本文作者：武汉市特种设备监督检验所 江伟 等

安全玻璃是指符合现行国家标准的钢化玻璃、夹层玻璃及由钢化玻璃或夹层玻璃组合加工而成的其他玻璃制品，如安全中空玻璃等。安全玻璃根据不同的需要可用普通玻璃、钢化玻璃、热增强玻璃来制成，也可制成中空玻璃。安全玻璃具有良好的安全性，抗冲击性和抗穿透性，具有防盗、防爆、防冲击等功能。正是由于其优良的特性，安全玻璃被广泛应用于特种设备领域。如观光电梯，扶梯等设备。

安全玻璃关乎群众生命财产安全,我国将安全玻璃纳入第一批实施3C认证的产品目录。3C认证的全称为“中国强制性产品认证”,它是我国政府为保护消费者人身安全和国家安全、加强产品质量管理、依照法律法规实施的一种产品合格评定制度,是产品进入市场的通行证，是安全的防火墙。准许使用的标准样式如图1所示。

目前3C认证标志的加施方式主要采用移印法、丝网印刷、蚀刻法等方法。其中，移印法的墨层薄、抗物理性差、印刷面积受胶头、钢板局限，不可印刷大面积产品。而丝网印刷速度较低、不能印刷很精细的图案、油墨对环境存在污染、耗材成本较高。

激光打标是生产工艺中广泛应用的一种技术，利用适当能量密度的、汇聚在工件表面的激光光束对目标表面扫描，使材料发生物理或化学的变化，在表面上形成痕迹，从而形成标记的过程。它属于一种非接触的打标方式，与传统的加工方法相比，具有应用范围广、打标速度快、性能稳定、质量高、运行成本低、环境污染小、易于用计算机控制及与其它设备实现同步运转等优点,因此，激光打标已成为激光的重要应用领域之一。

激光打标技术可用于透明材料的标刻，在传统透明材料打标中，目前主要有三种方法:①采用CO2激光器进行直接打标，但是该方法标示的对比度不高，在浅色材质上难以识别;②采用绿激光进行直接打标，但是绿激光设备成本较高;③采用喷墨+红外激光打标，该方法对油墨消耗量较大，油墨耗材成本也较高，且对环境有一定污染，而且所打标记不耐腐蚀不耐水。

激光黑色打标是将待加工样件下方与放置在石墨片上方，使其保持紧密相连，然后将激光聚焦到两者交界面处，进行标记。其加工机理为激光对石墨片的剧烈烧蚀，接触面处的瞬时高温高压作用，使得石墨颗粒以高速从石墨靶材的表面脱离，并附着在玻璃表面，实现黑色标记。采用该方法，可以在玻璃等透明材料.上实现质量好，对比度高的黑色打标，而且所标刻的标记防水耐腐蚀。此外，相对传统的喷墨方式，石墨可以做到反复使用，因此耗材的成本低廉。

本文提出将激光黑色打标应用在安全玻璃的3C标识标记，采用MOPA脉冲光纤激光实现安全玻璃黑色标记。

1、实验材料与方法

1.1 实验材料

安全玻璃中尤以夹层玻璃以及用夹层玻璃制成的中空玻璃的综合性能为最佳。夹层玻璃是由两片或者两片以上玻璃用合成树脂粘接在一起而制成的种安全玻璃。夹层玻璃的原片主要是普通玻璃。中间有机材料最常用的是PVB(聚Z烯醇缩丁醛)，也有甲基丙烯酸甲酯，有机硅，聚氨酯等。当外层玻璃受到冲击发生破裂时,破片被胶粘住，只形成辐射状裂纹,不致因碎片飞散造成人身伤亡事故。夹层玻璃的构造如图2所示。

1.2实验方法

本实验的加工装置如图3所示。采用IPG公司的YLPM系列掺镱光纤激光器作光源。扫描振镜采用的是SCANLAB公司的高速振镜，最大转速可达100rad/s，最大扫描速度可达2000mm/s。石墨片固定在XY工作台.上，玻璃置于石墨片上方，其下表面与石墨片紧密接触，激光束聚焦在交界面处。激光标记完成后，玻璃可以很容易的与石墨片分离开来。

由于激光打标后，玻璃周围有粉末。因此实验后再依次使用丙酮溶液、去离子水各进行超声波清洗，每次清洗时间为5min，最后进行干燥处理。

2、结果与讨论

2.1激光黑色标记的机理和过程

激光黑色打标的过程可以概括为以下几个步骤，首先，脉冲激光辐照石墨片靶材，由于高温的作用，石墨片靶材迅速气化形成石墨颗粒，并形成等离子云。然后随着脉冲激光的继续辐照，等离子体云快速的爆发并持续吸收激光的能量,这一系列作用导致了局部产生了高温和高压。随后，由于局部区域的高压高温作用以及等离子体的快速膨胀，石墨颗粒以极快的速度从石墨靶材表面脱离,并附着在已经软化的玻璃表面，冷却后最终形成玻璃表面的黑色标记。其过程如图4所示。

2.2激光黑色打标应用

通过激光黑色打标方法，用振镜头来控制激光束的扫描路径，从而使得激光束的扫描路径更加灵活，可以在夹层玻璃上加工出所需要的图案标志。如图5所示为在玻璃上所加工出来的3C标志以及二维码图案。由图可以看到图案标志很细腻，质量较好。二维码图案可以提供玻璃的生产厂家，生产时间，玻璃型号等信息。此外，还可以根据需求在玻璃_上加工出所需的装饰图案或文字信息，提高安全玻璃的美观性。

3、结语

本文通过使用激光黑色打标方法，在安全玻璃上实现了高对比度的黑色标记以及图案，该技术相比传统的标记施加方案具有对比度高,成本低廉;无污染，灵活度高，加工效率高等优点，为特种设备安全玻璃标志的施加问题提供了一种新的解决思路。