透明PET和純白PP塑料激光焊接解決方案

透明和純白熱塑性塑料是激光透射焊接中最難焊接的兩(liang) 類塑料品種。利用透明或純白聚合物在2μm波段具有適度透過率以及較高吸收率的特性，使用2μm摻銩光纖激光器作為(wei) 光源，在不使用任何吸收劑的條件下，對透明PET或純白PP兩(liang) 種聚合物分別進行焊接研究。

PET塑料（左圖）與(yu) PP塑料（右圖）

透明PET焊接

圖片(a) 0.808μm 和(b)2μm激光焊接透明PET的效果對比

圖(a)、(b)分別為(wei) 0.808μm和2μm激光焊接透明PET樣品的宏觀形貌隨輸入功率增加而發生改變的CCD圖。兩(liang) 組樣品在焊縫處的表麵都沒有凸起或燒焦的痕跡，說明樣品表麵沒有被破壞。這是由於(yu) ：本實驗將導熱係數較高(1.5W/(m· K)左右)的特種石英玻璃壓覆在樣品PET(導熱係數不超過為(wei) 0.3W/(m· K))上下表麵，除了為(wei) 樣品的焊接提供適度的夾緊力外，還能將樣品上下表層的部分熱量導入石英玻璃內(nei) ，避免了樣品表麵因溫度過高而發生燒蝕損傷(shang) 。

上圖中，兩(liang) 組樣品的融化區都隨著輸入功率的增大而加寬。注意到，部分樣品的焊縫中心出現了氣泡。氣泡對焊接件的氣密性有消極的影響，理想的焊接結果應是形成與(yu) 母材無異的、無氣泡或雜質的焊縫。然而，與(yu) 碳黑焊接的樣品因局部(碳黑絮團)吸收能量相對較大，在較低輸入功率(2.2W)時就已經出現因熱分解而產(chan) 生的氣泡，但無吸收劑焊接的樣品因無高吸收率的碳黑，在線能量較高(4.4W)時才出現氣泡，表明在相同線能量下，采用2μm激光焊接的透明PET樣品更不易出現氣孔缺陷。

純白PP焊接

圖片：0.808μm和2μm激光焊接白色PP結果：(a1,b1)實物圖;(a2,b2)截麵切片顯微圖

圖(a)、(b)分別為(wei) 使用0.808μm和2μm激光透射焊接純白PP樣品的結果。從(cong) (a)、(b)中可發現，兩(liang) 樣品焊接表麵都完好無損，沒有被破壞的跡象。此外，兩(liang) 者都在激光掃描路徑上形成了熔合區，但通過截麵切片顯微圖可觀察到兩(liang) 熔合區有著明顯的區別：使用0.808μm激光焊接時，添加的碳黑吸收劑使熔合區呈現黑色，因而上、下母材的熔合狀況不易觀察，見上圖(a2);而使用2μm激光焊接時，由於(yu) 樣品不添加任何吸收劑，熔合區沒有被雜質所汙染，保留母材原有的顏色，可觀察到上、下母材已經很好地熔合在一起，見上圖(b2)。

實驗驗證了2μm激光焊接透明PET和純白PP塑料的優(you) 勢，其破壞拉伸力分別達到了母材的57.8%和93.3%，且焊接中未使用任何添加劑，顯得更加美觀，其結合力更加穩定，同時也較大提高了激光透射焊接的效率。