Élelmiszer csomagolásgyakran speciálisan úgy készült, hogy a termékeket frissen tartsa azáltal, hogy elszigeteli a nedvességtől, oxigéntől és még fénytől is. Az erős, jól záródó csomagokat azonban a fogyasztók is nehezen tudják kinyitni. Ennek eredményeként a csomagolásgyártók időnként pontozzák vagy kilyukasztják a csomagokat, hogy megkönnyítsék a kinyitást. Számos jégkrémgyártó számáraCO2 lézerekma már nélkülözhetetlen technológia a nagysebességű precíziós csomagperforáció eléréséhez.
A csomagolás kihívása
Ebben a konkrét alkalmazásban a fagylalttal töltött kúpokat 70-80 mikron vastagságú papírból készült anyagba csomagolták, amelyet az egyik oldalon egy körülbelül 20 mikron vastag alumíniumfólia réteggel vontak be. A csomagolás kinyitásának megkönnyítése érdekében a gyártó lyukakat lyukaszt át a papírrétegen, miközben az alumíniumréteget teljesen érintetlenül hagyja. Az alumíniumréteg megtartása szükséges a csomagolás mechanikai stabilitásának megőrzéséhez, miközben elkerülhető, hogy a csomagolás nedvességtől és oxigéntől szigetelő funkciója veszélybe kerüljön.
Amikor egy nagyméretű desszertcsomagoló gyártó kezdetben perforációs eljárást dolgoz ki, egyértelműen kijelentik, hogy minden új megközelítésnek több fontos kritériumot is ki kell elégítenie. Először is, a perforálási folyamatot integrálni kell egy meglévő gyártósorba, ahol a dobozokat egy szállítószalagon szállítják át másodpercenként három sebességgel. Másodszor, a perforálási eljárásnak csak nagyon kis egységköltséget kell hozzáadnia a termékhez. Végül, az új eljárás nem színezheti el a papírt vagy nem okozhat látható morzsát, ami negatív megítélést hozna a fogyasztóban az élelmiszerről.
A csomagolásgyártó azonnal megértette, hogy a meglévő mechanikai módszerek egyike sem felel meg ezeknek a korlátozásoknak. Különösen a hagyományos vágószerszámok egyike sem tudta elérni ezt a fokú pontosságot egy nagy sebességű szállítószalagon. Így a cég egy lézeres rendszerfejlesztő termékhez fordult,a lézeres tisztítórendszer, megoldásért.
CO2 lézeres megoldás
A lézeres tisztítórendszerből kifejlesztett csomagperforációs rendszer egy koherens GEM-et{0}} fókuszáló optikával és egy 2D galvanométer letapogató rendszerrel kombinál. A GEM-100 egy folyamatos lézer 100 W-os kimeneti teljesítménnyel, és az impulzusszélessége is állítható. Az impulzusszélesség-moduláció 60–80%-os munkaciklussal úgy van kialakítva, hogy a folyamatos helyett szaggatott vonalakat hozzon létre a terméken. tömör írott vonalak. a lézert számos alkalmazásban használják, mint például papír, karton, karton és karton.
A feldolgozás során a papír lapos háromszögek. A lézer egy sima ívet vág le két további "segédvonallal" az egyes vonalak végén (hogy segítse a szakítást a megfelelő ponton). Ez a perforált görbe egyenes vonallá válik, miután a lapot feltekerték és a végső kúp alakúra ragasztják.
A szállítószalag sebessége körülbelül 1 méter/másodperc és állandó marad, a szkenner ezt a mozgást kompenzálja és mozgás közben vágja a terméket. Mivel a lézer teljesítménye rögzített (csak a lézer munkaciklusa változó, a csúcsteljesítmény pedig állandó), a pásztázási sebesség az egyetlen ható változó. Ha a vágás túl mély vagy túl sekély, akkor a letapogatási sebesség módosítható a folyamat újbóli optimalizálásához.
Mit kell figyelembe venni a lézereknél
A CO2 lézert azért választottuk erre az alkalmazásra, mert annak 10{2}}mikron kimenő hullámhosszát a papír könnyen elnyeli, az alumínium pedig erősen visszaveri. Ez egyszerűbbé és könnyebbé teszi a papírréteg teljes átvágását, miközben az alumíniumréteget érintetlenül hagyja.
A Coherent GEM{0}} lézere különleges előnyöket kínál. Először is, hajtogatott hullámvezető szerkezete nagyon kompaktsá teszi (kimeneti teljesítményéhez képest), mivel a hely fontos szempont. Másodszor, ±3%-os teljesítménystabilitást biztosít, kellően ±5% alatt a szükséges feldolgozási ablakon belül. A stabilitási mérőszámot egy rendkívül hatékony vízhűtő rendszer biztosítja, amely csökkenti a rezonáns üreg termikus deformációját, és a GEM-100 hosszú rezonanciaüreggel is rendelkezik, amely számos egyidejűleg előforduló longitudinális üzemmódot tart fenn, tovább minimalizálva a teljesítményingadozásokat bármilyen üzemmódváltás miatt.
A lézer hosszú összehajtható ürege és szabadalmaztatott optikai kialakítása jó foltminta-minőséget eredményez, ami kiküszöböli a folt alacsonyabb teljesítményű oldalán a túlfeszültséget, amely inkább megperzselné, mint vágná a papírt. Egy másik tényező, amely elkerüli a perzselést, a gyors pulzusemelkedés és -esés. Az ilyen típusú lézerek felfutási ideje természetesen gyors, de az esési időt gázkeveréssel és nyomással kell szabályozni, és a GEM{0}} lézerben ezeket kifejezetten úgy optimalizálták, hogy rövid impulzusesési időket adjanak, így kiküszöbölve a hatalom hosszú kimaradása, amely perzseléshez vezethet.
Összefoglalva, a lézeres perforáció lehetővé tette a csomagolóanyagok gyártói számára, hogy a gyártási költségek lényeges növelése nélkül javítsák termékeik fogyasztói élményét. Nem lenne praktikus ezt a folyamatot nem lézeres módszerekkel megvalósítani, és csak a CO2 lézerek képesek megvalósítani ezt a szükséges kombinációt: a kimeneti jellemzőket, a fizikai jellemzőket és a teljes birtoklási költséget, hogy ez az alkalmazás sikeres legyen.
