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激光 + 醫(yī)藥大健康

2020年開年，一場由新型冠狀病毒引起的疫情肆虐全國。因口罩可有效阻隔飛沫、血液、體液和分泌物侵入，阻斷病毒傳播，也成了現(xiàn)階段的生活必需品。需求量激增，全國上下口罩資源非常緊缺，許多地方出現(xiàn)口罩難尋的問題，很多廠家應(yīng)急增加口罩機(jī)生產(chǎn)，但在生產(chǎn)過程中忽略了口罩印刷工藝?？谡直砻嬗∷⑿枰＞吆痛罅坑湍?，模具無法及時(shí)到位，大量油墨印刷對環(huán)境污染大，導(dǎo)致市場上出現(xiàn)大量白板口罩（無任何信息標(biāo)識口罩）。無印刷口罩流入市場，給一些不法商販以可乘之機(jī)；此外一些劣質(zhì)口罩在市場上橫行，對消費(fèi)者健康危害極大。

如何解決口罩辨識度和防偽問題成為重中之重。解決這類問題最好的方法就是讓大眾消費(fèi)能簡單快捷的識別口罩信息，知道哪些能買哪些不能買。對于企業(yè)而言，進(jìn)一步提升口罩生產(chǎn)過程品質(zhì)管控和品牌打造更是迫在眉睫。

標(biāo)識對產(chǎn)品和品牌的重要性不言而喻。傳統(tǒng)的標(biāo)識方法主要采用油墨噴碼技術(shù)，但該技術(shù)在目前生產(chǎn)口罩的過程中最大的弊端是無法柔性化和環(huán)境污染問題，這也導(dǎo)致特殊時(shí)期口罩大規(guī)模擴(kuò)充的情況下無法滿足生產(chǎn)需求。

激光應(yīng)用就能很好的解決以上問題。激光的柔性性化生產(chǎn)目前已在各行各業(yè)生產(chǎn)制造中大批量使用，相比油墨更具環(huán)保性和產(chǎn)品高度辨識性，已經(jīng)得到大量食品企業(yè)的認(rèn)可和使用。華工激光針對目前口罩市場標(biāo)識問題進(jìn)行相關(guān)工藝開發(fā)和實(shí)驗(yàn)，推出全新激光無油墨印刷技術(shù)，可高質(zhì)量解決口罩產(chǎn)品標(biāo)識性、提升產(chǎn)品整體質(zhì)量，從品質(zhì)上提升口罩品牌影響力。

（圖片來自新浪財(cái)經(jīng)）

下面激光君將通過詳細(xì)的報(bào)告和分析，帶大家讀懂醫(yī)用防護(hù)口罩的激光標(biāo)記。

01醫(yī)用防護(hù)口罩激光標(biāo)記原理

材料性質(zhì)

醫(yī)用防護(hù)口罩是無紡布材料，由定向的或隨機(jī)的纖維構(gòu)成，一般為多層結(jié)構(gòu)，通常簡稱為SMS結(jié)構(gòu)(2層S層和1層M層)。目前，國內(nèi)最高的層數(shù)是5層，即SMMMS(2層S層和3層M層)。S表示紡粘層(Spunbond)，M表示阻隔層或則熔噴層M(Meltblown)，都是由聚丙烯（PP）組成。M層以熔噴非織造布作為過濾層，因其纖維為隨機(jī)分布且有復(fù)雜的三維多孔，最大特點(diǎn)就是由超細(xì)纖維組成，纖維的比表面積較大，對顆粒的吸附能力較強(qiáng); 熔噴過濾材料纖維隨機(jī)分布，形成大量微小孔隙，且孔隙分布均勻，過濾阻力小，過濾效率高，使非織造醫(yī)用防護(hù)口罩的過濾性能遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的紗布口罩。

SMS無紡布以聚丙烯PP(具有天然抑菌性和疏水性)為主要原料，纖維直徑可以達(dá)到0.5-10um，這些具有獨(dú)特毛細(xì)結(jié)構(gòu)的超細(xì)纖維增加了單位面積纖維數(shù)量和表面積，從而使熔噴布具有很好的空氣過濾性，是較為良好的口罩材料。故激光標(biāo)記面為S層聚丙烯材質(zhì)的無紡布。

激光標(biāo)記

激光打標(biāo)和油墨印刷口罩對比

同所有醫(yī)療健康用品一樣，防偽標(biāo)記是口罩產(chǎn)品的重要組成部分。

如今，相對于傳統(tǒng)的油墨印刷技術(shù)，激光打標(biāo)具有的無毒害、無污染、效率高、清晰度高、精細(xì)度高、耐磨損的特點(diǎn)，已從技術(shù)上根本解決了傳統(tǒng)油墨印刷的一系列問題?？梢哉f，激光打標(biāo)技術(shù)從誕生起，一直在為醫(yī)療行業(yè)保駕護(hù)航。

激光打標(biāo)技術(shù)的原理主要是利用能量密度很高的激光對材料表面進(jìn)行照射，以致材料表面表面發(fā)生氣化作用從而露出深層物質(zhì)，或在光照射作用下材料表面發(fā)生可使顏色變化的化學(xué)反應(yīng)，留下永久性標(biāo)刻痕跡。由于激光加工是無接觸式加工，工具不會與工件表面直接摩擦產(chǎn)生阻力，所以激光加工的速度極快、加工對象受熱影響的范圍較小而且不會產(chǎn)生噪音。由于激光束的能量和光束的移動速度均可調(diào)節(jié)，因此激光加工可應(yīng)用到不同層面和范圍上。

目前，公認(rèn)的激光加工原理是兩種：分別為激光熱加工和光化學(xué)加工(又稱冷加工)。華工激光此次選擇的是短波長紫外激光器進(jìn)行打標(biāo)工藝處理。

短波長的紫外激光在作用于高分子聚合物時(shí)，直接打斷材料化學(xué)鍵，使材料碎片以小顆?；蛘邭鈶B(tài)方式排出，達(dá)到剝離去除材料的目的，從而在材料內(nèi)部產(chǎn)生光滑、清晰易辨的標(biāo)記。由于大多數(shù)能量用于破壞化學(xué)鍵，極少能量轉(zhuǎn)換為熱能，可基本消除熱影響區(qū)（HAZ）及周圍材料的變化，保證材料不會產(chǎn)生受熱變形。

冷加工具有很高負(fù)荷能量的（紫外）光子，能夠打斷材料（特別是有機(jī)材料）或周圍介質(zhì)內(nèi)的化學(xué)鍵，致使材料發(fā)生非熱過程破壞。這種冷加工在激光標(biāo)記加工中具有特殊意義，因?yàn)樗皇菬釤g，而是不產(chǎn)生“熱損傷”輔助用的、打斷化學(xué)鍵的冷剝離，因而對被加工表層的里層和附近區(qū)域不產(chǎn)生加熱或熱變形等作用。

由于熱加工光源產(chǎn)生的熱量會對口罩外層和中層表面造成破壞，對口罩過濾性影響較大，所以華工激光選用“冷加工”紫外激光器對口罩表層進(jìn)行標(biāo)記。

02醫(yī)用防護(hù)口罩激光標(biāo)記影響因數(shù)

激光器打標(biāo)速度

不同標(biāo)記速度對標(biāo)記效果的影響

激光器打標(biāo)速度即單位時(shí)間激光掃描的距離，可以通過改變標(biāo)記速度控制激光與材料的作用時(shí)間。

以上為不同標(biāo)記速度對于材料表面效果的變化，從圖中可以看出，華工激光此次采用的標(biāo)記速度從2000mm/s-5000mm/s，效果從焦黃色到作用效果適中的變化。當(dāng)標(biāo)記速度較慢時(shí)，激光束與材料單位面積內(nèi)相互作用的時(shí)間較長，激光束與材料表層物質(zhì)碳化作用較為劇烈，熱影響增加，從而導(dǎo)致標(biāo)記效果變黃、標(biāo)記輪廓線變粗。當(dāng)標(biāo)記速度逐漸加快時(shí)，激光束與材料相互作用的時(shí)間就減小，使得激光束與材料表層物質(zhì)碳化劇烈程度減小，當(dāng)標(biāo)記速度為一個(gè)特定值時(shí)，其碳化作用較為適中，獲得最好的對比度。

激光器頻率

不同標(biāo)記頻率對標(biāo)記效果的影響

(a)80KHZ;(b)60KZH

激光重復(fù)頻率即單位時(shí)間內(nèi)激光出光數(shù)目的多少，標(biāo)記速度一定時(shí)，影響光斑重疊率。圖2(b)相比圖2(a)標(biāo)記效果偏黃。分析其原因，在相同激光功率的情況下，6OKHZ激光峰值功率最高，其相同時(shí)間內(nèi)材料吸收激光束的能量增多，熱影響增加而變黃。

填充線間距

填充線間距對標(biāo)記效果的影響

(a)0.08mm;(b)0.12mm;(c)0.15mm;(d)0.2mm

填充線間距是指對要求打標(biāo)的文字或圖案采用線條填充時(shí)，相鄰兩條填充線之間的距離。線間距太小，打標(biāo)時(shí)間長，材料熱影響嚴(yán)重,致使輪廓線黏合在一起，標(biāo)記效果較差（如圖3(a)）;線間距太大，打標(biāo)時(shí)間短，標(biāo)記效果不明顯(如圖3(d))。

03醫(yī)用防護(hù)口罩激光標(biāo)記對口罩過濾率的影響

為了測試激光標(biāo)記后對口罩最核心的指標(biāo)——過濾性能帶來的影響，華工激光對激光標(biāo)記后的材料進(jìn)行了嚴(yán)格的過濾率和性能測試，測試的結(jié)論為華工激光標(biāo)記后的材料在過濾性和性能上基本沒有影響。

華工激光委托第三方機(jī)構(gòu)對不同激光工藝參數(shù)標(biāo)記的口罩，進(jìn)行過濾率測試，測試結(jié)果如下圖所示。采用華工激光的激光器標(biāo)記技術(shù)對口罩進(jìn)行標(biāo)記，設(shè)置適當(dāng)?shù)臉?biāo)記參數(shù)標(biāo)記后，對其口罩的過濾性無影響。

華工激光紫外激光器醫(yī)用口罩標(biāo)記檢測報(bào)告

采用華工激光紫外激光器可以對醫(yī)用防護(hù)口罩進(jìn)行標(biāo)記，不同的激光工藝參數(shù)（頻率、標(biāo)記速度、填充線間距）對口罩標(biāo)記對比度有明顯影響。在醫(yī)用防護(hù)口罩上采用激光標(biāo)記對口罩的過濾率無影響，標(biāo)記后的口罩過濾率滿足國標(biāo)。

華工激光基于在激光領(lǐng)域20多年的工藝和技術(shù)優(yōu)勢，為多家口罩企業(yè)提供專業(yè)激光標(biāo)識解決方案，近期已發(fā)貨多臺激光設(shè)備用于口罩企業(yè)生產(chǎn)。

江蘇華工激光科技有限公司（以下簡稱江蘇華工激光）是武漢華工激光工程有限責(zé)任公司的全資子公司，坐落在淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)核心區(qū)之—的宿遷。

江蘇華工激光旗下的Flying紫外系列賦碼設(shè)備最高功率可達(dá)20W，其配備的國產(chǎn)自主研發(fā)短波長紫外激光器性能優(yōu)異，聚焦光斑更小，作用于材料上的時(shí)間更短，熱影響效果小，打標(biāo)效果更美觀，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、醫(yī)療、個(gè)人護(hù)理品、食品飲料包裝等產(chǎn)品上的有效日期、批號、班次、廠家名稱和標(biāo)識等圖形與文字的標(biāo)記。

善用科技的力量，依托完善的市場服務(wù)體系和高效快捷的服務(wù)質(zhì)量，華工激光用行動與您一同為中國加油。