ヒートシールヒートカット製袋機に最適なプラスチックフィルムの種類は何ですか?

軟包装におけるあらゆる仕様決定は、最終的には 1 つの質問に絞り込まれます。「このバッグはどのようなフィルムで作るべきか?」というものです。を運営しているメーカーにとっては、ヒートシールヒートカット製袋機、この質問はほとんどの人よりも重要です。この機械の設計は、特定の温度と厚さの範囲内で熱溶融および機械的に切断できるフィルムを想定しています。その窓の外に出るとプロセスが崩壊し、シールが弱くなり、エッジが変形したり、刃がきれいに切れなくなったりします。{2}

どのプラスチック フィルムがヒート シールのヒート カット プロセスに自然に適合するか-、どのプラスチック フィルムが追加のエンジニアリングを必要とするか-を理解することが実際的に必要です。この記事では、この機器カテゴリの技術的要求に対して映画の状況をマッピングします。

ヒートシールヒートカットプロセス: フィルムが処理しなければならないこと

特定のフィルムを検討する前に、ヒートシールヒートカット製袋機が基材に実際に何を要求するかを理解するのに役立ちます。

この機械は切断位置で 2 つの操作を同時に実行します。加熱要素が切断線の両側でフィルムを溶融し、ブレード-または溶融したシーリング ワイヤ-がフィルムを切断します。これは、映画が次の 3 つの基準を同時に満たさなければならないことを意味します。

• 熱可塑性樹脂の反応:フィルムは、制御された熱と圧力の下で予想どおりに軟化し、融合する必要があります。
• クリーンな熱分離:フィルムは、切断要素に過度の溶解、糸引き、またはエッジの蓄積を生じさせることなく、加熱されたシールラインできれいに切断する必要があります。

機械的完全性:フィルムは、ウェブの取り扱い、シール、切断サイクルを通じて、伸びたり、裂けたり、層間剥離したりすることなく、その寸法を維持する必要があります。

3 つの基準をすべて完全に満たす映画はありません。機械構成-とフィルム選択-のコツは、特定の用途に対するトレードオフを最小限に抑える材料を選択することにあります。-

ポリエチレン: デフォルトの選択

さまざまな形状のポリエチレンは、ヒートシールヒートカット製袋の主力製品です。その広範な使用は偶然ではありません。良好な熱プロファイル、優れたシール性を備え、袋の製造に必要なゲージ範囲で経済的です。

LDPE (低密度ポリエチレン)

LDPE のビカット軟化点は約 90 ～ 100 度、DSC 融点は約 110 度です。ヒートシールヒートカット製袋機では、LDPE は通常 120 度から 150 度のシールバー温度で稼働し、およそ 30 度から 40 度の実用的なシールウィンドウを生成します。

この広いウィンドウにより、LDPE の実行が容易になります。オペレーターには、密閉不足や過熱の危険をすぐに招くことなく、温度を調整できる十分な余地があります。-適切な温度でのLDPEのシール強度は通常5～12 N/15 mmに達します。これは、ほとんどの小売用および軽量の工業用バッグ用途には十分です。

また、LDPE は、標準装備の最も広いゲージ範囲と互換性があります。ほとんどの機械は、特別な構成を必要とせずに、0.010 mm ～ 0.120 mm のLDPEを処理します。

HDPE (高密度ポリエチレン)-

HDPE の融点はより高く、-約 130 度-これはより結晶性の高い分子構造を反映しています。これは、より高いシール温度要件を意味します。シールバーは通常 140 度から 170 度の間で動作します。

利点は、同等のゲージでより硬く、より強力なバッグであることです。 LDPE と同じ厚さの HDPE バッグは、伸びたり破れたりすることなく、より多くの重量を運ぶことができます。このため、HDPE は、剛性と強度が重視される商品袋や再利用可能な袋の製造に最適な選択肢となります。

その代わりに、有効なシール範囲が狭くなります。-したがって、HDPE をその温度範囲の最高温度で実行すると、表面の光沢が低下し、エッジが曲がってしまう危険性があります。したがって、ヒートシールヒートカッティング製袋機のセットアップには、本格的な生産を開始する前に、慎重な PID 調整とフルスピードでのテスト実行が含まれる必要があります。

LLDPE (直鎖状低密度ポリエチレン)

LLDPE は密度がLDPEとHDPEの中間に位置し、融点は約120度です。ヒート シール ヒート カット ラインでの価値は主にシール強度にあります。LLDPE は分子量分布が狭いため、LDPE よりも低温で強力なシールを形成し、より安定した溶融挙動が得られます。

LLDPE は、メーカーが適切なシール強度を維持しながらシールバーの温度を下げてヒーターの寿命を延ばしたり、エネルギー消費を削減したい場合に特に役立ちます。ほとんどの場合、バッグ製造用の独立した基材としてではなく、多層フィルムの層として使用されます。-

ポリプロピレンフィルム

CPP (キャストポリプロピレン)

CPP は、インフレーションフィルム押出ではなくキャスティングによって製造されるため、異なる機械的特性と熱的特性が得られます。その融点は約 160 度から 165 度で、信頼性の高い接着を実現するにはシールバーの温度が 160 度から 200 度である必要があります。

CPP の優れた点は、LDPE よりも優れた透明性と防湿性です。そのため、CPP で作られた袋は、袋の見た目と優れたバリア特性の両方が重要となる食品包装によく使用されます。

ヒートシールヒートカット製袋機でCPPを実行するには、より多くの熱入力が必要です。そのため、より多くのエネルギーを消費し、シール部品の摩耗が早くなります。また、シールに必要な温度が高いため、長時間使用すると切断刃にわずかなエッジの蓄積が生じる可能性があるため、切断部分のケアをより頻繁に行う必要があります。通常のブレードのクリーニング間隔は、LDPE の実行に比べて短くする必要があります。

BOPPおよびOPP（二軸延伸・延伸ポリプロピレン）

BOPP は、ヒートシール熱切断装置にとって最も重要な課題です。二軸延伸プロセスによりポリマー鎖が 2 方向に整列し、引張強度と透明度が劇的に向上しますが、実効融点が上昇し、シールウィンドウが狭くなります。

純粋な BOPP は、ポリエチレンと同じ方法で確実にヒートシールすることができません。標準 BOPP では、片面にヒートシール可能なコーティング (通常はアクリルまたは PVdC) を施すか、共押出シール層を必要とします。{1}これらのいずれかの変更がなければ、BOPP は標準的なヒートシール熱切断製袋機で信頼性の高いシールを形成できません。

シール可能なコーティングを使用して BOPP を実行する場合は、歪みを避けるためにシールバーの温度をベース フィルムの軟化点未満に保つ必要があります。{0}}通常、±3 度以内の精密な温度制御が必要です。このため、BOPP は技術的に要求の厳しい素材であり、機械のセットアップには注意が必要ですが、小売包装用の袋の透明性と印刷適性の点で優れた結果が得られます。

多層フィルムとラミネートフィルム

ほとんどの市販のバッグ生産では単層フィルムは使用されません。{0}多層共押出成形と接着剤ラミネートにより、メーカーは、ある材料のシール性と別の材料のバリア、強度、または印刷表面を組み合わせることができます。

ヒートシールヒートカット製袋機で使用される一般的な構造は次のとおりです。

HDPE よりもLDPE:LDPEのシールのしやすさとHDPEの剛性を組み合わせています。

バリアコア上の LLDPE シール層: 酸素または湿気のバリアとして内層を使用しながら、シール強度を最適化します。

金属化フィルム (PET{0}met/LDPE): 食品または医薬品用途にバリア層を提供します。通常、金属化された表面を直接シールすることはできません。 LDPE シール層は内側を向きます。

ラミネートフィルムを使用する場合、層間剥離のリスクが重要な制約となります。フィルムの層間の接着力がシール強度より弱い場合、シールは保持されますが、応力がかかると層が分離します。-この故障モードは、製造中に検出するのが難しく、最終使用時に危険です。-

厚さとゲージに関する考慮事項

ヒートシールヒートカット製袋機の実際の厚さの範囲は、機械の設計によって異なりますが、標準的なポリエチレンフィルムの場合、通常は 0.010 mm から 0.100 mm の間に収まります。この範囲を超えると、調整が必要になります。

0.010 mm (10 ミクロン) 未満: 超薄フィルムは、機械のウェブ ガイド システムに確実に供給することが困難です。-また、シールバーが強力に接着するのに十分な材料が含まれていない可能性があります。したがって、非常に正確なウェブ張力制御を備えた特別な機械が必要です。

0.100 mm (100 ミクロン) 以上: フィルムが厚いと、それに比例して高いシール温度と、より積極的な切断機構が必要になります。シール要素は、より大きな材料質量を通じて十分な熱を伝達する必要があるため、滞留時間の要件が延長され、実効ライン速度が低下する可能性があります。

0.015 mm ～ 0.050 mm の範囲で HDPE およびLDPE 用に構成されたヒートシールヒートカット製袋機は、最も一般的で最も寛容な生産セットアップを表します。この範囲外で作業を行うオペレータは、プロセス開発に時間を投資し、コンポーネントのシールと切断のメンテナンス間隔を短縮することを期待する必要があります。

特殊映画と新興映画

PLA（ポリ乳酸）

PLA は、コーンスターチまたはサトウキビに由来する生分解性の生体高分子です。約 100 度から 120 度-の比較的狭い窓内でシールするため、低温のヒートシール構成と互換性があります。-ただし、PLA には隣接するフィルム層がロール内で融合する「ブロッキング」が発生する傾向があり、搬送の問題が発生します。

ヒートシールヒートカット製袋機では、PLAの張力管理には細心の注意が必要です。また、フィルム混合物にアンチブロック添加剤が必要になる場合もあります。-そのため、シール強度も同様のポリエチレンよりも通常低くなります。そのため、その使用は軽い梱包作業に限定されます。

ナイロン(ポリアミド)

ナイロン フィルムは高い耐熱性と優れた突刺強度を備えているため、重い製品や鋭利な製品の包装に適しています。{0}}ただし、ナイロンは湿気を吸収しやすいため、濡れたナイロンでは確実に密閉できません。通常、フィルムウェブの予備乾燥が必要であり、標準的なポリエチレンの実行では珍しいプロセスステップが追加されます。

フィルムを機械構成に適合させる

業界の技術文献による実際的な推奨事項は簡単です。リスクが最も低いエントリ ポイントとして、LDPE または HDPE から始めます。{0}これらの材料は、最も広いプロセスウィンドウ、最も寛容な熱プロファイル、そしてヒートシールヒートカット製袋装置用に最適化された最も広く入手可能なフィルムグレードを備えています。

製造要件がより具体的になるにつれて、-高いバリア、より優れた透明性、より優れた強度-が LLDPE ブレンドと多層共押出-に移行しています。 CPP、シール可能なコーティングを施した BOPP、および特殊フィルムは、その特定の特性が真に必要であり、より厳格なプロセス制御による運用上のオーバーヘッドが正当化される用途に使用してください。

複数の材料の生産用にヒート シール ヒート カット製袋機を指定する場合は、機械の温度コントローラーがフィルム ポートフォリオの全範囲をサポートしていること、および素早い変更が可能なシーリング バー構成が利用可能であることを確認してください。-製品混合物が大幅に異なるフィルムタイプにまたがる場合、より汎用性の高い機械の追加資本コストは、多くの場合、切り替え時間の節約という形で報われます。

よくある映画関連の問題-

この装置のどこでフィルムが失敗するかを理解することは、品質の問題のトラブルシューティングと防止に役立ちます。

よくある質問

ヒートシールヒートカット製袋機は生分解性フィルムを使用できますか?
はい、PLA やその他の生分解性ポリエステルも加工できますが、機械の設定を変更し、シール温度を下げ、ウェブの張力を調整する必要があります。{0}フィルムの供給者は、使用する生分解性グレードに固有の処理ガイドラインを提供する必要があります。

この装置が確実に処理できる最も厚いフィルムはどれですか?
標準的な機械は通常、特別な変更を加えることなく、最大 0.100 mm (100 ミクロン) のLDPE または HDPE を処理します。さらに、滞留時間の延長と強化されたシールバーを備えた頑丈な構成を探してください。-

フィルムの色はシール性能に影響しますか?
顔料を含むフィルム-特に黒、白、メタリック-は、顔料粒子が熱伝導率に影響を与えるため、温度調整が必要になる場合があります。白色顔料は多くの場合、有効シール温度の要件を高めます。カーボンブラックはそれを下げます。特定のカラーグレードでテストを実行することを常にお勧めします。

同じフィルムグレードでも速度が異なるとシール品質が異なるのはなぜですか?
シールバーの滞留時間-フィルムが圧力と熱にさらされる時間の長さ-はライン速度によって変化します。速度が遅いと滞留時間が長くなり、ある点まではより強力なシールが生成されます。過度の滞留はフィルムを過熱させます。サーボ制御されたドウェル補正を備えた最新の機械のほとんどは、自動的にドウェル補正を行いますが、古いモデルでは、生産速度を変更するときに手動で調整する必要がある場合があります。{4}

ヒートシール、ヒートカット生産の場合、サプライヤーにどのようなフィルム特性を要求する必要がありますか?
フィルム グレードのシール開始温度、推奨シール バー温度範囲、摩擦係数 (COF)、ゲージ公差、およびブロック防止剤やスリップ防止剤の有無を指定します。これらのパラメータは、ヒートシールヒートカット製袋機のセットアップ手順と出力の一貫性に直接影響します。

結論

LDPE、HDPE、LLDPE 形式のポリエチレンは、ヒートシール熱切断製袋機の用途の大部分をカバーしており、メーカーはこれらの実証済みの基材を使用して材料評価を開始することで十分なメリットを得られます。{0} CPP は、より高いプロセス温度を犠牲にして、温度とバリアエンベロープを拡張します。 BOPP では、ヒートシールに参加するためにシール可能なコーティングまたは共押出が必要です。多層構造は、単一のフィルムだけでは達成できない特性の組み合わせを可能にしますが、層間剥離のリスクが発生するため、フィルムの仕様とプロセス制御を通じて管理する必要があります。

映画の決定は、最終的に制作経済全体を決定します。頻繁にブレードを交換せずに毎分 80 メートルできれいに動作するフィルムは、絶えず調整を必要とする技術的に優れたフィルムよりも優れたパフォーマンスを発揮します。実際のフィルムの選択は、性能要件とプロセスの安定性のバランスをとることを意味します-。ヒートシールヒートカット製袋機を使用するほとんどの製袋メーカーにとって、一貫した生産を実現するための最も信頼できる方法は依然としてポリエチレンベースの構造です。-

出典:

• 包装技術およびエンジニアリング ハンドブック - 軟包装フィルムのシール開始温度の原理と熱シール ウィンドウの定義。
• Journal of Plastic Film & Sheeting -LDPE、HDPE、ポリプロピレン フィルム構造のシール強度データとサーマル シール パラメータ分析。
• 産業用フレキシブル パッケージング システム - ヒートシール バーの温度範囲とポリエチレン フィルム グレード間のゲージの互換性に関する技術仕様。
• Polymer Science and Technology Quarterly - ヒートシール性に対する分子構造の影響:LDPE、HDPE、LLDPE、およびポリプロピレンの熱プロファイル。
• International Packaging Innovation Council - ヒートシール袋製造プロセスにおける材料選択ガイドラインとフィルム適合性に関する推奨事項。