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精密激光劃線提高柔性薄膜包裝的靈活性
發(fā)布時(shí)間：2019/1/4 瀏覽量：6036
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正好可以滿足現(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，以滿足消費(fèi)者不斷變化的需求。柔性薄膜的激光劃線系統(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，或是改裝到工廠內(nèi)現(xiàn)有系統(tǒng)中。這些激光系統(tǒng)進(jìn)行的精密劃線可以賦予產(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，并且可以很好地控制劃線的深度。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。激光可以只對(duì)特定的薄膜層進(jìn)行劃線，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或者說(shuō)撕開(kāi)線，并且可以干凈利落地撕開(kāi)，給終端用戶帶來(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，當(dāng)激光束在實(shí)施精密劃線時(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時(shí)，有多項(xiàng)激光配置需要選擇。可以用一個(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。正如圖2所示，LaserSharp？PL40系統(tǒng)在裝袋線中實(shí)現(xiàn)縱向的直線形激光劃線?？梢栽O(shè)置獨(dú)立的頂部和底部激光模塊，以實(shí)現(xiàn)在線精密劃線。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)行直線型或是指定形狀的激光劃線。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。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，直線形橫向劃線、直線形縱向劃線、指定形狀的縱向劃線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、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)劃線深度的一致性。
此外，有必要對(duì)激光劃線的薄膜進(jìn)行拉伸強(qiáng)度測(cè)試方面的微觀分析，以確保激光系統(tǒng)的劃線不會(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，由于它不能很好地控制激光脈沖，劃線深度會(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）。
數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)
激光劃線的應(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。激光劃線技術(shù)的進(jìn)步使其不再限制在直線形、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。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，但是那些方案得到的劃線結(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。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。激光劃線系統(tǒng)帶來(lái)的是用戶友好型的增值功能，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方案便是他們的最佳選擇。
