一种纳秒激光清洁石材表面的方法

技术领域

本发明属于石材清洁技术领域，具体涉及一种纳秒激光清洁石材表面的方法。

背景技术

石材产品广泛用于大型市政工程，包括公园、车站广场、学校、医院、体育场馆等场景。然而目前石材类产品在使用过程中，由于户外环境因素较为复杂，易产生各类病变。出现的顽固污渍无法彻底去除干净，影响日常使用美观的问题。目前传统的石材清洗方法为表面喷砂、除锈剂、除油剂等。表面喷砂对石材具有一定程度的破坏，除锈剂和除油剂等化学试剂将会渗入石材内部，腐蚀石材。

此外有研究者已采用激光对石材的墨迹和烟熏痕迹进行清洁，说明激光在石材清洗领域具有广阔的应用前景。但目前研究者采用的激光器加工效率低，激光脉宽和波段有限，因此不能对更广泛的污渍进行清除。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种纳秒激光清洁石材表面的方法，以解决石材表面的污渍不能广泛清除的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种纳秒激光清洁石材表面的方法包括以下步骤：

采用波段为532-1080nm、脉冲宽度为10-100ns的纳秒激光器，对石材表面的各类污渍进行清洁，并对飞溅物进行去除。

优选地，所述纳秒激光器为光纤激光器。

优选地，所述光纤激光器清洁石材表面时采用的功率为10-500W，加工速度为10-1000mm/s，重复频率为10-100KHz。

优选地，所述光纤激光器在石材表面的光斑直径为0.05-10mm。

优选地，所述石材包括大理石、瓷砖、人造石和水磨石。

优选地，所述各类污渍包括水渍、油渍、墨渍、锈渍、尘土、霉斑和青苔。

优选地，所述飞溅物包括扬尘和石材颗粒。

优选地，所述去除为采用吸尘器进行去除。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种纳秒激光清洁石材表面的方法，采用纳秒激光器对石材表面的各类污渍进行清洁，充分发挥了纳秒激光能量高、加工速度快、非接触式加工、柔性加工等优势，通过设置不同波段以及不同脉冲宽度的纳秒激光器参数，可以在不损伤石材的前提下，同时去除尘土、水渍、油渍、锈渍、墨渍、霉斑、青苔等石材表面污渍。

进一步地，纳秒激光器为光纤激光器，成本低，出光稳定，操作便捷。

进一步地，光纤激光器功率为10-500W，波段为532-1080nm，加工速度为10-1000mm/s，重复频率为10-100KHz，脉冲宽度为10-100ns，在这些参数下对石材进行清洁，可以去除石材表面所有污渍。

附图说明

图1为本发明实施例2激光清洗石材的示意图；

图2为本发明实施例2处理前后的实物图；其中，(a)处理前，(b)处理后；

图3为本发明实施例2处理前后的光镜图；其中，(a)处理前，(b)处理后。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明提供了一种纳秒激光清洁石材表面的方法，采用不同波段不同脉宽的纳秒激光器对石材进行清洁，可以在不损伤石材的前提下，同时去除水渍、油渍、墨渍、锈渍、尘土、霉斑、青苔等石材表面污渍，具备高效率、非接触加工、柔性加工等优点。

本发明公开了一种纳秒激光清洁石材表面的方法，包括以下步骤：

采用波段为532-1080nm、脉冲宽度为10-100ns的纳秒激光器，对石材表面的各类污渍进行清洁，并对飞溅物进行去除。

其中纳秒激光器为光纤激光器，在清洁石材表面时采用的功率为10-500W，加工速度为10-1000mm/s，重复频率为10-100KHz，光斑直径为0.05-10mm。石材包括大理石、瓷砖、人造石、水磨石。各类污渍包括水渍、油渍、墨渍、锈渍、尘土、霉斑、青苔。清洁包括水渍、油渍、墨渍、锈渍、尘土、霉斑、青苔的去除。采用吸尘器对飞溅物扬尘和扬起的石材颗粒进行去除。判断各类污渍去除的方法包括宏观、微观观测、元素分析。

本发明纳秒激光清洁石材表面的原理是利用激光的高功率对污渍的烧蚀，同时根据不同污渍对不同波段不同脉宽的激光的吸收不同，通过调节波段和脉宽，可以实现上述污渍的全面清除。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

实施例1

10W纳秒激光器清洗瓷砖。清洁步骤如下：

采用功率为10W的纳秒激光器对瓷砖进行清洗，波段为532nm，加工速度为10mm/s，重复频率100KHz，脉冲宽度10ns，光斑直径为0.05mm。处理石材为瓷砖。污渍主要为水渍、尘土。采用吸尘器对扬尘和扬起的石材颗粒进行去除。判断各类污渍去除的方法包括宏观、微观观测、元素分析。

实施例2

100W纳秒激光器清洗人造石。清洁步骤如下：

采用功率为100W的纳秒激光器对人造石进行清洗，如图1所示，波段为1080nm，加工速度为500mm/s，重复频率50KHz，脉冲宽度50ns，光斑直径为10mm。石材为人造石。污渍主要为油渍、墨渍、尘土。采用吸尘器对扬尘和扬起的石材颗粒进行去除。判断各类污渍去除的方法包括宏观、微观观测、元素分析，如图2所示，从宏观来看，人造石表面的污渍已清除，如图3所示，处理前后有明显的区别，从微观上来看，处理后的表面污渍消失殆尽，在不损伤石材的前提下，产生了较好的清洁效果。

实施例3

500W纳秒激光器清洗水磨石。清洁步骤如下：

采用功率为500W的纳秒激光器对水磨石进行清洗，波段为800nm，加工速度为1000mm/s，重复频率100KHz，脉冲宽度100ns，光斑直径为5mm。石材为水磨石。污渍主要为水渍、霉斑、青苔。采用吸尘器对扬尘和扬起的石材颗粒进行去除。判断各类污渍去除的方法包括宏观、微观观测、元素分析。

实施例4

300W纳秒激光器清洗大理石。清洁步骤如下：

采用功率为300W的纳秒激光器对大理石进行清洗，波段为633nm，加工速度为800mm/s，重复频率80KHz，脉冲宽度80ns，光斑直径为0.1mm。石材为大理石。污渍主要为水渍、油渍、墨渍、尘土。采用吸尘器对扬尘和扬起的石材颗粒进行去除。判断各类污渍去除的方法包括宏观、微观观测、元素分析。

实施例5

50W纳秒激光器清洗人造石。清洁步骤如下：

采用功率为50W的纳秒激光器对人造石进行清洗，波段为532nm，加工速度为800mm/s，重复频率50KHz，脉冲宽度80ns，光斑直径为5mm。石材为人造石。污渍主要为尘土、霉斑、青苔。采用吸尘器对扬尘和扬起的石材颗粒进行去除。判断各类污渍去除的方法包括宏观、微观观测、元素分析。

实施例6

200W纳秒激光器清洗瓷砖。清洁步骤如下：

采用功率为200W的纳秒激光器对石材进行清洗，波段为1064nm，加工速度为300mm/s，重复频率60KHz，脉冲宽度100ns，光斑直径为0.5mm。石材为瓷砖。各类污渍包括油渍、尘土、霉斑、青苔。采用吸尘器对扬尘和扬起的石材颗粒进行去除。判断各类污渍去除的方法包括宏观、微观观测、元素分析。

综上所述，本发明设计的纳秒激光清洗石材的方法，利用工业级的纳秒激光器对不同石材的不同病变表面进行清洗，具有高效、柔性、非接触式加工等优势。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。