塑料激光焊接怎么選擇材料和顏色

如何選擇顏色

我們所說(shuō)的激光焊接的塑料都屬于熱塑性塑料。其主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是無(wú)定型塑料，未添加色母時(shí)的表現(xiàn)為透明的材料，如 PC、PMMA等材料;另一類(lèi)是半結(jié)晶塑料，未添加色母時(shí)表現(xiàn)為乳白或乳黃的材料，如PA、PBT等。

對(duì)于上層的激光穿透層塑料，所有的未添加色母的本色塑料，對(duì)于800- 1000nm的激光都是透明的。如果是使用無(wú)定型材料，其厚度沒(méi)有特定的要求。而如果使用半結(jié)晶材料作為激光穿透層，一般來(lái)講其穿透層塑料的設(shè)計(jì)厚度不要超過(guò)2mm。玻纖的加入對(duì)于激光穿透有一定的影響，加入的玻纖百分比越多，激光穿透層塑料的設(shè)計(jì)厚度要盡量小。

對(duì)于下層吸光塑料，普通的黑色塑料即可。

關(guān)于彩色塑料組合之間的焊接，一般來(lái)講，其焊接難度遵循下表：

最簡(jiǎn)單的是使用本色的透光塑料焊接在黑色的吸光塑料上，此時(shí)激光焊接工藝最簡(jiǎn)單，成本也最低。汽車(chē)零部件焊接應(yīng)用使用的最多的組合是黑色透光塑料焊接在黑色吸光塑料上，其難點(diǎn)是使用黑色激光可穿透的塑料，即透光率滿(mǎn)足一定的要求。

比較難的是彩色塑料之間的激光焊接，盡管目前各大公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出彩色的激光可穿透色母，但是對(duì)于大批量生產(chǎn)，成本仍然過(guò)高，不推薦使用。

塑料的顏色如何獲得

塑料的顏色通常通過(guò)兩種方式得到：色粉或染料。色粉一般是有機(jī)或者無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)，它們不能溶于塑料。有機(jī)色粉的著色能力比無(wú)機(jī)色粉強(qiáng)，但是不透明性較差。染料都是有機(jī)分子并且能溶于塑料，染料加入后不會(huì)看到任何顆粒，材料的透明度維持不變。

在塑料激光焊接中，上層材料要求激光可穿透，下層材料要求激光可吸收。對(duì)于下層材料，如果塑料的顏色對(duì)所用波長(zhǎng)的激光吸收性能不好，可以加入吸光劑。

對(duì)于上層材料，顏色的加入會(huì)對(duì)激光穿透產(chǎn)生影響。一般的有顏色的塑料中，由于應(yīng)用要求不透明性，塑料中加入的色粉都是無(wú)機(jī)色粉。無(wú)機(jī)色粉的顆粒相對(duì)較大，這些顆粒像半晶材料的結(jié)晶顆粒一樣，會(huì)對(duì)激光穿透產(chǎn)生折射與反射，影響激光的穿透率，從而影響焊接性能。

對(duì)于有顏色的塑料的激光焊接，最理想的方案是在塑料中加入有機(jī)染料或有機(jī)色粉，這些有機(jī)分子尺寸非常小，可以完全溶解于塑料而不影響塑料本身的激光穿透性能。但是，有機(jī)分子的色粉或染料的不透明性太差，一般在配色的時(shí)候還是要搭配無(wú)機(jī)色粉或添加劑。

彩色塑料的激光焊接要求上層塑料特殊配色，這一配色目前只有極少數(shù)幾家專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商有Know How，而且配色后色母或材料的價(jià)格也較普通的材料價(jià)格貴許多。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，需要盡量避免使用彩色的塑料進(jìn)行激光焊接。