Cartone e cartone ondulato sono già oggi tra i materiali più utilizzati per il packaging sostenibile.

Riciclabili, familiari ai consumatori e ampiamente adottati nell’e-commerce, negli imballaggi alimentari, negli espositori, nel packaging protettivo e nelle scatole personalizzate, rappresentano una soluzione consolidata per numerosi settori industriali.

Oggi, però, la vera sfida non riguarda più esclusivamente il materiale utilizzato.

La sfida è il processo produttivo.

I produttori di packaging devono infatti gestire tirature sempre più ridotte, modifiche progettuali rapide, formati personalizzati e caratteristiche funzionali specifiche come aperture, linee di strappo, fori di ventilazione, cordonature e marcature variabili.

La fustellatura tradizionale continua a essere una soluzione estremamente efficace per produzioni standardizzate ad elevato volume. È veloce, affidabile e largamente consolidata nel settore.

Tuttavia, quando la flessibilità diventa un requisito strategico, la lavorazione laser CO₂ può rappresentare una potente tecnologia complementare.

Perché scegliere il taglio laser CO₂ nel packaging?

Il principale vantaggio è semplice: non sono necessari utensili meccanici.

Un file digitale può definire direttamente il percorso di taglio, la geometria delle cordonature, il pattern delle perforazioni o il layout di marcatura. Questo rende la tecnologia laser particolarmente interessante per:

• Prototipazione rapida
• Piccole e medie tirature
• Packaging personalizzato
• Modifiche progettuali dell’ultimo minuto
• Realizzazione di funzionalità aggiuntive sul packaging

Il valore industriale di questo approccio non deve essere valutato esclusivamente confrontando la velocità con quella della fustellatura tradizionale.

Occorre considerare l’intero flusso produttivo:

• Costi degli utensili
• Tempi di setup
• Frequenza dei cambi formato
• Flessibilità progettuale
• Gestione di geometrie digitali variabili

Questi aspetti sono particolarmente rilevanti nella lavorazione di cartone e cartone ondulato, dove lo stesso impianto può dover gestire differenti grammature, spessori, formati e requisiti funzionali.

Laser CO₂ e materiali a base cellulosa: un’accoppiata vincente

Per i substrati cartacei, i laser CO₂ risultano particolarmente efficaci perché cartone e cartone ondulato assorbono in modo efficiente la radiazione nel medio infrarosso.

All’interno della famiglia dei laser CO₂, la lunghezza d’onda di 9,3 μm merita un’attenzione particolare.

Nelle applicazioni di packaging e converting, la radiazione a 9,3 μm può interagire in modo differente con substrati a base di cellulosa, carte patinate, film e materiali multistrato rispetto alla lunghezza d’onda più diffusa di 10,6 μm.

Questo aspetto diventa particolarmente importante quando l’obiettivo non è soltanto il taglio completo del materiale, ma anche il controllo preciso dell’energia per operazioni come:

• Cordonatura (scoring)
• Perforazione
• Kiss cutting
• Marcatura
• Rimozione selettiva di strati funzionali

In quest’ottica, la scelta della lunghezza d’onda diventa parte integrante della strategia di processo.

Potenza laser, configurazione ottica, lunghezza focale, velocità di scansione e sistemi di aspirazione rimangono parametri fondamentali, ma anche la lunghezza d’onda può influenzare la qualità finale della lavorazione, il comportamento dei bordi e l’interazione con rivestimenti e strutture multistrato.

Velocità industriali e produzione digitale

La letteratura tecnica dedicata al converting digitale conferma l’importanza dell’abbinamento tra sorgenti laser CO₂ e sistemi di scansione galvanometrica ad alta velocità.

Le pubblicazioni specialistiche evidenziano inoltre come il taglio laser del cartone ondulato possa raggiungere velocità rilevanti per applicazioni industriali. In uno studio tecnico è stata riportata una velocità di 100 m/min nel taglio di cartone ondulato da 1 mm utilizzando una sorgente laser CO₂ da 700 W.

Lo stesso studio sottolinea uno dei principali vantaggi del processo laser nel converting del cartone ondulato: la flessibilità, poiché ogni modifica della geometria di taglio richiede principalmente un aggiornamento software anziché la sostituzione di utensili.

Risultati dei test interni con laser CO₂ El.En

Nei test interni effettuati con una sorgente laser CO₂ El.En sono stati ottenuti risultati particolarmente promettenti nella lavorazione del cartone ondulato.

Come riferimento, su cartone da 3 mm di spessore, utilizzando circa 350 W e una lente focale da 3 pollici, è stata raggiunta una velocità di taglio di circa 35 m/min.

Ulteriori prove a potenze superiori hanno confermato il potenziale della tecnologia CO₂ su diversi spessori:

• Cartone da 3,0 mm: fino a 1,75 m/s
• Cartone da 6,5 mm: fino a 0,55 m/s
• Cartone da 9,0 mm: fino a 0,50 m/s

È importante sottolineare che questi valori non devono essere interpretati come velocità universali di taglio, ma come risultati indicativi ottenuti in specifiche condizioni di test.

La finestra di processo ottimale deve sempre essere validata sul materiale reale del cliente e in funzione della qualità del bordo richiesta.

Le lavorazioni possibili con un’unica piattaforma laser

Uno dei maggiori vantaggi della tecnologia laser risiede nella versatilità operativa.

La stessa piattaforma composta da sorgente laser e scanner galvanometrico può eseguire numerose lavorazioni di finitura digitale:

Taglio

Per finestre, aperture, sagome personalizzate e rifilature.

Cordonatura (Scoring)

Per creare linee di piega controllate e facilitare la formazione delle scatole.

Perforazione

Per linee di strappo, sistemi easy-open e aperture di ventilazione.

Kiss Cutting

Per etichette, liner e strutture multistrato.

Marcatura

Per loghi, codici, elementi grafici e personalizzazioni realizzate nelle fasi finali della produzione.

Fustellatura e laser: tecnologie complementari

L’obiettivo non è sostituire completamente ogni processo di converting tradizionale.

Per produzioni ripetitive ad altissimo volume, gli utensili meccanici continuano spesso a rappresentare la soluzione più efficiente.

La vera opportunità consiste nell’integrare le due tecnologie:

• Fustellatura tradizionale per i grandi volumi
• Laser CO₂ per la massima flessibilità
• Controllo digitale per la personalizzazione

L’importanza dei sistemi galvanometrici

In questo scenario, i sistemi di scansione galvanometrica assumono un ruolo strategico.

Combinando una sorgente laser CO₂ ad alta potenza con una testa di scansione dinamica, il processo produttivo passa da uno strumento meccanico fisso a un flusso di lavoro completamente programmabile.

Modifiche geometriche, pattern variabili e differenti strategie di finitura possono essere gestiti tramite software, riducendo la necessità di utensili dedicati e consentendo un adattamento più rapido alle esigenze del mercato.

Il futuro del packaging: sostenibilità e flessibilità produttiva

La lavorazione laser CO₂ si inserisce naturalmente nell’evoluzione del packaging moderno, non come sostituzione universale della fustellatura, ma come piattaforma flessibile per il converting digitale, dove velocità, ripetibilità e geometrie definite dal software sono requisiti sempre più importanti.

Con l’accorciarsi del ciclo di vita dei prodotti e la crescente diffusione di materiali sostenibili, la flessibilità produttiva sta diventando importante quanto la scelta stessa del materiale.

La sostenibilità, infatti, non dipende soltanto da ciò di cui è composto il packaging.

Dipende anche da quanto efficientemente, flessibilmente e intelligentemente viene prodotto.

I governi e le organizzazioni sono alla continua ricerca di soluzioni per rendere i documenti di riconoscimento sicuri e non falsificabili. I requisiti di sicurezza devono spesso coniugarsi con esigenze di costo che permettano di produrre l’oggetto a costi contenuti.

Fino a non molto tempo fa, tutti i documenti di riconoscimento erano realizzati in carta o cartone, materiali economici e disponibili. Le informazioni sui documenti erano stampate a inchiostro o scritte a mano. Certo, non si trattava di carte qualunque. Si utilizzavano carte realizzate con speciali trattamenti per garantire l’originalità del documento e combattere la contraffazione. Ologrammi, filigrane, disegni, erano applicati alla carta in modo da renderla il più possibile difficile da falsificare.

Tuttavia questi prodotti non garantivano un margine di sicurezza tale da essere del tutto esenti da falsificazioni. Tanto le carte quanto gli inchiostri potevano essere modificati in modo da ingannare anche l’occhio più esperto. Per questo la ricerca per soluzioni a prova di falsificazione non è mai cessata.

Una delle soluzioni trovate è stata la marcatura laser dei documenti. L’applicazione consiste nel marcare le informazioni direttamente sul materiale tramite il raggio laser. L’interazione tra il laser e il materiale modifica lo strato superficiale causandone una trasformazione che produce il disegno. Il marchio realizzato non è quindi applicato sul materiale ma è parte integrante dello stesso. In questo modo qualsiasi modifica creerebbe un danno irrimediabile che metterebbe in evidenza la contraffazione.

La marcatura laser può essere utilizzata sia sulle carte di sicurezza — e sulla carta in generale — sia sui documenti di identità di nuova generazione in plastica.

Mediante marcatura laser possono essere realizzati vari oggetti come le carte d’identità, i passaporti, le carte di credito, i pass o anche i braccialetti identificativi ospedalieri

Data la loro funzione identificativa, questi documenti devono avere caratteristiche funzionali ben precise:

• il segno deve essere indelebile e resistere all’usura
• il documento deve essere difficile da falsificare o manomettere 
• non devono essere presenti difetti
• tutti i documenti devono essere esattamente identici

Il processo di marcatura permette di soddisfare tutti questi requisiti. I documenti marcati al laser riescono quindi a soddisfare i più rigorosi requisiti internazionali di sicurezza. Il segno realizzato mediante marcatura diventa parte integrante del materiale, e non è possibile rimuoverlo. È praticamente impossibile falsificare un documento realizzato al laser a meno di non utilizzare gli stessi strumenti e materiali del documento originale.

Il processo di marcatura laser, come tutti i processi al laser, è controllato via software e pertanto ha un alto indice di ripetibilità e di precisione. Una volta definito il processo, le possibilità di errore sono pari a 0, e le lavorazioni sono eseguite ripetutamente sempre con lo stesso grado di qualità.

La marcatura laser si presta a numerose applicazioni. Si possono marcare codici identificativi alfanumerici ma anche codici a barre, codici QR e persino foto in scala di grigio.

Il laser permette di aggiungere funzionalità speciali di sicurezza come ad esempio micro testo, immagini variabili, cioè che cambiano a seconda dell’angolazione.

Come funziona il processo di marcatura

Come è noto la marcatura laser può essere effettuata su vari tipi di materiale. Sui materiali plastici come il policarbonato e sulla carta si ottengono i risultati ottimali. La marcatura sulla plastica avviene per degradazione chimica. L’energia trasferita dal laser mette in atto delle trasformazioni istantanee a livello molecolare. Le trasformazioni cambiano l’aspetto visivo del materiale creando un segno di colore scuro. La marcatura laser funziona anche su documenti costituite da più strati di cui uno può essere composto in un materiale trasparente alla specifica lunghezza d’onda del laser. La marcatura può avvenire quindi anche a livelli più profondi: il segno viene così protetto da uno strato superficiale trasparente ed è quindi più resistente. Le possibilità vanno anche oltre. Applicando tecniche di incisione laser si possono realizzare marcature più profonde con effetto tattile. L’incisione laser agisce più in profondità della marcatura e sottopone il materiale a trasformazioni più ampie e radicali. Il segno realizzato con l’incisione non ha solo caratteristiche visive ma anche tattili. La combinazione della marcatura e dell’incisione, rende il documento di identità molto più sicuro.

Il processo di marcatura laser consente di ottenere risultati che non possono essere ottenuti con altri strumenti di lavorazione. Si presta pertanto alle lavorazioni più avanzate. In un mondo sempre più connesso avere documenti a prova di falsificazione è sempre più necessario. 

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Il laser a CO2 ha trovato numerose applicazioni nel settore del packaging. Non c’è da sorprendersi se si pensa che i materiali più utilizzati per produrre imballaggi siano anche quelli che meglio si prestano per composizione e forma alla lavorazione mediante laser a CO2.

Abbiamo già visto alcune delle numerose applicazioni su materiali come film termoplastici, legno e i suoi derivati come l’MDF, la carta e il cartone consentano di ottenere imballaggi innovativi, dal basso costo, atti a qualsiasi personalizzazione. La particolare lunghezza d’onda del laser a CO2 rende il taglio, la perforazione, l’incisione e la marcatura particolarmente efficienti e vantaggiose.

Un’altra lavorazione molto diffusa nel settore del packaging è che ha trovato nel laser a CO2 uno strumento efficace, versatile e preciso è la saldatura laser delle termoplastiche. Il processo sfrutta la capacità di questi materiali di essere facilmente lavorabili quando sono sottoposti a trattamento termico. Generalizzando, il processo consiste nell’utilizzare il raggio laser per riscaldare il punto di giunzione dei due pezzi fino al punto di fusione e realizzare in questo modo la saldatura.

Il processo è applicabile su vari tipi di plastica sia laminata che sagomata. Inoltre, può essere eseguito sia su plastiche opache che trasparenti. I vantaggi della saldatura laser sono diversi:

• è un processo molto veloce
• è estremamente precisa e controllabile, come tutti i processi laser
• non lascia residui o scorie
• non sottopone i pezzi a sollecitazioni di tipo termico o meccanico in quanto la zona riscaldata è localizzata e il processo non è di tipo meccanico
• è altamente automatizzabile e integrabile ad altri sistemi sia digitali che analogici

Queste sue caratteristiche hanno fatto sì che questo processo sia stato sperimentato in quei settori in cui sono determinanti la precisione, la pulizia del processo e l’assenza di sollecitazioni termiche o meccaniche dovute alla lavorazione. Gli esempi sono tanti e possono includere la produzione di dispositivi biomedicali, la produzione di dispositivi elettronici, la realizzazione di parti e componenti per il settore automotive, la produzione di imballaggi ermetici in ambito farmaceutico o alimentare.

La saldatura laser dei film plastici

Per quanto riguarda il settore degli imballaggi, le termoplastiche laminate sono i materiali su cui la saldatura laser è applicata più comunemente. In questo ambito il laser a CO2 è il tipo di laser più utilizzato.

La tecnica di saldatura utilizzata è principalmente la saldatura diretta che si presta bene alle applicazioni con materiali sottili. A differenza della saldatura laser per trasmissione, utilizzata soprattutto nella saldatura di pezzi sagomati o tridimensionali, nella saldatura diretta il laser interviene direttamente sul materiale da lavorare e realizza la saldatura. Questo processo consente di raggiungere altissime velocità di produzione permettendo di aumentare la produttività e abbattere i costi di produzione.

I materiali che è possibile sottoporre a lavorazione sono quelli più usati nel settore degli imballaggi:

• Nylon
• Polietilene
• Polipropilene
• PMMA

L’efficacia dell’interazione del raggio laser sul materiale non può essere definita a priori. Molto dipende dal tipo di polimero, dalla eventuale aggiunta di additivi alla formulazione, dalla velocità di spostamento del raggio laser sulla superficie, dalla potenza del raggio laser stesso. In linea di massima però possiamo dire che l’effetto del laser è maggiore sulla superficie del materiale e diminuisce progressivamente man mano che si scende in profondità. L’aggiunta di carbonio alle termoplastiche consente inoltre di aumentare notevolmente le capacità di assorbimento energetico del materiale, rendendo quindi il laser molto più efficiente.

Un aspetto della lavorazione è che si può intervenire in maniera molto localizzata eseguendo anche saldature basate su una forma complessa. In questo modo la saldatura laser si presta alla produzione di packaging innovativi, capaci di dare valore al prodotto.

L’equipaggiamento per la saldatura laser dei film plastici

Un sistema laser per la saldatura laser deve essere composto da diversi componenti. I componenti fondamentali sono rappresentati da una sorgente laser, da una testa di scansione e da un sistema software di programmazione e controllo del processo.

Oltre a questi dispositivi un sistema per la saldatura laser deve prevedere la presenza di altri dispositivi per la gestione del prodotto, il carico e scarico, l’alimentazione della sorgente laser.

Le applicazioni possibili sono numerose in quanto il laser è molto versatile. È possibile adattare il sistema di saldatura laser a processi totalmente digitali o integrarlo in linee produttive analogiche. In ogni caso, questa tecnologia permette di abbassare notevolmente i costi di produzione, aumentare la produttività e migliorare la qualità dei prodotti.

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L’incisione e la marcatura laser dei tessuti sono una delle tecnologie che hanno preso piede nel settore della moda e della decorazione. La loro introduzione ha dato impulso alla sperimentazione in un settore per sua natura poco propenso all’innovazione dei processi produttivi.

L’utilizzo della marcatura e dell’incisione laser si sono diffuse grazie alle loro caratteristiche di velocità, accuratezza e flessibilità perfettamente compatibili con il processo produttivo.

L’introduzione del laser ha permesso di ridurre notevolmente l’impatto ambientale di questo settore industriale, che è uno fra i più inquinanti. Il ciclo produttivo dei tessuti, dalla produzione alla finitura comporta il consumo di notevoli quantità di acqua, energia e sostanze chimiche.

Il laser si è quindi affermato anche come uno strumento produttivo alternativo, capace di sostituire tutte le lavorazioni tradizionali con costi minori per l’azienda e soprattutto per l’ambiente e con vantaggi maggiori per l’utente finale.

Marcatura o incisione? La differenza tra le due lavorazioni

Nel settore del tessile il laser è utilizzato lungo tutta la filiera produttiva, dal taglio alla finitura e decorazione dei tessuti. I processi di marcatura e incisione sono utilizzati soprattutto in queste parti del processo produttivo.

Entrambe le lavorazioni utilizzano il laser come una fonte di energia per rimuovere uno strato di materiale di spessore variabile. A seconda della quantità di energia trasferita dal laser al materiale, lo strato di materiale rimosso è più o meno profondo e i processi di trasformazione del materiale sono diversi. La differenza tra marcatura e incisione laser risiede proprio in queste differenze.

Si parla di marcatura laser quando la lavorazione interessa lo strato più superficiale del materiale e la trasformazione del materiale non è radicale. Si parla di incisione laser, quando il raggio laser rimuove uno strato consistente di materiale. In questo caso il segno inciso è più profondo ed è percepibile al tatto.

Marcatura e incisione laser possono essere piegate a numerose applicazioni; Possiamo individuare due ambiti di applicazione principali: la creazione di decorazione sui tessuti o l’applicazione di informazioni di vario tipo.

Marcatura e incisione laser per la decorazione dei tessuti

Le decorazioni dei tessuti create con il laser permettono al designer di esprimere al massimo la propria creatività. Utilizzando la marcature o l’incisione laser a seconda dei casi, è possibile creare sui tessuti una vasta gamma di effetti visivi e dettagli decorativi. Questi possono andare da un semplice pattern geometrico alla trasposizione di immagini in scala di grigio, fino ad arrivare alla creazione tramite di dettagli con effetto tridimensionale.

La decorazione del tessuto denim è un esempio di questo ambito di applicazione che attualmente ha trovato l’interesse di numerose aziende. La marcatura laser del tessuto jeans ha rivoluzionato il modo di lavorare questo tessuto. Tradizionalmente il processo di finitura jeans comportava passaggi fra cui vari lavaggi, sabbiatura, abrasione. Questi processi servivano a dare un particolare aspetto al modello di jeans, a fargli prendere una tonalità, a creare dettagli come tagli e abrasioni, capaci di conferire al capo d’abbigliamento un aspetto vissuto. Il problema è che tali processi sono molto inquinanti e comportano un grande consumo di risorse e un notevole impatto ambientale.

La finitura laser del tessuto jeans permette di risparmiare notevolmente sui tempi di realizzazione del prodotto, di ottimizzare il processo produttivo, di replicare perfettamente i vari tipi di lavaggio a cui sono di solito sottoposti i jeans, di creare qualsiasi dettaglio con grande flessibilità. Tutto questo senza il consumo di risorse di cui abbiamo parlato. Tutte le lavorazioni avvengono grazie all’energia trasferita dal laser sulla superficie del materiale.

Marcatura e incisione laser per comunicare informazioni

L’applicazione di informazione sui materiali è una lavorazione sempre più richiesta in un mondo in cui l’automatizzazione prende sempre più piede. La marcatura e l’incisione laser possono essere usati per applicare codici a barre, informazioni alfanumeriche, informazioni sulle caratteristiche del prodotto e sulla sua manutenzione.

Queste informazioni possono servire a scopi diversi. Immaginiamo per esempio un produttore di tessuti destinati al mercato dei semilavorati. Mediante la marcatura laser, egli può imprimere informazioni come lotti di produzione e codici identificativi in modo automatico direttamente sul tessuto.

Il vantaggio di questo tipo di applicazione è che le informazioni incise o marcate con il laser sono indelebili, resistenti all’usura e alla contraffazione. Il produttore può risparmiare su alcuni costi di produzione, avere un processo produzione completamente automatizzato dal punto di vista della logistica e della tracciabilità. Chi acquista il prodotto può avere la garanzia che informazioni importanti applicate al tessuto non siano rovinate dal tempo, o dall’usura.

I tessuti che possono essere sottoposti a marcatura/incisione laser

Tutte le categorie di tessuti possono essere sottoposti a marcatura o incisione laser. Tuttavia alcuni di essi si prestano meglio a queste lavorazioni. Di seguito una breve rassegna dei tessuti su cui l’applicazione del laser può essere eseguita molto facilmente:

• Tessuti sintetici. I tessuti sintetici sono fra quelli che si prestano meglio ai processi di marcatura/incisione laser. Si tratta di materiali realizzati da fibre di polimeri termoplastici, come ad esempio il poliestere. Questi materiali rispondono molto bene alla lavorazione laser e pertanto i risultati sono ottimali.
• Tessuti naturali. Il cotone è la fibra naturale che meglio si adatta ai processi di marcatura/incisione laser. Per marcare il cotone bisogna scegliere dei tessuti dalla trama abbastanza compatta.
• Pelle e finta pelle . La marcatura laser può essere applicata sia sulla pelle naturale che sulla pelle sintetica. Il laser permette non solo di eseguire le lavorazioni tradizionali, ma anche di creare effetti che con gli strumenti tradizionali non potevano essere ottenuti.

Come è fatto un sistema laser per la marcatura dei tessuti

Le componenti di un sistema per la marcatura/incisione laser dei tessuti dipendono dal tipo di applicazione nel quale sarà utilizzato. E’ però possibile individuare alcune componenti base, tipiche per applicazioni come la marcatura e l’incisione, che sono la sorgente laser e la testa di scansione.

La sorgente laser è il dispositivo che genera il raggio che eseguirà la lavorazione. Le sorgenti CO2 sono le più adatte a questo tipo di lavorazione, proprio per la loro versatilità con materiali diversi, come spiegato prima. La scelta della potenza è direttamente proporzionale alla velocità di esecuzione del lavoro. Più la sorgente laser è potente più l’esecuzione avviene in maniera istantanea.

Con la testa di scansione e sistema software annesso, è possibile realizzare qualsiasi tipo di pattern in un tempo molto basso. Sono pertanto perfette per questo tipo di lavorazione, anche se eseguite ad alte velocità.

Un’applicazione dalle possibilità infinite

La marcatura e l’incisione laser dei tessuti saranno sempre più protagoniste nel settore della moda. I vantaggi che permettono di ottenere in termini di flessibilità, accuratezza e velocità sono enormi. Inoltre, le possibilità di applicazione sono infinite: ed è forse questo il vantaggio principale per un settore industriale che fa dell’innovazione e del design il suo punto di forza imprescindibile. 

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Confezioni apribili e richiudibili, monoporzione o monouso da tenere in borsa, aperture a strappo con linguette, incisioni o nastrini da tirare via: siamo ormai abituati a vedere nei negozi sempre più confezioni con caratteristiche easy-opening.

Il crescente successo degli imballaggi facili da aprire senza l’aiuto di forbici o coltelli, anche quando si è fuori casa, ha spinto i produttori a cercare soluzioni sempre più innovative e facili da usare.

L’introduzione del laser e l’introduzione del converting digitale nei flussi di lavoro hanno certo dato una spinta alla ricerca di soluzioni innovative, che prima di ora erano impensabili. I laser industriali per il packaging come i laser a CO2 permettono di creare confezioni capaci di aggiungere valore al prodotto per il fatto stesso che, oltre a proteggerlo, lo rendono facile e comodo da usare in ogni condizione.

Gli imballaggi in pellicole plastiche, sotto questo punto di vista, sono state un notevole ambito di sperimentazione.

Abbiamo già visto in articoli precedenti come tramite il laser a CO2 sia possibile ottimizzare la traspirabilità delle pellicole plastiche e di adattarla al prodotto che essi devono contenere. In questo modo è possibile ad esempio creare sacchetti in plastica microperforata al laser CO2 per alimenti freschi confezionati in atmosfera modificata.

Un’altra lavorazione che ha trovato svariati ambiti di applicazione è l’incisione laser su sacchetti in film plastico per la realizzazione di confezioni easy-open di cui parliamo in questo articolo.

Cos’è l’incisione laser?

L’incisione laser è un processo mediante cui si utilizza un raggio laser per vaporizzare determinate aree di un film plastico. In questo modo il laser crea un’incisione seguendo un percorso definito dall’utente e determina una linea di debolezza che, in seguito, rende possibile asportare una parte della confezione senza l’ausilio di strumenti.

L’incisione laser ha il vantaggio di asportare il materiale in modo preciso e uniforme. Il punto fondamentale è la possibilità di controllare strettamente la profondità dell’incisione: in questo modo è possibile rimuovere solo il materiale strettamente necessario e conservare così la funzione di barriera dell’imballaggio.

I materiali su cui si può eseguire l’incisione laser

L’incisione laser è ideale per gli imballaggi flessibili realizzati in film plastico. Questi materiali sono fra i più diffusi nel settore del packaging e sono perfettamente compatibili con il laser a CO2:

• polipropilene
• polietilene
• poliestere
• nylon
• pellicole multistrato

Alimentari, cosmetici, prodotti chimici, erboristici e farmaceutici: gli imballaggi in film plastico hanno tantissimi campi di applicazione. Mediante incisione laser è possibile incidere aperture, linguette da tirare via, nastri a strappo e altri dispositivi che facilitano l’apertura delle confezioni aggiungendo valore al prodotto.

La tecnologia per l’incisione laser

Il laser rappresenta un vero e proprio cambio di paradigma. Dalla fabbricazione in massa di prodotti altamente standardizzati si è passati alla fabbricazione di prodotti altamente personalizzati in piccole quantità.

Ciò è reso possibile dal fatto che il laser è uno strumento di fabbricazione digitale. In quanto tale esso può essere totalmente controllato via software e completamente automatizzato. Un sistema per l’incisione laser può essere progettato dall’inizio ma può anche essere adattato a flussi di lavoro analogici. In ogni caso, la fabbricazione al laser aggiunge valore al processo di produzione, rendendolo più snello e veloce.

Nello specifico l’incisione laser consente una grande versatilità. Non solo le incisioni, come abbiamo visto, possono essere eseguite a profondità controllata, fino ad arrivare al completo taglio, ma è possibile passare velocemente da una lavorazione all’altra, semplicemente caricando un nuovo file vettoriale nel sistema.

Il laser può eseguire le operazioni di incisione in linea retta, cioè lungo il senso di svolgimento della bobina oppure in senso trasversale. Il percorso di incisione del laser è completamente definito dall’utente e può seguire anche il contorno di una forma oppure incidere un tracciato libero.

Trattandosi di un processo non a contatto, il laser è ideale per eseguire l’incisione laser. La mancanza di contatto fisico permette di evitare problematiche come la rottura accidentale del film plastico o l’usura degli strumenti di taglio. Per ottenere un taglio di alta qualità questi utensili devono essere sempre affilati e per questo era necessario sostituirli con frequenza. Questo causava un aumento dei costi di produzione in quanto per sostituire le componenti della macchina era necessario sospendere la produzione per tutto il periodo dell’intervento.

Con il laser questo non è più necessario in quanto i requisiti di manutenzione del laser sono molto bassi e richiedono solo una periodica ricarica del gas. Inconveniente questo, che è stato superato grazie alla tecnologia self-refilling El.En. che permette di ricaricare la sorgente laser in autonomia ottenendo sempre il massimo delle prestazioni.

Che tipo di sorgente laser utilizzare per eseguire l’incisione laser?

Come abbiamo detto in precedenza, il laser CO2 è ideale per eseguire l’incisione laser su packaging in film plastico. I materiali elencati in precedenza rispondono molto bene alla lunghezza d’onda del laser CO2. Una sorgente laser a bassa potenza o con una potenza fino a 300 W è l’ideale per eseguire questo tipo di lavorazione. È da tenere in considerazione che più è elevata la potenza del laser più velocemente sarà eseguita la lavorazione.

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La plastica è uno dei materiali che si presta meglio al taglio con il laser a CO2. I migliori risultati si ottengono con alcuni polimeri termoplastici fra i quali rientra il polipropilene.

Plastica dai mille usi, seconda solo al polietilene come ambito di utilizzo, il polipropilene ha dimostrato delle ottime capacità di assorbimento dell’energia prodotta dal laser, tanto da prestarsi a tutto il range di applicazioni, dalla perforazione alla saldatura.

Polipropilene: caratteristiche e utilizzi

Il polipropilene è un polimero termoplastico ottenuto dalla polimerizzazione del propilene. La sua caratteristica principale è che le molecole componenti il polimero possono essere ordinate in modo ordinato o casuale. Nel primo caso, il polipropilene prende le caratteristiche di polimero isotattico. Questa configurazione è quella più utilizzata dal punto di vista commerciale, poiché conferisce al materiale ottime caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche.

Il polipropilene ha un’elevata resistenza al calore (maggiore rispetto al polietilene), buone caratteristiche di elasticità, durezza e capacità di assorbire gli urti senza rompersi. Possiede inoltre una bassa densità, che gli conferisce leggerezza, ha un elevato potere isolante e una buona resistenza agli agenti ossidanti e chimici.

Il polipropilene può essere infine lavorato in una varietà di forme: stampaggio a iniezione, termoformatura, estrusione per la creazione di fibre tessili.

Date queste sue caratteristiche, questo materiale plastico ha trovato una miriade di applicazioni in ogni ambito. Non c’è praticamente settore industriale o della vita quotidiana che non faccia uso, sotto qualche forma di un oggetto in polipropilene.

Ecco una lista degli oggetti che più spesso vengono realizzati in questo materiale:

• Imballaggi, etichette e contenitori
• Oggetti per la cucina come stoviglie e contenitori per alimenti
• Abbigliamento sportivo
• Componenti per le automobili
• Buste e sacchetti
• Oggetti idrosanitari
• Componenti per oggetti elettronici

Taglio laser del polipropilene

Il polipropilene ha un’ottima lavorabilità mediante taglio laser CO2 del quale assorbe in modo molto efficiente la lunghezza d’onda nel raggio dell’infrarosso.

A livello macroscopico, il taglio presenta dei bordi lisci e ben rifiniti e non c’è presenza di bruciature o carbonizzazione. Anche la presenza di bava o di irregolarità del taglio dovute a residui è molto limitata.

La qualità del taglio comunque è direttamente influenzata dalla potenza del laser, dalla velocità di taglio e dallo spessore del materiale tagliato. In generale, una sorgente laser a CO2 di media potenza è sufficiente a eseguire la maggior parte delle lavorazioni utili per le comuni applicazioni a cui sono destinati gli oggetti in polipropilene. Inoltre la qualità è influenzata anche dalla lunghezza d’onda utilizzata. Per questo tipo di materiale abbiamo infatti ideato una sorgente laser specifica per il polipropilene: BLADE RF333P molto apprezzata soprattutto in applicazioni taglio etichette mediante il kiss cutting, in cui la variazione di assorbimento di lunghezza d’onda dovuti ai diversi film plastici in gioco, diventa una caratteristica fondamentale della lavorazione.

Qual è la tua applicazione?

Il taglio laser del polipropilene presenta numerosi vantaggi: permette di eseguire lavorazioni complesse, di precisione, con grande velocità. È inoltre un sistema molto flessibile, che si presta a numerose applicazioni. Oltre al taglio, il polipropilene risponde molto bene alle altre lavorazioni laser, in particolare alla perforazione, alla marcatura e alla saldatura. La stessa sorgente laser può effettuare tutte queste lavorazioni.

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L’incisione laser su frutta, verdura e altri prodotti alimentari freschi è un processo innovativo che sta sostituendo i metodi tradizionalmente usati per contrassegnare i prodotti alimentari. Un laser CO2 riesce non solo a incidere codici alfanumerici e codici a barre, ma può rappresentare grafiche di qualsiasi tipo.

Questa versatilità gli permette di sostituire egregiamente metodi come la marcatura a caldo, la stampa a getto d’inchiostro e l’applicazione di etichette adesive. I vantaggi in termini di velocità e risparmio di risorse che si ottengono sono notevoli. Per questa ragione l’interesse e la sperimentazione della marcatura laser diretta dei cibi è sempre più attuale.

In questo articolo presentiamo una panoramica generale dell’etichettatura laser dei cibi. Ne mostreremo i principali campi di applicazione, i vantaggi che riesce a portare alla filiera produttiva e all’ambiente, il funzionamento del processo, le tecnologie utilizzate e i principali campi di applicazione.

Etichettatura laser dei cibi: i campi di applicazione

I prodotti alimentari fanno un largo utilizzo di codici, etichette e contrassegni di vario tipo. Le ragioni sono molte: tutelare la sicurezza dei consumatori, tracciare i prodotti lungo i vari passaggi della filiera, combattere la contraffazione dei prodotti. Le informazioni riportate sui prodotti possono essere le più disparate e includono:

• codici alfanumerici come date di scadenza, lotti di produzione, codici PLU
• codici a barre e QR code
• loghi e marchi commerciali
• contrassegni di denominazione di origine controllata

Tutte queste informazioni sono riportate sui prodotti attraverso vari metodi:

• marcatura a caldo, utilizzata su prodotti come i formaggi e i salumi
• stampa a inchiostro, utilizzata su prodotto dalla buccia non edibile come le uova
• applicazione di etichette adesive, utilizzata su prodotti vegetali freschi

L’utilizzo del laser nell’industria alimentare non è nuovo. La tecnologia produttiva ha da tempo scoperto le potenzialità di questo strumento. Il suo utilizzo però riguardava il controllo dei processi (ad esempio lettura di codici a barre), la bio-stimolazione dei prodotti freschi o ancora la disinfezione dei prodotti attraverso l’utilizzo di laser con una lunghezza d’onda nell’ultravioletto.

Oggi invece si stanno sperimentando nuovi metodi per eseguire l’etichettatura attraverso marcatura laser degli alimenti. Metodi che sono conosciuti da diversi anni. I primi brevetti risalgono alla fine degli anni Novanta. Il processo però non ha avuto una larga diffusione. L’alto costo delle attrezzature laser e la mancanza di conoscenze specifiche sul processo faceva ancora preferire l’utilizzo di metodi tradizionali, comunque abbastanza veloci ed economici rispetto al laser.

Negli ultimi anni l’interesse nei confronti di questa lavorazione è invece aumentata fino a uscire dall’ambito degli specialisti. Recentemente è uscita la notizia che alcune aziende leader nel settore dei prodotti freschi hanno deciso di adottare l’etichettatura laser diretta dei prodotti. In effetti fattori come la riduzione dei costi della tecnologia laser l’aumento della richiesta di prodotti naturali e organici, la necessità di ottimizzare le risorse aziendali e la necessità di ridurre l’impronta ecologica della produzione hanno avuto il loro peso nel favorire l’abbandono dei metodi tradizionali di etichettatura.

Che il processo porti dei vantaggi lo dimostra anche il fatto che le istituzioni europee abbiano dedicato delle risorse a questa tecnologia. Un progetto europeo 2010 nell’ambito dell’innovazione ecologica ha sperimentato la possibilità di sostituire le etichette adesive dei prodotti freschi con l’incisione al laser direttamente sulla buccia dei prodotti.

Gli ambiti di applicazione di questa tecnica hanno riguardato soprattutto la possibilità di etichettare la frutta e la verdura ma non sono l’unico ambito di applicazione. Anche i formaggi stagionati possono essere efficacemente marcati con il laser. In un recente articolo abbiamo parlato del sistema che abbiamo realizzato per marcare al laser le forme di formaggio stagionato con i contrassegni tipici.

Un altro tipo di applicazione, di cui abbiamo parlato su questo blog è l’impressione al laser di codici sui gusci delle uova. Spesso sui gusci delle uova devono essere impresse sui gusci informazioni come codici per la tracciabilità, data di scadenza e data di deposizione. Queste informazioni servono alla sicurezza alimentare dei consumatori. Il metodo tradizionalmente utilizzato è basato sulla stampa a inchiostro. La marcatura laser sostituisce efficacemente la stampa a getto di inchiostro e permette di eliminare l’impiego di sostanze chimiche come inchiostri a contatto con alimenti.

La marcatura laser può essere eseguita su una vasta serie di prodotti freschi. In linea generale, i risultati migliori si ottengono sulla superficie di alimenti dotati di una buccia di qualche tipo, sia spessa, come l’avocado, che sottile, come il pomodoro. Ad oggi le operazioni di marcatura sono state eseguite con successo su vari tipi di prodotti. Eccone un elenco parziale:

• Mela
• Avocado
• Banane
• Uva
• Limoni
• Arance
• Pompelmi
• Mandarini
• Pesca
• Peperone
• Susine
• Pomodoro
• Anguria
• Melone
• Castagne

I vantaggi dell’etichettatura laser

Rispetto alle tecniche tradizionali, l’etichettatura diretta tramite marcatura laser ha una serie di considerevoli vantaggi.

1. Velocità

La velocità di esecuzione della lavorazione è una delle caratteristiche più note del laser. Una sorgente laser integrata in un sistema con nastro trasportatore è in grado di eseguire la marcatura di decine di pezzi al minuto.

2. Precisione e pulizia

Grazie al controllo numerico, mediante il laser è possibile incidere caratteri, codici e immagini ad alta risoluzione sulla superficie dei prodotti senza lasciare residui di alcun tipo. Questa caratteristica lo rende ideale, ad esempio, per imprimere codici a barre, QR code o loghi commerciali dalle forme complesse sui prodotti.

3. Flessibilità

Una delle caratteristiche innovative della lavorazione laser è la sua versatilità nelle lavorazioni. Cambiare tipo di lavorazione diventa molto semplice e richiede solo una riprogrammazione del software di controllo del laser.

4. Ecologia

L’incisione al laser sostituisce l’uso di numerosi materiali potenzialmente inquinanti. Etichette in plastica o in carta, colle e inchiostri: tutti questi oggetti sono eliminati dall’etichettatura laser. Questo comporta una notevole riduzione dell’impronta ecologica della produzione. I prodotti sono quindi meno dannosi per l’ambiente e per le persone che li consumano.

5. Indelebilità

La marcatura eseguita con il laser incide direttamente la superficie dei prodotti. Per questo motivo non può essere cancellata o contraffatta facilmente. Questa caratteristica la rende ideale per tutti quei prodotti che riportano i contrassegni di origine come forma di tutela del prodotto.

L’etichettatura laser degli alimenti: un processo di marcatura laser

Il processo di etichettatura è un sottoinsieme della marcatura al laser, una lavorazione che ha numerosi campi di applicazione. La marcatura laser consiste nella rimozione di un sottile strato dalla superficie del materiale da lavorare. Tale asportazione è provocata da un processo termico, messo in atto dall’energia del raggio laser.

Quando raggiunge la superficie da lavorare, il raggio laser fa salire istantaneamente la temperatura del materiale fino causare la sublimazione, vale a dire il passaggio istantaneo del materiale dallo stato solido allo stato gassoso.

Il materiale così rimosso crea un contrasto ben definito tra la superficie non lavorata e l’area raggiunta dal raggio laser. I vantaggi di questo processo sono noti in numerosi settori: la marcatura laser è un processo ben consolidato e usato in numerosi settori su materiali non destinati al consumo alimentare.

Etichettatura laser degli alimenti: la tecnologia

Nelle sue parti generali, un sistema laser per l’etichettatura degli alimenti è identico a qualsiasi altro sistema per la marcatura laser. Le componenti che non possono mancare saranno sicuramente:

• una sorgente laser CO2
• una testa di scansione laser
• un software per il controllo numerico e l’automatizzazione

La progettazione dei dettagli di layout della macchina, naturalmente, dipenderanno dal tipo di impianto, dal tipo di lavorazione, dal tipo di prodotto etc. Un’azienda che si occupa della distribuzione e commercializzazione di mele avrà bisogno di una macchina configurata diversamente da un’azienda che si occupa della marcatura laser dei salumi.

Tuttavia entrambe le macchine dovranno utilizzare una sorgente laser CO2, una testa di scansione che lo movimenta e lo focalizza sulla superficie dell’oggetto e un software collegato a un’unità di controllo che costituisce l’interfaccia tra il sistema e l’utente.

Vediamo quali caratteristiche devono avere questi componenti per eseguire efficacemente l’etichettatura degli alimenti con il laser.

Scegliere la sorgente laser più adatta

Fra le sorgenti laser esistenti in commercio, le sorgenti laser a CO2 sono quelle che mostrano le migliori caratteristiche di assorbimento sui materiali organici. Questi infatti assorbono efficacemente la lunghezza d’onda infrarossa (10.6 micrometri) della sorgente laser CO2 grazie alla loro scarsa conduttività termica.

Per le operazioni di marcatura è necessaria una sorgente laser capace di mantenere stabili i parametri del laser e quindi di garantire un’elevata precisione del risultato. Per questo motivo è essenziale che il medium produttore del laser sia sempre in ottime condizioni. Questo non sempre è possibile.

Ogni dispositivo laser, in un modo o in un altro, è soggetto a un naturale processo di degradazione. Nel caso del laser a CO2 questo medium è costituito da una miscela di gas di cui la parte principale è costituita da anidride carbonica. Nel corso del tempo, la continua fuga di molecole di gas porta a un rarefarsi delle molecole di gas presenti nella cavità di risonanza con una conseguente progressiva degradazione dei parametri del raggio laser.

I mutamenti subiti dal raggio laser si manifestano in una scarsa qualità delle lavorazioni. Il ripristino dei parametri originari rende spesso inevitabile l’intervento di manutenzione della ditta produttrice, con un conseguente sospensione delle attività produttive e un aumento dei costi.

Per ovviare a questo inconveniente – tipico di tutti i laser a CO2 – El.En. ha studiato un tipo di sorgente laser a CO2 ricaricabile autonomamente e con poco costo. Grazie a questa caratteristica le sorgenti laser El.En. riescono a mantenere i parametri fondamentali del laser sempre a un livello ottimale.

Per eseguire operazioni di marcatura sui prodotti organici non servono grandi potenze. Tuttavia la potenza della sorgente laser CO2 influenza direttamente la velocità del risultato ed è quindi un elemento da tenere in considerazione. Una sorgente laser più potente impiegherà meno tempo a eseguire una marcatura laser in quanto la maggiore potenza utilizzata permetterà di eseguire la lavorazione molto più velocemente.

La testa di scansione laser

Ogni applicazione di marcatura laser ha bisogno di una testa di scansione per poter funzionare. Abbiamo avuto già modo di vedere in altri articoli qual è il funzionamento di una sorgente laser e qual è la sua utilità. Una testa di scansione laser è un dispositivo che ha il compito di muovere il raggio laser su un percorso prestabilito, coincidente con la lavorazione da eseguire.

Un raggio laser infatti è un fascio di luce che procede in linea retta finché non incontra un ostacolo di qualche tipo. Se non è deviato in qualche modo, un raggio laser non può essere utilizzato ai fini delle lavorazioni. La testa di scansione ha appunto il compito di deviare il raggio laser facendogli seguire un percorso prestabilito.

Per svolgere questo compito, la testa di scansione utilizza degli specchi galvanometrici che spostano il raggio laser lungo gli assi X e Y di un’area di lavoro.

Affinché possa eseguire efficacemente la lavorazione, il raggio laser deve essere sempre ben focalizzato sulla superficie da lavorare. A tal fine è necessario l’utilizzo di una lente z-lineare che, aumentando e diminuendo la lunghezza focale della lente in base alla necessità, riesce a tenere il laser nel punto esatto della lavorazione.

Il software e l’unità di controllo

La sorgente laser e la testa di scansione, composta dai dispositivi di cui abbiamo appena parlato, devono agire in coordinazione. La posizione del laser, il suo fuoco, la sua potenza e la durata del raggio devono essere attivati in funzione della lavorazione da eseguire.

Il compito di coordinare tutti questi dispositivi è svolto dal software e dall’unità di controllo. Il software rappresenta l’interfaccia tra la macchina e l’utente. Si occupa di tradurre il pattern della lavorazione da eseguire in coordinate e parametri che poi l’unità di controllo invia alla testa di scansione e alla sorgente laser.

In questo modo è possibile incidere qualsiasi tipo di informazione semplicemente modificando i parametri del software o inserendo un nuovo disegno CAD.

Un processo sicuro

Uno dei timori di chi prende in considerazione la possibilità di adottare dei processi di marcatura laser è la possibilità che essa influisca sulla shelf life dei prodotti. In effetti la buccia protegge il prodotto da muffe, batteri e altri agenti che potrebbero danneggiare le qualità organolettiche o addirittura renderlo pericoloso per i consumatori.

La marcatura laser è un processo basato sulla rimozione di materiale dallo strato superficiale di un alimento destinato al consumo. Che si tratti della crosta di un formaggio o della buccia di un frutto, questo strato superficiale ha il compito di proteggere il prodotto dagli attacchi di potenziali agenti contaminanti che potrebbero danneggiarlo.

Nel caso di prodotti come salumi e formaggi il rischio è minimo: la crosta esterna di questi prodotti è molto spessa. Su di essa la marcatura laser fa delle incisioni di pochi micron, certo meno invasive delle corrispondenti marcature a caldo effettuate tradizionalmente.

Il problema è più rilevante per i prodotti vegetali freschi e, in particolare, per quelli dalla buccia molto sottile, come ad esempio i pomodori o l’uva. Rimuovere uno strato, per quanto superficiale, dalla buccia, potrebbe essere causa di disidratazione e contaminazioni di vario tipo.

Tuttavia, la realtà è diversa. Diversi studi hanno però evidenziato come la marcatura laser avviene solo sulla superficie e non provoca nessuna alterazione al prodotto. La funzione protettiva della buccia insomma non viene meno e la shelf life dei prodotti rimane inalterata.

Di conseguenza anche le qualità organolettiche rimangono inalterate: l’etichettatura laser della frutta e della verdura non altera in alcun modo il sapore dei prodotti.

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I polimeri plastici sono molto utilizzati nell’industria del packaging alimentare. Il confezionamento di prodotti vegetali freschi è l’ambito di applicazione in cui questi materiali hanno avuto maggiore successo. Versatilità, facilità di lavorazione e resistenza agli agenti chimici sono le caratteristiche che più vengono apprezzate in questo tipo di applicazione.

Ma la caratteristica che li rende ideali per il confezionamento dei prodotti freschi è la loro capacità di traspirazione. Ogni materiale, infatti, ha una sua naturale traspirabilità. Con questo termine si indica il grado di permeabilità a diversi tipi di molecole gassose, in particolare ossigeno, anidride carbonica e vapore acqueo.

Questa particolare caratteristica si rivela fondamentale nella conservazione degli alimenti freschi. I processi metabolici dei prodotti freschi infatti non si interrompono dopo la raccolta. Processi come la respirazione cellulare e la maturazione del vegetale continuano anche dopo che l’alimento è stato confezionato e, se non adeguatamente contrastati, possono portare al completo deterioramento del prodotto. Per questo motivo, una delle sfide più grandi nella produzione e vendita dei prodotti freschi, è evitare che i processi metabolici rendano il prodotto inadatto al consumo.

La tecnologia del confezionamento ha trovato diverse soluzioni per ovviare al problema del deterioramento. L’utilizzo di trattamenti disinfettanti, sia chimici che meccanici, o antifungini va di pari passo con l’utilizzo di adeguate barriere protettive come sono appunto le pellicole plastiche.

Un notevole passo avanti sotto questo punto di vista è stato compiuto mediante l’introduzione del confezionamento dei prodotti freschi in atmosfera controllata. Questo processo sfrutta le proprietà di traspirabilità dei film plastici. Il principio alla base è cercare di ottimizzare l’equilibrio di gas presenti all’interno della confezione in modo da trovare la combinazione ottimale per contrastare i processi di deterioramento.

Molte pellicole, tuttavia, non permettono di ottenere il giusto rapporto fra gas in ingresso e in uscita. Come fare allora? È possibile intervenire attraverso la microperforazione laser. Tramite questo processo è possibile realizzare dei fori microscopici sulla superficie della pellicola plastica. In basa alla dimensione dei fori, che possono andare da 50 a 200 micrometri, è possibile definire il giusto rapporto tra gas in entrata e in uscita, e regolare così l’equilibrio di gas e l’umidità all’interno della confezione, in modo da ottimizzare in base al prodotto.

Il vantaggio di un tale tipo di produzione è che essa è perfettamente integrabile in un impianto di confezionamento di prodotti alimentari freschi in atmosfera controllata. Immaginiamo, ad esempio, un’industria che tratta diversi tipo di prodotti freschi. Ogni prodotto ha bisogno di essere confezionato secondo le proprie specifiche. La confezione deve essere ottimizzata per lo specifico tipo di prodotto, in modo tale da avere il giusto equilibrio di gas all’interno della confezione.

Il laser permette di ottimizzare l’intero ciclo produttivo in modo da eseguire per ogni prodotto la giusta microperforazione e ottenere così il giusto equilibrio interno tra ossigeno, idrogeno e anidride carbonica. Il tutto senza bisogno di cambiare gli impianti di produzione, ma solo attraverso un’adeguata riprogrammazione del software di controllo del laser, eseguibile in pochi secondi.

La fustellatura laser delle etichette è un processo di digital converting. In questa applicazione il laser sostituisce le fustelle meccaniche nell’esecuzione di lavorazioni come il taglio o il ritaglio delle sagome delle etichette. L’uso dei laser è particolarmente vantaggioso. Da un lato permette di superare gli svantaggi tipici delle fustelle meccaniche, dall’altro consente di eseguire le stesse lavorazioni con una flessibilità e una precisione che le fustelle non rendono possibile. Sotto questo aspetto, il processo di fustellatura laser delle etichette mostra in modo lampante quali siano i vantaggi del laser per il settore del packaging e dell’etichettatura.

Come si svolge il processo produttivo delle etichette

La produzione di etichette autoadesive è una delle operazioni di cartotecnica più tradizionali. Tipicamente il processo produttivo delle etichette si svolge in 3 passaggi:

• stampa dell’etichetta sul foglio matrice
• incisione della sagoma dell’etichetta
• ritaglio della sagoma dell’etichetta

La fustella si usa nelle operazioni di incisione e di ritaglio della sagoma dal foglio matrice per definire la sagoma e per isolare l’etichetta dal foglio in modo da poterla commercializzare come unità.

Questa tecnica di lavorazione ha diversi svantaggi:

• per ottenere nuove forme da tagliare i produttori devono creare una nuova fustella
• le proprietà meccaniche dello strumento non permettono di tagliare forme complesse
• lo strumento di taglio si usura velocemente e ha bisogno di manutenzione per essere mantenuto efficiente

Queste caratteristiche del processo fanno sì che un sistema di produzione di etichette sia efficiente solo se riesce a garantire elevati volumi produttivi. Il mercato però oggi premia le aziende che sono capaci di offrire processi produttivi innovativi, personalizzati che riescono a sostenere numerose commesse con piccoli volumi produttivi. E da questo punto di vista il laser è lo strumento di produzione ottimale.

La lavorazione laser delle etichette

La fustellatura laser si basa su un processo di ablazione. In questa lavorazione il raggio laser rimuove una porzione di materiale attraverso un processo di sublimazione. Attraverso dispositivi come le teste galvo è possibile spostare il raggio laser su un percorso determinato. Il controllo digitale permette inoltre di tarare precisamente lo strumento in base al tipo di lavorazione che si vuole ottenere.

Le operazioni possibili sono il laser kiss-cutting e il laser cutting. Entrambi sono processi di taglio laser, ma si differenziano per la profondità alla quale incidono il materiale.

Laser kiss-cutting e laser cutting

Il laser kiss-cutting consiste nel tagliare lo strato superficiale di un materiale multistrato. Le etichette adesive sono stampate su fogli matrice. Questi fogli sono composti tipicamente da due strati: uno superiore su cui è stampata la grafica e uno di supporto, su cui è incollato l’adesivo. Nel laser kiss-cutting il laser incide solo la parte superficiale, liberando la sagoma dell’adesivo dalla matrice di supporto

Nel laser cutting o taglio laser, il raggio attraversa tutti gli strati di materiale liberando l’adesivo dalla matrice e riducendolo a unità.

I vantaggi del taglio laser delle etichette

I sistemi di lavorazione laser permettono di ottenere numerosi vantaggi:

• per modificare il percorso di taglio basta caricare un nuovo file nel sistema
• l’assenza di contatto meccanico permette di seguire percorsi di taglio particolarmente complessi
• lo strumento non si usura e richiede una manutenzione minima

Per un’azienda che usa un sistema laser, diventa possibile gestire la produzione in maniera innovativa. Si possono creare prototipi da mostrare al cliente, avviare cicli produttivi di piccolo volume e quindi prendere numerose commesse che i metodi produttivi tradizionali non rendono sostenibile. Si tratta di un cambio di paradigma nel modo di pensare la produzione.

Il vantaggio è anche un altro. Nell’industria del digital converting, e in particolare nel paper converting, si usano quasi esclusivamente laser a CO2. Come è noto questi laser sono noti per interagire in modo molto efficiente con i materiali cartacei. Questa caratteristica, unita alla ridotta produzione di scarti di lavorazione rende il laser uno strumento di produzione eco-friendly.

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