從真假口罩識別看激光打標的防偽應用

作者: 來源: OFweek激光網 查看評論 2020/3/2 10:44:10

自疫情爆發以來,口罩成了現階段的生活必需品。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,甚至還因生產環境衛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偽。真的3M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偽識別,該技術在食品、醫藥、煙草、美妝、電子產品等領域的包裝防偽、追溯上也發揮著巨大作用,可以說激光打標防偽已經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揮如此巨大的作用?它與傳統方法相比又有什么優勢呢?

為什么是激光:激光打標防偽的特點及應用優勢

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。

在激光打標大規模應用之前,包裝上的標記通常采用油墨印刷。這種傳統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。盡管其在設備成本上具有優勢,但耗材(墨水)持續成本較高,而且會對環境造成一定污染。

以常見的食品包裝為例,由于傳統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品印上商標,或修改生產日期,使這些不合格產品流通于市。此類現象在糧油、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。

從真假口罩識別看激光打標的防偽應用

飲料瓶蓋、食品包裝打標

圖片來自英諾激光官網

激光技術的出現,解決了傳統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、永不脫落等優點。此外,激光標記還可與計算機技術相結合,通過連接數據庫系統,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。

而醫療行業更是離不開激光打標的護航。由于醫療產品與人體直接接觸,關系到人民群眾的生命健康,因此醫療產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

醫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品產生壓力,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過數年的使用以及無數次的清洗和消毒,也一直存在。再如開篇提到的3M口罩,是否有激光標記是區分真偽的重要標志。

激光打標也有不同:食品、醫療應用上紫外激光的獨特優勢

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光纖激光器早已開發出打標應用。這些激光器發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、碳化或燒蝕以產生色彩對比,但這種加熱會改變熱影響區(HAZ)材料的化學結構,出現碳化現象或使表面不光滑。對食品包裝常用的塑料而言,因其對紅外光吸收率較低,紅外激光產生的熱量會對某些包裝材料表面造成破壞,因此無法大規模用于食品包裝行業。

在這樣的背景下,紫外激光的優勢便得以顯現。大多數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?;蛘邭鈶B的方式排出,從而達到剝離去除材料的目的。由于大多數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(HAZ)及周圍材料的變化。對大多數白色塑料(色素為TiO2)而言,TiO2會強烈吸收紫外線并發生晶體結構的變化。這種變化使對應區域的物質看起來變暗,從而在材料內部產生光滑、清晰易辨的標記。

紫外激光與紅外激光對比圖

OFweek激光網制圖

紫外激光器代表性企業: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,國內外有數千家企業從事激光打標機的生產與銷售,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%(數據來自2019年中國激光產業發展報告)。

隨著紫外激光器市場的快速擴張,國內企業也取得了非常大的進步。據OFweek激光網了解, 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中科合創(北京)科技成果評價中心評定為國際水平,并獲得了工業與信息化部科學技術成果登記證書。

FORMULA系列激光器(左),FOTIA系列激光器(右)

圖片來自英諾激光官網

英諾激光官網顯示,FORMULA 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、 靜態動態標識、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展動力。此外,紫外激光器及激光打標機的價格持續下降,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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