越广泛的应用，与传统技术相比，激光打标技术具有独特的优势：包括标记不易擦除、打标快速、可程序控制、自由度高以及环境友好等等。根据市场的需要，这些年来人们逐步开发出了一些可激光打标的功能聚合物及其功能母粒，但是到目前为止已发表的专利文献中还没有一个客观准确的用于评价塑料激光打标效果的方法，人们往往通过肉眼观察来评判激光打标质量的好坏，这种方法的主观性和个体差异性明显，误差很大，并且结果的重复性也不好。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种聚合物激光标记效果的评价方法。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种聚合物激光标记效果的评价方法，以材料打上激光标记前后的明暗度变化、材料打上激光标记前后的色差变化或上述两者的差值绝对值为指标。

上述一种聚合物激光标记效果的评价方法，包含以下步骤：在材料表面打上激光标记，测量材料打上激光标记前后的明暗度变化、材料打上激光标记前后的色差变化，或上述两者的差值绝对值作为指标。

优选地，以材料打上激光标记前后的色差变化作为指标。

更优选地，所述材料打上激光标记前后的明暗度变化为2.5～5.0。此时，反映出来打标效果是理想的。

更优选地，所述材料打上激光标记前后的色差变化为2.5～5.0。此时，反映出来打标效果是理想的。材料打标前后的色差变化能更好地表现打标效果的好坏。

所述的材料指聚丙烯、聚乙烯、PA6、PA66、ABS和PC-ABS中的至少一种。

优选地，所述的材料指聚丙烯、PA66和ABS中的至少一种。

所述打上激光标记的工艺参数为：步长0.0005～1mm，频率1～100KHz，电流强度0～20A。

上述工艺参数，优选为：步长0.0005～0.001mm，频率1～10KHz，电流强度13～16A。

所述的明暗度变化、色差变化通过色差仪测量得到，优选为Ultra scan XE色差仪。

所述打上激光标记的标记形状为正方形矩阵、长方形矩阵、圆形矩阵、三角形矩阵、梯形矩阵、同心正方形、同心长方形、同心圆、同心三角形和同心梯形中的其中一种。优选为正方形矩阵或同心圆。

本发明原理：

激光标记效果好坏通常是通过人眼观察打标前后的色差和明暗程度的变化来判断的，然而这种视觉效果的评价仅为定性无法量化并且个体差异明显。通过色差仪则可以客观准确地表征出材料表面激光标记前后的色差△E，明暗度△L变化以及两者的绝对差值|△E—△L|。△E，△L和|△E-△L|数值越大表明材料激光标记的效果越好，其中△E值能更好地反应光标性能的变化，这与肉眼观察的结论是相一致的。且△L为2.5～5.0，或△E为2.5～5.0时，打标的效果是理想的。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：

本发明的评估方法操作简单、快速、直观，能客观准确地评价聚合物材料的激光标记效果。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

下述实施例中材料的制备及打标方法如下：

把原料在190～220℃条件下在双螺杆挤出机挤出造粒干燥，在210～220℃条件下注塑成标准色板，然后采用泰德激光Nd-YAG型打标机（波长为1064nm）进行激光打标，利用Ultra scan XE色差仪进行测量材料打标前后的明暗度变化△L、材料打标前后的色差变化△E，并计算两者的差值绝对值|△E—△L|。

实施例1

原料为聚丙烯，黑色，打标工艺参数（电流强度14A，频率1kHz，步长从1mm递减到0.0005mm），打标图案为正方形矩阵，结果见表1：

表1不同步长条件下打标评估效果

步长(mm)	△L	△E	|△E—△L|
				0.0005	4.9	4.5	1.0
0.005	3.9	3.6	0.3
				0.01	2.3	2.2	0.1
1	2.0	2.0	0

从实施例1可以看出，随着步长的增大，△L，△E和|△E—△L|都呈递减的趋势，激光标记效果也逐渐变差，其中当步长增大到1mm后，材料光标前后的色差差异变得不明显，打标效果已经比较差了。因此实际激光打标工艺选择步长在0.005-0.0005之间较为理想。△L在2.5～5.0范围内，△E在2.5～5.0范围内打标效果是理想的。

实施例2

材料为PA66，灰色，打标工艺参数（电流强度从0A增加到20A，频率1kHz，步长0.005mm），打标图案为同心圆，结果见表2：

表2不同电流强度条件下打标评估效果

电流强度(A)	△L	△E	|△E—△L|
				0	0	0	0
10	2.1	2.3	0.1
				15	4.1	3.9	0.4
20	4.8	4.7	1.2

从实施例2可以看出，随着电流强度的增大，△L，△E和|△E—△L|都呈逐步增加的趋势，其中当电流增加到15A后，△L增大到4.1，材料的光标前后的色差差异明显，打标效果良好。因此实际激光打标工艺选择电流强度在15～20A之间较为理想。△L在2.5～5.0范围内，△E在2.5～5.0范围内打标效果是理想的。

实施例3

材料为ABS，白色，打标工艺参数（电流强度14A，频率从1kHz增加到100kHz，步长0.005mm），打标图案为同心三角形，结果见表3：

表3不同频率条件下打标评估效果

频率(KHz)	△L	△E	|△E—△L|
				1	3.6	3.7	0.1
10	1.5	1.6	0.1
				50	1.0	1.2	0.2
100	0.5	0.7	0.2

从实施例3可以看出，随着频率的增大，△L，△E呈现逐渐减小的趋势，而|△E—△L|则变化不大，材料的标记效果逐渐变差，实际激光打标工艺选择频率在1KHz，△L为3.6数值较为合适，打标效果也较为理想。△L在2.5～5.0范围内，△E在2.5～5.0范围内打标效果是理想的。

实施例4

原料为聚乙烯，黑色，打标工艺参数（电流强度14A，频率1kHz，步长从1mm递减到0.0005mm），打标图案为正方形矩阵，结果见表1：

表4不同步长条件下打标评估效果

步长(mm)	△L	△E	|△E—△L|
				0.0005	5.8	5.5	1.2
0.005	4.4	4.0	0.7
				0.01	2.9	2.8	0.2
1	1.8	1.9	0

从实施例4可以看出，随着步长的减小，△L，△E和|△E—△L|都呈递增的趋势，激光标记效果也逐渐变好，其中当步长减小到0.01mm后，材料光标前后的色差差异变得比较明显，打标效果已经比较好了，当步长减小到0.0005时，材料表面已有明显的烧蚀现象，虽然打标前后色差明显，但是标记处的美观性下降。因此实际激光打标工艺选择步长在0.01（△L为2.9）到0.0001之间较为理想。△L在2.5～5.0范围内，△E在2.5～5.0范围内打标效果是理想的。

实施例5

材料为PC-ABS，红色，打标工艺参数（电流强度从0A增加到20A，频率1kHz，步长0.005mm），打标图案为同心圆，结果见表2：

表5不同电流强度条件下打标评估效果

电流强度(A)	△L	△E	|△E—△L|
				10	2.2	1.9	0.1
13	3.2	3.5	0.3
				16	4.5	4.7	0.6
19	5.8	5.3	1.5

从实施例5可以看出，随着电流强度的增大，△L，△E和|△E—△L|都呈逐步增加的趋势，其中当电流增加到13A后，△L增大到3.2，材料的光标前后的色差差异明显，打标效果良好；当电流强度继续增大到19A时，材料因为电流过大也出现了表面标记痕迹烧蚀的外观缺陷。因此实际激光打标工艺选择电流强度在13～16A范围内较为理想。△L在2.5～5.0范围内，△E在2.5～5.0范围内打标效果是理想的。

从实施例1～5的结果可以看出，本发明采用参数△L(材料打标前后的明暗度变化)，△E（材料打标前后的色差变化）以及|△E—△L|（两者差值绝对值）能客观准确地评价出聚合物的激光标记效果，其中△L最能体现激光标记效果的好坏。这克服了以往仅能靠肉眼来评判激光标记效果的局限性，该方法简单实用，成本低廉，是一种研究聚合物激光标记性能的通用表征方法。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于以材料打上激光标记前后的明暗度变化、材料打上激光标记前后的色差变化或上述两者的差值绝对值为指标。

2.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于包含以下步骤：在材料表面打上激光标记，测量材料打上激光标记前后的明暗度变化、材料打上激光标记前后的色差变化，或上述两者的差值绝对值作为指标。

3.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于：以材料打上激光标记前后的色差变化作为指标。

4.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于：所述的材料打上激光标记前后的明暗度变化为2.5～5.0；所述的材料打上激光标记前后的色差变化为2.5～5.0。

5.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于：所述的材料指聚丙烯、聚乙烯、PA6、PA66、ABS和PC-ABS中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于：所述打上激光标记的工艺参数为：步长0.0005～1mm，频率1～100KHz，电流强度0～20A。

7.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于：所述打上激光标记的工艺参数为：步长0.0005～0.001mm，频率1～10KHz，电流强度13～16A。

8.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于：所述的明暗度变化通过色差仪测量得到；所述的色差变化通过色差仪测量得到。

9.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于：所述的明暗度变化通过Ultra scan XE色差仪测量得到；所述的色差变化通过Ultra scan XE色差仪测量得到。

10.根据权利要求1所述的聚合物激光标记效果的评价方法，其特征在于：所述打上激光标记的标记形状为正方形矩阵、长方形矩阵、圆形矩阵、三角形矩阵、梯形矩阵、同心正方形、同心长方形、同心圆、同心三角形和同心梯形中的其中一种。