コンピューターサイドシールヒートカット製袋機の仕組み

A コンピュータサイドシールヒートカット製袋機は、軟包装製造の主力製品の 1 つです -。この装置は、側端をシールし、所定の長さに切断することにより、フラット フィルムのロールを個別の袋に変換する装置で、すべて 1 つの連続プロセスで行われます。コンピュータ制御バージョンが純粋に機械的な以前のバージョンと異なるのは、それがなければ不正確な熱プロセスとなるパラメータ制御のレベルです。温度、圧力、切断長さ、ライン速度はすべて PLC または産業用コンピューター システムによって管理され、実行間およびオペレーター間での出力の一貫性が大幅に高まります。

この記事では、コンピュータサイドシールヒートカット製袋機の動作、管理する品質変数、および袋の大量生産においてコンピュータ制御がなぜ重要なのか。{0}}

機械の働き

この機械は、ロール状の管状または平らなプラスチック フィルム - (通常は、LDPE、HDPE、LLDPE、BOPP、CPP、または積層フィルム構造) - を受け取り、次の 3 つの同時または連続操作を通じて完成した袋を製造します。

餌やり: 制御された速度でフィルムを送ります

サイドシール: 熱と圧力を加えてサイドエッジを溶接します。

ヒートカット: 各シールサイクルの上部と下部で袋を切断し、個別の完成した袋を生成します。

フラット フィルム構成では、機械がフィルムの 2 つの横端をシールして、2 つのサイド シームとオープン トップを備えたバッグ本体を作成します。-チューブ状フィルム構成では、機械はチューブの両側の折り目をシールし、連続した 1 つの端を充填のために開いたままにします。

のコンピュータサイドシールヒートカット製袋機これらの各ステップにデジタル精度を追加します-。タイミングだけでなく、シールの品質を決定するすべてのパラメータの一貫性も向上します。

ヒートシールの仕組み

ヒートシールは基本的に熱溶着プロセスです。 2 つのポリマー フィルム表面を高温で押し付けて一定時間保持すると、界面のポリマー鎖が境界を越えて拡散し、冷却すると 2 つの表面が永久的に結合します。

「シール ウィンドウ」-、許容可能な結合を生成する温度、圧力、滞留時間の組み合わせ - は、各フィルム材料に固有です。 LDPE の場合、通常のシール温度範囲は 120 ～ 160 度です。しかし、BOPP の場合は 100 ～ 130 度に近くなります。これは、BOPP がより低い温度で溶けるためです。したがって、この範囲を下回ると、結合が弱くなるか、部分的に結合されます。それ以上になると焼けやフィルムの歪み、シールバーの固着などの原因となります。

Packaging Technology and Science (Wiley) に掲載された 2021 年の軟食品パッケージのシール強度に関するレビューでは、これら 3 つの要素間の関連性は単純な合計ではないと述べています。したがって、温度、圧力、保持時間は、直接的ではない方法で相互に影響します。-また、最適な混合は、膜の厚さ、コーティングの種類、シールがホット フィルまたはコールド チェーンの条件に対応する必要があるかどうかによって異なります。-そのため、コンピュータ-制御の機械は、フィルムの種類ごとに調整されたレシピを保存することで、この複雑な作業を処理します。次に、製品コードでそれらを抽出します。そのため、作業員の経験に頼って手動で数値を設定することはありません。

でコンピュータサイドシールヒートカット製袋機、シーリング ステーションは通常、次のもので構成されます。

加熱シールバー(上部シール要素)、多くの場合、コントローラーにフィードバックする熱電対が埋め込まれています

アンビルまたはカウンターバー-(下部要素) フィルムが押し付けられる部分

空気圧またはサーボ駆動のアクチュエータ-制御された圧力の下でバーを結合します

PLC または IPC (産業用 PC)温度 PID ループ、圧力プロファイル、開閉タイミングを管理します。-

袋の各長さの上部と下部にあるヒート カット バーは 2 つの機能を同時に実行します。加熱されたワイヤーまたはナイフの刃を使用して、一方の袋の上端をシールしながら、その上の袋の下端を切断します。

コンピュータ制御の役割

名前にある「コンピュータ」はマーケティング記述子ではありません - これは、マシンの制御方法における真のアーキテクチャの変更を指します。

初期の製袋機は、サイクル タイミングを定義するために機械式カムを使用していました。{0}シールバーの開閉を制御する同じカムで、カット長も設定します - 袋サイズの変更には物理的なカムの交換が必要です。これにより、切り替えが遅くなり、オペレータに依存し、不正確になりました。-

A コンピュータサイドシールヒートカット製袋機機械式カムを電子モーションコントロールに置き換えます。典型的な最新のシステムでは次のものが使用されます。

デュアルサーボモーターフィルム牽引用: 1 つは巻き戻しスタンドに、もう 1 つはメイン ドライブにあり、一定のフィルム張力と正確な固定長送りを維持するためにコントローラーによって調整されます。-

PLC-ベースのヒートシール制御: 閉ループ PID 温度制御により、シールバーの温度を設定値の ±1 度以内に保ちます。これは、一貫したシール強度にとって重要です。

タッチ-スクリーン HMIレシピ データベースを使用: オペレータは、保存されているパラメータ セット - 袋の長さ、フィルムの種類、シール温度、カット温度、ライン速度 - に対応する製品コードを選択すると、機械が自動的に調整されます-

エンコーダのフィードバックフィルムドライブ上: コントローラーは常に正確なフィルムの位置を把握しているため、シールバーのサイクルとカットブレードのサイクルを正確に同期させることができます。

このアーキテクチャにより、カムベースのマシンでは通常 30 ～ 60 分かかる切り替え時間が 5 分未満に短縮されます。{2}コンピュータサイドシールヒートカット製袋機電子レシピリコール機能付き。

ヒートカットプロセス

熱切断は機械切断とは異なります。加熱されたブレードまたはワイヤーは、単にフィルムを切り裂くだけではなく、下降するときに材料を通る狭いチャネルを溶かします。-。溶融したポリマーが切断端で一緒に流れ、いわゆる熱シールされた端が形成されます。これにより、バッグの周囲がほつれたり、切れ目が開いたりするのを防ぎます。-

ヒートカットの品質は以下によって決まります。

ブレード温度：低すぎると切断端のシールが不完全になります。高すぎるとフィルムが刃にくっついたり、刃先がギザギザになったりする原因になります。

ブレード降下速度: 滞留時間が不十分な高速降下では、エッジに不完全な結合が残ります。

フィルムテンション: フィルムが伸びたり裂けたりしないように、カット中に張力を制御する必要があります。

Research in Materials Today: Proceedings (Elsevier、2023) では、ソフトパッキンのシール品質を調査しました。クリーンエッジは、シールコーナーでブレードの温度とフィルムの張力がどのように連動するかに非常に敏感であることがわかりました。つまり、これはまさに製袋機の上部と下部のシールバーで起こっていることです。したがって、コンピュータ制御を使用すると、これらの設定を調整して狭い範囲内に保つことができます。したがって、手動の機械ではこれを確実に行うことができません。

フィルム素材とそのシール挙動

コンピューター側シールヒートカット製袋機は多くのフィルム種類に対応する必要があります。したがって、それぞれに独自の熱特性があります。

LDPE (低密度ポリエチレン): 柔軟性があり、密閉性が高いのでよく使われるフィルムです。したがって、LDPE はシール範囲が広いです。また、他の多くのフィルムよりも大きな温度変化に対応できます。

HDPE (高密度ポリエチレン)-：LDPEよりも融点が高いフィルムです。したがって、より高いシールバー温度が必要です。したがって、HDPE はより硬く、よりサクサクした袋を作ります。しかし、過度の熱にはより敏感です。

BOPP (二軸延伸ポリプロピレン):-透明で食品包装に広く使用されています。 BOPP のシール ウィンドウは狭く、バー温度が正確に制御されていない場合、「焼き付き」が発生する傾向があります。- まさに PID 温度制御が最大の価値をもたらすシナリオです。

CPP (キャストポリプロピレン): BOPP と同様の光学的透明性を持ちますが、より優れたヒートシール性とより広い処理ウィンドウを備えています。

ラミネートフィルム: 内側の層がシーラントであり、外側の層がバリアまたは印刷を提供する 2 層構造。-機械は外層から内層までシールする必要があり、これには慎重な温度プロファイリングが必要です。

材料 - 間、および同じ材料の異なる厚さ - 間で切り替える柔軟性は、電子制御アプローチの最も強力な議論の 1 つです。レシピシステムにより、組み合わせごとに最適化されたパラメータを保存し、手動で試行錯誤することなく呼び出すことができます。

生産高と品質変数

最新の高速-コンピュータサイドシールヒートカット製袋機袋のサイズ、フィルムゲージ、機械の構成に応じて、ユニットは毎分 30 ～ 200 袋を生産します。ダブルレーン機は、2 つのフィルム幅を並行して処理することで、この範囲の上限に達することができます。

出力が仕様を満たしているかどうかを決定する品質変数は次のとおりです。

ASTM F88 は、シールを剥がしたときの強度を示す標準テストです。したがって、機械のシール品質が特定の作業に十分であるかどうかを確認するための数値ベースの方法が得られます。食品包装を対象とする袋メーカーは、通常、充填プロセス中の応力を考慮してシール直後にホットタック性能を測定し、シール剥離値が 8 N/15mm を超えることを最低目標としています。{6}}

コンピューター制御で歩留まりが向上する理由

コンピュータ制御バージョンのビジネス ケースは、最終的には、手戻りや拒否なしに仕様を満たす、生産されたバッグの割合を - 生み出すことになります。-

Cam- ベースのマシンでは、歩留まり低下の主な原因は次のとおりです。

運転中にシールバーが加熱または冷却されるときの温度ドリフトによるシール強度の変動

カムプロファイルの機械的摩耗による長さの不一致

オペレーターが試行的に設定をダイヤルインするため、切り替え中の高い廃棄率

A コンピュータサイドシールヒートカット製袋機3 つすべてに対応します。 PID 温度制御は、生産稼働全体を通じて一貫したシール温度を維持し、停止後に迅速に回復します。電子的な長さ設定により、段階的な長さのドリフトの原因となる機械的摩耗が排除されます。また、レシピのリコールは、次の製品のパラメータが推定ではなく事前に最適化されるため、切り替えのスクラップが最小限に抑えられることを意味します。-

ヒートシールパラメータの最適化を分析した RDM Test Equipment の 2024 年の技術文書には、設定を推定して事後対応的に調整するのではなく、製造時に最適なシール条件を維持すること - が、シール関連の無駄を削減する上で唯一最大の制御可能な要素であると記載されています。-。コンピュータ-制御のマシンは、この原理を実際に実装したものです。

まとめ

のコンピュータサイドシールヒートカット製袋機は、単純な機械的概念を採用しており、- フィルムを送り、端をシールし、長さに切断する - と、それを十分に洗練された制御システムで囲み、さまざまな素材や袋のサイズにわたって一貫した高品質の出力を生成します。-ヒートシール機構は、温度、圧力、時間に依存する精密な熱溶着プロセスであり、厳しい公差内に保たれます。コンピューター制御システムは、これらの公差を正確に管理し、オペレーターへの依存を減らし、切り替えを加速するために存在します。

製袋装置を評価する調達チームにとって、重要な比較は異なる機械ブランド間ではありません-。制御アーキテクチャ間です。つまり、機械がどのくらい早く製品を切り替えることができるか、生産稼働中にシール パラメータをどの程度正確に保持するか、通常の動作中にどのくらいのスクラップが発生するかなどです。これらの各側面において、コンピュータ制御のマシンは機械的な代替手段に比べて目に見える利点をもたらします。{3}

参考文献:

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• トゥエンテ大学。 （2026年）。シールの完全性を理解する: 軟包装のシールと密閉。研究リポジトリ。
• RDM試験装置。 （2024年）。フレキシブルポリマーフィルムのヒートシールパラメータと完成したパッケージシールの完全性。テクニカルノート。
• ASTM F88/F88M-21。フレキシブルバリア材料のシール強度の標準試験方法。 ASTMインターナショナル。
• ビジ、KB、他（2023年）。柔軟なプラスチック食品包装のシール材: レビュー。包装技術と科学、ワイリー。 DOI: 10.1002/pts.2732