A Kompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašinayra viena iš lanksčių pakuočių gamybos - įrangos, kuri paverčia plokščių plėvelių ritinius į atskirus maišus, užsandarindama šoninius kraštus ir supjaustydama juos iki ilgio – visa tai vienu nepertraukiamu procesu. Kompiuteriu{2}}valdomą versiją nuo grynai mechaninių pirmtakų išskiria parametrų valdymo lygis, kuris kitu atveju būtų netikslus terminis procesas. Temperatūra, slėgis, pjūvio ilgis ir linijos greitis yra valdomi PLC arba pramoninės kompiuterinės sistemos, todėl išvestis yra daug nuoseklesnė visose operacijose ir tarp operatorių.
Šiame straipsnyje paaiškinama mechaninė ir šiluminė logika, kaip aKompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašinaveikia, kokius kokybės kintamuosius jis valdo ir kodėl kompiuterinis valdymas yra svarbus gaminant{0}}didelės apimties maišus.
Ką daro mašina
Įrenginys paima vamzdinės arba plokščios plastikinės plėvelės -, paprastai LDPE, HDPE, LLDPE, BOPP, CPP arba laminuotos plėvelės konstrukcijų - ruloną, ir pagamina gatavus maišelius atlikdama tris vienu metu arba nuosekliai vykdomas operacijas:
Maitinimas: plėvelės judėjimas kontroliuojamu greičiu
Šoninis sandarinimas: šiluma ir slėgis, kad suvirintumėte šoninius kraštus
Šilumos pjovimas: maišelio atplėšimas kiekvieno sandarinimo ciklo viršuje ir apačioje, sukuriant atskirą baigtą maišą
Plokščias{0}}plėvelės konfigūracijos įrenginys užsandarina du šoninius plėvelės kraštus ir sukuria maišelio korpusą su dviem šoninėmis siūlėmis ir atviru viršumi. Vamzdinės plėvelės konfigūracija mašina užsandarina vamzdžio lenkimo liniją iš abiejų pusių, palikdama vieną ištisinį kraštą, kad būtų galima užpildyti.
TheKompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašinaprideda skaitmeninio tikslumo kiekvienam iš šių veiksmų - ne tik laiko, bet ir kiekvieno parametro, lemiančio sandarinimo kokybę, nuoseklumą.
Šilumos sandarinimo mechanizmas
Šilumos sandarinimas iš esmės yra terminio suvirinimo procesas. Kai du polimerinės plėvelės paviršiai suspaudžiami kartu aukštesnėje temperatūroje ir palaikomi tam tikrą laiką, polimerų grandinės, esančios sąsajoje, išsisklaidys per ribą, o aušinant abu paviršiai nuolat susijungia.
„Sandarinimo langas“ - temperatūros, slėgio ir išlaikymo laiko derinys, sukuriantis priimtiną ryšį -, yra būdingas kiekvienai plėvelės medžiagai. LDPE įprastas sandarinimo temperatūros diapazonas yra nuo 120 iki 160 laipsnių. Tačiau BOPP atveju jis yra arčiau 100–130 laipsnių. Taip yra todėl, kad BOPP lydosi žemesnėje temperatūroje. Taigi, einant žemiau diapazono gaunamas silpnas arba dalinis ryšys. Virš jo galima nudeginti, deformuotis plėvelė arba prilipti prie sandariklio juostos.
2021 m. Packaging Technology and Science (Wiley) apžvalgoje apie sandarumo stiprumą minkštose maisto pakuotėse teigiama, kad ryšys tarp šių trijų veiksnių nėra tik paprasta suma. Taigi temperatūra, slėgis ir laikymo laikas veikia vienas kitą ne-tiesiogiai. O geriausias mišinys keičiasi priklausomai nuo plėvelės storio, dangos tipo ir nuo to, ar sandariklis turi atlaikyti karštą{4}}užpildymą ar šaltą{5}}grandinę. Taigi kompiuteriu-valdomi įrenginiai atlieka šį sudėtingą darbą, išsaugodami kalibruotus receptus kiekvienam plėvelės tipui. Tada jie ištraukia juos pagal produkto kodą. Taigi jie nepasikliauja darbuotojo patirtimi, norėdami nustatyti skaičius ranka.
Ant aKompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašina, sandarinimo stotį paprastai sudaro:
Šildoma sandarinimo juosta(viršutinis sandarinimo elementas), dažnai su įterptomis termoporomis, tiekiančiomis atgal į valdiklį
Priekalas arba skaitiklis-baras(apatinis elementas), prie kurio prispaudžiama plėvelė
Pneumatinės arba servo{0}}varomos pavaroskurios sujungia strypus kontroliuojamu slėgiu
PLC arba IPC (pramoninis kompiuteris)kuri valdo temperatūros PID kilpą, slėgio profilį ir atidarymo{0}}uždarymo laiką
Šilumos pjovimo juosta kiekvieno maišo ilgio viršuje ir apačioje atlieka dvi funkcijas vienu metu: užsandarina viršutinį vieno maišelio kraštą, o virš jo esantį maišo apatinį kraštą nupjauna įkaitinta viela arba peilio ašmenimis.
Kompiuterio valdymo vaidmuo
Pavadinime esantis „kompiuteris“ nėra rinkodaros deskriptorius -, tai reiškia tikrą mašinos valdymo architektūrinį pokytį.
Ankstyvosiose maišų{0}}gamybos mašinose ciklo laikui nustatyti buvo naudojami mechaniniai kumšteliai. Tas pats kumštelis, kuris valdė, kai atidaromas ir uždaromas sandariklio strypas, taip pat buvo nustatytas pjūvio ilgis -, bet koks maišelio dydžio pasikeitimas reikalauja fizinio kumštelio pakeitimo. Dėl to pakeitimas tapo lėtas, -priklauso nuo operatoriaus ir netikslus.
A Kompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašinapakeičia mechaninius kumštelius elektroniniu judesio valdymu. Tipiška šiuolaikinė sistema naudoja:
Dvigubi servo varikliaiplėvelės sukibimui: vienas ant išvyniojamo stovo ir vienas ant pagrindinės pavaros, koordinuojamas valdiklio, kad būtų išlaikyta pastovi plėvelės įtampa ir tikslus fiksuoto ilgio padavimas
PLC{0}}pagrįstas šilumos sandarinimo valdymas: uždaro -ciklo PID temperatūros reguliavimas palaiko sandariklio strypo temperatūrą ±1 laipsnio nustatytosios vertės ribose, o tai labai svarbu norint užtikrinti pastovų sandarinimo stiprumą
Palieskite{0}}ekrano HMIsu receptų duomenų baze: operatoriai pasirenka produkto kodą, atitinkantį saugomą parametrų rinkinį - maišelio ilgis, plėvelės tipas, sandarinimo temperatūra, pjovimo temperatūra, linijos greitis - ir aparatas pats-pasireguliuoja
Encoder atsiliepimaiplėvelės pavaroje: valdiklis visada žino tikslią plėvelės padėtį, todėl galima tiksliai sinchronizuoti sandarinimo juostos ciklą ir pjovimo ašmenų ciklą
Ši architektūra sumažina perjungimo laiką nuo 30–60 minučių, būdingų kameros{2}}įrenginiams iki mažiau nei penkių minučių.Kompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašinasu elektroniniu receptų atšaukimu.
Šilumos pjovimo procesas
Terminis pjovimas skiriasi nuo mechaninio pjovimo. Įkaitęs peiliukas ar viela ne tik perpjauna plėvelę -, o leisdamasis ištirpdo siaurą kanalą per medžiagą. Išlydytas polimeras teka kartu nupjautoje briaunoje, sukurdamas vadinamąjį termiškai sandarų kraštą. Būtent tai neleidžia maišui susidėvėti ar perpjauti-plyšimo.
Šilumos pjovimo kokybė priklauso nuo:
Ašmenų temperatūra: per žemai nupjautoje briaunoje susidaro nepilnas sandarinimas; per didelis, todėl plėvelė prilimpa prie ašmenų arba susidaro nuskilusios briaunos
Ašmenų nusileidimo greitis: greitas nusileidimas ir nepakankamas išbuvimo laikas palieka neužbaigtą ryšį krašte
Filmo įtampa: pjovimo metu turi būti kontroliuojamas įtempimas, kad plėvelė neišsitemptų ar neplyštų
„Medžiagų šiandienos tyrimas: Proceedings“ (Elsevier, 2023) nagrinėjo sandarumo kokybę minkštoje pakuotėje. Nustatyta, kad švarus kraštas yra labai jautrus tam, kaip ašmenų temperatūra ir plėvelės įtempimas veikia kartu sandariklio kampuose. Taigi būtent taip nutinka maišelių mašinos viršutinėje ir apatinėje sandarinimo juostose. Taigi kompiuterio valdymas leidžia reguliuoti šiuos nustatymus ir išlaikyti juos siaurame diapazone. Taigi rankinės mašinos negali to padaryti patikimai.
Plėvelės medžiagos ir jų sandarinimo elgsena
Kompiuterio pusės sandarinimo karšto pjovimo maišelių gamybos mašina turi apdoroti daugybę plėvelių tipų. Taigi kiekvienas iš jų turi savo šilumos savybes:
LDPE (mažo{0}}tankio polietilenas): Ši plėvelė naudojama daug, nes yra lanksti ir gerai sandarina. Taigi LDPE turi platų sandarinimo diapazoną. Ir jis gali atlaikyti daugiau temperatūros pokyčių nei daugelis kitų plėvelių.
HDPE (didelio{0}}tankio polietilenas): Šios plėvelės lydymosi temperatūra aukštesnė nei LDPE. Taigi jai reikia aukštesnės sandarinimo juostos temperatūros. Taigi HDPE yra standesnis ir daro traškesnius maišelius. Tačiau jis yra jautresnis per dideliam karščiui.
BOPP (dviašiai orientuotas polipropilenas): krištolo{0}}skaidrus ir plačiai naudojamas maisto pakavimui. BOPP sandarinimo langas siauras ir yra linkęs „perdegti“, jei strypo temperatūra nėra tiksliai kontroliuojama - būtent tokiu atveju, kai PID temperatūros valdymas suteikia didžiausią vertę.
CPP (lietas polipropilenas): Panašus optinis skaidrumas kaip BOPP, bet geresnis šilumos sandarumas ir platesnis apdorojimo langas.
Laminuotos plėvelės: dviejų{0}}sluoksnių konstrukcijos, kai vidinis sluoksnis yra sandariklis, o išorinis sluoksnis suteikia barjerą arba atspaudą. Mašina turi užsandarinti per išorinį sluoksnį iki vidinio sluoksnio, todėl reikia kruopštaus temperatūros profiliavimo.
Lankstumas perjungti medžiagas - ir skirtingo storio tos pačios medžiagos - yra vienas stipriausių argumentų už elektroninio valdymo metodą. Receptų sistema leidžia išsaugoti ir iškviesti optimizuotus kiekvieno derinio parametrus be rankinių bandymų ir klaidų.
Gamybos produkcijos ir kokybės kintamieji
Šiuolaikinės didelės{0}}greitysKompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašinavienetai išleidžia nuo 30 iki 200 maišelių per minutę, priklausomai nuo maišelio dydžio, plėvelės matuoklio ir mašinos konfigūracijos. Dvigubos-juostos mašinos gali pasiekti aukščiausią šio diapazono galą, lygiagrečiai apdorodamos du plėvelės plotius.
Kokybės kintamieji, lemiantys, ar produkcija atitinka specifikaciją, yra šie:
| Kintamasis | Kas Tai Įtakoja | Kaip mašina ją valdo |
|---|---|---|
| Sandarinimo stiprumas | Temperatūra, slėgis, laikymo laikas | PID kilpa ant sandarinimo juostos; pneumatinis slėgio reguliavimas |
| Pjovimo krašto kokybė | Ašmenų temperatūra, nusileidimo greitis | Termostatinis ašmenų valdymas; servo-menių nusileidimas |
| Maišelio ilgio tikslumas | Plėvelės padavimo tikslumas | Dviguba servo trauka su daviklio grįžtamuoju ryšiu |
| Krepšelio kvadratiškumas | Plėvelės įtempimo vienodumas | Išvyniojimo ir pagrindinės pavaros įtempimo valdymas |
| Sandarinimo išlyginimas | Mašinos geometrija, tarpas | Mechaninis tikslumas; reguliarus techninės priežiūros grafikas |
ASTM F88 yra standartinis testas, skirtas nustatyti, koks tvirtas sandariklis yra jį nulupus. Taigi jis suteikia skaičiumi{2}}pagrįstą būdą patikrinti, ar mašinos sandarinimo kokybė yra pakankamai gera konkrečiam darbui atlikti. Maišelių gamintojai, taikantys maisto produktų pakuotes, paprastai siekia bent 8 N/15 mm plombos lupimo verčių, o karšto -prilipimo efektyvumas matuojamas iškart po sandarinimo, kad būtų atsižvelgta į įtempį pildymo proceso metu.
Kodėl kompiuterio valdymas pagerina derlių
Kompiuteriu{0}}valdomos versijos verslo atvejis sumažėja iki - pagamintų krepšių, kurie atitinka specifikacijas be pertvarkymo ar atmetimo, procentas.
Kam-pagrįstose mašinose pagrindiniai derliaus praradimo šaltiniai yra:
Sandarinimo stiprumo svyravimai dėl temperatūros svyravimų, kai sandarinimo strypas įkaista arba atvėsta darbo metu
Ilgio nenuoseklumas dėl mechaninio kumštelio profilio susidėvėjimo
Didelis laužo kiekis perjungimo metu, kai operatoriai bando pasirinkti nustatymus
A Kompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašinakreipiasi į visus tris. PID temperatūros valdymas palaiko pastovią sandarinimo temperatūrą per visą gamybos laikotarpį ir greitai atsistato po sustabdymo. Elektroninis ilgio nustatymas pašalina mechaninį susidėvėjimą, kuris sukelia laipsnišką ilgio poslinkį. Be to, recepto atšaukimas reiškia, kad pakeitimo laužas sumažinamas iki minimumo, nes kito produkto parametrai yra iš anksto-optimizuoti, o ne įvertinti.
2024 m. „RDM Test Equipment“ techniniame dokumente, kuriame analizuojamas karščio sandarinimo parametrų optimizavimas, pažymėta, kad optimalių sandarinimo sąlygų palaikymas gamyboje -, o ne nustatymų įvertinimas ir reaktyvus koregavimas - yra vienintelis didžiausias kontroliuojamas veiksnys mažinant su sandarinimu- susijusias atliekas. Kompiuteriu{5}}valdomos mašinos yra praktinis šio principo įgyvendinimas.
Santrauka
TheKompiuterio pusės sandarinimo šiluminio pjovimo maišelių gamybos mašinaTai paprasta mechaninė koncepcija - tiekimo plėvelė, užsandarinti kraštai, supjaustyti iki ilgio - ir pakankamai sudėtinga valdymo sistema, kad būtų galima pagaminti nuoseklią, aukštos{2}}kokybės produkciją iš įvairių medžiagų ir įvairių dydžių maišų. Šilumos sandarinimo mechanizmas yra tikslus terminio suvirinimo procesas, kuris priklauso nuo temperatūros, slėgio ir laiko, laikomo griežtų leistinų nuokrypių ribose. Kompiuterinė valdymo sistema yra skirta valdyti būtent tuos nuokrypius, sumažinti priklausomybę nuo operatoriaus ir paspartinti perjungimus.
Pirkimo komandoms, vertinančioms maišų{0}}gamybos įrangą, reikia lyginti ne skirtingų gamintojų mašinas -, o valdymo architektūras: kaip greitai mašina gali perjungti gaminius, kaip tiksliai išlaiko sandarinimo parametrus gamybos metu ir kiek laužo susidaro normaliai eksploatuojant. Kiekviename iš šių matmenų kompiuteriu-valdoma mašina turi išmatuojamų pranašumų, palyginti su mechaninėmis alternatyvomis.
Nuorodos:
- Zhang, Y. ir kt. (2021). Supratimas apie veiksnius, turinčius įtakos sandarinimo vientisumui karštai sandariose lanksčiose maisto pakuotėse: apžvalga. Pakavimo technologija ir mokslas, Wiley. DOI: 10.1002/tšk.2564
- M autoriai. (2023). Slėgio ir temperatūros įtakos sandariklio charakteristikoms stebėjimas lanksčių pakuočių sankirtose. Šiandienos medžiagos: Proceedings, Elsevier. DOI: 10.1016/j.matpro.2023.04.
- Twente universitetas. (2026). Sandarinimo vientisumo supratimas: lanksčios pakuotės sandarinimas ir uždarymas. Tyrimų saugykla.
- RDM bandymo įranga. (2024). Lanksčios polimerinės plėvelės karščio sandarinimo parametrai ir gatavo pakuotės sandarumo vientisumas. Techninė pastaba.
- ASTM F88/F88M-21. Standartinis lanksčių barjerinių medžiagų sandarinimo stiprumo bandymo metodas. Tarptautinė ASTM.
- Biji, KB ir kt. (2023). Sandarinimo medžiagos lanksčiose plastikinėse maisto pakuotėse: apžvalga. Pakavimo technologija ir mokslas, Wiley. DOI: 10.1002/tšk.2732
