Envasado de alimentosA menudo está construido especialmente para mantener los productos frescos aislándolos de la humedad, el oxígeno e incluso la luz. Sin embargo, los paquetes fuertes y bien sellados también pueden resultar difíciles de abrir para los consumidores. Como resultado, los fabricantes de envases a veces marcan o perforan los paquetes para facilitar su apertura. Para un gran número de fabricantes de conos de helado,Láseres de CO2son ahora una tecnología indispensable para lograr una perforación de paquetes de precisión a alta velocidad.
El desafío del embalaje
En esta aplicación particular, los conos rellenos de helado se empaquetaron en un material hecho de papel de 70-80 micras de espesor, que estaba recubierto en un lado con una capa de película de aluminio de aproximadamente 20 micras de espesor. Para facilitar la apertura de este embalaje, el fabricante perfora la capa de papel dejando la capa de aluminio completamente intacta. Retener la capa de aluminio es necesario para mantener la estabilidad mecánica del paquete evitando al mismo tiempo poner en peligro la función del paquete de aislarlo de la humedad y el oxígeno.
Cuando un fabricante de envases para postres a gran escala desarrolla inicialmente un proceso de perforación, queda claramente establecido que cualquier nuevo enfoque debe atender a varios criterios importantes. En primer lugar, el proceso de perforación debe integrarse en una línea de producción existente donde las cajas se transfieren sobre una cinta transportadora a una velocidad de tres por segundo. En segundo lugar, el proceso de perforación debería añadir sólo un coste unitario muy pequeño al producto. Finalmente, el nuevo proceso no podría decolorar el papel ni provocar migas visibles, lo que crearía una percepción negativa del alimento por parte del consumidor.
El fabricante de envases comprendió inmediatamente que ninguno de los métodos mecánicos existentes cumplía todas estas limitaciones. En particular, ninguna de las herramientas de corte tradicionales podría alcanzar este nivel de precisión en una cinta transportadora de alta velocidad. Entonces la empresa recurrió a un producto de desarrollo de sistemas láser,el sistema de limpieza láser, para una solución.
Solución láser de CO2
Desarrollado a partir de un sistema de limpieza láser, el sistema de perforación de paquetes combina un Coherent GEM-100 con óptica de enfoque y un sistema de escaneo de galvanómetro 2D. El GEM-100 es un láser continuo con una potencia de salida de 100 W y también tiene un ancho de pulso ajustable, con una modulación de ancho de pulso del 60 % al 80 % del ciclo de trabajo está diseñado para crear líneas discontinuas en el producto en lugar de líneas continuas. líneas sólidas escritas. El láser se utiliza en una variedad de aplicaciones, como papel, cartón, cartulina y cartón.
En la sesión de procesamiento, el papel es triángulos planos. El láser corta una curva suave con dos "líneas auxiliares" adicionales al final de cada línea (para ayudar a iniciar el desgarro precisamente en el punto correcto). Esta curva perforada se convierte en una línea recta después de que la hoja se enrolla y se pega hasta darle la forma de cono final.
La velocidad de la cinta transportadora es de aproximadamente 1 metro/segundo y permanece constante, el escáner compensa este movimiento y corta el producto a medida que se mueve. Dado que la potencia del láser es fija (sólo el ciclo de trabajo del láser es variable y la potencia máxima es constante), la velocidad de escaneo es la única variable que actúa. Si el corte es demasiado profundo o demasiado superficial, entonces se puede cambiar la velocidad de escaneo para volver a optimizar ese proceso.
Cosas a considerar con los láseres
Se eligió un láser de CO2 para esta aplicación porque su longitud de onda de salida de 10,6-micras es fácilmente absorbida por el papel y altamente reflejada por el aluminio. Esto hace que sea más sencillo y fácil cortar completamente la capa de papel sin tocar la capa de aluminio.
El láser GEM-100 de Coherent ofrece ventajas particulares. En primer lugar, su estructura de guía de ondas plegada la hace muy compacta (en relación con su potencia de salida), ya que el espacio es una consideración importante. En segundo lugar, proporciona una estabilidad de potencia de ±3% suficientemente por debajo de ±5% dentro de la ventana de procesamiento requerida. La métrica de estabilidad se logra mediante un sistema de refrigeración por agua altamente eficiente que reduce la deformación térmica de la cavidad resonante, y el GEM-100 también tiene una cavidad resonante larga que mantiene una gran cantidad de modos longitudinales que ocurren simultáneamente, minimizando aún más las fluctuaciones de potencia. debido a cualquier cambio de modo.
La larga cavidad plegable del láser y el diseño óptico patentado dan como resultado una buena calidad del patrón de puntos, lo que elimina las sobretensiones en el lado inferior del punto que quemarían el papel en lugar de cortarlo. Otro factor que evita quemaduras son los tiempos rápidos de subida y bajada del pulso. El tiempo de subida de este tipo de láser es naturalmente rápido, pero el tiempo de caída debe controlarse mediante la mezcla de gases y la presión, y en el láser GEM-100 estos se han optimizado específicamente para proporcionar tiempos de caída de pulso cortos, eliminando así la larga pérdida de energía que puede provocar quemaduras.
En conclusión, la perforación láser ha permitido a los fabricantes de envases mejorar la experiencia del consumidor de sus productos sin aumentar materialmente los costos de producción. No sería práctico implementar este proceso utilizando métodos que no sean láser, y solo los láseres de CO2 son capaces de realizar esta combinación necesaria: características de salida, características físicas y el costo total de propiedad para que esta aplicación sea exitosa.
