В чем разница между машинами для изготовления пакетов из полиэтилена высокой плотности и полиэтилена низкой плотности?

Полиэтилен является наиболее распространенным материалом для мягкой упаковки. Но не весь полиэтилен одинаков. И машины, которые его обрабатывают, разные. Полиэтилен высокой - плотности (HDPE) и полиэтилен низкой плотности (LDPE) химически связаны. Но когда дело доходит до обработки, они ведут себя по-разному. Машины, используемые для изготовления пакетов, отражают эти разные требования к теплу, структуре пленки и требованиям конечного продукта. Инженерам по упаковке, руководителям предприятий и группам по закупкам, которые ищут оборудование, важно точно понимать, что отличает HDPE от LDPE и почему, чтобы сделать правильные инвестиции.

Разница в материалах: почему она влияет на проектирование машин

Прежде чем взглянуть на машину, необходимо четко понять различия в материалах. Любая механическая разница между типами машин обусловлена ​​физическими свойствами полимера.

ПЭВП (полиэтилен высокого давления плотностью 0,941–0,965 г/см3) представляет собой линейный полимер с небольшим количеством боковых разветвлений. Эта плотная молекулярная структура придает ему следующие свойства:

• Высокая прочность на разрыв относительно толщины
• Более высокая температура плавления (~ 130–135 градусов)
• Более жесткая пленка при эквивалентной толщине
• Более узкое окно термосваривания-
• От полупрозрачного до непрозрачного внешнего вида
• Отличная устойчивость к влаге и химикатам

Полиэтилен низкой-плотности (ПЭВД плотностью 0,910 – 0,940 г/см3) производится методами высокого-давления. Это привело к большому количеству разветвлений цепочки.

Эта структура дает следующие результаты:

• Меньшая прочность на разрыв при той же толщине (поэтому вам нужна более толстая пленка для той же нагрузки)
• Нижняя температура плавления (~ 105–115 градусов)
• Более мягкая и гибкая пленка
• Более широкий температурный диапазон для термосваривания.
• Более четкий и глянцевый вид
• Более высокое растяжение перед разрывом

Эти различия существенны. Они определяют температуру запечатывания, требования к охлаждению, работу с мембраной, силу резки и конструкцию всей линии по производству пакетов.

Ключевые различия машин: техническое сравнение

1. Система уплотнения: температура и время выдержки

В этом принципиальная разница между двумя машинами.

Пакет из полиэтилена высокой плотности должен поддерживать температуру запечатывания от 140 до 200 градусов Цельсия. Это зависит от толщины пленки и скорости линии. ПЭВП имеет узкое окно уплотнения, обычно между слабым уплотнением и обугленной пленкой ± 5 градусов C. Для этого требуется очень равномерный нагрев по ширине уплотнения. Неравномерная температура может ослабить уплотнения в более прохладных местах и ​​сжечь их в более теплых. Вот почему уплотнительные планки из ПЭВП обычно имеют:

• Картриджные нагреватели-высокой плотности с несколькими отдельно управляемыми зонами нагрева.
• Замените термопары платиновыми резистивными датчиками температуры (Pt100 или Pt1000) для повышения точности.
• Более короткое время пребывания (поскольку ПЭВП кристаллизуется быстрее) для предотвращения перегрева.
• Диапазон температур запечатывания машины из ПЭНП составляет 100-150 градусов. Его диапазон широк (+ -10 -15 градусов). Это упрощает работу систем отопления, служит дольше и оказывает меньшую термическую нагрузку на уплотнение.

2. Система охлаждения

HDPE затвердевает быстрее при охлаждении, чем LDPE. Однако после запечатывания необходимо контролируемое охлаждение, чтобы сохранить форму запечатывания и предотвратить изгиб пленки. Машины для упаковки в пакеты из полиэтилена высокой плотности обычно имеют следующие характеристики:

• Установите стержни принудительного воздушного охлаждения сразу после станций запечатывания.
• На высокоскоростных-машинах прижимные стержни-с водяным охлаждением могут одновременно охлаждать и выравнивать запечатанные участки.
• Лента конвейера движется быстрее, забирая тепло из зоны уплотнения.

Машины из ПЭВД можно использовать для простых систем воздушного охлаждения или легких систем принудительной подачи воздуха. Мягкая пленка выдерживает тепло после запечатывания, не меняя формы.

3. Подача пленки и контроль натяжения

Полиэтилен высокой-плотности (пленка из полиэтилена высокой плотности тверже и тоньше (размер розничных пакетов обычно составляет 10 -25 микрон). Он более чувствителен к натяжению устройства подачи, чем полиэтилен низкой плотности. Слишком сильное натяжение может растянуть или порвать пленку. Слишком слабое натяжение приводит к проблемам с отслеживанием и ошибкам выравнивания. С пакетами из полиэтилена высокой плотности обращаются следующим образом:

• Системы танцующих роликов с пружинными или-натяжными рычагами с кондиционером. Они могут регулировать диаметр рулона пленки в режиме реального времени.
• Точная раскрутка тормозной системы (сервопривод или гистерезисное управление тормозом). Они лучше, чем простые фрикционные тормоза, обычно работающие в ПЭВД.
• Системы EPC (Edge Position Control). Они используют оптические или ультразвуковые датчики, чтобы удерживать пленку в пределах ±0,5 мм на высокой скорости.

Пленки LDPE мягче и обычно толще (20 -100 микрон). Он более терпим к нервным изменениям. Стандартные пружинные танцоры и фрикционные тормоза хорошо работают с большинством применений из полиэтилена низкой плотности.

4. Режущий механизм

Режущая машина работает по-разному для каждого материала.

Пленка HDPE аккуратно разрезается с помощью горячей проволоки или системы горячего ножа. Провода в пленке быстро плавятся. Также оставьте запечатанный край внизу и спереди следующего пакета. Герметизирующее действие этой комбинации широко распространено при производстве пакетов типа «майка». В основном используется для HDPE.

Пленка ПЭНП обычно разрезается с помощью системы холодных-лезвий (сдвига или дробления). Особенно это касается сумок с плоским и нижним дном. Вы можете разрезать ПЭНП горячей проволокой, но при этом на режущей кромке часто остаются кусочки проволоки,-подобные осколкам. Это происходит потому, что полиэтилен низкой-плотности больше течет при высоких температурах и является липким.

Разница не абсолютна. Оба метода имеют машины. Однако метод резки является одним из самых быстрых, позволяющих определить, изготовлена ​​ли машина в основном из полиэтилена высокой плотности или полиэтилена низкой-плотности.

5. Ручная штамповка и высечка-резки (производство сумок-футболок)

Сумки-майки почти полностью изготовлены из полиэтилена высокой плотности. Это связано с тем, что жесткость полиэтилена высокой плотности позволяет серповидным отверстиям ручки сохранять свою форму, когда вы носите сумку. Ручки из ПЭВД выдерживают складывание и неудобное удерживание.

Полезная модель относится к машине для изготовления пакетов из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), которая снабжена высечным-пробойником после запечатывания. Пробойник отсекает отверстие ручки, когда каждый пакет покидает зону запечатывания. Основные механические характеристики следующие:

Высокоскоростные-пробивающие механизмы, рассчитанные на 100–200 ударов в минуту.

Конструкция пуансона и матрицы из закаленной стали с малым зазором (0,05–0,15 мм). Они позволяют создавать чистые края полиэтилена высокой плотности без разрывов.

Пневматическое или сервоприводное-управление ударом идеально синхронизируется с движением фильма.

Машины для производства пакетов из полиэтилена низкой плотности обычно не производят пакеты с плоской-упаковкой или с запаянным дном-. Если для мягких-сумочек с кольцами используется ПЭНП (различные типы сумок со склеенными или сваренными кольцами), используются разные системы ручной работы. Это не простой-выходной вариант.

6. Скорость машины и производительность

Экономика производства двух типов машин существенно различается:

Современные машины для упаковки в пакеты из полиэтилена высокой плотности работают на высокой скорости и теперь используют системы полного сервопривода. Они имеют отдельные серводвигатели для привода мембраны, движения уплотняющего стержня, перемещения пуансона и привода конвейера. центральный ПЛК координирует все это. Такой жесткий график необходим, поскольку при скорости более 150 циклов в минуту любая задержка между подачей пленки, запечатыванием, штамповкой и резкой составляет всего лишь миллисекунды.

Машины для производства плоских пакетов из полиэтилена низкой плотности- начального уровня могут использовать простую систему кулачкового привода для главного двигателя. Это относится к медленным, менее требовательным временам.

Полные сервосистемы стоят дороже. Но вот преимущества:

7. Система привода и интеграция сервопривода

Современные машины для упаковки в пакеты из полиэтилена высокой плотности работают на высокой скорости и теперь используют системы полного сервопривода. Они имеют отдельные серводвигатели для привода мембраны, движения уплотняющего стержня, перемещения пуансона и привода конвейера. центральный ПЛК координирует все это. Такой жесткий график необходим, поскольку при скорости более 150 циклов в минуту любая задержка между подачей пленки, запечатыванием, штамповкой и резкой составляет всего лишь миллисекунды.

Машины для производства плоских пакетов из полиэтилена низкой плотности- начального уровня могут использовать простую систему кулачкового привода для главного двигателя. Это относится к медленным, менее требовательным временам.

Полноценные сервосистемы увеличивают затраты, но обеспечивают:

• Электронное управление рецептами (сохранение и загрузка настроек для каждого продукта)
• Легко переключается без механической регулировки.
• Встроенная-система поиска проблем и регистрации ошибок.

Сотрудничайте с системами наблюдения Индустрии 4.0

Может ли одна машина работать как с полиэтиленом высокой плотности, так и с полиэтиленом низкой плотности?

Это распространенный дополнительный-вопрос. Ответ: да, но только при определенных условиях.

Некоторые кабриолеты имеют сменные уплотнительные планки. Вы можете заменить прямой стержень на плоский пакет из ПЭВД и U-штангу на пакеты-футболки из ПЭВП-. Они также имеют регулируемый контроль температуры для работы с обоими материалами. Но есть проблемы:

Машина с температурой 180 градусов и строгим контролем температуры для HDPE будет иметь большую мощность нагрева, чем требуется для LDPE. Это увеличивает стоимость.

Машины, предназначенные для более широкого диапазона запечатывания ПЭНП, могут не обеспечивать температурную точность или перфорацию, необходимые для пакетов типа «майка» из ПЭВП.-

Использование полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) на оборудовании из полиэтилена низкой плотности (ПЭВД) часто приводит к ухудшению качества уплотнения, увеличению количества отходов и более быстрому износу инструментов.

Практический совет: сначала выберите основные ингредиенты. Затем посмотрите, сможете ли вы также использовать другие материалы с приемлемыми потерями производительности. Конвертируемость не должна быть основным требованием без проверки фактических производственных данных обеих моделей.

Выбор между типами машин: система принятия решений

Контекст регулирования и стандартов

• Обе машины должны производить пакеты, соответствующие рыночным стандартам:
• ISO 4591 -Измерение средней толщины пластиковой пленки и листа
• ASTM D882 -Прочность на растяжение тонких пластиковых листов и мешков из ПЭВП и ПЭНП)
• RU 13432 -Правила в отношении упаковки, которую можно компостировать и разлагать (если вы заявляете о возможности вторичной переработки)

Краткое содержание

Разница между машиной для изготовления пакетов из полиэтилена высокой плотности и машиной из полиэтилена низкой плотности заключается не только в настройках температуры. Он демонстрирует совершенно другой подход к подаче пленки, точности запечатывания, методам резки, интеграции-высечки и проектированию системы привода. Машины HDPE представляют собой прецизионные инструменты. Они созданы для обработки твердых материалов в узком рабочем диапазоне на высоких скоростях. Машины из ПВД более щадящие. Они подходят для более широкого спектра типов пакетов и размеров продукции.
При любой упаковочной операции, связанной с оборудованием, вы должны начать с четкого представления о типе пакета, основном материале пленки, объеме производства и потребностях в качестве -, прежде чем сравнивать какие-либо машины. Согласование конструкции машины с поведением материала является единственным наиболее важным фактором для обеспечения стабильного качества пакетов и снижения производственных затрат.

Ссылки:

• Брайдсон, Дж. А. – Пластмассовые материалы, 7-е издание, Butterworth-Heinemann (Elsevier), 1999 г.
• Харпер, Калифорния – Справочник по технологиям производства пластмасс, McGraw-Hill, 2006 г.
• Rosato, DV и Rosato, MG – Справочник по технологиям пластмасс, 4-е издание, CRC Press, 2006 г.
• Гланвилл, AB - Справочник инженера по пластмассам, публикации машиностроения, 1993 г.
• ASTM D882-18 – Стандартный метод испытания свойств тонких пластиковых листов на растяжение, ASTM International
• ISO 4591:1992 – Пластмассы - Пленка и листовой материал - Определение средней толщины, Международная организация по стандартизации