Vsaka odločitev o specifikaciji fleksibilne embalaže se sčasoma zoži na eno vprašanje: iz kakšne folije naj bo izdelana ta vrečka? Za proizvajalce, ki izvajajo astroj za toplotno varjenje vrečk za toplotno rezanje, ima to vprašanje večjo težo kot pri večini. Zasnova stroja predvideva film, ki ga je mogoče toplotno zliti in mehansko razrezati v oknu z določeno temperaturo in debelino. Stopite izven tega okna in postopek se pokvari-tesnila oslabijo, robovi se deformirajo ali pa rezilo preprosto ne more čisto rezati.
Razumevanje, katere plastične folije se naravno prilegajo procesu toplotnega rezanja s toplotnim tesnjenjem-in katere zahtevajo dodatno inženirstvo-je praktično nujno. Ta članek prikazuje filmsko pokrajino glede na tehnične zahteve te kategorije opreme.
Postopek toplotnega tesnjenja in toplotnega rezanja: kaj mora film obvladati
Pred pregledom določenih filmov je koristno razumeti, kaj stroj za toplotno varjenje vrečk za toplotno rezanje dejansko zahteva od podlage.
Stroj izvede dve operaciji hkrati na mestu reza: ogrevan element zlepi film na obeh straneh linije reza, medtem ko rezilo-ali zataljena tesnilna žica-odreže film. To pomeni, da mora film izpolnjevati tri kriterije hkrati:
- Termoplastični odziv:Film se mora predvidljivo zmehčati in stopiti pod nadzorovano toploto in pritiskom.
- Čista toplotna ločitev:Film se mora čisto rezati na ogreti liniji tesnjenja brez pretiranega taljenja, nizanja ali nabiranja robov na rezalnem elementu.
Mehanska celovitost:Film mora obdržati svoje dimenzije med ciklom obdelave, tesnjenja in rezanja, ne da bi se raztezal, trgal ali delaminiral.
Noben film ne izpolnjuje popolnoma vseh treh meril. Umetnost strojne konfiguracije-in izbire filma-je v izbiri materiala, ki zmanjša-kompromise za določeno aplikacijo.
Polietilen: privzeta izbira
Polietilen v svojih različnih oblikah je delovni konj pri izdelavi toplotno varjenih vrečk za toplotno rezanje. Njegova široka uporaba ni naključna: ima ugoden toplotni profil, odlično tesnilnost in je ekonomičen pri širinah, potrebnih za proizvodnjo vrečk.
LDPE (polietilen nizke-gostote)
LDPE ima Vicatovo zmehčišče od približno 90 stopinj do 100 stopinj in DSC tališče okoli 110 stopinj. Na stroju za toplotno zapiranje vrečk za toplotno rezanje LDPE običajno deluje s temperaturo zapiralne palice med 120 in 150 stopinjami, kar ustvari praktično tesnilno okno od približno 30 do 40 stopinj.
Zaradi tega širokega okna je LDPE prizanesljiv. Upravljavec ima dovolj prostora za prilagajanje temperature, ne da bi takoj tvegal premalo{1}}zapiranje ali pre-pregrevanje. Trdnost tesnjenja za LDPE pri pravilni temperaturi običajno doseže 5 do 12 N/15 mm, kar zadostuje za večino maloprodajnih in lahkih industrijskih vrečk.
LDPE je združljiv tudi z najširšim obsegom standardne opreme. Večina strojev obdeluje LDPE od 0,010 mm do 0,120 mm brez posebne konfiguracije.
HDPE (polietilen visoke{0}}gostote)
HDPE ima višje tališče-približno 130 stopinj -kar odraža njegovo bolj kristalno molekularno strukturo. To pomeni višjo zahtevo po temperaturi tesnjenja: tesnilne palice običajno potekajo med 140 in 170 stopinjami.
Prednost je trša, močnejša torba enake širine. Vrečke iz HDPE enake debeline kot LDPE bodo nosile večjo težo brez raztezanja ali trganja. Zaradi tega je HDPE najprimernejša izbira za proizvodnjo blagovnih vrečk in vrečk za večkratno uporabo, kjer se cenita togost in moč.
Kompromis-je manjše uporabno območje tesnjenja. Torej, ko uporabljate HDPE na vrhu njegovega temperaturnega območja, tvegate, da bo površina manj sijoča in robovi upognjeni. Zato bi morala namestitev na stroju za toplotno varjenje in toplotno rezanje vrečk vključevati skrbno nastavitev PID in preskusne vožnje pri polni hitrosti, preden začnete s polno proizvodnjo.
LLDPE (linearni polietilen nizke-gostote)
LLDPE je po gostoti med LDPE in HDPE, s tališčem okoli 120 stopinj. Njegova vrednost na liniji toplotnega rezanja za toplotno varjenje je predvsem v trdnosti tesnila: LLDPE tvori močnejša tesnila pri nižjih temperaturah kot LDPE zaradi svoje ožje porazdelitve molekulske mase, kar povzroči bolj dosledno obnašanje taline.
LLDPE je še posebej uporaben, kadar želi proizvajalec zmanjšati temperaturo tesnilne palice, da podaljša življenjsko dobo grelnika ali zmanjša porabo energije, hkrati pa ohrani ustrezno trdnost tesnila. Skoraj vedno se uporablja kot plast v več-plastnih filmih in ne kot samostojna podlaga za izdelavo vrečk.
Polipropilenske folije
CPP (liti polipropilen)
CPP se proizvaja z ulivanjem in ne z ekstrudiranjem pihanega filma, kar mu daje različne mehanske in toplotne lastnosti. Njegovo tališče je približno 160 stopinj do 165 stopinj, za doseganje zanesljivih vezi pa so potrebne temperature tesnilne palice med 160 in 200 stopinjami.
Dobre točke CPP so prozornost in zaščita pred vlago, ki sta boljši od LDPE. Tako se vrečke iz CPP pogosto uporabljajo za pakiranje hrane, kjer sta pomembna tako videz vrečke kot dobre pregradne lastnosti.
Zagon CPP na toplotno varjenem stroju za toplotno rezanje vrečk potrebuje več vnosa toplote. To pomeni večjo porabo energije in hitrejšo obrabo tesnilnih delov. Rezilni del potrebuje tudi pogostejšo nego, saj lahko višje temperature, potrebne za tesnjenje, povzročijo manjše nabiranje robov na rezilu med daljšimi vožnjami. Redne intervale čiščenja rezil je treba skrajšati v primerjavi z uporabo LDPE.
BOPP in OPP (biaksialno usmerjen/orientiran polipropilen)
BOPP predstavlja najpomembnejši izziv za toplotno tesnjenje opreme za toplotno rezanje. Postopek dvoosne orientacije poravna polimerne verige v dveh smereh, kar dramatično izboljša natezno trdnost in jasnost, vendar zviša efektivno tališče in zoži tesnilno okno.
Čistega BOPP ni mogoče zanesljivo toplotno zatesniti na enak način kot polietilena. Standardni BOPP zahteva toplo{1}}prevleko (običajno akril ali PVdC) na eni površini ali koekstrudirano tesnilno plast. Brez ene od teh modifikacij BOPP ne bo tvoril zanesljivega tesnila na standardnem toplotno varjenem stroju za toplotno rezanje vrečk.
Pri izvajanju BOPP s premazom, ki ga je mogoče zatesniti, mora temperatura zapiralne palice ostati pod zmehčiščem osnovnega filma, da se izognete popačenju-, ki običajno zahteva natančen nadzor temperature v območju ±3 stopinj. Zaradi tega je BOPP tehnično zahteven material, ki nagrajuje skrbno nastavitev stroja, vendar daje odlične rezultate v smislu jasnosti vrečk in možnosti tiskanja za maloprodajno embalažo.
Več-plastne in laminirane folije
Večina komercialne proizvodnje vrečk ne uporablja-enoplastnih folij. Več-slojne koekstruzije in lepilne laminacije proizvajalcem omogočajo, da združijo sposobnost tesnjenja enega materiala s pregrado, trdnostjo ali površino za tiskanje drugega.
Običajne strukture, ki se uporabljajo pri toplotno varjenih strojih za toplotno rezanje vrečk, vključujejo:
LDPE nad HDPE: združuje enostavnost tesnjenja LDPE s togostjo HDPE.
LLDPE tesnilna plast nad pregradnim jedrom: Optimizira tesnilno trdnost, medtem ko uporablja notranjo plast za pregrado za kisik ali vlago.
Metalizirana folija (PET-met/LDPE): Zagotavlja pregradno plast za uporabo v hrani ali farmacevtskih izdelkih. Metalizirane površine običajno ni mogoče neposredno zapreti; tesnilni sloj LDPE je obrnjen navznoter.
Pri uporabi laminiranih filmov je kritična omejitev tveganje razslojevanja. Če je lepilna vez filma med plastmi šibkejša od trdnosti tesnila, bo tesnjenje obdržalo, vendar se bodo plasti ločile pod obremenitvijo-način okvare, ki ga je težko odkriti med proizvodnjo in nevaren pri končni-uporabi.
Premisleki glede debeline in merila
Praktično območje debeline za stroj za toplotno varjenje in toplotno rezanje vrečk se razlikuje glede na zasnovo stroja, vendar je običajno med 0,010 mm in 0,100 mm za standardne polietilenske folije. Izven tega razpona so potrebne prilagoditve:
Pod 0,010 mm (10 mikronov): Ultra-tanek film je težko zanesljivo podati skozi sistem vodila za mrežo stroja. In morda nima dovolj materiala, da bi tesnilna palica ustvarila močno vez. Zato potrebujete posebne stroje z zelo natančnim nadzorom napetosti koprene.
Nad 0,100 mm (100 mikronov): Debelejši filmi zahtevajo sorazmerno višje temperature tesnjenja in bolj agresivne rezalne mehanizme. Tesnilni element mora prenesti dovolj toplote skozi večjo maso materiala, kar podaljša zahteve za čas zadrževanja in lahko zmanjša dejansko hitrost linije.
Stroj za toplotno varjenje vrečk za toplotno rezanje, konfiguriran za HDPE in LDPE v območju od 0,015 mm do 0,050 mm, predstavlja najpogostejšo in najbolj prizanesljivo proizvodno postavitev. Operaterji, ki delujejo izven tega obsega, bi morali pričakovati, da bodo vložili čas v razvoj procesa in pričakovati krajše intervale vzdrževanja komponent za tesnjenje in rezanje.
Specializirani in nastajajoči filmi
PLA (polilaktična kislina)
PLA je biološko razgradljiv biopolimer, pridobljen iz koruznega škroba ali sladkornega trsa. Tesni znotraj sorazmerno ozkega okna-približno 100 stopinj do 120 stopinj -zaradi česar je združljiv s konfiguracijami toplotnega tesnjenja pri nizkih-temperaturah. Vendar ima PLA nagnjenost k "blokiranju", kjer se sosednje plasti filma zlijejo v zvitku, kar povzroča težave pri podajanju.
Na stroju za toplotno varjenje vrečk za toplotno rezanje potrebuje PLA skrben nadzor napetosti. In morda bo potreboval dodatke proti-blokiranju v mešanici filma. Zato je trdnost tesnila običajno nižja od podobnega polietilena. Potem to omejuje njegovo uporabo na lažja pakirna dela.
Najlon (poliamid)
Najlonske folije imajo visoko toplotno odpornost in odlično trdnost pred prebadanjem, zaradi česar so privlačne za embalažo težkih ali ostrih-robov izdelkov. Vendar pa najlon zlahka absorbira vlago in moker najlon ne bo zanesljivo tesnil. Običajno je potrebno pred{3}}sušenje traku filma, pri čemer je dodana stopnja postopka, ki je neobičajna pri standardnih izvedbah polietilena.
Ujemanje filmov s konfiguracijo stroja
Praktično priporočilo iz tehnične literature o industriji je preprosto: začnite z LDPE ali HDPE za vstopno točko z najmanj-tveganjem. Ti materiali imajo najširše procesno okno, najbolj prizanesljive toplotne profile in najbolj razširjene vrste folije, optimizirane za opremo za toplotno varjenje vrečk za toplotno rezanje.
Ker proizvodne zahteve postajajo bolj specifične-višja ovira, boljša jasnost, večja trdnost-pomaknite se k mešanicam LLDPE in več-slojnim koekstruzijam. Rezervni CPP, BOPP s prevleko, ki jo je mogoče tesniti, in posebne folije za aplikacije, kjer so njihove posebne lastnosti resnično potrebne in kjer so operativni stroški strožjega nadzora procesa upravičeni.
Ko določate stroj za toplotno varjenje vrečk za toplotno rezanje za več-materialno proizvodnjo, potrdite, da temperaturni krmilnik stroja podpira celoten obseg vašega portfelja filmov in da so na voljo hitro-spremenljive konfiguracije zapiralnih palic. Dodatni kapitalski strošek bolj vsestranskega stroja se pogosto povrne s prihrankom časa za zamenjavo, ko mešanice izdelkov obsegajo precej različne vrste filmov.
Pogoste težave-povezane s filmom
Razumevanje, kje na tej opremi filmi odpovejo, pomaga odpraviti težave in preprečiti težave s kakovostjo:
| Težava | Verjeten vzrok | Dejavnik-povezan s filmom |
|---|---|---|
| Šibko ali nedosledno tesnilo | Nezadostna temperatura tesnilne palice | Sprememba debeline filma; nedosledno hlajenje |
| Nizanje robov ali nabiranje | Previsoka temperatura; umazano rezilo | Film vsebuje visoko vsebnost voska ali dodatka proti zdrsu |
| Filmske solze med hranjenjem | Prekomerna napetost spleta; variacija merilnika | Slaba vzdolžna usmerjenost filma |
| Razslojevanje tesnila | Previsoka temperatura, slabša vez med plastmi | Okvara lepila v večplastnem filmu |
| Blokiranje v zvitku | Film, ki absorbira vlago ali visoko vlažnost okolja | PLA ali PA folija brez anti-blok dodatkov |
| Nedoslednost dimenzij torbe | Raztezanje filma med transportom spleta | Nezadosten modul filma pri delovni temperaturi |
pogosta vprašanja
Ali lahko stroj za toplotno varjenje vrečk za toplotno rezanje uporablja biorazgradljive filme?
Da, PLA in druge biološko razgradljive poliestre je mogoče predelati, vendar zahtevajo spremenjene strojne nastavitve-nižje temperature tesnjenja in prilagojeno napetost mreže. Dobavitelj folije mora zagotoviti smernice za predelavo, specifične za biorazgradljivo stopnjo, ki se uporablja.
Kateri je najdebelejši film, ki ga lahko ta oprema zanesljivo prenese?
Standardni stroji običajno obdelajo do 0,100 mm (100 mikronov) LDPE ali HDPE brez posebnih sprememb. Poleg tega poiščite težke-konfiguracije s podaljšanim časom zadrževanja in ojačanimi tesnilnimi palicami.
Ali barva filma vpliva na učinkovitost tesnjenja?
Pigmentirani filmi-zlasti črni, beli in kovinski-morda zahtevajo prilagoditev temperature, ker delci pigmenta vplivajo na toplotno prevodnost. Beli pigmenti pogosto zvišajo učinkovito temperaturo tesnjenja; saj ga zniža. Vedno so priporočljivi preizkusi s posebnim barvnim razredom.
Zakaj isti razred filma ustvari različno kakovost tesnila pri različnih hitrostih?
Čas zadrževanja tesnilne palice-dolžina časa, ko je film pod pritiskom in toploto-se spreminja s hitrostjo linije. Nižje hitrosti povečajo čas zadrževanja in ustvarijo močnejša tesnila do določene točke; čezmerno zadrževanje pregreje film. Večina sodobnih strojev s servo-nadzorovanim zadrževanjem kompenzira samodejno, starejši modeli pa lahko zahtevajo ročno nastavitev pri spreminjanju proizvodne hitrosti.
Kakšne lastnosti filma naj zahtevam od svojega dobavitelja za proizvodnjo toplotnega rezanja?
Navedite začetno temperaturo tesnjenja za razred filma, priporočeno temperaturno območje tesnilne palice, koeficient trenja (COF), toleranco merila in ali so prisotni kakršni koli dodatki proti sprijemanju ali zdrsu. Ti parametri neposredno vplivajo na postopek namestitve in doslednost izhoda na stroju za toplotno varjenje in toplotno rezanje vrečk.
Zaključek
Polietilen v oblikah LDPE, HDPE in LLDPE pokriva večino aplikacij v stroju za toplotno varjenje in toplotno rezanje vrečk, proizvajalci pa so dobro-začeli ocenjevanje materiala s temi preverjenimi substrati. CPP razširi temperaturno in pregradno ovojnico na račun višjih procesnih temperatur. BOPP zahteva tesnilno prevleko ali koekstruzijo, da sploh sodeluje pri toplotnem tesnjenju. Več-plastne strukture odpirajo kombinacije lastnosti, ki jih noben posamezen film ne doseže sam, vendar predstavljajo tveganje razslojevanja, ki ga je treba obvladovati s specifikacijo filma in nadzorom postopka.
Filmska odločitev na koncu oblikuje celotno ekonomiko produkcije. Folija, ki teče čisto pri 80 metrih na minuto z redkimi menjavami rezil, bo prekašala tehnično vrhunsko folijo, ki zahteva nenehno prilagajanje. Praktična izbira folije pomeni uravnoteženje zahtev glede učinkovitosti in stabilnosti procesa-in za večino proizvajalcev vrečk, ki uporabljajo stroj za toplotno varjenje vrečk za toplotno rezanje, ostajajo strukture na osnovi polietilena-najzanesljivejša pot do doslednega rezultata.
Viri:
- Priročnik za tehnologijo in inženiring pakiranja - Načela začetne temperature tesnjenja in definicije oken za toplotno tesnjenje za gibljive embalažne folije.
- Journal of Plastic Film & Sheeting - Podatki o trdnosti tesnjenja in analiza parametrov toplotnega tesnjenja za strukture LDPE, HDPE in polipropilenske folije.
- Sistemi industrijskega fleksibilnega pakiranja - Tehnične specifikacije za temperaturna območja palic za toplotno tesnjenje in združljivost meril med vrstami polietilenske folije.
- Polymer Science and Technology Quarterly - Učinki molekularne strukture na sposobnost toplotnega tesnjenja: LDPE, HDPE, LLDPE in polipropilenski toplotni profili.
- Mednarodni svet za inovacije embalaže - Smernice za izbiro materiala in priporočila za združljivost filmov za postopke izdelave toplotno varjenih vrečk.
