Matförpackningär ofta speciellt konstruerad för att hålla produkterna fräscha genom att isolera dem från fukt, syre och till och med ljus. Men starka, väl förslutna förpackningar kan också vara svåra för konsumenterna att öppna. Som ett resultat kan förpackningstillverkare ibland göra hål i förpackningarna för att göra dem lättare att öppna. För ett stort antal glasstrutstillverkare,CO2-lasrarär nu en oumbärlig teknik för att uppnå höghastighetsprecisionspaketperforering.
Förpackningsutmaningen
I den här speciella applikationen förpackades strutar fyllda med glass i ett material tillverkat av 70-80 mikron tjockt papper, som var belagt på ena sidan med ett lager av aluminiumfilm som var cirka 20 mikrometer tjockt. För att underlätta öppningen av denna förpackning slår tillverkaren hål genom papperslagret samtidigt som aluminiumlagret lämnas helt orört. Att behålla aluminiumskiktet är nödvändigt för att bibehålla förpackningens mekaniska stabilitet samtidigt som man undviker att äventyra förpackningens funktion att isolera den från fukt och syre.
När en storskalig tillverkare av dessertförpackningar initialt utvecklar en perforeringsprocess, är det tydligt att varje nytt tillvägagångssätt bör tillgodose flera viktiga kriterier. Först måste perforeringsprocessen integreras i en befintlig produktionslinje där lådor överförs på ett transportband med en hastighet av tre per sekund. För det andra bör perforeringsprocessen endast lägga till en mycket liten enhetskostnad för produkten. Slutligen kunde den nya processen inte missfärga papperet eller orsaka synliga smulor, vilket skulle skapa en negativ uppfattning om maten hos konsumenten.
Förpackningstillverkaren förstod omedelbart att ingen av de befintliga mekaniska metoderna uppfyllde alla dessa begränsningar. I synnerhet kunde inget av de traditionella skärverktygen uppnå denna precisionsnivå på ett höghastighetstransportband. Så företaget vände sig till en produkt för utveckling av lasersystem,laserrengöringssystemet, för en lösning.
CO2-laserlösning
Utvecklat från ett laserrengöringssystem, kombinerar förpackningsperforeringssystemet en koherent GEM-100 med fokuseringsoptik och ett 2D-galvanometerskanningssystem. GEM-100 är en kontinuerlig laser med 100W uteffekt, och den är också pulsbreddsjusterbar, med pulsbreddsmodulering på 60 % till 80 % arbetscykel är utformad för att skapa streckade linjer på produkten istället för kontinuerlig heldragna ritsade linjer. lasern används i en mängd olika applikationer, såsom papper, kartong, kartong och kartong.
I bearbetningssessionen är papperet platta trianglar. Lasern skär en jämn kurva med ytterligare två "hjälplinjer" i slutet av varje linje (för att hjälpa till att starta rivningen vid exakt rätt punkt). Denna perforerade kurva blir en rak linje efter att plåten har rullats och limmats till den slutliga konformen.
Hastigheten på transportbandet är cirka 1 meter/sekund och förblir konstant, skannern kompenserar för denna rörelse och skär av produkten när den rör sig. Eftersom lasereffekten är fixerad (endast laserns arbetscykel är variabel, och toppeffekten är konstant), är avsökningshastigheten den enda verkande variabeln. Om snittet är för djupt eller för grunt, kan skanningshastigheten ändras för att återoptimera processen.
Saker att tänka på med laser
En CO2-laser valdes för denna applikation eftersom dess utgående våglängd på 10,6-mikron absorberas lätt av papperet och reflekteras starkt av aluminiumet. Detta gör det enklare och lättare att skära helt igenom papperslagret samtidigt som aluminiumlagret lämnas orört.
Coherents GEM-100-laser erbjuder särskilda fördelar. För det första gör dess vikta vågledarstruktur den mycket kompakt (i förhållande till dess uteffekt), eftersom utrymme är en viktig faktor. För det andra ger den ±3 % effektstabilitet tillräckligt under ±5 % inom det erforderliga bearbetningsfönstret. Stabilitetsmåttet uppnås av ett mycket effektivt vattenkylningssystem som minskar termisk deformation av resonanshålrummet, och GEM -100 har också en lång resonanshålighet som upprätthåller ett stort antal samtidigt förekommande longitudinella lägen, vilket ytterligare minimerar effektfluktuationer på grund av eventuella lägesändringar.
Laserns långa vikbara hålrum och patenterade optiska design resulterar i bra punktmönsterkvalitet, vilket eliminerar strömstötar på den nedre effektsidan av punkten som skulle bränna snarare än skära av papperet. En annan faktor som undviker sveda är snabba pulsstegrings- och falltider. Stigtiden för den här typen av laser är naturligtvis snabb, men falltiden måste styras av gasblandning och tryck, och i GEM-100-lasern har dessa optimerats specifikt för att ge korta pulsfalltider, vilket eliminerar den långa eftersläpningen i kraft som kan leda till sveda.
Sammanfattningsvis har laserperforering gjort det möjligt för förpackningstillverkare att förbättra konsumentupplevelsen av sina produkter utan att nämnvärt öka produktionskostnaderna. Det skulle vara opraktiskt att implementera denna process med hjälp av icke-lasermetoder, och endast CO2-lasrar kan realisera denna nödvändiga kombination: av utgångsegenskaper, fysiska egenskaper och den totala ägandekostnaden för att göra denna applikation framgångsrik.
