Эволюция термосваривания

Спонсируемый контент | 2 июня 2023 г.

Чарльз Х. Триллих, соучредитель Packworld USA

Технология термосваривания развивалась на протяжении многих десятилетий, чтобы снизить затраты и увеличить прибыль за счет точной термосварки. В этой статье рассказывается об этих достижениях и о том, как всегда получать идеальные уплотнения.

В последние годы методы и средства резки и/или запечатывания пластиковых пленок и соединения пластиковых компонентов превратились из искусства в науку благодаря разработке и внедрению средств управления процессом, которые практически всегда гарантируют идеальное соединение. Развитие этих возможностей было вызвано спросом на пластиковые упаковочные материалы в критически важных областях применения, особенно в науках о жизни, где требуется проверка и отказы недопустимы.

Искусство термосваривания пластиковых материалов началось более или менее одновременно с разработкой самих термопластических материалов. Первоначально запечатывание материалов осуществлялось вручную с помощью простых горячих палочек или сварочных планок. При герметизации вручную время и качество герметизации были непостоянными и зависели от навыков оператора. Кроме того, уплотнения все еще были горячими, когда уплотняющее средство было удалено. Поскольку термосварки на пластиковых материалах не скрепляются прочно до тех пор, пока шов не остынет, целостность шва зависела от «горячей липкости», способности слоев пленки прилипать друг к другу, пока они еще горячие в процессе сварки. Пластиковые пленки были модифицированы для повышения их «горячей клейкости». Это увеличило стоимость пленки, но не обязательно улучшило предельную прочность сварного шва. При этом крайне важно было обращаться с теплой пленкой очень осторожно, чтобы не повредить целостность или внешний вид пломбы. До появления импульсных запечатывающих машин запечатывание осуществлялось с помощью машин, оснащенных «горячими стержнями» или «горячими плитами». Горячие стержни и плиты по-прежнему используются в тех случаях, когда контроль охлаждения не так важен для конкретного применения. В машинах для запечатывания пластика с «горячими стержнями» используются сварочные стержни, которые постоянно нагреваются с помощью картриджных нагревателей, которые расположены внутри стержня как можно тщательнее, чтобы обеспечить равномерный нагрев свариваемой поверхности стержней. Постоянно нагреваемые стержни и плиты полезны в тех случаях, когда скорость машины и природа свариваемых материалов открывают широкие возможности термической обработки. Некоторые материалы пластиковой пленки обладают способностью к сварке в широком температурном диапазоне и успешно герметизируют, несмотря на большие различия в температурах герметизации. Однако многие пленки не обеспечивают широкого допуска в диапазоне температур сварки. Большинство операций по герметизации или сборке пластиковых материалов не могут позволить себе риск и сопутствующие затраты на создание дефектной продукции, вызванные отсутствием контроля времени и температуры. Это особенно актуально для упаковки товаров медицинского назначения, продуктов питания, а также драгоценных или вредных материалов. В середине 1940-х годов на рынке появилась технология «импульсной термосварки». Это был важный вклад в искусство термосваривания, поскольку оно давало возможность обеспечить мгновенный импульс мощности через относительно тонкий нагревательный элемент, который был прижат к двум или более слоям пластиковой пленки. Энергия, подаваемая на ленту, производила достаточно тепла, чтобы соединить материалы, и зажимы могли оставаться закрытыми достаточно долго, чтобы уплотнительная лента остыла и создала приемлемое уплотнение. Метод импульсной сварки постепенно получил признание и завоевал значительную долю рынка, особенно для запечатывания полиэтилена и аналогичных продуктов. Ранними импульсными термосварочными машинами можно было управлять только путем установки напряжения, подаваемого на термосварочную ленту, и установки времени цикла сварки. На машинах с ручным управлением продолжительность каждого цикла определялась от цикла к циклу навыками оператора, поскольку температура сварочной ленты и стержней постепенно повышалась с каждым циклом. Когда равное количество энергии прикладывается к уплотняющему элементу при каждом дополнительном цикле, температура уплотнения постепенно повышается и в конечном итоге становится слишком высокой. Поэтому его необходимо часто регулировать, чтобы избежать перегрева.