تغليف الطعامغالبًا ما يتم تصميمه خصيصًا للحفاظ على المنتجات طازجة عن طريق عزلها عن الرطوبة والأكسجين وحتى الضوء. ومع ذلك، قد يكون من الصعب أيضًا على المستهلكين فتح العبوات القوية والمغلقة جيدًا. ونتيجة لذلك، يقوم مصنعو التغليف أحيانًا بإحداث ثقوب في العبوات أو ثقبها لتسهيل فتحها. بالنسبة لعدد كبير من الشركات المصنعة لمخروط الآيس كريم،ليزر ثاني أكسيد الكربونأصبحت الآن تقنية لا غنى عنها لتحقيق ثقب الحزمة بدقة عالية السرعة.
تحدي التغليف
في هذا التطبيق بالتحديد، تمت تعبئة المخاريط المملوءة بالآيس كريم في مادة مصنوعة من ورق بسمك 70-80 ميكرون، والذي تم تغليفه على جانب واحد بطبقة من فيلم الألومنيوم يبلغ سمكها حوالي 20 ميكرون. من أجل تسهيل فتح هذه العبوة، تقوم الشركة المصنعة بعمل ثقوب خلال طبقة الورق مع ترك طبقة الألومنيوم دون مساس تمامًا. يعد الاحتفاظ بطبقة الألومنيوم ضروريًا للحفاظ على الاستقرار الميكانيكي للعبوة مع تجنب تعريض وظيفة العبوة للخطر في عزلها عن الرطوبة والأكسجين.
عندما تقوم إحدى الشركات المصنعة لتغليف الحلوى على نطاق واسع بتطوير عملية تثقيب في البداية، فمن الواضح أن أي نهج جديد يجب أن يلبي العديد من المعايير المهمة. أولاً، يجب دمج عملية التثقيب في خط إنتاج قائم حيث يتم نقل الصناديق على حزام ناقل بمعدل ثلاثة صناديق في الثانية. ثانيًا، يجب أن تضيف عملية التثقيب فقط تكلفة وحدة صغيرة جدًا للمنتج. وأخيرًا، لا يمكن للعملية الجديدة أن تغير لون الورق أو تسبب فتاتًا مرئيًا، مما قد يخلق تصورًا سلبيًا عن الطعام من قبل المستهلك.
أدركت الشركة المصنعة للتغليف على الفور أن أياً من الطرق الميكانيكية الحالية لم تستوف كل هذه القيود. وعلى وجه الخصوص، لم تتمكن أي من أدوات القطع التقليدية من تحقيق هذا المستوى من الدقة على الحزام الناقل عالي السرعة. لذلك تحولت الشركة إلى منتج تطوير نظام الليزر،نظام التنظيف بالليزر، للحل.
محلول ليزر ثاني أكسيد الكربون
تم تطويره من نظام تنظيف بالليزر، ويجمع نظام تثقيب العبوة بين GEM المتماسك -100 مع بصريات التركيز ونظام مسح الجلفانومتر ثنائي الأبعاد. إن GEM-100 عبارة عن ليزر مستمر بقدرة خرج تبلغ 100 وات، كما أنه قابل للتعديل بعرض النبضة، مع تعديل عرض النبضة بنسبة 60% إلى 80% من دورة العمل، وهو مصمم لإنشاء خطوط متقطعة على المنتج بدلاً من الخطوط المستمرة خطوط مكتوبة صلبة. يُستخدم الليزر في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل الورق والورق المقوى والورق المقوى والورق المقوى.
في جلسة المعالجة، تكون الورقة على شكل مثلثات مسطحة. يقطع الليزر منحنى سلسًا مع "خطين مساعدين" إضافيين في نهاية كل سطر (للمساعدة في بدء التمزق عند النقطة الصحيحة بالضبط). يصبح هذا المنحنى المثقوب خطًا مستقيمًا بعد لف الورقة ولصقها في الشكل المخروطي النهائي.
تبلغ سرعة الحزام الناقل حوالي 1 متر/ ثانية وتبقى ثابتة، ويقوم الماسح الضوئي بتعويض هذه الحركة ويقوم بتقطيع المنتج أثناء تحركه. نظرًا لأن قوة الليزر ثابتة (فقط دورة عمل الليزر هي المتغيرة، وقوة الذروة ثابتة)، فإن سرعة المسح هي المتغير الوحيد الفعال. إذا كان القطع عميقًا جدًا أو سطحيًا جدًا، فيمكن تغيير سرعة المسح لإعادة تحسين هذه العملية.
الأشياء التي يجب مراعاتها مع الليزر
تم اختيار ليزر ثاني أكسيد الكربون لهذا التطبيق نظرًا لأن الطول الموجي الناتج البالغ 10.6- ميكرون يمتصه الورق بسهولة وينعكس بشكل كبير بواسطة الألومنيوم. وهذا يجعل من الأسهل والأسهل قطع طبقة الورق بالكامل مع ترك طبقة الألومنيوم دون مساس.
يقدم ليزر Coherent's GEM-100 مزايا خاصة. أولاً، هيكل الدليل الموجي المطوي يجعله مدمجًا للغاية (بالنسبة لقدرة الخرج)، نظرًا لأن المساحة هي أحد الاعتبارات الرئيسية. ثانيًا، يوفر استقرارًا للطاقة بنسبة ±3% أقل بدرجة كافية من ±5% ضمن نافذة المعالجة المطلوبة. يتم تحقيق مقياس الاستقرار من خلال نظام تبريد مائي عالي الكفاءة يقلل من التشوه الحراري لتجويف الرنين، ويحتوي GEM -100 أيضًا على تجويف رنين طويل يحافظ على عدد كبير من الأوضاع الطولية التي تحدث في وقت واحد، مما يقلل من تقلبات الطاقة بسبب أي تغييرات في الوضع.
يؤدي تجويف الليزر الطويل القابل للطي والتصميم البصري الحائز على براءة اختراع إلى الحصول على جودة جيدة لنمط البقعة، مما يمنع ارتفاع الطاقة على جانب الطاقة السفلي من البقعة والذي من شأنه أن يحرق الورقة بدلاً من قطعها. هناك عامل آخر يتجنب الحارقة وهو ارتفاع النبض السريع وأوقات الانخفاض. يكون وقت الصعود لهذا النوع من الليزر سريعًا بشكل طبيعي، ولكن يجب التحكم في وقت السقوط عن طريق خلط الغاز وضغطه، وفي ليزر GEM-100 تم تحسين ذلك خصيصًا لإعطاء أوقات سقوط نبضية قصيرة، وبالتالي القضاء على التأخر الطويل في الطاقة الذي يمكن أن يؤدي إلى الحرق.
في الختام، مكّن ثقب الليزر مصنعي التغليف من تعزيز تجربة المستهلك لمنتجاتهم دون زيادة تكاليف الإنتاج بشكل ملموس. سيكون من غير العملي تنفيذ هذه العملية باستخدام طرق غير الليزر، وأشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون فقط هي القادرة على تحقيق هذا المزيج الضروري: خصائص المخرجات، والخصائص الفيزيائية، والتكلفة الإجمالية للملكية لإنجاح هذا التطبيق.
