Pakovanje hraneje često posebno konstruiran da održava svježinu proizvoda izolirajući ih od vlage, kisika, pa čak i svjetlosti. Međutim, potrošačima može biti teško otvoriti jaka, dobro zatvorena pakovanja. Kao rezultat toga, proizvođači ambalaže ponekad zarezuju ili buše rupe u pakovanju kako bi ih lakše otvorili. Za veliki broj proizvođača korneta,CO2 laserisu sada nezamjenjiva tehnologija za postizanje precizne perforacije paketa velike brzine.
Izazov za pakovanje
U ovoj konkretnoj aplikaciji, korneti punjeni sladoledom upakovani su u materijal napravljen od 70-80 mikrona debelog papira, koji je sa jedne strane bio obložen slojem aluminijumske folije debljine približno 20 mikrona. Kako bi olakšao otvaranje ove ambalaže, proizvođač probuši rupe kroz sloj papira, a aluminijski sloj ostavlja potpuno netaknutim. Zadržavanje aluminijumskog sloja je neophodno da bi se održala mehanička stabilnost pakovanja, a da se izbegne ugrožavanje funkcije pakovanja da ga izoluje od vlage i kiseonika.
Kada veliki proizvođač ambalaže za deserte u početku razvije proces perforacije, jasno je navedeno da bi svaki novi pristup trebao zadovoljiti nekoliko važnih kriterija. Prvo, proces perforacije mora biti integriran u postojeću proizvodnu liniju gdje se kutije prenose na pokretnu traku brzinom od tri u sekundi. Drugo, proces perforacije bi trebao dodati samo vrlo mali jedinični trošak proizvodu. Konačno, novi proces nije mogao promijeniti boju papira niti uzrokovati vidljive mrvice, što bi stvorilo negativnu percepciju hrane od strane potrošača.
Proizvođač ambalaže je odmah shvatio da nijedna od postojećih mehaničkih metoda ne zadovoljava sva ova ograničenja. Konkretno, nijedan od tradicionalnih alata za rezanje ne bi mogao postići ovaj nivo preciznosti na pokretnoj traci velike brzine. Tako se kompanija okrenula proizvodu za razvoj laserskog sistema,sistem za lasersko čišćenje, za rešenje.
CO2 Laser Solution
Razvijen iz laserskog sistema za čišćenje, sistem perforacije paketa kombinuje koherentni GEM-100 sa fokusnom optikom i 2D galvanometarskim sistemom za skeniranje. GEM-100 je kontinuirani laser sa izlaznom snagom od 100W, a također je podesiv po širini impulsa, sa modulacijom širine impulsa od 60% do 80% radnog ciklusa dizajniran je za stvaranje isprekidanih linija na proizvodu umjesto kontinuiranih čvrste ispisane linije. laser se koristi u raznim aplikacijama, kao što su papir, karton, karton i karton.
U sesiji obrade papir je ravnih trokuta. Laser seče glatku krivinu sa dve dodatne "pomoćne linije" na kraju svake linije (kako bi pomogao da se trganje počne na tačno pravoj tački). Ova perforirana kriva postaje ravna linija nakon što se lim umota i zalijepi u konačni konusni oblik.
Brzina pokretne trake je oko 1 metar/sekundi i ostaje konstantna, skener kompenzira ovo kretanje i reže proizvod dok se kreće. Pošto je snaga lasera fiksna (samo je radni ciklus lasera promenljiv, a vršna snaga je konstantna), brzina skeniranja je jedina delujuća varijabla. Ako je rez suviše dubok ili preplitak, brzina skeniranja se može promijeniti kako bi se taj proces ponovno optimizirao.
Stvari koje treba uzeti u obzir kod lasera
CO2 laser je odabran za ovu aplikaciju jer se njegova izlazna talasna dužina od 10.6-mikrona lako apsorbuje od strane papira i jako se reflektuje od aluminijuma. Ovo čini jednostavnijim i lakšim potpuno rezanje kroz sloj papira, a aluminijski sloj ostaje netaknut.
Coherentov GEM{0}} laser nudi posebne prednosti. Prvo, njegova savijena struktura talasovoda ga čini veoma kompaktnim (u odnosu na njegovu izlaznu snagu), budući da je prostor glavni faktor. Drugo, daje stabilnost snage ±3% dovoljno ispod ±5% unutar potrebnog prozora obrade. Metrika stabilnosti je postignuta visoko efikasnim sistemom vodenog hlađenja koji smanjuje termičku deformaciju rezonantne šupljine, a GEM-100 također ima dugu rezonantnu šupljinu koja održava veliki broj uzdužnih modova koji se istovremeno pojavljuju, dodatno minimizirajući fluktuacije snage zbog bilo koje promjene načina rada.
Dugačka preklopna šupljina lasera i patentirani optički dizajn rezultiraju dobrim kvalitetom uzorka mrlje, što eliminira udare struje na nižoj strani točke koji bi prije spržili nego rezali papir. Još jedan faktor koji izbjegava spaljivanje je brzi porast i pad pulsa. Vrijeme porasta ovog tipa lasera je prirodno brzo, ali vrijeme pada mora biti kontrolirano miješanjem plina i pritiskom, a kod GEM-100 lasera oni su posebno optimizirani da daju kratko vrijeme pada impulsa, čime se eliminiše dugo nestajanje snage koje može dovesti do opeklina.
Zaključno, laserska perforacija je omogućila proizvođačima ambalaže da poboljšaju korisničko iskustvo svojih proizvoda bez materijalnog povećanja troškova proizvodnje. Bilo bi nepraktično implementirati ovaj proces korištenjem nelaserskih metoda, a samo CO2 laseri su u stanju da ostvare ovu neophodnu kombinaciju: izlaznih karakteristika, fizičkih karakteristika i ukupnih troškova vlasništva kako bi ova aplikacija bila uspješna.
