Ambalaža za hranučesto je posebno konstruiran da održi proizvode svježima izolirajući ih od vlage, kisika, pa čak i svjetlosti. Međutim, potrošačima može biti teško otvoriti čvrsta, dobro zatvorena pakiranja. Kao rezultat toga, proizvođači pakiranja ponekad zarezuju ili buše rupe u paketima kako bi ih lakše otvorili. Za veliki broj proizvođača korneta za sladoled,CO2 laserisada su nezamjenjiva tehnologija za postizanje brze precizne perforacije paketa.
Izazov pakiranja
U ovoj konkretnoj primjeni, korneti punjeni sladoledom pakirani su u materijal izrađen od papira debljine 70-80 mikrona, koji je s jedne strane presvučen slojem aluminijskog filma debljine približno 20 mikrona. Kako bi se olakšalo otvaranje ove ambalaže, proizvođač probuši rupe kroz papirni sloj dok aluminijski sloj ostavlja potpuno nedirnutim. Zadržavanje aluminijskog sloja nužno je kako bi se održala mehanička stabilnost paketa, a pritom se izbjeglo ugrožavanje funkcije paketa da ga izolira od vlage i kisika.
Kada veliki proizvođač ambalaže za slastice inicijalno razvije proces perforacije, jasno je navedeno da svaki novi pristup treba zadovoljiti nekoliko važnih kriterija. Prvo, proces perforacije mora biti integriran u postojeću proizvodnu liniju gdje se kutije prenose na pokretnoj traci brzinom od tri u sekundi. Drugo, proces perforacije trebao bi proizvodu dodati samo vrlo malu jediničnu cijenu. Konačno, novi proces ne bi mogao promijeniti boju papira ili uzrokovati vidljive mrvice, što bi stvorilo negativnu percepciju hrane kod potrošača.
Proizvođač pakiranja odmah je shvatio da nijedna od postojećih mehaničkih metoda ne zadovoljava sva ta ograničenja. Konkretno, nijedan od tradicionalnih alata za rezanje ne bi mogao postići ovu razinu preciznosti na pokretnoj traci velike brzine. Stoga se tvrtka okrenula proizvodu za razvoj laserskog sustava,sustav laserskog čišćenja, za rješenje.
Otopina CO2 lasera
Razvijen iz laserskog sustava za čišćenje, sustav za perforaciju paketa kombinira Coherent GEM-100 s optikom za fokusiranje i 2D galvanometarskim sustavom skeniranja. GEM-100 je kontinuirani laser s izlaznom snagom od 100 W, a također je podesiv po širini pulsa, s modulacijom širine pulsa od 60% do 80% radnog ciklusa dizajniran je za stvaranje isprekidanih linija na proizvodu umjesto kontinuiranih pune iscrtane linije. laser se koristi u raznim primjenama, kao što su papir, karton, karton i karton.
U sesiji obrade, papir je ravnih trokuta. Laser reže glatku krivulju s dvije dodatne "pomoćne linije" na kraju svake linije (kako bi pomoglo započeti kidanje točno na pravoj točki). Ova perforirana krivulja postaje ravna linija nakon što se lim smota i zalijepi u konačni oblik stošca.
Brzina pokretne trake je oko 1 metar/sekundi i ostaje konstantna, skener kompenzira to kretanje i reže proizvod dok se kreće. Budući da je snaga lasera fiksna (samo je radni ciklus lasera varijabilan, a vršna snaga je konstantna), brzina skeniranja je jedina varijabla koja djeluje. Ako je rez predubok ili preplitak, tada se brzina skeniranja može promijeniti kako bi se ponovno optimizirao taj proces.
Stvari koje treba uzeti u obzir kod lasera
Za ovu je primjenu odabran CO2 laser jer njegovu izlaznu valnu duljinu od 106-mikrona papir lako apsorbira i visoko reflektira od aluminija. To čini jednostavnijim i lakšim potpuno rezanje sloja papira dok sloj aluminija ostaje netaknut.
Coherentov GEM-100 laser nudi posebne prednosti. Prvo, njegova presavijena struktura valovoda čini ga vrlo kompaktnim (u odnosu na njegovu izlaznu snagu), budući da je prostor važan faktor u razmatranju. Drugo, daje ±3% stabilnosti snage dovoljno ispod ±5% unutar potrebnog prozora obrade. Mjerilo stabilnosti postiže se visoko učinkovitim sustavom vodenog hlađenja koji smanjuje toplinsku 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 kakvih promjena načina rada.
Duga preklopna šupljina lasera i patentirani optički dizajn rezultiraju dobrom kvalitetom uzorka točke, što eliminira udare struje na strani niže snage točke koja bi prije spržila nego rezala papir. Još jedan čimbenik koji sprječava opekotine je brz porast i pad pulsa. Vrijeme porasta ove vrste lasera prirodno je brzo, ali vrijeme pada mora se kontrolirati miješanjem plina i tlakom, au GEM{0}} laseru oni su posebno optimizirani za kratka vremena pada impulsa, čime se eliminira dugi gubitak snage koji može dovesti do opekotina.
Zaključno, laserska perforacija je omogućila proizvođačima ambalaže da poboljšaju potrošačko iskustvo svojih proizvoda bez značajnog povećanja troškova proizvodnje. Bilo bi nepraktično provesti ovaj proces korištenjem nelaserskih metoda, a samo su CO2 laseri sposobni ostvariti ovu potrebnu kombinaciju: izlaznih karakteristika, fizičkih karakteristika i ukupnog troška vlasništva kako bi ova primjena bila uspješna.
