Környezetbarát lézersugaras jelöléstechnológia az élelmiszer- és csomagolóiparban
Hazánkban is egyre szélesebb körben alkalmaznak lézersugaras jelöléstechnológiát, mely a hagyományos tintasugaras feliratozó jelöléssel szemben, számos előnyt tud felmutatni. Ennek köszönhetően az élelmiszeriparban és a csomagolóiparban a legkülönfélébb alkalmazásokban találhatjuk meg a lézersugaras jelöléstechnológiát. A legkülönfélébb anyagok, a nagy mennyiségű, illetve kisméretű termékek, csomagolóanyagok lézersugaras feliratozása rövid átfutási idővel megvalósítható.
Az élelmiszeripari termékek csomagolásainak feliratozása már igen régen komoly követelményt jelentett és támasztott az ezzel a szakterülettel foglakozó szakemberek elé. Gondoljunk csak itt az élelmiszeriparban alkalmazott különböző alapanyagú csomagolóanyagok - papír, fém, műanyag stb. - feliratozására. Egyes csomagoló anyagok címkézése nehézkes volt és egy idő után leestek a termék csomagolásáról, vagy olvashatatlanná váltak. Továbbá napjaink egyik legnagyobb problémája, hogy a címkézett termékeken, a címkén szereplő lejárati dátumokat átcímkézik, vagy újracímkézik. Legtöbbször ezen hamisítások készítése a gyártók és a fogyasztók tudta nélkül történnek.
A termék eredete és azonosítása azonban elengedhetetlen és ezért napjainkban is igen nagy jelentőséggel bír. A termékek azonosítására és a csomagoláson feltűntetett jelölésére leggyakrabban szám-, betűkaraktereket és az 1D kódot (vonalkódot) használnak. Azonban a vonalkódokban még nem terjedt el a gyártási dátumok rögzítése. Lényeges előre lépést jelentett a jelöléstechnikában az ipari nyomtatók elterjedt használata. Ezen a területen nagy előrelépéseket tett a lézertechnológia is.
A vonalkód, amely legtöbbször 13 vagy 14 karakterből áll, csak a gyártóra vonatkozó azonosítókat tartalmazza, továbbá az előre legyártott csomagolóanyag része. A termék gyártási vagy lejárati dátumát külön feliratozó berendezéssel végzik el, amely lehet címkenyomtatás, tintasugaras vagy lézersugaras feliratozás.
1960-ban az első lézergép megépítésekor - amely szilárdtest lézerforrás volt - új korszak kezdődött a lézersugár ipari felhasználásával. Az első lézergép megépítését követő években tovább fejlesztették a szilárdtest lézerforrásokat, melynek legfontosabb tulajdonsága, hogy ezzel állítható elő a legnagyobb energiasűrűségű és teljesítményű fényimpulzus. A rohamos technológiai fejlődés sok más területen is új tudományos eredményeket hozott, rendkívül sok, érdekes alkalmazást tett lehetővé.
Jelölési eljárások
Az eljárás lényege, hogy festék és hígító tartályokból, a tintasugaras nyomtató vezérlésében beállított keverési aránynak megfelelően, a nyomtatófej nagy nyomással az előre megadott számsorokat, kódokat nyomtat különböző anyagokra. A tintasugaras rendszerben folyamatosan ellenőrizni kell a festék viszkozitását, ha az nem megfelelő, akkor oldószert (hígítót) kell adagolni.
Az oldószer és a festék arányát a nyomtatógép vezérlője vagy a gépkezelő ellenőrzi és pótolja az oldószert az erre alkalmas tartályba. Túltöltés esetén, vagy a nem jól megválasztott viszkozitás hatására a szűrőrendszer eltömődhet, melyet ki kell tisztítani. Ez esetben, a nyomtatóban lévő festékpatron tartalmát és oldószert meg kell semmisíteni, mert további gyártásban már nem használható fel.
A tintasugaras rendszereknél meghatározott üzemóra után kötelező karbantartás szükséges, mely során a rendszert le kell állítani, hogy az elhasználódott szűrőket kicseréljék és az egyéb tisztítási műveleteket elvégezzék. A kötelező karbantartás a nyomtató tisztításából áll, amit általában 200-300 üzemóránként (~ 10 naponként) kell elvégezni, ami körülbelül egy óra leállást vesz igénybe.
A tintasugaras feliratozás (1. ábra) egyik nagy hátránya, hogy a környezetében dolgozók szembesülnek a kellemetlen hatásokkal, mint a festékek, hígítók erős szagával, valamint a berendezésen, padlózaton elkenődött, nehezen vagy egyáltalán el nem távolítható festékfoltokkal.
|
|
A nyomtatók rendelkeznek automata tisztítórendszerrel és szűrőrendszerrel, de ezeket is karban kell tartani. A festék hígításához olyan hígítót alkalmaznak, mely a festéket is oldja. Ez az anyag rendkívül gyúlékony, irritálja a szemet és a légutakat. A festékek és a hígítók veszélyes anyagok, használatuk nem környezetbarát. A tárolásukra is külön figyelmet kell fordítani, mivel ezek az anyagok tűzveszélyesek, tárolásukra elkülönített és folyamatosan szellőztettet helységet kell biztosítani. A kiürült tintapatronok, a tisztításhoz használt szűrők és hígítóval szennyezett törlőkendők, az üres hígítós flakonok mind veszélyes hulladékok, melyek tárolásáról és megsemmisítéséről gondoskodni kell.
A tintasugaras jelölőrendszer kétségkívül hatalmas lépéseket tett megbízhatóságának növelése érdekében. Azonban a tintasugaras technológia még mindig gyakori szerviz szolgáltatást igényel, kezdve az üzembeállítással, és a leállítással bezárólag, hiszen az egész technológia egy tintapatronos rendszerre épül, amely oly sok egyéb alkatrésszel áll kapcsolatban, így szinte meglepő, hogy ez a technológia még ennyire is megbízható.
A lézer berendezések által kibocsátott fénynyaláb, egy elektromágneses sugárzás, hasonlóan, mint az emberi szem számára látható fény, azzal a különbséggel, hogy a lézer berendezés rendkívül intenzív sugara, együtt rezgő, nagy erejű fényhullámokat bocsát ki. Ez a nagyenergiájú fényhullám égeti be a számítógép által irányított jelölést a megjelölendő termékbe.
A lézersugaras jelölés és kódolás már több mint 10 éve van jelen, és mint alternatív megoldást használták a tintasugaras jelölő rendszer mellett. A költséghaszon elemzés forradalmian megfordítja ezt a folyamatot. A lézersugaras jelölést számos területen, mint pl. az elektronikai- és gépiparban, a szerszám- és járműalkatrész feliratozása mellett már a gyógyászatban, a csomagolástechnikában és az élelmiszeriparban is egyre nagyobb számban alkalmazzák.
Miért érdemes lézer berendezést használni?
A hagyományosnak tekinthető tintasugaras nyomtatással szemben a lézersugaras jelölés előnye a folyamat ismételhetősége, a tartósság és az érintésmentes megmunkálás nagy megbízhatósága. Mert a legkülönfélébb anyagok, a nagy mennyiségű, illetve kisméretű termékek, csomagolóanyagok lézersugaras feliratozása rövid átfutási idővel megvalósítható.
Milyen előnyei vannak a lézersugaras jelöléstechnológiának?
A lézersugaras jelölés a hagyományos tintasugaras feliratozó jelöléssel szemben számos előnyt tud felmutatni:
- rugalmas folyamat - a jelölendő anyag mechanikai tulajdonságai nem befolyásolják a jelölési technológiát
- precíz folyamat kiváló jelölési minőség és ismételhetőség
- gyors folyamat nagy sebesség
- érintésmentes megmunkálás - nincs kopás és a munkadarab igénybevétele minimális
- a jelölőlézerek könnyen integrálhatók gyártósorokba a vezérlő számítógépnek és interfészeknek köszönhetően - gyors átállást biztosít
- anyagok széles skálája megmunkálható - mindig van lézersugaras megoldás
- nehezen hozzáférhető helyek jelölése - ahol más technológiák nem használhatók
- környezetbarát - nincs veszélyes anyagfelhasználás
Miért jobb a lézersugaras jelölés?
A tintasugaras jelöléstechnológiával végzett ipari termelésben gyakran fordulnak elő olyan problémák, amelyek a termelés megszakítását eredményezhetik. A kiesett idő nagy veszteséggel jár. A lézersugaras jelöléstechnológiával a kiesett idő kockázata minimálisra és így a ciklusidő jelentősen csökkenthető, amely a termelékenység növelését eredményezi minimális állásidők mellett. A lézersugárral készített jelölések ellenállnak a kopásnak, a környezeti behatásoknak és az oldószereknek. A jelölés eredménye végleges (tartós) és esztétikus. A lézersugaras jelölés környezetbarát, tiszta, egyszerű, gyors, rugalmas és érintésmentes megmunkálást biztosít.
Miért környezetbarát a lézersugaras jelölés?
Mert a lézersugaras jelöléshez nem használnak veszélyes anyagokat, nincsenek festékek, oldószerek. A lézersugaras jelöléstechnológia során nem keletkeznek veszélyes hulladékok, mint a kiürült tintapatronok, az üres hígítós flakonok és nem maradnak a karbantartás során visszamaradt hígítóval és festékkel átitatott törlőkendők sem.
Miként kerül a jelölés a felületre?
A lézersugárral történő jelölési művelet többféle módon is történhet a munkadarab anyagától, és a lézersugár által kiváltott kölcsönhatástól függően. Ezek alapján megkülönböztetünk: rétegleválasztást, gravírozást, elszínezést és habosítást.
Mi történik rétegleválasztás során?
A rétegleválasztás során a festékanyaggal vagy lakkréteggel bevont anyag felületéről távolítjuk el a bevonatot. Ennek következtében megjelenik a réteganyagtól eltérő árnyalatú rajzolat. Több rétegű bevonás esetén lehetőség nyílik a különböző rétegek egyenkénti eltávolítására is. Így többféle árnyalat jeleníthető meg az adott felületen. Ezt az eljárást alkalmazzuk címkék vagy festett konzervdobozok és fedelek jelölésére, ahol a festékréteget távolítjuk el, így láthatóvá válik a felirat.
Mi történik gravírozás során?
A lézergravírozást fémeken, műanyagokon, fa, kő és más természetes anyagokon és üvegen alkalmazzák. A lézersugár hatására a fókuszpontban lévő anyag felforr, majd eltávozik az anyag felületéről. A fémfelületen így kráterszerű mélyedés keletkezik, amelynek következtében ezen a helyen az anyag másképp veri vissza a fényt, így látható nyomot hagy. Ez a művelet, hasonlóan a mechanikai gravírozáshoz a fémfelületen tapintható mélyedést okoz. Ezt az eljárást alkalmazhatjuk konzervdobozok jelölésére.
Mi történik elszíneződés és habosítás során?
Az elszíneződés és a habosítás során a lézersugár hatására az anyag szerkezete kis mértékben megváltozik. A lézersugár az anyagot felhevíti, és buborékok képződnek benne, melynek hatására a habosított felület színe, és domborulata megváltozik. Habosítást leggyakrabban a műanyag flakonokon alkalmazzuk. Csak elszínezést alkalmazhatunk konzervdobozokon is, ebben az esetben nem távolítjuk el az anyagot, mint a gravírozás során, csak az anyag elszínezésével készítjük a feliratot. Elszínezéses jelölést alkalmazhatunk még olyan műanyag flakonokon, melyek a lézersugár hatására habosodnak és egyben elszíneződnek is.
Szeretné, hogy a jelölés eltávolíthatatlan legyen?
A lézersugaras jelölés ezt biztosítja, hiszen a lézerfény a termék anyagát jelöli segédanyagok nélkül, így a jelölés eltávolíthatatlan lesz. A címke leszedhető, a tinta lemosható, de a termék anyagába, lézersugárral jelölt felirat vagy termékazonosító egyáltalán vagy csak durva csiszolással tűntethető el, amely viszont roncsolja a termék csomagolását.
Sokba kerülnek az oldószerek, festékek és a szűrők?
A tintasugaras rendszereknél meghatározott üzemóra után kötelező karbantartás szükséges, mely során a rendszert le kell állítani, hogy az elhasználódott szűrőket kicseréljék és az egyéb tisztítási műveleteket elvégezzék. A lézersugaras jelölésnél nem használnak segédanyagokat, így az ezekre szánt költségek és idők megtakaríthatók.
Sok idő megy el a nyomtatók karbantartására?
A lézer berendezések használata esetén nem kell ettől tartania, mert a lézergép egy feltöltéssel (CO2 gázlézer berendezés esetében) 3-4 évig (kb. 15.000 üzemóra) karbantartásmentesen üzemel. Amire figyelni kell, hogy a lencsét tisztán kell tartani és az üzemeltetési feltételeket is be kell tartani. Az üzemi körülményektől függően a tisztítás gyakorisága lehet hetente vagy naponta, ami néhány perces műveletet igényel.
Gyakori probléma, hogy megszakad a termelés?
A lézer berendezések karbantartásmentesek és nem igényelnek külön ellenőrzést. Ezzel szemben a tintasugaras nyomtatásnál a festékek és a hígítók arányának beállításához folyamatos ellenőrzés szükséges. Gyakori probléma, hogy nem megfelelően beállított arányok miatt újabb leállás és karbantartás szükséges. A lézersugaras jelöléssel ez az idő megtakarítható, hiszen ez a technológia nem használ segédanyagokat.
A veszélyes anyagok tárolása körülményes?
A festék hígításához használt oldószer rendkívül gyúlékony, irritálja a szemet és a légutakat. A festékek és oldószerek tárolására elkülönített és folyamatosan szellőztettet helységet kell biztosítani. A lézer berendezések használata esetén nincsenek segédanyagok, és nem kell külön helységet biztosítani a tárolásukra.
A veszélyes hulladékok kezelése költséges?
A lézersugaras jelöléstechnológiánál csak lézerfényt használnak, mely a termék anyagát jelöli segédanyagok nélkül, így nem keletkeznek nagy mennyiségű veszélyes hulladékok. A tintasugaras rendszernél keletkező hulladékok kezelésére szánt költségek megtakaríthatók!
Itt meg kell jegyeznem, hogy egyes mérgező alapanyagú műanyagok (pl. PVC) vagy festékek (több, vagy vastag rétegű) erőteljes jelölésekor keletkezhet füst vagy tűz (ha gyúlékony az anyag, pl. fa), melynek elszívásáról gondoskodni kell. Ennek két oka van, egyrészt a lézergép lencséje ne sérüljön, másrészt a környezetbe ne kerüljenek veszélyes anyagok, vagy ne keletkezzen tűz. Ezen anyagok elszívásáról nagy teljesítményű elszívó berendezés gondoskodik. Az elszívó berendezés szűrőrétegeit a gyártási körülményektől függően tisztítani, vagy cserélni kell.
Ahhoz, hogy mely anyagok jelöléséhez szükséges elszívó berendezés, a lézer berendezéseket gyártó vagy forgalmazó cég szakemberei adnak tájékoztatást.
