Automatické průtokové balicí stroje- také běžně označované jako průtokové obaly, stroje na balení do polštářů nebo stroje na horizontální tvarování-naplňování-seal (HFFS) - patří mezi nejuniverzálnější a nejrozšířenější zařízení v linkách na balení produktů po celém světě. Najdete je v balení všeho od sladkých tyčinek a sušenek po lékařské přístroje, hardwarové komponenty a mražené potraviny. „Flow packing“ je způsob balení produktů. Dlouhý list filmu se promění v trubici kolem produktu. Poté se oba konce utěsní a trubice se rozřeže na jednotlivé zabalené kusy. To vše se děje rychle v jednom stabilním procesu. Pochopení toho, jak automatický průtokový balicí stroj funguje, je nezbytné pro každého, kdo se podílí na provozu balicí linky.
Pochopení toho, jak tyto stroje fungují, je cenné pro každého, kdo se zabývá návrhem balicích linek, řízením výroby, pořizováním zařízení nebo zajišťováním kvality. Tento článek vysvětluje princip fungování, hlavní mechanické stanice, proměnné, které ovlivňují výkon, a faktory, které určují, které produkty jsou pro průtokové balení nejvhodnější.
Základní princip: Formování, plnění a těsnění v jednom souvislém pohybu
Základní myšlenka průtokového balicího stroje je velmi jednoduchá. Vezmete plochou roli balicí fólie, omotáte ji kolem produktu, vytvoříte těsnění po stranách a přes konce a nařežete ji na jednotlivé balíčky. To vše se děje jedním plynulým pohybem bez zastavení toku produktu. Každýautomatický průtokový balicí strojspoléhá na stejný princip nepřetržitého pohybu k dosažení vysokých výstupních rychlostí.
Na rozdíl od vertikálních strojů form-fill-seal (VFFS), které tvoří sáčky z ploché fóliové trubice, která se plní shora, průtokové obaly manipulují s produkty, které přicházejí již zformované – sušenky na tácu, tyčinky na dopravníku nebo komponenty v zásobníku – a obalují je vodorovně fólií. Produkt se pohybuje vodorovně strojem, zatímco se fóliový pás tvaruje, uzavírá a řeže v synchronizovaném pohybu.
Tato horizontální orientace je to, co dává procesu jméno a jeho klíčovou charakteristiku: manipuluje s produkty různých výšek a geometrií s minimální složitostí přechodu, což je důvod, proč jsou průtokové obaly volbou pro velkoobjemové balicí operace s více SKU.
Hlavní mechanické stanice
Průtokový balicí stroj se skládá ze čtyř primárních stanic, z nichž každá vykonává odlišnou funkci v balicím cyklu. Pochopení toho, co každá stanice dělá, usnadňuje diagnostiku problémů, specifikaci zařízení a hodnocení výkonu stroje. Na jakékoliautomatický průtokový balicí strojTyto stanice pracují v přesné synchronizaci.
Stanice jedna: Zóna formování
Fólie se vytahuje z odvíjecího stojanu. Stojan má obvykle rameno tanečníka, siloměr nebo brzdový systém pro udržení stabilního napětí. Poté se film dostane do tvarovací zóny.
Ve tvarovací zóně se plochý film pohybuje přes tvarovací desku nebo sadu válců. Tyto části tvarují fólii do trubice kolem produktu.
Okraje fólie jsou přivedeny k sobě podél spodní nebo zadní strany výrobku pomocí tvarovacího límce, který vytváří podélný ploutvový spoj, když se fólie ovíjí po obvodu výrobku.
Geometrie tvarovacího límce je kritická. Musí odpovídat profilu průřezu výrobku - kulaté výrobky vyžadují kruhové límce, pravoúhlé výrobky vyžadují pravoúhlé tvarovací sady. Použití nesprávné geometrie límce způsobuje zvrásnění filmu, neúplnou tvorbu těsnění a poškození produktu.
Na mnoha strojích obsahuje formovací zóna také systém registrace fototisku. Pokud má film vytištěnou grafiku, snímač čte značky na filmu. Poté změní rychlost podávání filmu tak, aby se vytištěný design shodoval s produktem uvnitř balení. To je velmi důležité pro balíčky, které obsahují informace o značce, pokyny pro dávkování nebo čárové kódy.
Stanice 2: Podélné těsnění
Poté, co se fólie obalí kolem produktu, musí být její překrývající se okraje slepeny k sobě, aby vytvořily zadní šev obalu. K tomu slouží podélný těsnící systém – často nazývaný fin sealer nebo back sealer.
Nejběžnějším typem těsnění na průtokových obalech je vyhřívané rotační těsnicí kolo nebo kontinuální těsnicí pás. Když se hadička fólie pohybuje strojem, překrývající se okraje fólie procházejí mezi rotujícími vyhřívanými těsnicími koly, která vyvíjejí teplo a tlak, aby spojily povrchy fólie dohromady. Rotační pohyb je synchronizován s rychlostí produktu, takže těsnění je aplikováno nepřetržitě, jak se fólie pohybuje.
Pro vysokorychlostní aplikace mohou kontinuální těsnicí pásy dosahovat těsnicích rychlostí, které překračují praktické limity rotačních těsnicích kol. Kompromisem je vyšší mechanická složitost a náročnější požadavky na údržbu.
Některé stroje používají krimpovací těsnění místo tepelného těsnění - zejména pro lamináty na bázi papíru nebo hliníkové fólie, které vyžadují tlakové těsnění spíše než tepelné těsnění. Krimpování používá vzorovaný válec k vytvoření mechanického spoje spíše než tepelného.
Stanice tři: Příčné těsnění
Zatímco podélný spoj vytváří zadní šev balení, příčná svařovací stanice vytváří horní a spodní spoj - příčné švy, které uzavírají každý jednotlivý balíček na jeho přední a zadní hraně.
Příčné těsnění na průtokovém obalu funguje na principu přerušovaného pohybu. Zatímco se fólie a produkt nepřetržitě pohybují strojem, příčné svařovací čelisti se rychle otevírají a zavírají, aby se vytvořily jednotlivé cykly svar-řez-zatavení. Když se produkt přiblíží k zóně svaru, čelisti se uzavřou kolem hadičky s fólií a vytvoří příčný spoj. Řezací nůž mezi čelistmi řeže fólii mezi balíčky. Čelisti se poté otevřou a proces se opakuje pro další balení. Na modernímautomatický průtokový balicí strojTento cyklický pohyb je přesně řízen servomotory.
Tento cyklický pohyb je u moderních strojů poháněn servomotorem, který umožňuje přesné řízení doby sevření čelistí, tlaku těsnění a polohy řezu. Starší stroje používají mechanické rozvodové systémy poháněné vačkou, které nabízejí jednoduchost a spolehlivost, ale menší flexibilitu při nastavování parametrů.
Příčné těsnění je místo, kde je aplikováno nejvíce tepla, a je to také místo, kde s největší pravděpodobností dochází ke kontaminaci těsnění produktem - zbytky produktu, prachem nebo vlhkostí. K tomu se běžně používají kryty čelistí těsnění a antiadhezivní povlaky specifické pro daný produkt.
Stanice čtyři: Vypouštěcí zóna
Po příčném zatavení a rozříznutí opouštějí jednotlivé balíky uzavírací zónu a jsou odváženy pryč ze stroje.
Většina průtokových obalů má vykládací dopravník. Přesune zabalené balíky do dalšího kroku v řadě. Může to být kartonér, balicí stroj nebo stanice kontroly kvality.
Některé stroje mají také in-line tiskárnu data. Obvykle se jedná o termotransferovou tiskárnu nebo kodér horké fólie. Tiskne čísla šarží, data expirace nebo kódy šarží na zapečetěný obal, když opouští stroj. Kodér je synchronizován s kodérem stroje tak, aby se kód objevil na správném místě na každém balení bez ohledu na drobné odchylky v rozestupech produktů.
Proměnné, které určují kvalitu a rychlost balení
Spuštění obálky toku znamená řízení interakce mezi několika proměnnými procesu. Ty nejdůležitější a jejich primární účinky:
Napětí filmu:Ovládá chování filmu prostřednictvím tvarovací zóny a těsnicích prostředků. Příliš velké napětí způsobuje roztahování filmu, posun soutisku a selhání těsnění. Příliš malé napětí způsobuje vrásky, špatnou tvorbu těsnění a poškození produktu v důsledku shlukování filmu. U strojů s automatickou regulací napětí udržuje pravidelná kalibrace ramena tanečníka nebo siloměru stabilní výkon při dlouhých jízdách.
Teplota a tlak těsnění:Příčné těsnění vyžaduje jak dostatečné teplo k roztavení povrchu fólie, tak dostatečný tlak, aby se roztavené povrchy dostaly do molekulárního kontaktu. Tyto parametry interagují s měrkou filmu a typem filmu. Běh při správné teplotě znamená nejen porozumět nastavené hodnotě, ale i skutečné teplotě na těsnicím povrchu – která se může v průběhu času odchylovat od údajů z regulátoru.
Doba uzavření čelisti a poloha řezu:U servomotorů je časování cyklu příčných čelistí řízeno softwarem. Čelisti se musí uzavřít kolem fólie přesně ve správný okamžik vzhledem k poloze produktu – příliš brzy nebo příliš pozdě, a těsnění je aplikováno mimo střed vzhledem k obalu. Chyba polohy řezu vytváří částečně utěsněné obaly nebo obaly s nesprávně zarovnanými konci.
Přesnost podávání produktu:Kvalita vstupního produktu přímo určuje kvalitu zabaleného balíku. Produkty, které dorazí do tvarovací zóny s nekonzistentními rozestupy, výškovými odchylkami nebo úhlovým nesouosostí, budou produkovat špatně zabalené jednotky bez ohledu na to, jak dobře je nastaven samotný obal. Mnohoautomatický průtokový balicí strojproblémy, které se zdají být problémy se stroji, jsou ve skutečnosti problémy s podáváním.
Vhodnost produktu: Co teče dobře a co ne
Flow wrapping je vysoce univerzální, ale má praktické limity. Proces funguje nejlépe pro:
Jednotlivě vložené produkty: sušenky, čokoládové tyčinky, dorty, mražené potraviny, hardwarové položky, zdravotnické prostředky – produkty, které lze vkládat jednotlivě nebo na tác
Produkty s konzistentní geometrií: Jednotná výška a průřez zajišťují čisté balení s minimálním odpadem fólie
Výrobky, které tolerují teplo a tlak: Proces příčného těsnění zahrnuje teplo a upínací sílu v čelistech těsnění, což může ovlivnit produkty citlivé na teplo
Výrobky, které jsou tekuté, vysoce nepravidelné nebo extrémně křehké, mohou vyžadovat modifikované konfigurace průtočného obalu – jako je polštářový balíček s centrálním vkládáním prostěradla, obaly skládací krabice nebo nástavce na pytlování – nebo mohou být vhodnější pro úplně jiný formát balení.
Úvahy o přechodu
Jedním skutečným faktem o provozu průtokového balicího stroje je doba přechodu. Přepínání mezi různými velikostmi produktů nebo šířkami fólie vyžaduje úpravu tvarovacího límce, opětovné navlečení fólie, resetování registračního systému a změnu nastavení těsnění. U strojů s ručním přepínáním to může trvat 30 až 90 minut. Dobře navržený automatický průtokový balicí stroj zkracuje dobu výměny díky dobré mechanické konstrukci a uloženým nastavením.
Moderní servomotory s digitálními řídicími systémy výrazně zkrátily dobu přestavby díky vyvolání uložených parametrů – uložení nastavení stroje pro každou SKU produktu a jejich obnovení stisknutím tlačítka. Mechanické přestavovací kroky – výměna tvarovacích límců, seřízení vodicích kolejnic – však stále vyžadují fyzický zásah, který nelze plně automatizovat.
U operací provozujících mnoho SKU v krátkých výrobních sériích je účinnost přechodu často rozhodujícím faktorem při výběru stroje a stojí za to pečlivě vyhodnotit ve fázi specifikace zařízení, než zjišťovat její důležitost až po instalaci.
Klíčové věci
Automatický průtokový balicí stroj funguje takto. Vezme roli ploché fólie, obalí ji kolem produktů, když se pohybují, zalepí zadní šev a dva konce a poté odřízne každý zabalený kus z uzavřené trubky. Proces je rychlý, flexibilní a vhodný pro výrobu mnoha jednotlivých pevných produktů.
Výkon stroje závisí na tom, jak spolupracuje kvalita fólie, mechanické vyrovnání, nastavení těsnění a podávání produktu. Abyste dosáhli nejlepších výsledků, musíte vidět celou balicí linku jako jeden systém, nejen samotný stroj. Musíte také vědět, že změna v jedné části ovlivňuje ostatní části.
