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塑料激光焊接该如何选择材料和颜色?
关键词:塑料激光焊接
2019-12-12

一、塑料颜色的分类

     通常所说激光焊接的塑料都属于热塑性塑料。主要分为两类,一类是无定型塑料,未添加色母时的表现为透明的材料,如 PC、PMMA等材料;另一类是半结晶塑料,未添加色母时表现为乳白或乳黄的材料,如PA、PBT等。
        对于上层的激光穿透层塑料,所有的本色塑料都是未添加色母,对于800- 1000nm的激光都是透明的。如果是使用无定型材料,其厚度没有特定的要求。而如果使用半结晶材料作为激光穿透层,一般来讲其穿透层塑料的设计厚度不要超过2mm。玻纤的加入对于激光穿透有一定的影响,加入的玻纤百分比越多,激光穿透层塑料的设计厚度要尽量小。

    对于下层吸光塑料,普通的黑色塑料即可。

    关于彩色塑料之间的焊接,焊接难度遵循下图:

塑料激光焊接难易程度

    最容易的焊接是本色透光塑料焊接在黑色的吸光塑料上,这种焊接既简单,成本又低。

    汽车零部件使用最多的是具有黑色透光性与黑色吸光性塑料激光焊接,其难点是使用黑色激光可穿透的塑料,即透光率满足一定的要求。

     较难的是彩色塑料之间的激光焊接,尽管目前各大公司已经开发出彩色的激光可穿透色母,但是对于大批量生产,成本仍然过高,不推荐使用。

 

二、该如何选择有颜色的塑料材料

塑料的颜色一般通过两种方式得到:色粉或染料。色粉是有机或者无机结构,它们不能溶于塑料。有机色粉的着色能力比无机色粉强,但是不透明性较差。染料都是有机分子并且能溶于塑料,染料加入后不会看到任何颗粒,材料的透明度维持不变。
    在塑料激光焊接中,上层材料要求激光可穿透,下层材料要求激光可吸收。对于下层材料,如果塑料的颜色对所用波长的激光吸收性能不好,可以加入吸光剂。

 对于上层材料,颜色的加入会对激光穿透产生影响。在有颜色的塑料中,由于应用要求不透明性,塑料中加入的色粉都是无机色粉。无机色粉的颗粒相对较大,这些颗粒像半晶材料的结晶颗粒一样,会对激光穿透产生折射与反射,影响激光的穿透性,从而影响焊接性能。

 对于有颜色的塑料激光焊接,最合适的方案是在塑料中加入有机染料或有机色粉,这些有机分子尺寸非常小,可以完全溶解于塑料而不影响塑料本身的激光穿透性能。但是,有机分子的色粉或染料的不透明性太差,一般在配色的时候还是要搭配无机色粉或添加剂。

彩色塑料的激光焊接要求上层塑料特殊配色,这一配色目前只有极少数几家专业供应商有,而且配色后色母或材料的价格也较普通的材料价格贵许多。因此,在实际应用中,需要尽量避免使用彩色的塑料进行激光焊接。




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