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精密激光劃線(xiàn)提高柔性薄膜包裝的靈活性
發(fā)布時(shí)間：2019/1/4 瀏覽量：6033
隨著包裝行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)包裝市場(chǎng)提出了更多以及更高的要求。面對(duì)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的不斷激烈化，包裝企業(yè)必須不斷提高產(chǎn)品的市場(chǎng)適應(yīng)性以促進(jìn)自身的發(fā)展。據(jù)悉，作為一種非接觸式的潔凈解決方案的柔性薄膜的激光劃線(xiàn)正好可以滿(mǎn)足現(xiàn)在市場(chǎng)的需求。
在包裝行業(yè)，不但要保證包裝后的產(chǎn)品無(wú)磨損，同時(shí)對(duì)該包裝后產(chǎn)品的便利性需求正在逐漸上升。很明顯，包裝供應(yīng)商必須尋找工藝上的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)包裝的靈活性和價(jià)值，以滿(mǎn)足消費(fèi)者不斷變化的需求。柔性薄膜的激光劃線(xiàn)系統(tǒng)可以加強(qiáng)產(chǎn)品的易用性，同時(shí)不會(huì)損壞柔性薄膜的結(jié)構(gòu)完整性，使得包裝的形式豐富多彩。
柔性薄膜的激光劃線(xiàn)是一種非接觸式的潔凈解決方案，避免了對(duì)工裝或消耗品的需求。全數(shù)字化工序流程，在最短時(shí)間內(nèi)調(diào)整模式或設(shè)計(jì)，從而顯著降低生產(chǎn)中的停機(jī)時(shí)間。此外，激光模塊可方便地集成到新的材料處理系統(tǒng)中，或是改裝到工廠(chǎng)內(nèi)現(xiàn)有系統(tǒng)中。這些激光系統(tǒng)進(jìn)行的精密劃線(xiàn)可以賦予產(chǎn)品精準(zhǔn)的特性，而這是機(jī)械方法所辦不到的。
先進(jìn)的劃線(xiàn)技術(shù)
如今，高質(zhì)量的激光系統(tǒng)可以對(duì)柔性薄膜進(jìn)行精密劃線(xiàn)，并且可以很好地控制劃線(xiàn)的深度。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵包括先進(jìn)的激光系統(tǒng)控制軟件，它可以持續(xù)監(jiān)控并調(diào)整激光的功率來(lái)確保劃線(xiàn)深度的一致。通過(guò)氣化柔性薄膜上的指定區(qū)域以在材料上形成狹窄的裂縫，從而實(shí)現(xiàn)劃線(xiàn)。激光可以只對(duì)特定的薄膜層進(jìn)行劃線(xiàn)，而不會(huì)損害柔性薄膜的阻隔性能。數(shù)字化的工序流程可以根據(jù)材料和規(guī)格的不同進(jìn)行隨時(shí)調(diào)整，不需要根據(jù)不同的工作來(lái)更換模具。
在激光劃線(xiàn)的熱力過(guò)程中，激光束的能量會(huì)汽化和熔化柔性薄膜的頂層。當(dāng)材料被氣化后，在薄膜上會(huì)形成椎槽（V形槽），這就是劃線(xiàn)的基礎(chǔ)。在V形槽的任意一邊，熱量被吸收，隨著被熔化的薄膜在冷卻后從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，會(huì)形成略微凸起的切縫（圖1）。數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)利用矢量格式軟件來(lái)控制激光光束的路徑，從而可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整。最后得到的是精確的劃線(xiàn)或者說(shuō)撕開(kāi)線(xiàn)，并且可以干凈利落地撕開(kāi)，給終端用戶(hù)帶來(lái)方便的使用感，從而提升品牌形象。
激光源和材料選擇
最適合激光加工的柔性材料是那些氣化溫度范圍窄的材料，包括聚酯、聚乙烯、聚丙烯、PVDC阻隔層、聚烯烴熱收縮膜、尼龍和金屬化薄膜。多層材料非常適合激光劃線(xiàn)，當(dāng)激光束在實(shí)施精密劃線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的能量被一個(gè)層吸收時(shí)，其他層便不會(huì)被激光束損傷。不同材料吸收能量的速度不同，因此氣化的溫度不同。適應(yīng)性強(qiáng)的激光加工系統(tǒng)可以調(diào)整激光功率來(lái)滿(mǎn)足不同柔性材料的要求。
低功率CO2激光器是柔性包裝材料的理想選擇。這種激光器占地面積小，維護(hù)要求低，可靠性高，是處理相對(duì)較薄的薄膜的一種經(jīng)濟(jì)高效的方法。通常情況下，柔性包裝適用的CO2激光器的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率在40到300W之間。CO2激光輸出是在10.25和10.6μm的紅外區(qū)域。激光束的光斑直徑為100μm。加工區(qū)域范圍從70mm×70mm到500mm×500mm。
激光系統(tǒng)的特點(diǎn)
當(dāng)考慮在生產(chǎn)工序流程中加入激光劃線(xiàn)時(shí)，有多項(xiàng)激光配置需要選擇?？梢杂靡粋€(gè)或多個(gè)激光模塊來(lái)配置系統(tǒng)，最多可達(dá)25個(gè)模塊。每個(gè)激光模塊都是單獨(dú)控制的。這些系統(tǒng)可以單獨(dú)設(shè)置，或是集成到現(xiàn)有設(shè)備中，例如分切復(fù)卷機(jī)或裝袋生產(chǎn)線(xiàn)。正如圖2所示，LaserSharp？PL40系統(tǒng)在裝袋線(xiàn)中實(shí)現(xiàn)縱向的直線(xiàn)形激光劃線(xiàn)?？梢栽O(shè)置獨(dú)立的頂部和底部激光模塊，以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)精密劃線(xiàn)。此系統(tǒng)可以較為容易地集成到折疊工序之前或者之后的連續(xù)加工區(qū)。
激光系統(tǒng)可以縱向和橫向進(jìn)行直線(xiàn)型或是指定形狀的激光劃線(xiàn)。還可以精準(zhǔn)地按照材料上的印刷信息的指示來(lái)進(jìn)行激光劃線(xiàn)。集成到激光加工系統(tǒng)內(nèi)的指示傳感器和視覺(jué)系統(tǒng)可以根據(jù)印刷的指令來(lái)自動(dòng)控制激光加工過(guò)程，從而確保模式的準(zhǔn)確性。如圖3所示，直線(xiàn)形橫向劃線(xiàn)、直線(xiàn)形縱向劃線(xiàn)、指定形狀的縱向劃線(xiàn)和橫向模式可以在一個(gè)生產(chǎn)周期內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)。
此外，許多激光系統(tǒng)可以在單個(gè)工作站的同一生產(chǎn)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)加工步驟，從而提高生產(chǎn)效率。像劃線(xiàn)、分切和穿孔都可以用同一個(gè)激光系統(tǒng)來(lái)實(shí)施。激光可以在包裝上加入額外的功能，例如通過(guò)激光蝕刻的方法在包裝上加入產(chǎn)品識(shí)別信息，或是加上透氣孔。最重要的是要銘記最終用途或應(yīng)用領(lǐng)域的需求，這將決定如何選擇激光系統(tǒng)。
選擇高質(zhì)量的激光系統(tǒng)
當(dāng)選擇高質(zhì)量的激光系統(tǒng)時(shí)，必須考慮幾個(gè)因素。首先，持續(xù)的、可重復(fù)的劃線(xiàn)深度是關(guān)鍵。那么就有必要使用嵌入式的控制技術(shù)，它通過(guò)監(jiān)控在線(xiàn)速度然后自動(dòng)調(diào)整激光功率來(lái)適應(yīng)，這樣才能確保準(zhǔn)確、可控的劃線(xiàn)深度。高端激光系統(tǒng)的嵌入式控件可以連續(xù)地監(jiān)測(cè)速度，這樣，不管是在停、開(kāi)機(jī)的低速情況下，還是在連續(xù)加工中的加速過(guò)程以及全速運(yùn)行時(shí)，都能確保實(shí)現(xiàn)劃線(xiàn)深度的一致性。
此外，有必要對(duì)激光劃線(xiàn)的薄膜進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試方面的微觀(guān)分析，以確保激光系統(tǒng)的劃線(xiàn)不會(huì)對(duì)薄膜的阻隔層產(chǎn)生負(fù)面影響。分析薄膜橫斷面的影像，我們可以看到劃線(xiàn)的深度非常精準(zhǔn)，還能看到基材在激光加工的熱量作用下發(fā)生的變化。當(dāng)放在顯微鏡下觀(guān)察時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，用低質(zhì)量的激光系統(tǒng)處理薄膜的話(huà)，由于它不能很好地控制激光脈沖，劃線(xiàn)深度會(huì)隨著速度的變化而變化，或者產(chǎn)生豁口（而不是一條光滑、連續(xù)的線(xiàn)）。
數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)
激光劃線(xiàn)的應(yīng)用范圍非常廣泛，包括用于立式可再封袋、帶傾倒口的包裝、微波包裝袋等等的易開(kāi)型撕口條。激光劃線(xiàn)技術(shù)的進(jìn)步使其不再限制在直線(xiàn)形、縱向加工這些方面，從而帶來(lái)更為多姿多彩的包裝設(shè)計(jì)。例如，如圖4所示，在滑動(dòng)拉鏈袋上進(jìn)行指定形狀的激光劃線(xiàn)。打開(kāi)這種包裝時(shí)，頂部的材料被丟棄，留下的滑動(dòng)拉鏈便可以讓消費(fèi)者更為容易地移動(dòng)滑塊來(lái)拿到包裝內(nèi)的產(chǎn)品。
雖然有其他的機(jī)械方法可以對(duì)柔性材料進(jìn)行劃線(xiàn)，但是那些方案得到的劃線(xiàn)結(jié)果往往都很不可靠，這會(huì)讓撕口不均勻，降低包裝的等級(jí)，也無(wú)法為消費(fèi)者提供易開(kāi)的包裝解決方案。而激光系統(tǒng)在如今的工業(yè)環(huán)境下可實(shí)現(xiàn)高速、精密的功能性劃線(xiàn)。全數(shù)字化的工序流程可以大大減少花費(fèi)很高的停機(jī)；同時(shí)生產(chǎn)交接也變得簡(jiǎn)單起來(lái)，只需要打開(kāi)一個(gè)新的文件。激光劃線(xiàn)系統(tǒng)帶來(lái)的是用戶(hù)友好型的增值功能，同時(shí)也能保護(hù)好包裝內(nèi)的產(chǎn)品。如今對(duì)品牌所有者和生產(chǎn)商來(lái)說(shuō)，若想改進(jìn)產(chǎn)品的包裝，那么成本效益高的激光劃線(xiàn)方案便是他們的最佳選擇。
