CN110038858B

CN110038858B - 一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法

Info

Publication number: CN110038858B
Application number: CN201910325883.6A
Authority: CN
Inventors: 葛建国; 戴超
Original assignee: Beijing Radium Saiwei Blue Laser Equipment Co ltd
Current assignee: Beijing Radium Saiwei Blue Laser Equipment Co ltd
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2019-04-22
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2039-04-22
Also published as: CN110038858A

Abstract

一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，涉及表面污渍清洗方法领域，其通过测定待清洗表面的灰度值，根据灰度值来调整激光的清洗功率和扫描搭接率，从而以最适的清洗参数达到待清洁表面的高效高质量清洗。同时，通过基底材料的损伤阈值对清洗参数进行修正，确保所采用的激光能量低于损伤阈值，避免基底材料在清洗过程中被激光损伤。该激光清洗方法的操作简单方便，清洗效率高，清洗过程绿色环保无损伤，具有较大的应用潜力。

Description

一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法

技术领域

本发明涉及表面污渍清洗方法领域，具体而言，涉及一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法。

背景技术

城市道路、广告牌、电线杆、车站牌、建筑外墙贴有的大量“小广告”以及道路指示标志线的清洗是相关部门的难题，传统的清洗方法常用的是机械式刮除、水高压清洗和使用洗涤剂的化学清洗，机械刮除费时费力，且容易留下画痕，清洗不干净，高压水清洗可以清洗掉附着力不强得污物，对污垢、锈斑、油漆、残留的溶剂和粘结剂的清洗效果不好，且在清洗过程中消耗大量的水，而化学清洗只能清除某些特定的污垢，而且对清洗过程中洗涤剂的回收。

激光清洗是一种“绿色”的清洗方法，不需使用任何化学药剂和清洗液，清洗下来的废料基本上都是固体粉末，体积小，易于存放，可回收，可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其能够通过待清洗表面的灰度值确定清洗参数，不仅清洗速度快，清洗效率高，并且对基底材料无损伤。

本发明的实施例是这样实现的：

一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其包括：

采集基底材料上待清洗表面的灰度值，并根据灰度值调整激光的清洗功率和扫描搭接率；

根据基底材料的损伤阈值修正激光的清洗功率和扫描搭接率，使激光的能量低于损伤阈值；

用调整后的激光清洗待清洗表面。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其通过测定待清洗表面的灰度值，根据灰度值来调整激光的清洗功率和扫描搭接率，从而以最适的清洗参数达到待清洁表面的高效高质量清洗。同时，通过基底材料的损伤阈值对清洗参数进行修正，确保所采用的激光能量低于损伤阈值，避免基底材料在清洗过程中被激光损伤。该激光清洗方法的操作简单方便，清洗效率高，清洗过程绿色环保无损伤，具有较大的应用潜力。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法进行具体说明。

激光清洗是一种“绿色”的清洗方法，不需使用任何化学药剂和清洗液，清洗下来的废料基本上都是固体粉末，体积小，易于存放，可回收，可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题。待清洗表面的污渍在辐照过程中受热膨胀、碎裂脱落，或者受热温度升高、蒸发汽化，从而克服基底表面对污渍的吸附力脱离基底表面。激光快速加热和冷却产生的力学冲击效应强于热效应及其他物理化学作用，是主要作用机制，在最佳能量密度范围内，激光产生的声波冲击效应强于热效应，是去除胶黏剂污渍的主要作用过程，既清除了胶黏剂污渍，又不损伤物体表面。

发明人发现，对于不同的待清洗表面，其对激光的吸收系数存在着差异。传统的激光清洗，采用单一能量激光进行清洗，并未针对待清洗表面的个体差异进行针对性处理，导致清洗效果可控性差，清洗效率低下。

基于上述原因，发明人提出本发明的技术方案。在本发明中，发明人以待清洗表面的灰度值作为表征参数，来区别不同待清洗表面对于激光的吸收系数。并以此为依据，对激光的清洗参数及时进行调整，来达到更好的清洗效果和清洗效率。

本发明实施例提供了一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其包括：

S1.采集基底材料上待清洗表面的灰度值，并根据灰度值调整激光的清洗功率和扫描搭接率；

S2.根据基底材料的损伤阈值修正激光的清洗功率和扫描搭接率，使激光的能量低于损伤阈值；

S3.用调整后的激光清洗待清洗表面。

其中，灰度值与清洗功率和扫描搭接率的对应关系，可以预先通过实验测试得到，并将测试数据存储与处理器中，在后续清洗过程中，直接调用相关参数即可。

可选地，本发明实施例采用的激光，其清洗功率为9～20W。根据灰度值调整激光的清洗功率是按照以下规则进行的，在灰度为1～20时，激光的清洗功率为18～20W；在灰度为20～50时，激光的清洗功率为16～18W；在灰度为50～80时，激光的清洗功率为14～16W；在灰度为80～100时，激光的清洗功率为13～14W；在灰度为100～130时，激光的清洗功率为12～13W；在灰度为130～160时，激光的清洗功率为11～12W；在灰度为160～200时，激光的清洗功率为10～11W；在灰度为200～245时，激光的清洗功率为9～10W。

与此同时，激光的扫描搭接率为40％～53％。根据灰度值调整激光的扫描搭接率是按照以下规则进行的，在灰度为1～20时，扫描搭接率为51％～53％；在灰度为20～50时，扫描搭接率为49％～51％；在灰度为50～80时，扫描搭接率为47％～49％；在灰度为80～100时，扫描搭接率为45％～47％；在灰度为100～130时，扫描搭接率为43％～45％；在灰度为130～160时，扫描搭接率为42％～43％；在灰度为160～200时，扫描搭接率为41％～42％；在灰度为200～245时，扫描搭接率为40％～41％。

发明人经过大量的实践表明，在上述规则范围内，可以使激光的清洗效率更佳，在节约清洗时间的同时，达到较好的清洗效果。

进一步地，在清洗过程中，随着清洗过程的进行，待清洗表面的灰度值处于不断变化的过程，为了达到更好的清洗效果，可以在清洗过程中多次采集待清洗表面的灰度值，并根据新采集的灰度值重新调整激光的清洗功率和扫描搭接率。优选地，相邻两次灰度值采集的时间间隔为5～10s。通常情况下，当污渍的灰度值降低到50以下时，残留的污渍已经不多，为了进一步避免损伤基底，可不再增加清洗功率，保持前一清洗功率值直至污渍除尽即可。

根据基底材料的损伤阈值修正激光的清洗功率和扫描搭接率，是根据基底材料的损伤阈值计算出基底材料能够承受的最大激光功率，对于清洗功率大于最大激光功率的情况，采用最大激光功率进行清洗，并通过增加扫描搭接率来避免对清洗效果的影响。具体地，在清洗功率大于最大激光功率，而采用最大激光功率进行清洗的情况下，对于扫描搭接率的修订按照下式计算，

式中，搭接率1和清洗功率1为换算前的参数，搭接率2和清洗功率为换算后的参数。该公式在清洗功率2不低于清洗功率1的60％时，计算结果较为准确。可选地，为了更好地保护基底材料，清洗功率的设置不超过最大激光功率的90％～95％。

进一步地，本发明实施例的激光采用CO₂激光器产生，激光的输出波长为10.6μm；优选地，激光的光斑为圆形，直径为20mm；优选地，激光的脉宽全宽度为200～500ns，脉冲能量为0.2～1mJ，重复频率为1～20kHz。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供了一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其中，基底材料为金属基底，激光的输出波长为10.6μm；激光的光斑为圆形，直径为20mm；激光的脉宽为200ns。其包括：

S1.采用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为245，设置清洗功率为9W，扫描搭接率为40％。

S2.经查询或通过试验获得金属基底的损伤阈值，经换算，最大激光功率大于20W，无需对清洗功率和扫描搭接率进行修正。

S3.用上述设置好清洗功率和扫描搭接率的激光清洗待清洗表面。

S4.清洗10s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为135，调整清洗功率为12W，扫描搭接率为42％，继续进行清洗。

S5.清洗10s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为60，调整清洗功率为15W，扫描搭接率为48％，继续进行清洗，直至清洗干净。

S6.清洗10s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为30，调整清洗功率为18W，扫描搭接率为50％，继续进行清洗，直至清洗干净。

实施例2

本实施例提供了一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其中，基底材料为石质基底，激光的输出波长为10.6μm；激光的光斑为圆形，直径为20mm；激光的脉宽为300ns。其包括：

S1.采用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为220，设置清洗功率为10W，扫描搭接率为41％。

S2.经查询或通过试验获得金属基底的损伤阈值，经换算，最大激光功率约为15～16W，无需对清洗功率和扫描搭接率进行修正。

S4.清洗8s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为140，调整清洗功率为11W，扫描搭接率为42％，继续进行清洗。

S5.清洗8s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为85，调整清洗功率为14W，扫描搭接率为47％，继续进行清洗。

S6.清洗8s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为45，调整清洗功率为16W，扫描搭接率为49％，由于功率超过最大激光功率，将清洗功率修正为15W，扫描搭接率修正为56％，进行清洗，直至清洗干净。

实施例3

本实施例提供了一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其中，基底材料为木质基底，激光的输出波长为10.6μm；激光的光斑为圆形，直径为20mm；激光的脉宽为500ns。其包括：

S1.采用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为235，设置清洗功率为10W，扫描搭接率为40％。

S2.经查询或通过试验获得金属基底的损伤阈值，经换算，最大激光功率约为12～13W，无需对清洗功率和扫描搭接率进行修正。

S4.清洗5s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为155，调整清洗功率为12W，扫描搭接率为42％，继续进行清洗。

S5.清洗5s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为105，调整清洗功率为15W，扫描搭接率为45％，继续进行清洗，直至清洗干净。

S6.清洗5s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为65，调整清洗功率为15W，扫描搭接率为48％，由于功率超过最大激光功率，将清洗功率修正为12W，扫描搭接率修正为64％，进行清洗。

S7.清洗5s后，再次用色标传感器获取待清洗表面的灰度值，测得灰度值为30，调整清洗功率为18W，扫描搭接率为50％，由于功率超过最大激光功率，将清洗功率修正为12W，扫描搭接率修正为80％，进行清洗，直至洗净。

试验例

对实施例1～3所提供的清洗后的基底材料进行测试，测试其残余胶量，以及基底损伤基底损伤情况，测试方法为显微观察方法，采用高倍率电子放大镜进行，测试结果如表1所示。

表1.清洗效果检测结果

实施例	残余胶	基底损伤
			1	<1％	无
2	<0.8％	无
			3	<0.9％	无

由表1可以看出，本发明实施例1～3所提供的清洗后的基底材料，其表面残余胶低于1％，并且对于基底材料无任何损伤，具备较佳的清洗效果。

综上所述，本发明实施例提供了一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其通过测定待清洗表面的灰度值，根据灰度值来调整激光的清洗功率和扫描搭接率，从而以最适的清洗参数达到待清洁表面的高效高质量清洗。同时，通过基底材料的损伤阈值对清洗参数进行修正，确保所采用的激光能量低于损伤阈值，避免基底材料在清洗过程中被激光损伤。该激光清洗方法的操作简单方便，清洗效率高，清洗过程绿色环保无损伤，具有较大的应用潜力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种胶黏剂类污渍的激光清洗方法，其特征在于，包括：

根据所述基底材料的损伤阈值修正所述激光的清洗功率和扫描搭接率，使所述激光的能量低于所述损伤阈值；

用调整后的所述激光清洗所述待清洗表面; 根据灰度值调整所述激光的清洗功率是按照以下规则进行的，在灰度为1~20时，所述激光的清洗功率为18~20W；在灰度为20~50时，所述激光的清洗功率为16~18W；在灰度为50~80时，所述激光的清洗功率为14~16W；在灰度为80~100时，所述激光的清洗功率为13~14W；在灰度为100~130时，所述激光的清洗功率为12~13W；在灰度为130~160时，所述激光的清洗功率为11~12W；在灰度为160~200时，所述激光的清洗功率为10~11W；在灰度为200~245时，所述激光的清洗功率为9~10W; 根据灰度值调整所述激光的扫描搭接率是按照以下规则进行的，在灰度为1~20时，所述扫描搭接率为51%~53%；在灰度为20~50时，所述扫描搭接率为49%~51%；在灰度为50~80时，所述扫描搭接率为47%~49%；在灰度为80~100时，所述扫描搭接率为45%~47%；在灰度为100~130时，所述扫描搭接率为43%~45%；在灰度为130~160时，所述扫描搭接率为42%~43%；在灰度为160~200时，所述扫描搭接率为41%~42%；在灰度为200~245时，所述扫描搭接率为40%~41%;

根据所述基底材料的损伤阈值修正所述激光的清洗功率和扫描搭接率，是根据所述基底材料的损伤阈值计算出所述基底材料能够承受的最大激光功率，对于清洗功率大于所述最大激光功率的情况，采用所述最大激光功率进行清洗，并通过增加扫描搭接率来避免对清洗效果的影响;

在清洗功率大于所述最大激光功率，而采用所述最大激光功率进行清洗的情况下，对于扫描搭接率的修订按照下式计算，

，

式中，搭接率1和清洗功率1为分别为在清洗功率大于所述最大激光功率，而采用所述最大激光功率进行清洗的情况下的灰度状态下所需的搭接功率和清洗功率，清洗功率2为最大激光功率。

2.根据权利要求1所述的激光清洗方法，其特征在于，在清洗过程中，多次采集所述待清洗表面的灰度值，并根据新采集的灰度值重新调整所述激光的清洗功率和扫描搭接率。

3.根据权利要求2所述的激光清洗方法，其特征在于，相邻两次灰度值采集的时间间隔为5~10 s。

4.根据权利要求1所述的激光清洗方法，其特征在于，所述激光的清洗功率为9~20 W。

5.根据权利要求1所述的激光清洗方法，其特征在于，所述扫描搭接率为40%~53%。

6.根据权利要求1所述的激光清洗方法，其特征在于，所述激光的输出波长为10.6 μm。

7.根据权利要求6所述的激光清洗方法，其特征在于，所述激光的光斑为圆形，直径为20 mm。

8.根据权利要求7所述的激光清洗方法，其特征在于，所述激光的脉宽全宽度为200~500ns，脉冲能量为0.2~1 mJ，重复频率为1~20 kHz。