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      高速半收縮包裝機的開發(fā)

      發(fā)布時間:2020-07-17 14:11:14 |來源:網絡轉載

      某重工公司開發(fā)的半收縮包裝機的處 理能力為70箱/分,是能同瓦楞板紙箱包裝機 (M-70)組合的,從集成到包裝構成流水線的 高速機。

      薄膜和托盤采用獨創(chuàng)的熱培化涂敷接 臺'薄膜釆用小型切斷刃進行自動切斷1收 縮爐釆用遠紅外線陶瓷加熱器放射爐.是可 進行區(qū)域溫度控制的節(jié)能爐。

      1. 半熱收縮包裝形態(tài)和包裝工序

      1列出半收縮包裝形態(tài)和老包裝形態(tài) 的比較。半收縮包裝的外觀優(yōu)良,輸送性 也好。

      2列出半收縮包裝工序和技術關鍵 點。主要工序有薄膜卷纏、薄膜和瓦楞板紙 托盤的接合、薄膜的切斷及熱收縮。以下, 是開發(fā)的關鍵要點:

      1. 由于用70箱/分的高速包裝,所以有 穩(wěn)定的輸送技術!

      <2)有不發(fā)生松弛的緊密的薄膜卷號 技術;

      <3)薄膜和瓦楞板紙有異種材料的高速 接合技術和接合強度的可靠性;

      (4)能連續(xù)地將薄膜和各托盤進行高精

       

       

       

      1 包裝形態(tài)和特征

      包裝名 標

      包      裝      形      毒

      包裝形布特點

      瓦榜板紙律卷簡凸印包裝

      作二^用瓦楞板紙箱包裝姓

      jr普通的包裝

      不好承載,撤遷容易

      由于見不到商品,在紙殼上要印団

      商品名符

      全火墉包裝

      用博虞全間包瘻瓦務

      根紙托盤上的姓料?

      已成商品

      •成本低

      撤送運輸操作時要注意下面的薄膜

      半與蝠包裝

      (為本次開蟆機)在

      瓦楞板紙托盤的妹髀

      ■上面BE養(yǎng)薄膜,芳

      將薄膜和托盤結合的

      于托童        技合共右獨

      包裝

      由于見到離品,不必在托盤上印

      由于下面是瓦楞根紙,托盤搬送容

      •成本低

       

       

      2      半收縮包裝工序和技術關鍵點

       

      飲耕罐                      薄'

      美        處理能力:7。箱/分

      打包桿°

      工       序

      卷裝

      V膜和瓦榜板堪的堵會

      毋膜切新

      熱收編

      枚術美It

      沒有松弛的卷纏技術

      (H)不冋牯羿的貞速堵合

      (d)碗保堵臺強度

      1

      1

      (B)能保證切斷

      (b)切斷面良好

      (B)外運精良

      (b)包裝產密

      《口蔣耗降低

       

      度地切離$

      (5)開發(fā)的熱收縮妒熱效率高,能得到 外觀精良,收縮緊密的包裝。

      1. 包裝技術

      3.1接合技術

      在半收縮包裝時,必須使薄膜和瓦楞板 紙托盤緊密接合。表3列出新開發(fā)機的接合 表3 接合方 方法,瓦楞板紙托盤和薄膜接合的必要條件 及接合飄度試驗評價。采用熱熔接或脈沖培 接的剪切強度高,但是剝離強度低;熱熔化 法的剪切強度和剝離強度都高〉而超聲波陪 接和高頻熔接的加壓力大,因而使瓦楞板紙 發(fā)生變形,所以不宜使用。

      法和接合強度

       

      接合法名群

      接合法方法和原理

      并包拉伸強度

      剝離強度

      熱懐接

      (熱板法)

      將內隆在flf封桿內的如熱器作為除 觀,對接合物進行加壓,通辻嗎傳導 進行加熱增合

      2、Q?2,3

      (kgf*/mmz)

      (kgf/mm

      豚井裕接

      裝在密封桿表面的條狀加熱器在眸 冋通過大電虛,通過熱傳導進行加熱 培合

      2.2—2.5

      (kgf/mms)

      D、5?丄6

      (kgf/mni

      O

      熱籍 化

      (帯潛液方式)

      使固毒粘合劑加熱矯化成滾體,用 高壓空,噴射到接合場上,熱后加壓 接合           1

      >3,0

      (kgf/mm2)

      2.2—2,5

      (kgf/mma)

      ®

      超聲波培接

      將超聲波強力俺導至錯會部位,由 摩擦熱進行熱培化和加壓結臺

      隨著壓力的加大,瓦楞板紙產生變形

      X

      高甄博接

      都壓狀奄下,施加高頻電壓,通 過高撅感應電的內熱進行樓合

      同         上

      X

      瓦榜板紙托盤 和•膜摟合的 必要條件

      (a)瓦楞板紙托盤沒有變形           (b)必要的接合強度

      甲,勢切拉伸強度t 2.0kgf/mms以上(薄膜母材強度的7成以上)

      乙、剝離強度'l.Hkgf/mm。以上]瓦楞板場托盤表面維托盤表面紙的剝離強度D.2kgf/mm‘ 7偌以上)

      據此判斷,從薄膜和瓦楞板紙托盤的接 合強度考慮,以選用熱熔化法最適宜。

      3?2熱熔化接合技術

      從熱熔化薄膜的收縮方向考慮,熱熔化 必須涂敷在托盤長度的兩邊。通常將托盤的 長度方向置于傳送帶的寬度上進行輸送。因 此,以往的涂敷方法如圖la所示,使托盤機 械到包裝機之間成90°回轉,將托盤的長度方 向作為涂敷時的行進方向,涂敷后再旋轉

      90°,然后送入包裝機,構成“回轉涂敷法,

      這個卷方法,因熱熔化噴槍到托盤涂敷 面的噴射距離L)短,所以釆用普通的技術 進行涂敷時,路線就長。另外,在高速運行 旋轉時,由于飲料麓可能自托盤飛出,所以 速度是有限制的,考慮以不使托盤旋轉危及 操作為條件,將升發(fā)速度控制在70箱/分。適 應這一條件的新的“直接涂敷法”的原理如圖 1 所示.圖2示出直接涂敷法的程序.

       

       

       

      1     熱址化潦敷法的比較(直接涂敷法不必進行回轉,有高速穩(wěn)定的優(yōu)點)

      包裝機熱址化潦敷法的比較圖包裝機熱址化潦敷法

       

       

      直接涂敷法是將4個無熔化噴槍,斜置 在托盤的行進方位,并和傳送帶同步行進, 將熱熔化液傾斜地從四角噴向托盤的前后兩 面.在下流面《前面),行進的噴槍由托盤中 央向兩側面涂敷,在上流面〈后面),噴槍則 由托盤兩端向中間涂敷。這樣,“直接涂敷 法”的噴射距離就增加。而且由于噴射距離可 變,也就改善了以前老方法的缺陷。下面介 紹這些缺陷及其改善狀況,

      1)彎曲繩狀筋(條狀突起)的產生《因 噴射熱熔化糊液,其粘著軌跡與距離L有成 比例的變化,因而產生曲線的現(xiàn)象〉

      3所示為熱熔化繩狀筋的彎曲量。其 大小與噴射初速度v及距離L有關.初速度 v大,繩狀筋的彎曲量就小=但是當涂敷面 受到噴射壓力時,會發(fā)生熱熔化的飛濺現(xiàn)象. 反之,若初速度V小,繩狀筋的彎曲量大。 因此,對繩狀筋彎曲量小及外觀好的噴射條 件〈包括噴嘴直徑、噴射初速度)進行了探討。 圖3所示為初速度20—25 m/s時的一個噴射 實例,在L<30Omm時,繩狀筋彎曲量在 1mm以下,外觀形狀也良好。

      包裝機熱熔化繩狀筋的彎曲量圖

       

      3 熱熔化繩狀筋的彎曲量 (恨如噴射隴離增大, 埋狀筋彎曲量也增大〉

      <2)繩狀筋尖端的鉤現(xiàn)象(熱熔化尖端 下降構成的鉤狀現(xiàn)象)

      4所示為鉤現(xiàn)象的調査結果。使用以 往的熱熔化噴槍時,隨著噴射距離的增大, 鉤量F也增大。使用經過改進后的噴槍,鉤 -:af很小,實用上沒有問題。由于這種改進 后的噴槍,其噴嘴的開用速度快,所以在噴 射開始時,閥部壓損是極小的。

      包裝機熱壕化繩狀筋尖端的釣現(xiàn)象圖

       

      a 熱壕化繩狀筋尖端的釣現(xiàn)象 (通過使用高應答性的 噴槍能防止鉤現(xiàn)象)

      (3)其它

      通過改變涂敷肘熱唇化料漿的種類和劣 化度,驗證了新機的穩(wěn)定性和實用性。

      3.3薄膜切斷技術

      用熱熔化法使薄膜和托盤接合后,還必 須進行切離,以往的切斷方法,常用的有如 下3|

      <1)將薄膜卷纏在托盤上,在運送桿內. 藏有閘刀式剪切機的切斷刃,通過切斷刃的 上下運動進行切斷,

      2      在運送傳送帶的下方裝有凸輪,切 斷刃通過凸輪的運動進行切斷,

      3)     采用激光的切斷方法。

      5所示是“小型切斷刃的自動切斷方 式二該方式的結構簡單,且切斷可靠。

      包裝機自動薄膜切斷法圖

       

      5 自動薄膜.切斷法(內藏在運 送桿內的切斷刃,通過導軌 在寬度方向自動切斷)

      內就在各運送稈內的小型切斷刃用旋轉 軸和凸輪推稈連接,切斷時凸輪推桿和導軌 連接,隨著托盤的前逬.切斷刃在托盤的蜜 度方向自動行走,切斷薄膜。其后通過反轉 用導軌,使切斷刃回復到初期位置。另外, 在切斷開始時,由于薄膜的錯動,切斷面容 易發(fā)生明顯的凹凸現(xiàn)象。因此,在運送稈上, 安裝了能自動開閉的薄膜壓板,以防止薄騰 的偏離。

      釆用激光自動切斷時,切斷刃必須內藏 在各個運送桿內。所以要求刀刃小型,更換 容易,用小功率就能可靠切斷。

       

      <1)切斷刃的選定

      切斷刃要容易得到,操作費用要低,按 市售的鐵刀選定4種規(guī)格用于試驗,以評價 蜂利度和壽命。4種鐵刀是鋸齒刃(1.5mm 厚)1種,平刃<0.5~0.1 mm厚)3種。

      切斷評價試驗證明,平刃鐵刀比鋸齒說 刀的效果好,所以選定平刃挽刀作切斷刃。

      <2)切斷面的直線性

      假如運送桿卷纏的薄膜松弛,切斷面的 凹凸量就大,外觀就差。假定薄膜卷纏時的 松弛度為B,那么,切斷刃的安裝角度& 與切斷面的直線性就有圖6所示的關系。

      包裝機切斷安裝南和切斷面的直線性

      場斷刃安裝角Ce C)

       

      6 切斷安裝南和切斷面的直線性(如

      C9 = 30°~60ot凹凸量在2mm以內)

       

       



      2)區(qū)域溫度調節(jié)方式;在爐的側面、 上面中央及兩端和爐的長度方向分割成多個 調溫區(qū)域??梢愿鶕嬃瞎薜某叽邕M行最優(yōu)

       

       

       
        LDPE薄膜的熱吸收特性曲線表

      當切斷刃的安裝角度Ci, = 90°時,如松 弛度。大,說明切斷開始時薄膜的張力不 足,薄膜容易偏離,切斷面產生大的凹凸。 隨著安裝角C,的減少,刀刃角趨小,在運 送桿上的切斷刃使壓緊薄膜的摩擦力增大, 抑制了薄膜的偏離。所以,即使薄膜的松弛 度6= 8—10 mm,切斷面的凹凸量也在2 mm以內,切斷質量良好。

      4.收縮技術

      4.1薄膜的熱吸收特性

      這次使用的薄膜是具有單向熱收縮的低 密度聚乙烯薄膜(LDPE材料,50nm厚)。

      7所示為LDPE薄膜的熱吸收特性. 表達了波長和紫外線穿透率的關系。在波長 A = 3.5k = 6?8呻 的遠紅外線區(qū)域,穿透 率低,熱收縮特性優(yōu)良。因此,選定遠紅外 線加熱器作為LDPE薄膜收縮加熱之用。

      4.2加熱器的選定

      8所示為遠紅外線加熱器的波長和放 射率的關系。當3種加熱器中的N型波長%》 2.5 nm以上時,其放射率高。圖7所示為 LDPE薄膜的熱吸收特性的匹配關系。

      4列出了 3種陶瓷加熱器和兩種遠紅 外線加熱器的功率密度,薄膜溫升率,薄膜 熱吸收率的數據。N型陶瓷 加熱器的薄膜溫升率比其它 陶瓷加熱器都高,功率密度 和耐熱性也都優(yōu)良。

      4.3收縮爐的制作 圖9所示是收縮爐的結 構。其特點如下:

      (1)遠紅外線放射收縮 爐:采用遠紅外線陶瓷加熱 器配置在爐的兩側面和頂面 上,構成放射式收縮爐; 區(qū)域溫度調節(jié),構成節(jié)能型的收縮妒,

      3)尺寸變換性:可按飲料罐的尺寸對加熱器進行最優(yōu)配備

      1. 調溫方法,由置入加熱器內的熱電 偶進行溫度檢測,用可控硅進行無級調溫。 另外,還有防止過熱的監(jiān)控功能。
      1. 開發(fā)機的犠監(jiān)結果

      10所示是高速半收縮包裝機(HS- 70)的外觀。表5中所列是主要的技術數據. 該機的試驗結果如下:

      5.1開發(fā)機的試驗結果

      U所示是開發(fā)機的結構及被包裝罐的 尺寸。在高速恒節(jié)距的傳送帶上進行熱熔化。

       

      4      收眉妨用琳熱器的選定

      加熱爐的神英

      功率密度

      (W/cms)

      薄膜溫

      升 率?

      禪 鷹

      吸收率

      耐 熱 経 度

      (V)

      #        征

      ft

      肉瓷加熱器J

      1.63

      O

      0.04

      O

      0.2»

      O

      600

      和案膜的領性優(yōu)良

      O

      向畫加熱審Y

      2.92

      O

      0-02

      O

      >0*23

      O

      500

      冋       上

      X

      句瓷加熱器N

      3-69

      ®

      0-15

      ®

      >0.3

      «00

      和鶯膜的相性憂 良,耐熱性憂良

      ®

      配電盤加熱器T

      1.72

      O

      0,02

      X

      0.27

      O

      450

      浦熱性理

      X

      衣英管加熱器

      2.5

      O

      0.04

      o

      0-20

      O

      500

      容曷加鸛不均

      *曲脫溫升率,轉膜吸&溫度上升/加熱審智入功率"C/mm/W

      1. 12、圖13所示為薄膜的卷纏精 度。托盤左右方向的薄膜長度Lr, Ll>折 葉處的長度%,U, R2> L的尺寸誤差都 在土2 mm以內。另外,對切斷面直線性有影 響的松弛度在3 mm以內,卷纏也緊密,
      2. 薄膜和托盤的接合強度高。即使用 70箱/分的高速處理時,接合強度也能滿足 JIS落下試驗的要求.
      3. 薄膜切斷不損傷刀刃,切斷面的凹 凸誤差在1 mm以內,切斷質量優(yōu)良。

      5.2收縮試驗結果

      用包裝機包封托盤時,在收縮爐內的收 縮效果如下:

      (1)包裝外觀

      薄膜嚴密地封住托盤的4面,飲料罐的 包封也嚴密。由于包裝沒有開口部位,塵埃和蟲害不易侵入

      2)包裝強度

      通過下落試驗(JIS標準)測定包裝強度, 能充分滿足客戶的需要,沒有強度不足。

      1. 結語 

      R方向苛浙長度R [mm>

       

      S13卷焼輸度< 折葉長度)左右前 后的折葉長度離差在土2 mm 以內

      高速半收縮包裝機(HS-70)現(xiàn)已順利投產。 這種高速半收縮機的特點是能見到箱內的內容物,外形美觀,高速穏定性強,能充分滿足客戶的需要。

       

       

       

       

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