Embalagem de alimentosmuitas vezes é especialmente construído para manter os produtos frescos, isolando-os da umidade, do oxigênio e até mesmo da luz. No entanto, embalagens fortes e bem seladas também podem ser difíceis de abrir pelos consumidores. Como resultado, os fabricantes de embalagens às vezes marcam ou fazem furos nas embalagens para torná-las mais fáceis de abrir. Para um grande número de fabricantes de casquinhas de sorvete,Lasers de CO2são agora uma tecnologia indispensável para obter perfuração precisa de embalagens em alta velocidade.
O desafio da embalagem
Nesta aplicação específica, os cones cheios de sorvete foram embalados em um material feito de papel de 70-80 mícrons de espessura, que foi revestido em um dos lados com uma camada de filme de alumínio de aproximadamente 20 mícrons de espessura. Para facilitar a abertura desta embalagem, o fabricante faz furos na camada de papel, deixando a camada de alumínio completamente intacta. A retenção da camada de alumínio é necessária para manter a estabilidade mecânica da embalagem, evitando comprometer a função da embalagem de isolá-la da umidade e do oxigênio.
Quando um fabricante de embalagens de sobremesas em grande escala desenvolve inicialmente um processo de perfuração, fica claramente afirmado que qualquer nova abordagem deve atender a vários critérios importantes. Primeiro, o processo de perfuração deve ser integrado numa linha de produção existente onde as caixas são transferidas numa correia transportadora a uma velocidade de três por segundo. Em segundo lugar, o processo de perfuração deveria acrescentar apenas um custo unitário muito pequeno ao produto. Por fim, o novo processo não poderia descolorir o papel nem causar migalhas visíveis, o que criaria uma percepção negativa do alimento por parte do consumidor.
O fabricante da embalagem compreendeu imediatamente que nenhum dos métodos mecânicos existentes satisfazia todas estas limitações. Em particular, nenhuma das ferramentas de corte tradicionais poderia atingir este nível de precisão em uma correia transportadora de alta velocidade. Então a empresa recorreu a um produto de desenvolvimento de sistema a laser,o sistema de limpeza a laser, para uma solução.
Solução Laser CO2
Desenvolvido a partir de um sistema de limpeza a laser, o sistema de perfuração de embalagens combina um Coherent GEM-100 com óptica de foco e um sistema de digitalização galvanômetro 2D. O GEM-100 é um laser contínuo com potência de saída de 100 W e também tem largura de pulso ajustável, com modulação de largura de pulso de 60% a 80% do ciclo de trabalho projetado para criar linhas tracejadas no produto em vez de contínuas linhas escritas sólidas. o laser é usado em uma variedade de aplicações, como papel, papelão, papelão e papelão.
Na sessão de processamento, o papel é formado por triângulos planos. O laser corta uma curva suave com duas “linhas auxiliares” adicionais no final de cada linha (para ajudar a iniciar o rasgo precisamente no ponto certo). Esta curva perfurada torna-se uma linha reta depois que a folha é enrolada e colada no formato cônico final.
A velocidade da correia transportadora é de cerca de 1 metro/segundo e permanece constante, o scanner compensa esse movimento e corta o produto à medida que ele se move. Como a potência do laser é fixa (apenas o ciclo de trabalho do laser é variável e a potência de pico é constante), a velocidade de varredura é a única variável atuante. Se o corte for muito profundo ou muito raso, a velocidade de digitalização poderá ser alterada para otimizar novamente esse processo.
Coisas a considerar com lasers
Um laser de CO2 foi escolhido para esta aplicação porque seu comprimento de onda de saída de 106-mícrons é prontamente absorvido pelo papel e altamente refletido pelo alumínio. Isto torna mais simples e fácil cortar completamente a camada de papel, deixando a camada de alumínio intacta.
O laser GEM-100 da Coherent oferece vantagens específicas. Em primeiro lugar, a sua estrutura de guia de onda dobrada torna-o muito compacto (em relação à sua potência de saída), uma vez que o espaço é uma consideração importante. Em segundo lugar, proporciona estabilidade de potência de ±3% suficientemente abaixo de ±5% dentro da janela de processamento necessária. A métrica de estabilidade é alcançada por um sistema de resfriamento de água altamente eficiente que reduz a deformação térmica da cavidade ressonante, e o GEM-100 também possui uma cavidade ressonante longa que mantém um grande número de modos longitudinais que ocorrem simultaneamente, minimizando ainda mais as flutuações de energia devido a quaisquer alterações de modo.
A longa cavidade dobrável do laser e o design óptico patenteado resultam em boa qualidade de padrão de ponto, o que elimina picos de energia no lado de menor potência do ponto que queimariam em vez de cortar o papel. Outro fator que evita queimaduras são os tempos rápidos de subida e descida do pulso. O tempo de subida deste tipo de laser é naturalmente rápido, mas o tempo de queda tem que ser controlado pela mistura de gás e pressão, e no laser GEM-100 estes foram especificamente otimizados para fornecer tempos de queda de pulso curtos, eliminando assim a longa perda de energia que pode causar queimaduras.
Concluindo, a perfuração a laser permitiu aos fabricantes de embalagens melhorar a experiência do consumidor com seus produtos sem aumentar significativamente os custos de produção. Seria impraticável implementar este processo utilizando métodos não laser, e apenas os lasers de CO2 são capazes de realizar esta combinação necessária: de características de saída, características físicas e o custo total de propriedade para tornar esta aplicação bem sucedida.
