本發(fā)明涉及激光打標技術領域，特別是涉及一種有效控制激光玻璃打標產(chǎn)生裂紋的方法。

背景技術：

激光產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)推動了光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是信息產(chǎn)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測算，2014年國內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模在1300億元左右。到2016年近期目標時，激光光產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值預計超4000億元，增加值上千億元。激光產(chǎn)業(yè)園已建的和正在興建的已超過16個。我國目前激光企業(yè)有3000家以上。激光產(chǎn)業(yè)正處于高速增長期。

激光打標是最普遍的激光加工技術之一，其原理是利用高能量密度的激光對工件進行局部照射，使表層材料汽化從而留下永久標記的技術，與傳統(tǒng)的電化學、機械等標記方法相比具有高速度、靈活性大、不接觸工件等優(yōu)點，能夠在各種材料上產(chǎn)生清晰、持久的標記。通常，能夠進行激光打標的材料是多種多樣的，金屬、塑料、陶瓷、玻璃甚至是有機材料都可以進行激光打標，能否打標主要取決于材料對入射激光的吸收情況。在一些玻璃薄片上，如手機或相機的濾光片等晶片的表面上有時需要對它們進行標識。激光設備在玻璃上打標一般來說有三種方法可用于控制玻璃表面上產(chǎn)生的裂紋類型和數(shù)量：第一種方法是采用多次激光輻射；第二種方法是采用離散點形成環(huán)狀裂紋；第三種方法是產(chǎn)生龜裂狀表面裂紋。采用一次激光輻射可在玻璃上產(chǎn)生一種輪廓鮮明的可見標記，但是裂紋和應力圖案的方向?qū)⑾虼怪庇诩す庖苿拥姆较驍U展。標記打印后短時間內(nèi)甚至幾天后，這些垂直于激光移動方向的裂紋將形成新的裂紋，擴展到原標記外附近區(qū)域形成碎片，從而影響標記的清晰度。利用多次激光輻射，使與標記區(qū)域相鄰的區(qū)域通過熱傳導被加熱，從而使這些區(qū)域形成應力梯度，減少二次破裂的可能性。采用這種方法在鈉鈣玻璃和硼硅酸鹽玻璃上打標十分有效。一次激光輻射在熔成氧化硅玻璃和石英玻璃上打標比較有效，因為這兩種材料膨脹系數(shù)很低。第二種方法是利用一系列環(huán)狀裂紋形成文字、條形碼、方塊或矩形碼以及其他形狀碼圖案。玻璃通過加熱和冷卻循環(huán)產(chǎn)生低密度環(huán)狀裂紋。玻璃加熱時產(chǎn)生膨脹擠壓周圍材料，當溫度升高到玻璃軟化點溫度時，玻璃快速膨脹形成一個低密度材料的凸出玻璃表面的圓頂。由于光斑能量呈高斯分布，因此光斑中心處的溫度較高。當這個高溫區(qū)回到接近起始位置時，在這個區(qū)域形成環(huán)狀裂紋的中心。在低密度形成區(qū)和標準密度區(qū)之間的接合處形成穩(wěn)定的環(huán)狀裂紋。這種方法適合于在普通光學材料和回火玻璃、化學增強玻璃或者普通鈉鈣浮法玻璃上打標。第三種方法也是采用同樣的加熱和冷卻過程，都是使某一特定體積的玻璃表面發(fā)生變化。但是第三種方法所用光斑的尺寸比較大，在兩種密度區(qū)域接合處的界線沒有環(huán)狀裂紋方法那樣分明。這種方法產(chǎn)生的標記不是立即就能看得見的，要求稍微加壓之后才開始沿激光標記區(qū)域產(chǎn)生格狀裂紋。用所產(chǎn)生的無碎片龜裂狀條紋填充圖案形成文字、圖形和各種碼。因為這種方法要求純質(zhì)表面，所以用高質(zhì)量的汽車玻璃能打印出清晰的標記。

雖然目前已有在激光打標技術中減少玻璃二次破裂的方法，但是，現(xiàn)有技術中的方法要么效果差，要么成本高，限制其推廣應用。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提出一種有效控制激光玻璃打標產(chǎn)生裂紋的方法，它能有效的減少玻璃破裂可能性，采用這種方法在鈉鈣玻璃和硼硅酸鹽玻璃上打標十分有效，并且成本較低。

為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種有效控制激光玻璃打標產(chǎn)生裂紋的方法，包括以下步驟：

（1）在玻璃表面涂覆樹脂，然后在65~100℃下干燥2~10h，在玻璃表面形成樹脂膜，然后將需要打標的圖案做在樹脂膜上；

（2）對涂有樹脂的玻璃進行多次輻射，得到玻璃復合體，然后除去玻璃表面的樹脂膜，得到帶有圖案的玻璃。

本發(fā)明首先利用樹脂對玻璃進行保護，然后通過多次激光輻射首先將圖案上的樹脂燒蝕，使圖案下的玻璃裸露出來，再次利用激光刻蝕玻璃，達到對玻璃進行激光打標的效果，同時，由于圖案附近的玻璃上有樹脂的保護，所以能夠免受激光的刻蝕，從而避免玻璃產(chǎn)生裂紋。

本發(fā)明對玻璃的種類沒有特殊的要求，可以為所述領域技術人員所知的任何材質(zhì)的玻璃，例如可以為鈉鈣玻璃和硼硅酸鹽玻璃等。

本發(fā)明中，樹脂能夠?qū)ΣＡ鸨Ｗo作用，本發(fā)明對其沒有特殊的要求，只要能夠被激光刻蝕即可，可以為所述領域技術人員所公知，例如可以為酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚酰胺樹脂中的至少一種，為了節(jié)約成本，簡化后期處理工藝，優(yōu)選的，所述樹脂為環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明中將樹脂涂覆在玻璃的表面，以便于后期激光刻蝕，本發(fā)明對樹脂的涂覆方式?jīng)]有特殊的要求，可以為所述領域技術人員所知的涂覆方法，例如，所述樹脂的涂覆方法為旋涂法或浸涂法。

本發(fā)明中，樹脂的厚度是影響后期激光刻蝕以及影響玻璃是否產(chǎn)生裂紋的重要因素，當樹脂太薄，則不能起到保護玻璃的效率，在激光刻蝕后，在玻璃的表面依舊還會產(chǎn)生裂紋，而當樹脂太后，則又會導致激光無法穿透環(huán)氧樹脂，需要進行多次的激光輻射，不僅增大了激光輻射的誤差，還造成了資源的浪費，優(yōu)選的，所述樹脂膜的厚度為5~30微米。

本發(fā)明中，通過對含有樹脂膜的玻璃進行多次激光輻射，以制備帶有圖案的玻璃，所述激光輻射的次數(shù)取決于所述玻璃樹脂的厚度，優(yōu)選的，在步驟（2）中，所述輻射的頻率為頻率為10~50khz。

在激光打標工藝中，基體表面的清潔度也是影響激光打印精度的重要因素，如果基體表面污漬較多，會導致其表面平整度降低，表面凹凸不平，因此，對激光輻射后，圖案的表面高度也不平整，此外，基體表面如果污漬較多，也會降低基底與樹脂間的結(jié)合力，因此，對玻璃進行涂覆樹脂前，還對玻璃進行超聲清洗，所述超聲清洗的步驟為：將玻璃放入乙醇或丙酮中超聲清洗2~3次。

對玻璃進行激光刻蝕后，需要清除玻璃表面的樹脂，所述樹脂膜的除去方法為：將玻璃復合體在有機溶劑中浸泡后、超聲，用溶劑清洗干凈。

本發(fā)明對有機溶劑的種類沒有特殊的要求，只要能夠起到與溶解紫外線吸收劑的作用即可，可以為所述領域技術人員所公知，例如，所述有機溶劑為丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷、磷酸三乙酯、丙酮、三氯甲烷、甲苯、乙醇、醋酸、乙酸乙酯、甲酸、氯仿、四氫呋喃和二甲基亞砜中的至少一種。

為了提高環(huán)氧樹脂的除去效率，優(yōu)選的，所述有機溶劑中還含有表面活性劑、金屬鹽、無機酸中的至少一種。

表面活性劑能夠降低材料的表面自由能，使得紫外線吸收劑充分吸附在無機微粒的表面，本發(fā)明對表面活性劑的種類沒有特殊的要求，只要能夠起到降低材料表面能的作用即可，可以為所述領域技術人員所公知，優(yōu)選的，所述表面活性劑可以為非離子表面活性劑，具體可以為聚吡咯烷酮、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯胺、聚氧乙烯酰胺、聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物、失水山梨醇酯、蔗糖酯或烷基醇酰胺中的至少一種。

無機酸能夠促進樹脂進行破乳，所述無機酸的種類可以為所述領域技術人員所公知，只要能夠促進塑料破乳即可，本發(fā)明對其沒有特殊的要求，例如可以為鹽酸、硫酸、磷酸、氫氟酸、硝酸、氫溴酸、氫碘酸、鎢酸、亞磷酸中的至少一種。

與現(xiàn)有技術相比，其突出的特點和優(yōu)異的效果在于：

本發(fā)明首先利用樹脂對玻璃進行保護，然后通過多次激光輻射首先將圖案上的樹脂燒蝕，使圖案下的玻璃裸露出來，再次利用激光刻蝕玻璃，達到對玻璃進行激光打標的效果，同時，由于圖案附近的玻璃上有樹脂的保護，所以能夠免受激光的刻蝕，從而避免玻璃產(chǎn)生裂紋，本發(fā)明的方法簡單，成本低，適合工業(yè)化推廣。

具體實施方式

以下通過具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發(fā)明的范圍僅限于以下的實例。在不脫離本發(fā)明上述方法思想的情況下,根據(jù)本領域普通技術知識和慣用手段做出的各種替換或變更,均應包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

實施例1

將鈉玻璃完全浸入乙醇中，超聲清洗15min，重復3次，除去玻璃表面的污漬；

將霧化的環(huán)氧樹脂均勻地噴涂在玻璃上，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)以使基片上的膠液形成膜層，待膠液分布穩(wěn)定后停止基片的旋轉(zhuǎn)，在基片中心處再次進行注膠，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)至膠液均布后停止旋轉(zhuǎn)，重復該步驟5次，將環(huán)氧樹脂涂覆在玻璃的表面上，然后將涂有環(huán)氧樹脂的玻璃置于恒溫鼓風相中，在80℃下干燥5h，在玻璃表面形成厚度為10微米的環(huán)氧樹脂樹脂膜；

將上述涂有環(huán)氧樹脂樹脂膜的玻璃放入激光打印機中，在電腦中輸入需要打印的圖案，在打點時間為100ms，速度為100p/s，頻率為20khz的條件下對所述玻璃進行刻蝕；

將玻璃復合體置于絮凝劑中（辛基酚聚氧乙烯醚、氫氟酸、n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃），升溫至60℃，超聲45min后，靜置30min，然后將玻璃取出，用乙醇清洗干凈后，得到帶有圖案的玻璃。

實施例2

將鉀玻璃完全浸入乙醇中，超聲清洗15min，重復3次，除去玻璃表面的污漬；

將霧化的酚醛樹脂均勻地噴涂在玻璃上，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)以使基片上的膠液形成膜層，待膠液分布穩(wěn)定后停止基片的旋轉(zhuǎn)，在基片中心處再次進行注膠，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)至膠液均布后停止旋轉(zhuǎn)，重復該步驟5次，將酚醛樹脂涂覆在玻璃的表面上，然后將涂有酚醛樹脂的玻璃置于恒溫鼓風相中，在75℃下干燥6h，在玻璃表面形成厚度為15微米的酚醛樹脂膜；

將上述涂有酚醛樹脂膜的玻璃放入激光打印機中，在電腦中輸入需要打印的圖案，在打點時間為100ms，速度為100p/s，頻率為30khz的條件下對所述玻璃進行刻蝕；

將玻璃復合體置于絮凝劑中（聚氧乙烯酰胺、氫碘酸、n,n-二甲基乙酰胺、三氯甲烷），升溫至70℃，超聲50min后，靜置20min，然后將玻璃取出，用乙醇清洗干凈后，得到帶有圖案的玻璃。

實施例3

將鋁鎂玻璃完全浸入乙醇中，超聲清洗15min，重復3次，除去玻璃表面的污漬；

將霧化的聚碳酸酯樹脂均勻地噴涂在玻璃上，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)以使基片上的膠液形成膜層，待膠液分布穩(wěn)定后停止基片的旋轉(zhuǎn)，在基片中心處再次進行注膠，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)至膠液均布后停止旋轉(zhuǎn)，重復該步驟5次，將聚碳酸酯樹脂涂覆在玻璃的表面上，然后將涂有聚碳酸酯樹脂的玻璃置于恒溫鼓風相中，在90℃下干燥3h，在玻璃表面形成厚度為20微米的聚碳酸酯樹脂膜；

將上述涂有聚碳酸酯樹脂膜的玻璃放入激光打印機中，在電腦中輸入需要打印的圖案，在打點時間為100ms，速度為100p/s，頻率為10khz的條件下對所述玻璃進行刻蝕；

將玻璃復合體置于絮凝劑中（聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物、亞磷酸、磷酸三乙酯），升溫至55℃，超聲45min后，靜置30min，然后將玻璃取出，用乙醇清洗干凈后，得到帶有圖案的玻璃。

實施例4

將硼硅玻璃完全浸入乙醇中，超聲清洗15min，重復3次，除去玻璃表面的污漬；

將霧化的聚酰胺樹脂均勻地噴涂在玻璃上，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)以使基片上的膠液形成膜層，待膠液分布穩(wěn)定后停止基片的旋轉(zhuǎn)，在基片中心處再次進行注膠，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)至膠液均布后停止旋轉(zhuǎn)，重復該步驟5次，將聚酰胺樹脂涂覆在玻璃的表面上，然后將涂有聚酰胺樹脂的玻璃置于恒溫鼓風相中，在65℃下干燥10h，在玻璃表面形成厚度為5微米的聚酰胺樹脂膜；

將上述涂有聚酰胺樹脂膜的玻璃放入激光打印機中，在電腦中輸入需要打印的圖案，在打點時間為100ms，速度為100p/s，頻率為50khz的條件下對所述玻璃進行刻蝕；

將玻璃復合體置于絮凝劑中（失水山梨醇酯、硝酸、氫溴酸、乙酸乙酯、二甲基亞砜），升溫至50℃，超聲60min后，靜置15min，然后將玻璃取出，用乙醇清洗干凈后，得到帶有圖案的玻璃。

實施例5

將石英玻璃完全浸入乙醇中，超聲清洗15min，重復3次，除去玻璃表面的污漬；

將霧化的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂均勻地噴涂在玻璃上，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)以使基片上的膠液形成膜層，待膠液分布穩(wěn)定后停止基片的旋轉(zhuǎn)，在基片中心處再次進行注膠，然后驅(qū)動基片旋轉(zhuǎn)至膠液均布后停止旋轉(zhuǎn)，重復該步驟5次，將聚氨酯改性環(huán)氧樹脂涂覆在玻璃的表面上，然后將涂有聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的玻璃置于恒溫鼓風相中，在100℃下干燥2h，在玻璃表面形成厚度為30微米的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂膜；

將上述涂有聚氨酯改性環(huán)氧樹脂膜的玻璃放入激光打印機中，在電腦中輸入需要打印的圖案，在打點時間為100ms，速度為100p/s，頻率為45khz的條件下對所述玻璃進行刻蝕；

將玻璃復合體置于絮凝劑中（聚丙二醇的環(huán)氧乙烷加成物、硫酸、磷酸、n-甲基吡咯烷酮），升溫至80℃，超聲30min后，靜置60min，然后將玻璃取出，用乙醇清洗干凈后，得到帶有圖案的玻璃。

對比例1：

將玻璃放入激光打印機中，在電腦中輸入需要打印的圖案，在打點時間為100ms，速度為100p/s，頻率為20khz的條件下對所述玻璃進行刻蝕，得到帶有圖案的玻璃。

實驗測試

分別對實施例1~5和對比例1的玻璃進行清潔表面，涂抹探傷劑。幾分鐘后將表面探傷劑擦干凈，再噴涂顯影劑，觀察玻璃上的裂痕數(shù)量，實驗結(jié)果如表1所示。

表1：