從真假口罩識別看激光打標的防偽應用
作者: 一步專家 來源: 一步電子網(wǎng)專家 查看評論 2020/3/2 10:44:10
自疫情爆發(fā)以來，口罩成了現(xiàn)階段的生活必需品。然而，巨大的需求缺口卻使得一些不法商販乘虛而入，大量劣質口罩流入市場，與“假口罩”、“口罩詐騙”相關的詞條屢屢登上熱搜。假口罩不僅沒有防護效果，甚至還因生產(chǎn)環(huán)境衛(wèi)生不達標而存在被污染的風險，對個人健康危害極大。而要識別真假口罩，直接的方法就是查看激光防偽標記。
針對盒裝3M N95/KN95系列口罩，可通過口罩包裝盒上的防偽標簽辨別。真口罩的標簽，從不同角度看會出現(xiàn)顏色變化，而假口罩的標簽則不會變色。對散裝3M N95/KN95系列口罩而言，則可通過觀察口罩上的字體辨別真?zhèn)。真?M口罩文字都是由激光打標，字體有斜紋， 而假貨是由油墨印刷，有圓點（油墨不均勻的痕跡）。
實際上，激光打標防偽技術不僅能用于口罩真?zhèn)巫R別，該技術在食品、醫(yī)藥、煙草、美妝、電子產(chǎn)品等領域的包裝防偽、追溯上也發(fā)揮著巨大作用，可以說激光打標防偽已經(jīng)融入了我們生活的方方面面。那么激光打標為什么能在包裝防偽市場發(fā)揮如此巨大的作用？它與傳統(tǒng)方法相比又有什么優(yōu)勢呢？
為什么是激光：激光打標防偽的特點及應用優(yōu)勢
激光打標的基本原理是利用高能量密度的激光光束作用于材料表面，通過聚焦使表層材料瞬間氣化或發(fā)生顏色改變，并可通過控制激光在材料表面的路徑，形成所需要的性圖文標記。由于激光打標可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產(chǎn)品的防偽有特殊的意義，因此在防偽市場有著廣泛應用。
在激光打標大規(guī)模應用之前，包裝上的標記通常采用油墨印刷。這種傳統(tǒng)方法所印刷的標記容易隨著時間推移而脫落、模糊，易被篡改，且無法進行高精度作業(yè)。盡管其在設備成本上具有優(yōu)勢，但耗材（墨水）持續(xù)成本較高，而且會對環(huán)境造成一定污染。
以常見的食品包裝為例，由于傳統(tǒng)方法印刷的標記易抹除、易脫落，一些不法分子便把一些過期甚至是假冒偽劣的產(chǎn)品印上，或修改生產(chǎn)日期，使這些不合格產(chǎn)品流通于市。此類現(xiàn)象在糧油、飲料、零食、醬料等領域普遍存在。此外，對一些紙質的食品包裝而言，油墨的有害物質還可能滲透包裝污染食物，對消費者的健康造成威脅。
飲料瓶蓋、食品包裝打標
圖片來自英諾激光官網(wǎng)
激光技術的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)油墨印刷帶來的一系列問題。對食品包裝而言，使用激光打標具有無毒害、無污染、效率高、清晰度高、圖案精美、永不脫落等優(yōu)點。此外，激光標記還可與計算機技術相結合，通過連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，使我們能及時追蹤、查詢食品的出廠、流通等詳細信息，確保吃得放心。
而醫(yī)療行業(yè)更是離不開激光打標的護航。由于醫(yī)療產(chǎn)品與人體直接接觸，關系到人民群眾的生命健康，因此醫(yī)療產(chǎn)品的治假防偽成為保護消費者健康安全的重中之重。
藥品、金屬表面打標
圖片來自英諾激光官網(wǎng)
醫(yī)療器械和藥品的標記除前文提到的一些特點外，還有一些特殊需求。例如常見的藥丸、軟膠囊，若采用平版印刷會對產(chǎn)品產(chǎn)生壓力，而非接觸式的激光打標則不會使膠囊變形，且可在微小的藥丸上標記出更微小的信息。而在以不銹鋼外科手術和牙科設備為代表的醫(yī)療器械上，激光能在光滑面上打標，這可以防止細菌粘著在表面，且經(jīng)過打標的表面不會損害耐腐蝕的化學鈍化處理，能讓防腐涂層即使經(jīng)過數(shù)年的使用以及無數(shù)次的清洗和消毒，也一直存在。再如開篇提到的3M口罩，是否有激光標記是區(qū)分真?zhèn)蔚闹匾獦酥尽?/p>
激光打標也有不同：食品、醫(yī)療應用上紫外激光的優(yōu)勢
眾所周知，激光器的類型多種多樣，其適用的材料也各不相同。例如光纖激光適用于各類金屬材料，CO2激光適用于大多數(shù)高分子材料，而紫外激光器則適用于更精密、更高要求的應用場景。
實際上CO2和光纖激光器早已開發(fā)出打標應用。這些激光器發(fā)射的光都處在紅外波段，其標記過程的本質是通過熱相互作用將材料加熱至漂白、碳化或燒蝕以產(chǎn)生色彩對比，但這種加熱會改變熱影響區(qū)（HAZ）材料的化學結構，出現(xiàn)碳化現(xiàn)象或使表面不光滑。對食品包裝常用的塑料而言，因其對紅外光吸收率較低，紅外激光產(chǎn)生的熱量會對某些包裝材料表面造成破壞，因此無法大規(guī)模用于食品包裝行業(yè)。
在這樣的背景下，紫外激光的優(yōu)勢便得以顯現(xiàn)。大多數(shù)材料對紫外光的吸收比紅外光更強，且紫外激光的光子能量更高。當紫外激光作用于PI等高分子聚合物時，可直接打斷材料的化學鍵，使材料碎片以小顆粒或者氣態(tài)的方式排出，從而達到剝離去除材料的目的。由于大多數(shù)能量用于破壞化學鍵，極少能量轉換為熱能，從而基本消除熱影響區(qū)（HAZ）及周圍材料的變化。對大多數(shù)白色塑料（色素為TiO2）而言，TiO2會強烈吸收紫外線并發(fā)生晶體結構的變化。這種變化使對應區(qū)域的物質看起來變暗，從而在材料內部產(chǎn)生光滑、清晰易辨的標記。
紫外激光與紅外激光對比圖
OFweek激光網(wǎng)制圖
紫外激光器代表性企業(yè)：2年銷量增長177％，市占率超20％
激光打標是激光加工大的應用領域，國內外有數(shù)千家企業(yè)從事激光打標機的生產(chǎn)與銷售，而用于打標的激光器市場需求同樣十分巨大。以紫外激光器為例，2015年國產(chǎn)紫外激光器銷量約3700臺，而2018年則達到約1.5萬臺，其中納秒紫外激光器占80％（約1.2萬臺），預計2019年銷量將比2018年增長33％（數(shù)據(jù)來自2019年中國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告）。
隨著紫外激光器市場的快速擴張，國內企業(yè)也取得了非常大的進步。據(jù)OFweek激光網(wǎng)了解， 2018年英諾激光納秒紫外激光器銷量達到2633臺，約占當年國產(chǎn)銷量的21.94％，居國內地位，而2016年銷量僅為947臺（2年增長177％）。2019年9月，英諾激光的FORMULA系列高功率紫外納秒激光器技術經(jīng)中科合創(chuàng)（北京）科技成果評價中心評定為水平，并獲得了工業(yè)與信息化部科學技術成果登記證書。
FORMULA系列激光器（左），F(xiàn)OTIA系列激光器（右）
圖片來自英諾激光官網(wǎng)
英諾激光官網(wǎng)顯示，F(xiàn)ORMULA 系列一體式高功率激光器高平均功率可達25W，能量脈沖＞500μJ，光束質量M2＜1.2，重復頻率30～300kHz范圍內可調，并可按需求定制30W以上的產(chǎn)品。此外，英諾激光還有FOTIA系列的緊湊型中低功率激光器，功率可按用戶需求在500mW～10W范圍內調整，重復頻率30kHz～300kHz范圍內可調，光束質量M2＜1.2，可用于3D打印、 靜態(tài)動態(tài)標識、PCB/FPC切割、玻璃內雕、激光調阻等領域。
目前光纖激光器在激光加工市場中占據(jù)主導地位，但紫外激光器也正成為激光加工市場的一股重要力量。尤其是因口罩防偽而引起人們重視的防偽市場，將為紫外激光器帶來新的發(fā)展動力。此外，紫外激光器及激光打標機的價格持續(xù)下降，也將降低用戶的初期投入成本，有利于推動紫外激光器在國內激光加工的進一步普及。
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