CN105665942A - 一种用于薄膜加工中的激光设备及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光技术领域，提供了一种用于薄膜加工中的激光设备及其方法，其中激光设备包括激光器、扩束镜、振镜及透镜，激光器出射光束朝向振镜设置，振镜反射光束垂直于出射光束出射，在激光器与振镜之间设有扩束镜，扩束镜以两倍扩束，出射于振镜的反射面；在反射光束前方还设有透镜，透镜为增强输出激光功率密度的聚焦透镜，藉由前述构造，解决了通过激光切割融合薄膜的技术问题，达成了包装自动化，产品美观且环保、降低作业成本的良好效果。

Description

一种用于薄膜加工中的激光设备及其方法
技术领域
本发明提供一种用于薄膜加工中的激光设备及其方法。
背景技术
薄膜一般采用聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其它树脂制成，其用于包装以及用作覆膜层。当今，随着薄膜的应用和推广，为节操耗材、方便切割及融合以及优化塑料包装效果，需通过合理及高效的切割融合来符合不同产品的包装要求，然而传统的包装设备存在刀具易损，切割融合效果差等问题，而激光的在此类行业中的应用能够降低成本及进一步优化效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种用于薄膜加工中的激光设备。
为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：一种用于薄膜加工中的激光设备，包括激光器、扩束镜、振镜及透镜，其中激光器出射光束朝向振镜设置，振镜反射光束垂直于出射光束出射，在激光器与振镜之间设有扩束镜，扩束镜以两倍扩束，出射于振镜的反射面；在反射光束前方还设有透镜，透镜为增强输出激光功率密度的聚焦透镜。
在本实施例中优选，激光器采用波长10640nm的CO2激光器，CO2激光器对高斯光束通过扩束镜扩束，扩束后的高斯光束通过振镜至聚焦透镜以前聚焦激光束出射。
在本实施例中优选，聚焦透镜的焦距为170mm，幅面为110*110mm。
为解决上述技术问题，本发明的主要目的在于提供一种用于薄膜加工中的激光设备的应用方法。
为达成上述目的，本发明应用的技术方案是：一种用于薄膜加工中的激光设备的方法，包括相对于前聚焦激光束出射方位配置有工作台，在工作台上配置有符合产品加工的夹具，其中产品加工为薄膜包覆包装盒的加工，其方法包括：
步骤一，调节激光器，使出射的激光束中的每个激光脉冲宽度为2ps至100ps，前聚焦激光束平均功率以满足破坏待加工薄膜的阈值；
步骤二，在工作平台上藉此夹具将包覆在包装盒外的上、下两面薄膜紧紧压合在一起，并使之处于激光作用区域；
步骤三，调试激光设备，使之前聚焦激光束出射对应激光作用区域的上、下薄膜压合处，通过激光实现切割融合；
步骤四，包装薄膜采用热缩膜，当通过激光设备切割、融合后再流入下道工序并对此作加热收缩处理。
在本实施例中优选，激光设备及工作台上的夹具通过与电脑连接并藉此进行相应的参数设置及控制。
在本实施例中优选，薄膜包括PE、PP、PET、OPP、PVDC、POF多层共挤热缩膜以及PVC收缩膜。
在本实施例中优选，薄膜为VC收缩膜。
本发明与现有技术相比，其有益的效果：
一是在塑料薄膜的切割及融合应用中，采用激光直接照射在材料表面产生热量实现薄膜的切割融合；
二是设备中选一特殊波长(如10640nm的CO2)激光器，通过扫描振镜进行大幅面的扫描，其激光参数设置合理，相对传统刀具及热熔机，此种工艺可以循环使用，不但节约资源、降低加工成本，还能减少污染；
三是选用2倍的光学扩束系统和170mm的聚焦透镜，使之作用在材料表面的激光功率密度大，且切割斑的面积小，同时采用10640nm的激光波长，易于塑料薄膜的吸收，藉此提高效率以及切割效果。
附图说明
图1是本实施例中激光设备结构示意图。
图2是本实施例中夹具与材料配合的正面结构示意图。
图3为夹具与材料配合的侧面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例及附图对本发明作进一步详细说明。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明的技术方案，而不应当理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”或“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
请参阅图1，是一种用于薄膜加工中的激光设备结构示意图，图中包括包括激光器10、扩束镜20、振镜30、透镜40及工作台60，其中：激光器10采用波长10640nm的CO2激光器，CO2激光器不但能有效切割塑料薄膜，而且能够使通过上、下夹具的两张薄膜贴合紧密，当切割时，薄膜切割边缘处会完整地融合一起。同时对激光器10出来的高斯光束通过扩束镜20进行2X扩束，藉此减小光束发散角，再通过振镜30和透镜40形成更小的光斑。透镜40为聚焦透镜，其焦距优选为F＝170mm，藉此使得输出激光功率密度大，实际中根据不同的产品大小选择合适的透镜40。
请再参阅图1，还呈现有被加工的材料50，在本实施例中，材料(如包装盒51、薄膜52)可置于工作台60上，通过激光设备切割、融合。薄膜优选热缩膜，即遇热会收缩，藉此能紧紧地包覆在包装盒(产品)上。在本实施例中，薄膜包括PE、PP、PET、OPP、PVDC、POF等多层共挤热缩膜，还包括PVC收缩膜，优选PVC收缩膜。
请参阅图2、图3并结合参阅图1，图2是本发明中夹具与材料配合的正面结构示意图，图3是图2的侧面结构示意图，图1中包括可配套在工作台60上的夹具61，还包括包装盒包装盒51及薄膜52，其中：在包装盒51外让上、下两面薄膜通过夹具紧紧压合在一起，激光设备发射的激光作用在压合处(即激光作用区域A)，藉此实现快速切割融合；再流入下道工序对此类热缩膜进行加热收缩即可。通过此工艺取代了刀具切割融合，通过电脑软件控制，可适应不同的产品，其不但操作简单，还能配合流水线进行自动化的批量作业，从而提高了产品的效率和稳定性；在本实施例中，激光照射为非接触性加工，能保证长时工作的稳定性，不需要反复更换配件及易损件，并且切割融合外观效果好。在本发明实施例中，采用特殊波长的CO2激光器10对高斯光束通过扩束镜20进行扩束，扩束后的高斯光束通过高速振镜30以前聚焦方式激光束直接作用在薄膜52表面，其中：激光波长为10640nm，变焦倍数为2倍，聚焦透镜的焦距为170mm，聚焦透镜的幅面为110*110mm。

Claims (7)

1.一种用于薄膜加工中的激光设备，包括激光器、扩束镜、振镜及透镜，其特征在于，激光器出射光束朝向振镜设置，振镜反射光束垂直于出射光束出射，在激光器与振镜之间设有扩束镜，扩束镜以两倍扩束，出射于振镜的反射面；在反射光束前方还设有透镜，透镜为增强输出激光功率密度的聚焦透镜。
2.如权利要求1所述的用于薄膜加工中的激光设备，其特征在于，激光器采用波长10640nm的CO2激光器，CO2激光器对高斯光束通过扩束镜扩束，扩束后的高斯光束通过振镜至聚焦透镜以前聚焦激光束出射。
3.如权利要求2所述的用于薄膜加工中的激光设备，其特征在于，聚焦透镜的焦距为170mm，幅面为110*110mm。
4.一种实用如权利要求3所述的用于薄膜加工中的激光设备的方法，包括相对于前聚焦激光束出射方位配置有工作台，在工作台上配置有符合产品加工的夹具，其特征在于：产品加工为薄膜包覆包装盒的加工，其方法包括：
步骤一，调节激光器，使出射的激光束中的每个激光脉冲宽度为2ps至100ps，前聚焦激光束平均功率以满足破坏待加工薄膜的阈值；
步骤二，在工作平台上藉此夹具将包覆在包装盒外的上、下两面薄膜紧紧压合在一起，并使之处于激光作用区域；
步骤三，调试激光设备，使之前聚焦激光束出射对应激光作用区域的上、下薄膜压合处，通过激光实现切割融合；
步骤四，包装薄膜采用热缩膜，当通过激光设备切割、融合后再流入下道工序并对此作加热收缩处理。
5.如权利要求4所述的用于薄膜加工中的激光设备的方法，其特征在于：激光设备及工作台上的夹具通过与电脑连接并藉此进行相应的参数设置及控制。
6.如权利要求5所述的用于薄膜加工中的激光设备的方法，其特征在于：薄膜包括PE、PP、PET、OPP、PVDC、POF多层共挤热缩膜以及PVC收缩膜。
7.如权利要求6所述的用于薄膜加工中的激光设备的方法，其特征在于：薄膜为VC收缩膜。
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