Συσκευασία τροφίμωνείναι συχνά ειδικά κατασκευασμένο για να διατηρεί τα προϊόντα φρέσκα, μονώνοντάς τα από την υγρασία, το οξυγόνο, ακόμη και το φως. Ωστόσο, οι ισχυρές, καλά σφραγισμένες συσκευασίες μπορεί επίσης να είναι δύσκολο για τους καταναλωτές να ανοίξουν. Ως αποτέλεσμα, οι κατασκευαστές συσκευασιών μερικές φορές χαράζουν ή τρυπούν τις συσκευασίες για να διευκολύνουν το άνοιγμα τους. Για μεγάλο αριθμό κατασκευαστών κώνων παγωτού,Λέιζερ CO2αποτελούν πλέον μια απαραίτητη τεχνολογία για την επίτευξη διάτρησης πακέτων ακριβείας υψηλής ταχύτητας.
Η πρόκληση της συσκευασίας
Στη συγκεκριμένη εφαρμογή, χωνάκια γεμισμένα με παγωτό συσκευάστηκαν σε υλικό κατασκευασμένο από χαρτί πάχους 70-80 microns, το οποίο επικαλύφθηκε στη μία πλευρά με ένα στρώμα μεμβράνης αλουμινίου πάχους περίπου 20 microns. Προκειμένου να διευκολυνθεί το άνοιγμα αυτής της συσκευασίας, ο κατασκευαστής ανοίγει τρύπες μέσω του στρώματος χαρτιού αφήνοντας το στρώμα αλουμινίου εντελώς ανέγγιχτο. Η συγκράτηση του στρώματος αλουμινίου είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της μηχανικής σταθερότητας της συσκευασίας, αποφεύγοντας παράλληλα να τεθεί σε κίνδυνο η λειτουργία της συσκευασίας να την μονώνει από την υγρασία και το οξυγόνο.
Όταν ένας μεγάλης κλίμακας κατασκευαστής συσκευασιών επιδορπίων αναπτύσσει αρχικά μια διαδικασία διάτρησης, δηλώνεται ξεκάθαρα ότι οποιαδήποτε νέα προσέγγιση πρέπει να ανταποκρίνεται σε πολλά σημαντικά κριτήρια. Πρώτον, η διαδικασία διάτρησης πρέπει να ενσωματωθεί σε μια υπάρχουσα γραμμή παραγωγής όπου τα κιβώτια μεταφέρονται σε έναν μεταφορικό ιμάντα με ρυθμό τριών ανά δευτερόλεπτο. Δεύτερον, η διαδικασία διάτρησης θα πρέπει να προσθέτει μόνο ένα πολύ μικρό μοναδιαίο κόστος στο προϊόν. Τέλος, η νέα διαδικασία δεν μπορούσε να αποχρωματίσει το χαρτί ή να προκαλέσει ορατά ψίχουλα, κάτι που θα δημιουργούσε αρνητική αντίληψη για το φαγητό από τον καταναλωτή.
Ο κατασκευαστής συσκευασιών κατάλαβε αμέσως ότι καμία από τις υπάρχουσες μηχανικές μεθόδους δεν πληρούσε όλους αυτούς τους περιορισμούς. Συγκεκριμένα, κανένα από τα παραδοσιακά εργαλεία κοπής δεν θα μπορούσε να επιτύχει αυτό το επίπεδο ακρίβειας σε έναν ιμάντα μεταφοράς υψηλής ταχύτητας. Έτσι, η εταιρεία στράφηκε σε ένα προϊόν ανάπτυξης συστημάτων λέιζερ,το σύστημα καθαρισμού με λέιζερ, για λύση.
Διάλυμα λέιζερ CO2
Αναπτύχθηκε από ένα σύστημα καθαρισμού λέιζερ, το σύστημα διάτρησης συσκευασίας συνδυάζει ένα συνεκτικό GEM-100 με οπτική εστίαση και ένα σύστημα σάρωσης γαλβανομέτρου 2D. Το GEM-100 είναι ένα συνεχές λέιζερ με ισχύ εξόδου 100 W και είναι επίσης ρυθμιζόμενο σε πλάτος παλμού, με διαμόρφωση πλάτους παλμού από 60% έως 80% κύκλου λειτουργίας έχει σχεδιαστεί για να δημιουργεί διακεκομμένες γραμμές στο προϊόν αντί για συνεχείς συμπαγείς εγγεγραμμένες γραμμές. το λέιζερ χρησιμοποιείται σε ποικίλες εφαρμογές, όπως χαρτί, χαρτόνι, χαρτόνι και χαρτόνι.
Στη συνεδρία επεξεργασίας, το χαρτί είναι επίπεδα τρίγωνα. Το λέιζερ κόβει μια ομαλή καμπύλη με δύο πρόσθετες "βοηθητικές γραμμές" στο τέλος κάθε γραμμής (για να βοηθήσει να ξεκινήσει το σκίσιμο στο σωστό σημείο). Αυτή η διάτρητη καμπύλη γίνεται μια ευθεία γραμμή αφού το φύλλο τυλιχτεί και κολληθεί στο τελικό σχήμα κώνου.
Η ταχύτητα του μεταφορικού ιμάντα είναι περίπου 1 μέτρο/δευτερόλεπτο και παραμένει σταθερή, ο σαρωτής αντισταθμίζει αυτή την κίνηση και κόβει το προϊόν καθώς κινείται. Εφόσον η ισχύς του λέιζερ είναι σταθερή (μόνο ο κύκλος λειτουργίας του λέιζερ είναι μεταβλητός και η μέγιστη ισχύς είναι σταθερή), η ταχύτητα σάρωσης είναι η μόνη μεταβλητή που ενεργεί. Εάν η τομή είναι πολύ βαθιά ή πολύ ρηχή, τότε η ταχύτητα σάρωσης μπορεί να αλλάξει για να βελτιστοποιηθεί εκ νέου αυτή η διαδικασία.
Πράγματα που πρέπει να εξετάσετε με τα λέιζερ
Επιλέχθηκε ένα λέιζερ CO2 για αυτήν την εφαρμογή επειδή το μήκος κύματος εξόδου 10.{2}}μικρών απορροφάται εύκολα από το χαρτί και ανακλάται σε μεγάλο βαθμό από το αλουμίνιο. Αυτό καθιστά απλούστερη και ευκολότερη την πλήρη κοπή του στρώματος χαρτιού, αφήνοντας το στρώμα αλουμινίου ανέγγιχτο.
Το λέιζερ GEM{0}} της Coherent προσφέρει ιδιαίτερα πλεονεκτήματα. Πρώτον, η δομή του διπλωμένου κυματοδηγού του το καθιστά πολύ συμπαγές (σε σχέση με την ισχύ εξόδου του), καθώς ο χώρος είναι ένα σημαντικό στοιχείο. Δεύτερον, παρέχει ±3% σταθερότητα ισχύος αρκετά κάτω από ±5% εντός του απαιτούμενου παραθύρου επεξεργασίας. Η μέτρηση σταθερότητας επιτυγχάνεται από ένα εξαιρετικά αποδοτικό σύστημα ψύξης νερού που μειώνει τη θερμική παραμόρφωση της κοιλότητας συντονισμού και το GEM-100 έχει επίσης μια μακρά κοιλότητα συντονισμού που διατηρεί μεγάλο αριθμό διαμήκων τρόπων λειτουργίας που εμφανίζονται ταυτόχρονα, ελαχιστοποιώντας περαιτέρω τις διακυμάνσεις ισχύος λόγω τυχόν αλλαγών λειτουργίας.
Η μακρά αναδιπλούμενη κοιλότητα του λέιζερ και ο κατοχυρωμένος με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας οπτικός σχεδιασμός έχουν ως αποτέλεσμα την καλή ποιότητα μοτίβου κηλίδας, η οποία εξαλείφει τις υπερτάσεις ισχύος στη χαμηλότερη πλευρά ισχύος του σημείου που θα έκαιγαν αντί να κόψουν το χαρτί. Ένας άλλος παράγοντας που αποφεύγει το κάψιμο είναι οι γρήγοροι χρόνοι ανόδου και πτώσης παλμών. Ο χρόνος ανόδου αυτού του τύπου λέιζερ είναι φυσικά γρήγορος, αλλά ο χρόνος πτώσης πρέπει να ελέγχεται με ανάμιξη αερίων και πίεση, και στο λέιζερ GEM-100 αυτά έχουν βελτιστοποιηθεί ειδικά για να δίνουν σύντομους χρόνους πτώσης παλμών, εξαλείφοντας έτσι η μακρά παραμονή στην εξουσία που μπορεί να οδηγήσει σε καύση.
Συμπερασματικά, η διάτρηση με λέιζερ επέτρεψε στους κατασκευαστές συσκευασιών να βελτιώσουν την εμπειρία των καταναλωτών των προϊόντων τους χωρίς να αυξήσουν σημαντικά το κόστος παραγωγής. Δεν θα ήταν πρακτικό να εφαρμοστεί αυτή η διαδικασία χρησιμοποιώντας μεθόδους χωρίς λέιζερ και μόνο τα λέιζερ CO2 είναι ικανά να πραγματοποιήσουν αυτόν τον απαραίτητο συνδυασμό: χαρακτηριστικών εξόδου, φυσικών χαρακτηριστικών και του συνολικού κόστους ιδιοκτησίας για να καταστεί επιτυχημένη αυτή η εφαρμογή.
