透明PET和纯白PP塑料激光焊接解决方案

透明和纯白热塑性塑料是激光透射焊接中最难焊接的两类塑料品种。利用透明或纯白聚合物在2μm波段具有适度透过率以及较高吸收率的特性，使用2μm掺铥光纤激光器作为光源，在不使用任何吸收剂的条件下，对透明PET或纯白PP两种聚合物分别进行焊接研究。

PET塑料（左图）与PP塑料（右图）

透明PET焊接

图片(a) 0.808μm 和(b)2μm激光焊接透明PET的效果对比

图(a)、(b)分别为0.808μm和2μm激光焊接透明PET样品的宏观形貌随输入功率增加而发生改变的CCD图。两组样品在焊缝处的表面都没有凸起或烧焦的痕迹，说明样品表面没有被破坏。这是由于：本实验将导热系数较高(1.5W/(m· K)左右)的特种石英玻璃压覆在样品PET(导热系数不超过为0.3W/(m· K))上下表面，除了为样品的焊接提供适度的夹紧力外，还能将样品上下表层的部分热量导入石英玻璃内，避免了样品表面因温度过高而发生烧蚀损伤。

上图中，两组样品的融化区都随着输入功率的增大而加宽。注意到，部分样品的焊缝中心出现了气泡。气泡对焊接件的气密性有消极的影响，理想的焊接结果应是形成与母材无异的、无气泡或杂质的焊缝。然而，与碳黑焊接的样品因局部(碳黑絮团)吸收能量相对较大，在较低输入功率(2.2W)时就已经出现因热分解而产生的气泡，但无吸收剂焊接的样品因无高吸收率的碳黑，在线能量较高(4.4W)时才出现气泡，表明在相同线能量下，采用2μm激光焊接的透明PET样品更不易出现气孔缺陷。

纯白PP焊接

图片：0.808μm和2μm激光焊接白色PP结果：(a1,b1)实物图;(a2,b2)截面切片显微图

图(a)、(b)分别为使用0.808μm和2μm激光透射焊接纯白PP样品的结果。从(a)、(b)中可发现，两样品焊接表面都完好无损，没有被破坏的迹象。此外，两者都在激光扫描路径上形成了熔合区，但通过截面切片显微图可观察到两熔合区有着明显的区别：使用0.808μm激光焊接时，添加的碳黑吸收剂使熔合区呈现黑色，因而上、下母材的熔合状况不易观察，见上图(a2);而使用2μm激光焊接时，由于样品不添加任何吸收剂，熔合区没有被杂质所污染，保留母材原有的颜色，可观察到上、下母材已经很好地熔合在一起，见上图(b2)。

实验验证了2μm激光焊接透明PET和纯白PP塑料的优势，其破坏拉伸力分别达到了母材的57.8%和93.3%，且焊接中未使用任何添加剂，显得更加美观，其结合力更加稳定，同时也较大提高了激光透射焊接的效率。