Quina diferència hi ha entre les màquines de fabricació de bosses HDPE i LDPE?

El polietilè és el material més comú en envasos tous. Però no tot el polietilè és igual. I les màquines que el processen són diferents. El polietilè d'alta-densitat (HDPE) i el polietilè de baixa densitat (LDPE) estan relacionats químicament. Però quan es tracta de processament, es comporten de manera diferent. Les màquines que s'utilitzen per fabricar bosses reflecteixen aquests diferents requisits de calor, l'estructura de la pel·lícula i els requisits del producte final. Per als enginyers d'embalatge, els directors de plantes i els equips d'adquisició, cal distingir exactament entre els equips HDPE i HDPE. i per què, per fer les inversions adequades.

La diferència de materials: per què impulsa el disseny de màquines

Abans de mirar la màquina, les diferències de material han de quedar clares. Totes les diferències mecàniques entre els tipus de màquines prové de les propietats físiques del polímer.

HDPE (polietilè d'alta densitat amb una densitat de 0,941–0,965 g/cm3) és un polímer lineal amb poques ramificacions laterals. Aquesta estructura molecular tan estreta li dóna les següents propietats:

• Alta resistència a la tracció en relació al seu gruix
• Punt de fusió més alt (~130-135 graus)
• Pel·lícula més rígida amb un gruix equivalent
• Finestra de-segellat tèrmic més estreta
• Aspecte translúcid a opac
• Excel·lent resistència a la humitat i als productes químics

El polietilè de baixa-densitat (LDPE amb una densitat de 0,910 a 0,940 g/cm3) es produeix mitjançant mètodes d'alta-pressió. Això ha provocat un gran nombre de ramificacions de la cadena.

Aquesta estructura dóna aquests resultats:

• Menor resistència a la tracció per al mateix gruix (de manera que necessiteu una pel·lícula més gruixuda per a la mateixa càrrega)
• Punt de fusió inferior (~105-115 graus)
• Pel·lícula més suau i flexible
• Interval de temperatures més ampli per a segellat tèrmic
• Aspecte més clar i brillant
• Estirament més alt abans de trencar

Aquestes diferències són significatives. Estableixen la temperatura de segellat, els requisits de refrigeració, la manipulació de la membrana, la força de tall i el disseny de tota la línia de producció de bosses de màquina.

Diferències clau de la màquina: una comparació tècnica

1. Sistema de segellat: temperatura i temps d'estada

Aquesta és la diferència fonamental entre les dues màquines.

Una bossa de HDPE ha de mantenir la temperatura de segellat entre 140 i 200 graus C. Això depèn del gruix de la pel·lícula i de la velocitat de la línia. HDPE té una finestra de segellat estreta, generalment entre un segell feble i una pel·lícula carbonitzada ± 5 graus C. Això requereix una calor molt uniforme a través de l'amplada del segell. La temperatura desigual pot debilitar els segells en llocs més freds i cremar-los en llocs més càlids. És per això que les barres de segellat HDPE solen tenir:

• Escalfadors de cartutxos d'alta-densitat amb diverses zones de calefacció controlades per separat
• Substituïu els termoparells per sensors de temperatura de resistència de platí (Pt100 o Pt1000) per millorar la precisió
• Temps de residència més curt (perquè HDPE cristal·litza més ràpid) per evitar el sobreescalfament
• El rang de temperatura de segellat d'una màquina de LDPE és de 100-150 graus. El seu rang és ampli (+ -10 -15 graus). Això fa que els sistemes de calefacció siguin una zona més senzilla, es mantinguin més temps i tinguin menys tensió tèrmica al segell.

2. Sistema de refrigeració

El HDPE s'endureix més ràpidament quan es refreda que el LDPE. Després del segellat, però, cal un refredament controlat per mantenir la forma del segell i evitar que la pel·lícula es doblegui. Les màquines d'embossament de HDPE generalment tenen les característiques següents:

• Instal·leu barres de refrigeració d'aire obligatòries immediatament després de les estacions de segellat
• A les màquines-d'alta velocitat, les barres de pressió-refriades per aigua poden refredar i aplanar les zones segellades alhora
• La cinta transportadora es mou més ràpidament, agafant calor de la zona de segellat.

Les màquines de LDPE es poden utilitzar per a sistemes de refrigeració d'aire senzills o d'aire forçat lleuger. La pel·lícula suau pot suportar la calor després de segellar sense canviar de forma.

3. Alimentació pel·lícula i control de tensió

Polietilè d'alta-densitat (les pel·lícules de HDPE són més dures i primes (les bosses minoristes solen tenir 10 -25 micres). És més sensible a la tensió de l'alimentació que el polietilè de baixa densitat. Massa tensió pot estirar o trencar la pel·lícula. Massa poca tensió provoca problemes de seguiment i errors d'alineació. El tractament de les bosses de HDPE és el següent:

• Sistemes de rodets de ball amb molles o braços de tensió-aire condicionat. Aquests poden ajustar el diàmetre del rotllo de pel·lícula en temps real.
• Sistemes de frenada per desenrotllament precís del sistema de fre (servo drive o control de fre per histèresi). Aquests són millors que els simples frens de fricció que funcionen habitualment en LDPE.
• Sistemes EPC (Edge Position Control). Utilitzen sensors òptics o ultrasònics per mantenir la pel·lícula dins de ± 0,5 mm a alta velocitat.

Les pel·lícules de LDPE són més suaus i normalment més gruixudes (20 -100 micres). És més tolerant als canvis nerviosos. Els ballarins de molla estàndard funcionen bé amb la majoria d'aplicacions de LDPE.

4. Mecanisme de tall

La màquina de tall funciona de manera diferent per a cada material.

Les pel·lícules HDPE es tallen netament amb filferro calent o sistemes de ganivet calent. Els cables es fonen ràpidament a la pel·lícula. També deixeu una vora segellada a la part inferior i davant de la següent bossa. L'acció de segellament de la combinació és habitual en la producció de bosses de samarretes-. S'utilitza principalment per HDPE.

Les pel·lícules de LDPE solen tallar-se mitjançant un sistema-de fulles en fred (esquilament o trituració). Això és especialment cert per a les bosses planes i de fons. Podeu tallar LDPE amb filferro calent, però sovint deixa filferro-com estelles a la vora. Això passa perquè el polietilè de baixa-densitat flueix més a altes temperatures i és enganxós.

La diferència no és absoluta. Tots dos mètodes tenen màquines. Però el mètode de tall és un dels més ràpids per determinar si la màquina està construïda principalment amb HDPE o polietilè de baixa-densitat.

5. Manejar el punxonat i el tall-(producció de bosses de samarretes)

-Les bosses de samarretes estan fetes gairebé íntegrament amb HDPE. Això es deu al fet que la rigidesa de l'HDPE permet que les obertures de la nansa creixent conserven la seva forma quan porteu la bossa. El LDPE s'encarrega de plegar i agafar incòmode.

El model d'utilitat es refereix a una màquina de fabricació de bosses de HDPE de-bossa de samarreta que es proporciona amb una unitat de perforació de troquelat-després del segellat. El punxó talla l'obertura del mànec a mesura que cada bossa surt de la zona de segellat. Les principals característiques mecàniques són les següents:

Mecanismes de-perforació d'alta velocitat, amb una classificació de 100 a 200 cops per minut

Disseny de punxó i matriu d'acer endurit amb espai lliure ajustat (0,05–0,15 mm). Aquests poden crear vores netes en HDPE sense trencar-se.

Acció de punxada pneumàtica o servo-en perfecta sincronització amb el moviment de la pel·lícula.

En general, les màquines de bosses de LDPE no produeixen bosses-planes o inferiors-segellades. Si s'utilitza LDPE per a bosses de mà d'-anell suau (diferents tipus de bosses amb anells units o soldats), s'utilitzen diferents sistemes fets a mà. No és un troquel-.

6. Velocitat de la màquina i velocitat de sortida

L'economia de producció dels dos tipus de màquines difereix substancialment:

Les modernes màquines d'embossament de HDPE funcionen a gran velocitat i ara utilitzen sistemes de servoaccionament complets. Tenen servomotors separats per a la propulsió de membrana, el moviment de la barra de segellat, el moviment del punxó i l'accionament del transportador. El PLC central coordina tot això. Aquest calendari tan ajustat és necessari perquè a més de 150 cicles per minut, qualsevol retard entre la propulsió de la pel·lícula, el segellat, l'estampació i el tall és de només mil·lisegons.

Les màquines de bosses planes de LDPE d'inici-poden utilitzar un sistema d'accionament de lleves senzill per al motor principal. Això s'aplica als temps lents i menys exigents.

Els sistemes servo complets són més cars. Però aquests són els beneficis:

7. Sistema d'accionament i integració de servos

Les modernes màquines d'embossament de HDPE funcionen a gran velocitat i ara utilitzen sistemes de servoaccionament complets. Tenen servomotors separats per a la propulsió de membrana, el moviment de la barra de segellat, el moviment del punxó i l'accionament del transportador. El PLC central coordina tot això. Aquest calendari tan ajustat és necessari perquè a més de 150 cicles per minut, qualsevol retard entre la propulsió de la pel·lícula, el segellat, l'estampació i el tall és de només mil·lisegons.

Les màquines de bosses planes de LDPE d'inici-poden utilitzar un sistema d'accionament de lleves senzill per al motor principal. Això s'aplica als temps lents i menys exigents.

Els sistemes servo complets augmenten els costos, però ofereixen:

• Gestió electrònica de receptes (desar i carregar la configuració de cada producte)
• Fàcil de canviar sense ajust mecànic
• -Recerca de problemes i registre d'errors integrats

Col·laborar amb els sistemes de vigilància de la indústria 4.0

Una màquina pot executar tant HDPE com LDPE?

Aquesta és una pregunta-de seguiment habitual. La resposta és: sí, però només en determinades condicions.

Alguns convertibles tenen barres de segellat intercanviables. Podeu canviar una vareta recta per una bossa plana de LDPE i una barra U-per una bossa de samarreta de HDPE-. També tenen controls de temperatura ajustables per cobrir ambdós materials. Però hi ha problemes:

Una màquina de 180 graus amb un estricte control de temperatura per HDPE tindrà més potència de calefacció que la que requereix LDPE. Això s'afegeix al cost.

És possible que les màquines construïdes per al rang de segellat més ampli de LDPE de LDPE no tinguin la precisió de temperatura o el punxó necessaris per a les bosses de samarretes de HDPE-.

L'ús de polietilè d'alta densitat (HDPE) en equips de polietilè de baixa densitat (LDPE) sovint provoca una mala qualitat del segell, més residus i un desgast de les eines més ràpid.

Consells pràctics: trieu primer els ingredients principals. A continuació, comproveu si també podeu executar altres materials amb pèrdues de rendiment acceptables. La convertibilitat no hauria de ser el principal requisit sense comprovar les dades de producció reals d'ambdós models.

Escollir entre tipus de màquines: un marc de decisió

Context normatiu i normatiu

• Ambdues màquines han de produir bosses que compleixin els seus estàndards de mercat:
• ISO 4591 -Mesura del gruix mitjà de la pel·lícula i la làmina de plàstic
• ASTM D882 -Resistència a la tracció de les làmines de plàstic primes tant bosses de HDPE com de LDPE)
• CA 13432 -Normes d'embalatge que es poden compostar i descompondre (quan declareu reciclabilitat)

Resum

La diferència entre una màquina de fabricació de bosses HDPE i una màquina de LDPE no és només la configuració de la temperatura. Mostra un enfocament completament diferent de l'alimentació de la pel·lícula, la precisió del segellat, els mètodes de tall, la-integració del troquelat i el disseny del sistema d'accionament. Les màquines HDPE són eines de precisió. Estan fets per processar un material resistent dins d'un rang de funcionament estret a altes velocitats. Les màquines de LDPE són més indulgents. Funcionen per a una varietat més àmplia de tipus de bosses i mides de producció.
Per a qualsevol operació d'embalatge que mira equip, heu de començar amb una idea clara del tipus de bossa, el material principal de la pel·lícula, la quantitat de producció i les necessitats de qualitat - abans de comparar qualsevol màquina. La concordança del disseny de la màquina amb el comportament del material és el factor més important per aconseguir una qualitat constant de la bossa i uns bons costos de producció.

Referències:

• Brydson, JA – Plastics Materials, 7a edició, Butterworth-Heinemann (Elsevier), 1999
• Harper, CA – Handbook of Plastics Technologies, McGraw-Hill, 2006
• Rosato, DV i Rosato, MG – Plastics Technology Handbook, 4a edició, CRC Press, 2006
• Glanvill, AB - Llibre de dades de l'enginyer de plàstics, Publicacions d'enginyeria mecànica, 1993
• ASTM D882-18 - Mètode de prova estàndard per a les propietats de tracció de làmines de plàstic prima, ASTM International
• ISO 4591:1992 - Plàstics - Pel·lícules i làmines - Determinació del gruix mitjà, Organització Internacional per a la Normalització