מה ההבדל בין מכונות לייצור שקיות HDPE ו-LDPE?

פוליאתילן הוא החומר הנפוץ ביותר באריזות רכות. אבל לא כל פוליאתילן זהה. והמכונות שמעבדות את זה שונות. פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE) ופוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) קשורים מבחינה כימית. אבל כשזה מגיע לעיבוד, הם מתנהגים אחרת. המכונות המשמשות לייצור שקיות משקפות את דרישות החום השונות הללו, את מבנה הסרט ואת הדרישות של המוצר הסופי. למהנדסי אריזה, מנהלי מפעלים וצוותי רכש הוא בדיוק מחפש ציוד HDPE ומבדיל את הציוד הזה ומבדיל מה HDPE למה, על מנת לבצע את ההשקעות הנכונות.

ההבדל החומרי: מדוע זה מניע את עיצוב המכונה

לפני הסתכלות על המכונה, ההבדלים החומריים חייבים להיות ברורים. כל הבדל מכני בין סוגי המכונות נובע מהתכונות הפיזיקליות של הפולימר.

HDPE (פוליאתילן בצפיפות גבוהה עם צפיפות 0.941-0.965 גרם/סמ"ק) הוא פולימר ליניארי עם מעט ענפי צד. מבנה מולקולרי הדוק זה נותן לו את התכונות הבאות:

• חוזק מתיחה גבוה ביחס לעובי שלו
• נקודת התכה גבוהה יותר (~130-135 מעלות)
• סרט קשיח יותר בעובי שווה
• חלון צר יותר-איטום חום
• מראה שקוף עד אטום
• עמידות מצוינת ללחות וכימיקלים

פוליאתילן בצפיפות- נמוכה (LDPE בצפיפות של 0.910 - 0.940 גרם/סמ"ק) מיוצר בשיטות- בלחץ גבוה. זה הוביל למספר רב של הסתעפות רשת.

מבנה זה נותן את התוצאות הבאות:

• חוזק מתיחה נמוך יותר לאותו עובי (אז אתה צריך סרט עבה יותר עבור אותו עומס)
• נקודת התכה נמוכה יותר (~105-115 מעלות)
• סרט רך וגמיש יותר
• טווח טמפרטורות רחב יותר לאיטום בחום
• מראה ברור ומבריק יותר
• מתיחה גבוהה יותר לפני שבירה

ההבדלים הללו משמעותיים. הם קובעים את טמפרטורת האיטום, דרישות הקירור, הטיפול בממברנה, כוח החיתוך והעיצוב של כל קו הייצור של שקיות המכונה.

הבדלי מכונות עיקריים: השוואה טכנית

1. מערכת איטום: טמפרטורה וזמן שהייה

זה ההבדל המהותי בין שתי המכונות.

שקית HDPE חייבת לשמור על טמפרטורת האיטום בין 140 מעלות ל-200 מעלות צלזיוס. הדבר תלוי בעובי הסרט ובמהירות הקו. ל-HDPE חלון איטום צר, לרוב בין איטום חלש לסרט חרוך ± 5 מעלות צלזיוס. זה דורש חום אחיד מאוד לרוחב האיטום. טמפרטורה לא אחידה עלולה להחליש את כלבי הים במקומות קרירים יותר ולצרוב אותם במקומות חמים יותר. זו הסיבה לסורגי איטום HDPE בדרך כלל יש:

• מחממי מחסנית בצפיפות- גבוהה עם מספר אזורי חימום נשלטים בנפרד
• החלף צמדים תרמיים בחיישני טמפרטורת התנגדות פלטינה (Pt100 או Pt1000) כדי לשפר את הדיוק
• זמן שהייה קצר יותר (כי HDPE מתגבש מהר יותר) כדי למנוע התחממות יתר
• טווח טמפרטורת האיטום של מכונת LDPE הוא 100-150 מעלות. הטווח שלו רחב (+ -10 -15 מעלות ). זה הופך את מערכות החימום לאזור פשוט יותר, נשאר זמן רב יותר ויש לו פחות לחץ תרמי על האיטום.

2. מערכת קירור

HDPE מתקשה מהר יותר בקירור מאשר LDPE. אולם לאחר האיטום נדרש קירור מבוקר כדי לשמור על צורת האיטום ולמנוע את כיפוף הסרט. למכונות אריזה מסוג HDPE יש בדרך כלל את המאפיינים הבאים:

• התקן מוטות קירור אוויר חובה מיד לאחר תחנות איטום
• במכונות-מהירות גבוהות, פסי לחץ מקוררים- במים יכולים לקרר ולשטח אזורים אטומים בו זמנית
• המסוע נע מהר יותר, לוקח חום מאזור האיטום.

ניתן להשתמש במכונות LDPE לקירור אוויר פשוט או למערכות אוויר מאולץ קלות משקל. הסרט הרך יכול להתמודד עם החום לאחר האיטום מבלי לשנות צורה.

3. האכלת סרט ובקרת מתח

פוליאתילן בצפיפות- גבוהה (סרט HDPE קשיח ודק יותר (שקיות קמעונאיות הן בדרך כלל 10 -25 מיקרון). הוא רגיש יותר למתח הזנה מפוליאתילן בצפיפות נמוכה. מתח רב מדי עלול למתוח או לקרוע את הסרט. מתח קטן מדי מוביל לבעיות מעקב ושגיאות יישור. הטיפול בשקיות HDPE הוא כדלקמן.

• מערכות גלילים רוקדות עם זרועות מתח קפיציות או-ממוזגות. אלה יכולים להתאים את קוטר גליל הסרט בזמן אמת.
• מערכות בלימה מדוייקות של מערכת הבלמים (הנעת סרוו או בקרת בלם היסטרזה). אלה טובים יותר מאשר בלמי החיכוך הפשוטים שעובדים בדרך כלל ב-LDPE.
• מערכות EPC (Edge Position Control). הם משתמשים בחיישנים אופטיים או קוליים כדי לשמור על הסרט בטווח של ±0.5 מ"מ במהירות גבוהה.

סרט LDPE רך יותר ובדרך כלל עבה יותר (20 -100 מיקרון). זה יותר סובלני לשינויים עצביים. בלמי גלגול וחיכוך סטנדרטיים של רקדני אביב עובדים היטב עם רוב יישומי LDPE.

4. מנגנון חיתוך

מכונת החיתוך פועלת אחרת עבור כל חומר.

סרט HDPE נחתך בצורה נקייה עם חוט חם או מערכות סכינים חמות. החוטים נמסים במהירות בסרט. השאר גם קצה אטום בתחתית ובחזית השקית הבאה. פעולת האיטום של השילוב נפוצה בייצור תיקי חולצות T-. הוא משמש בעיקר עבור HDPE.

סרט LDPE נחתך בדרך כלל באמצעות-מערכת להבים קרה (גזירה או ריסוק). זה נכון במיוחד עבור תיקים שטוחים ותחתונים. אתה יכול לחתוך LDPE עם חוט חם, אבל לעתים קרובות הוא משאיר חוט -כמו רסיסים בקצה החיתוך. זה קורה בגלל שפוליאתילן בצפיפות- נמוכה זורם יותר בטמפרטורות גבוהות והוא דביק.

ההבדל אינו מוחלט. לשתי השיטות יש מכונות. אבל שיטת החיתוך היא אחת המהירות ביותר לקבוע אם המכונה בנויה בעיקר מ-HDPE או מפוליאתילן בצפיפות- נמוכה.

5. ידית אגרוף וחיתוך-(ייצור תיקי חולצה)

תיקי חולצות- עשויים כמעט לחלוטין מ-HDPE. הסיבה לכך היא שהקשיחות של ה-HDPE מאפשרת לפתחי ידית הסהר לשמור על צורתם כאשר אתה נושא את התיק. LDPE מטפל בקיפול ואחיזה לא נוחה.

מודל השירות מתייחס למכונה לייצור שקיות מסוג HDPE-שמסופקת עם יחידת ניקוב- לחיתוך לאחר איטום. האגרוף חותך את פתח הידית כאשר כל שקית עוזבת את אזור האיטום. המאפיינים המכניים העיקריים הם כדלקמן:

מנגנוני אגרוף-גבוהים, מדורגים 100-200 פעימות לדקה

עיצוב אגרוף ותבנית פלדה מוקשה עם מרווח הדוק (0.05-0.15 מ"מ). אלה יכולים ליצור קצוות נקיים ב-HDPE מבלי להיקרע.

פעולת חבטות פנאומטית או מונעת-של סרוו בסנכרון מושלם עם התנועה של הסרט.

מכונות שקיות LDPE בדרך כלל אינן מייצרות שקיות אטומות- שטוחות או תחתונות{{1}. אם נעשה שימוש ב-LDPE עבור תיקי טבעות רכים- (סוגי תיקים שונים עם טבעות מלוכדות או מרותכות), נעשה שימוש במערכות שונות בעבודת יד. זה לא חתך-.

6. מהירות מכונה וקצב פלט

כלכלת הייצור של שני סוגי המכונות שונה באופן מהותי:

מכונות אריזה מודרניות מסוג HDPE פועלות במהירות גבוהה ומשתמשות כעת במערכות הנעת סרוו מלאות. יש להם מנועי סרוו נפרדים להנעת ממברנה, תנועת מוט איטום, תנועת אגרוף והנעת מסוע. PLC מרכזי מתאם את כל זה. לוח זמנים צפוף זה הכרחי מכיוון שלמעלה מ-150 מחזורים לדקה, כל עיכוב בין הנעת הסרט, האיטום, ההטבעה והחיתוך הוא אלפיות שניות בלבד.

מכונות LDPE לשקיות שטוחות-לכניסה יכולות להשתמש במערכת הנעה פשוטה עם מצלמה עבור המנוע הראשי. זה חל על זמנים איטיים ופחות תובעניים.

מערכות סרוו מלאות יקרות יותר. אבל הנה היתרונות:

7. שילוב מערכת הנעה וסרוו

מכונות אריזה מודרניות מסוג HDPE פועלות במהירות גבוהה ומשתמשות כעת במערכות הנעת סרוו מלאות. יש להם מנועי סרוו נפרדים להנעת ממברנה, תנועת מוט איטום, תנועת אגרוף והנעת מסוע. PLC מרכזי מתאם את כל זה. לוח זמנים צפוף זה הכרחי מכיוון שלמעלה מ-150 מחזורים לדקה, כל עיכוב בין הנעת הסרט, האיטום, ההטבעה והחיתוך הוא אלפיות שניות בלבד.

מכונות LDPE לשקיות שטוחות-לכניסה יכולות להשתמש במערכת הנעה פשוטה עם מצלמה עבור המנוע הראשי. זה חל על זמנים איטיים ופחות תובעניים.

מערכות סרוו מלאות מעלות עלויות, אך מספקות:

• ניהול מתכונים אלקטרוני (שמירה וטעינת הגדרות עבור כל מוצר)
• קל להחלפה ללא התאמה מכנית
• מובנה-באיתור בעיות ורישום שגיאות

שיתוף פעולה עם Industry 4.0 מערכות מעקב

האם מכונה אחת יכולה להפעיל גם HDPE וגם LDPE?

זוהי שאלת המשך-נפוצה. התשובה היא: כן, אבל רק בתנאים מסוימים.

חלק מהמתקנים להמרה כוללים מוטות איטום מתחלפים. אתה יכול להחליף מוט ישר בתיק שטוח LDPE ו-בר U עבור תיקי חולצה של HDPE T-. יש להם גם בקרות טמפרטורה מתכווננות לכיסוי שני החומרים. אבל יש בעיות:

מכונה של 180 מעלות עם בקרת טמפרטורה קפדנית עבור HDPE תהיה בעלת כוח חימום רב יותר ממה ש-LDPE דורש. זה מוסיף לעלות.

למכונות שנבנו עבור טווח האיטום הרחב יותר של LDPE של LDPE, ייתכן שלא יהיו דיוק הטמפרטורה או האגרוף הנדרשים עבור תיקי חולצות HDPE-.

הפעלת פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE) על ציוד פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) גורמת לרוב לאיכות איטום ירודה, יותר בזבוז ובלאי מהיר יותר של הכלים.

עצה מעשית: תחילה בחר את המרכיבים העיקריים. לאחר מכן בדוק אם אתה יכול להפעיל גם חומרים אחרים עם אובדן ביצועים מקובל. ההמרה אינה צריכה להיות הדרישה העיקרית מבלי לבדוק נתוני ייצור בפועל עבור שני הדגמים.

בחירה בין סוגי מכונות: מסגרת החלטה

הקשר רגולטורי ותקנים

• שתי המכונות חייבות לייצר שקיות העומדות בתקני השוק שלהן:
• ISO 4591 -מדידה של העובי הממוצע של סרט פלסטיק ויריעה
• ASTM D882 -חוזק מתיחה של יריעות פלסטיק דקיקים הן של HDPE והן של שקיות LDPE)
• EN 13432 -כללי אריזה שניתנים לקומפוסט ולפירוק (כאשר אתה טוען שניתן למיחזור)

תַקצִיר

ההבדל בין מכונת ייצור שקיות HDPE למכונת LDPE אינו רק לגבי הגדרות הטמפרטורה. הוא מראה גישה שונה לחלוטין להזנת סרטים, דיוק איטום, שיטות חיתוך, אינטגרציה של חיתוך מתים- ותכנון מערכות הנעה. מכונות HDPE הן כלי דיוק. הם עשויים לעבד חומר קשיח בטווח פעולה צר במהירויות גבוהות. מכונות LDPE סלחניות יותר. הם עובדים עבור מגוון רחב יותר של סוגי תיקים וגדלי ייצור.
עבור כל פעולת אריזה שמסתכלת על ציוד, עליך להתחיל עם מושג ברור של סוג התיק, חומר הסרט הראשי, כמות הייצור וצרכי ​​האיכות - לפני שאתה משווה מכונות כלשהן. התאמת עיצוב המכונה להתנהגות החומר היא הגורם החשוב ביותר לקבלת איכות תיק עקבית ועלויות ייצור טובות.

הפניות:

• Brydson, JA – Plastics Materials, מהדורה 7, Butterworth-Heinemann (Elsevier), 1999
• Harper, CA - Handbook of Plastics Technologies, McGraw-Hill, 2006
• Rosato, DV & Rosato, MG - מדריך טכנולוגיית פלסטיק, מהדורה 4, CRC Press, 2006
• Glanvill, AB – ספר הנתונים של מהנדס פלסטיק, פרסומי הנדסת מכונות, 1993
• ASTM D882-18 - שיטת בדיקה סטנדרטית למאפייני מתיחה של יריעות פלסטיק דק, ASTM International
• ISO 4591:1992 – פלסטיק - סרט ויריעות - קביעת עובי ממוצע, הארגון הבינלאומי לתקינה