從真假口罩識(shí)別看激光打標(biāo)的防偽應(yīng)用
作者: 一步專家 來(lái)源: 一步電子網(wǎng)專家 查看評(píng)論 2020/3/2 10:44:10
自疫情爆發(fā)以來(lái)，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(zhì)口罩流入市場(chǎng)，與“假口罩”、“口罩詐騙”相關(guān)的詞條屢屢登上熱搜。假口罩不僅沒(méi)有防護(hù)效果，甚至還因生產(chǎn)環(huán)境衛(wèi)生不達(dá)標(biāo)而存在被污染的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)個(gè)人健康危害極大。而要識(shí)別真假口罩，直接的方法就是查看激光防偽標(biāo)記。
針對(duì)盒裝3M N95/KN95系列口罩，可通過(guò)口罩包裝盒上的防偽標(biāo)簽辨別。真口罩的標(biāo)簽，從不同角度看會(huì)出現(xiàn)顏色變化，而假口罩的標(biāo)簽則不會(huì)變色。對(duì)散裝3M N95/KN95系列口罩而言，則可通過(guò)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(biāo)，字體有斜紋， 而假貨是由油墨印刷，有圓點(diǎn)（油墨不均勻的痕跡）。
實(shí)際上，激光打標(biāo)防偽技術(shù)不僅能用于口罩真?zhèn)巫R(shí)別，該技術(shù)在食品、醫(yī)藥、煙草、美妝、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的包裝防偽、追溯上也發(fā)揮著巨大作用，可以說(shuō)激光打標(biāo)防偽已經(jīng)融入了我們生活的方方面面。那么激光打標(biāo)為什么能在包裝防偽市場(chǎng)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(shì)呢？
為什么是激光：激光打標(biāo)防偽的特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
激光打標(biāo)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(guò)聚焦使表層材料瞬間氣化或發(fā)生顏色改變，并可通過(guò)控制激光在材料表面的路徑，形成所需要的性圖文標(biāo)記。由于激光打標(biāo)可以打出各種文字、符號(hào)和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級(jí)，這對(duì)產(chǎn)品的防偽有特殊的意義，因此在防偽市場(chǎng)有著廣泛應(yīng)用。
在激光打標(biāo)大規(guī)模應(yīng)用之前，包裝上的標(biāo)記通常采用油墨印刷。這種傳統(tǒng)方法所印刷的標(biāo)記容易隨著時(shí)間推移而脫落、模糊，易被篡改，且無(wú)法進(jìn)行高精度作業(yè)。盡管其在設(shè)備成本上具有優(yōu)勢(shì)，但耗材（墨水）持續(xù)成本較高，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定污染。
以常見(jiàn)的食品包裝為例，由于傳統(tǒng)方法印刷的標(biāo)記易抹除、易脫落，一些不法分子便把一些過(guò)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(lǐng)域普遍存在。此外，對(duì)一些紙質(zhì)的食品包裝而言，油墨的有害物質(zhì)還可能滲透包裝污染食物，對(duì)消費(fèi)者的健康造成威脅。
飲料瓶蓋、食品包裝打標(biāo)
圖片來(lái)自英諾激光官網(wǎng)
激光技術(shù)的出現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)油墨印刷帶來(lái)的一系列問(wèn)題。對(duì)食品包裝而言，使用激光打標(biāo)具有無(wú)毒害、無(wú)污染、效率高、清晰度高、圖案精美、永不脫落等優(yōu)點(diǎn)。此外，激光標(biāo)記還可與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)連接數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，使我們能及時(shí)追蹤、查詢食品的出廠、流通等詳細(xì)信息，確保吃得放心。
而醫(yī)療行業(yè)更是離不開(kāi)激光打標(biāo)的護(hù)航。由于醫(yī)療產(chǎn)品與人體直接接觸，關(guān)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(hù)消費(fèi)者健康安全的重中之重。
藥品、金屬表面打標(biāo)
圖片來(lái)自英諾激光官網(wǎng)
醫(yī)療器械和藥品的標(biāo)記除前文提到的一些特點(diǎn)外，還有一些特殊需求。例如常見(jiàn)的藥丸、軟膠囊，若采用平版印刷會(huì)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生壓力，而非接觸式的激光打標(biāo)則不會(huì)使膠囊變形，且可在微小的藥丸上標(biāo)記出更微小的信息。而在以不銹鋼外科手術(shù)和牙科設(shè)備為代表的醫(yī)療器械上，激光能在光滑面上打標(biāo)，這可以防止細(xì)菌粘著在表面，且經(jīng)過(guò)打標(biāo)的表面不會(huì)損害耐腐蝕的化學(xué)鈍化處理，能讓防腐涂層即使經(jīng)過(guò)數(shù)年的使用以及無(wú)數(shù)次的清洗和消毒，也一直存在。再如開(kāi)篇提到的3M口罩，是否有激光標(biāo)記是區(qū)分真?zhèn)蔚闹匾獦?biāo)志。
激光打標(biāo)也有不同：食品、醫(yī)療應(yīng)用上紫外激光的優(yōu)勢(shì)
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(yīng)用場(chǎng)景。
實(shí)際上CO2和光纖激光器早已開(kāi)發(fā)出打標(biāo)應(yīng)用。這些激光器發(fā)射的光都處在紅外波段，其標(biāo)記過(guò)程的本質(zhì)是通過(guò)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(duì)比，但這種加熱會(huì)改變熱影響區(qū)（HAZ）材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)碳化現(xiàn)象或使表面不光滑。對(duì)食品包裝常用的塑料而言，因其對(duì)紅外光吸收率較低，紅外激光產(chǎn)生的熱量會(huì)對(duì)某些包裝材料表面造成破壞，因此無(wú)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(shì)便得以顯現(xiàn)。大多數(shù)材料對(duì)紫外光的吸收比紅外光更強(qiáng)，且紫外激光的光子能量更高。當(dāng)紫外激光作用于PI等高分子聚合物時(shí)，可直接打斷材料的化學(xué)鍵，使材料碎片以小顆粒或者氣態(tài)的方式排出，從而達(dá)到剝離去除材料的目的。由于大多數(shù)能量用于破壞化學(xué)鍵，極少能量轉(zhuǎn)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(duì)大多數(shù)白色塑料（色素為TiO2）而言，TiO2會(huì)強(qiáng)烈吸收紫外線并發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)的變化。這種變化使對(duì)應(yīng)區(qū)域的物質(zhì)看起來(lái)變暗，從而在材料內(nèi)部產(chǎn)生光滑、清晰易辨的標(biāo)記。
紫外激光與紅外激光對(duì)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(zhǎng)177％，市占率超20％
激光打標(biāo)是激光加工大的應(yīng)用領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外有數(shù)千家企業(yè)從事激光打標(biāo)機(jī)的生產(chǎn)與銷售，而用于打標(biāo)的激光器市場(chǎng)需求同樣十分巨大。以紫外激光器為例，2015年國(guó)產(chǎn)紫外激光器銷量約3700臺(tái)，而2018年則達(dá)到約1.5萬(wàn)臺(tái)，其中納秒紫外激光器占80％（約1.2萬(wàn)臺(tái)），預(yù)計(jì)2019年銷量將比2018年增長(zhǎng)33％（數(shù)據(jù)來(lái)自2019年中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告）。
隨著紫外激光器市場(chǎng)的快速擴(kuò)張，國(guó)內(nèi)企業(yè)也取得了非常大的進(jìn)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(dá)到2633臺(tái)，約占當(dāng)年國(guó)產(chǎn)銷量的21.94％，居國(guó)內(nèi)地位，而2016年銷量?jī)H為947臺(tái)（2年增長(zhǎng)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(shù)經(jīng)中科合創(chuàng)（北京）科技成果評(píng)價(jià)中心評(píng)定為水平，并獲得了工業(yè)與信息化部科學(xué)技術(shù)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(lái)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(dá)25W，能量脈沖＞500μJ，光束質(zhì)量M2＜1.2，重復(fù)頻率30～300kHz范圍內(nèi)可調(diào)，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(nèi)調(diào)整，重復(fù)頻率30kHz～300kHz范圍內(nèi)可調(diào)，光束質(zhì)量M2＜1.2，可用于3D打印、 靜態(tài)動(dòng)態(tài)標(biāo)識(shí)、PCB/FPC切割、玻璃內(nèi)雕、激光調(diào)阻等領(lǐng)域。
目前光纖激光器在激光加工市場(chǎng)中占據(jù)主導(dǎo)地位，但紫外激光器也正成為激光加工市場(chǎng)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(chǎng)，將為紫外激光器帶來(lái)新的發(fā)展動(dòng)力。此外，紫外激光器及激光打標(biāo)機(jī)的價(jià)格持續(xù)下降，也將降低用戶的初期投入成本，有利于推動(dòng)紫外激光器在國(guó)內(nèi)激光加工的進(jìn)一步普及。
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