Советы по калибровке трейсилера для максимально эффективного запечатывания лотков
Каждая минута простоя производственной линии из-за дефектов упаковки обходится в тысячи рублей упущенной прибыли. Поэтому важно правильно калибровать трейсилеры. Многие операторы думают, что достаточно один раз настроить машину по инструкции производителя и гна будет работать без сбоев. Но реальность оказывается сложнее. Изменения температуры воздуха, влажности в цеху, характеристик упаковочной пленки требуют тонкой подстройки параметров.
Принципы калибровки трейсилеров
Прежде чем разбирать особенности настройки оборудования, нужно рассмотреть, как трейсилеры формируют герметичные соединения между лотком и верхней пленкой. Запайка включает 3 этапа:
- Специальная плита или планка разогревает поверхность материала до температуры размягчения, затем давление
- Прижимная система с помощью давления сближает оба слоя до молекулярного контакта,
- В фазе охлаждения под давлением происходит кристаллизация полимера с образованием межмолекулярных связей.
Для каждого из рассмотренных этапов важна правильная настройка параметров, иначе шов получится либо слишком слабым, либо материал перегреется и потеряет прочность.
Температура плавления полиэтилена составляет всего 105-115⁰ C, но для формирования прочного шва необходимо его нагреть до 140-170⁰ C. Это связано с тем, что при температуре плавления полимер только начинает размягчаться, но его вязкость все еще слишком высока для создания прочного соединения. Поэтому нужна более высокая температура, чтобы материал стал достаточно текучим для взаимного проникновения молекул разных слоев.
Подготовка к калибровке, что нужно проверить в первую очередь
Прежде чем приступать к тонкой настройке параметров, необходимо убедиться, что трейсилер находится в исправном техническом состоянии. Начать следует с визуального осмотра нагревательных элементов. Следы пригоревшего материала, царапины или вмятины на нагревательной плите делают температурное поле неравномерным, приводят к дефектам при запаивании.
Особое внимание нужно уделить состоянию силиконовой или резиновой прокладки на прижимной пластине. Эта простая деталь выполняет важную функцию. Она обеспечивает равномерное распределение давления по всей площади шва. Даже небольшая неровность или затвердение материала прокладки приводит к тому, что в некоторых местах давление будет недостаточным. Результатом станет образование микроканалов, через которые внутрь упаковки будет проникать воздух и влага.
Нужно проверить прокладку на ощупь. Она должна быть упругой и равномерно мягкой по всей поверхности. Если при нажатии пальцем остаются вмятины, которые не исчезают в течение нескольких секунд, то прокладку следует заменить.
Система охлаждения часто остается без внимания, но она не менее важна, чем нагрев. После того как материал сплавился, ему необходимо время для кристаллизации под давлением. Если он охлаждается слишком быстро или медленно, то прочность шва снижается на 30-40%. Поэтому нужно проверить работу вентиляторов или водяной системы. Температура зоны охлаждения должна быть на 60-80 градусов ниже нагрева.
Настройка температурного режима – искусство поиска баланса
От точности настройки температуры зависит качество запайки. Если она слишком низкая, то материал не расплавится достаточно для образования прочного соединения. Сильный нагрев разрушит, пленку, она может прогорать насквозь. Производители оборудования обычно указывают в инструкции рекомендуемый диапазон температур, но это только ориентир для точной настройки.
Начать калибровку рекомендуется с установки температуры в середине рекомендуемого диапазона. Например, если для используемого типа пленки оптимальная температура варьируется в пределах 150-180⁰ C, то начать рекомендуется со 165⁰ C.
Следует подождать не менее 15-20 минут после включения, чтобы вся система равномерно нагрелась. Это очень важный момент, который часто упускают начинающие операторы. Массивная металлическая плита нагревается неравномерно. Даже если датчик показывает заданную температуру, то в структуре металла остаются зоны с разной температурой.
Следующий этап – пробное запаивание упаковки. Затем нужно оценить качество шва. Он должен быть прозрачным или слегка матовым, без вздутий, морщин или прогоревших участков. Нужно отрезать небольшую полоску запечатанного материала шириной один сантиметр и попробовать разорвать ее вручную, взявшись за края с двух сторон от шва.
Качественно запечатанный образец должен рваться по самому материалу, а не расслаиваться по шву. Если соединение легко разрушается, без особых усилий, то температура слишком низкая. Если материал стал хрупким и ломается в месте запайки, то она избыточная.
Нужно менять температуру небольшими шагами по 3-5 градусов и проводите новые испытания после каждого изменения. Современные трейсилеры оснащаются системами многозонального нагрева. Они позволяют регулировать температуру в разных участках нагревательной плиты. Это особенно важно для большой упаковки, где из-за тепловых потерь края плиты могут быть холоднее центра. В таких случаях рекомендуется устанавливать температуру по краям на 5-7 градусов выше, чем в центре.
Регулировка давления: сила, которая все решает
Даже при идеально настроенной температуре невозможно сформировать прочный шов без правильно откалиброванного давления. Задача прижимной системы – не просто сблизить слои материалов, а сделать это с такой силой, чтобы расплавленный полимер заполнил все микронеровности и вытеснил воздух из зоны контакта.
При недостаточном давлении между слоями остаются микропузырьки воздуха, которые превращаются в каналы разгерметизации. При избыточном давлении материал может выдавливаться за пределы шва, что приводит к его утончению и снижению прочности.
Зачастую рабочее давление трейсилеров варьируется от 0,3 до 0,6 мегапаскалей, но точное значение зависит от толщины и типа используемого материала. Многослойные пленки требуют большего давления, чтобы преодолеть сопротивление материала и обеспечить полный контакт. При этом тонкие однослойные пленки могут деформироваться при избыточном давлении.
Для калибровки давления используется метод последовательного приближения. Нужно начать с минимального значения, рекомендованного производителем, и постепенно увеличивать его. Параллельно проводится тестовое запечатывание после каждого изменения настроек. При оценке результата рекомендуется обратить особое внимание на края шва. Если они недостаточно проглажены, видны складки или неровности, то давление нужно увеличить. Если материал в зоне шва стал очень тонким или частично разрушился, то давление избыточно.
Особое внимание также уделяется равномерности распределения давления по всей площади шва. Для проверки этого параметра можно использовать простой, но эффективный метод. Нужно положить между нагревательной плитой и прижимной пластиной лист термочувствительной или копировальной бумаги и запустить цикл запечатывания без упаковки. Полученный отпечаток покажет, насколько равномерно распределяется давление. Он должен быть равномерно распределен по всей площади, без светлых или темных зон.
Оптимизация времени, когда каждая секунда имеет значение
Время контакта нагревательной плиты с материалом определяет, сколько тепловой энергии передается в зону шва. Этот параметр связан с температурой и давлением. При низкой температуре нужно больше времени для достижения нужной степени расплавления, а при более высокой время контакта сокращается. Время нагрева упаковки стандартного варьируется от 1,5 до 3 секунд. Но настройки могут меняться в зависимости от текущих условий.
Время охлаждения под давлением не менее важно, чем продолжительность нагрева. После того как материал расплавился и слои соединились, необходимо дать время для кристаллизации полимера. Если снять давление слишком рано, пока материал еще находится в пластичном состоянии, то шов может частично разойтись или в нем образуются внутренние напряжения. Они проявятся позже в виде трещин. Зачастую время охлаждения варьируется от 1 до 2 секунд. Но для запайки толстых материалов может потребоваться 3-4 секунды.
Для определения оптимального времени кристаллизации проводится серия тестов. Начать следует с нагрева в 2 секунды и охлаждения в 1,5 секунды. Увеличивать параметры нужно с шагом в 0,3-0,5 секунды до тех пор, пока качество шва не перестанет улучшаться. Важно понимать, что чрезмерное увеличение времени цикла снижает производительность линии. Если он длится 5 секунд вместо 3, то производительность снижается на 40%.
Особенности работы с различными типами упаковочных материалов
Одна из самых больших сложностей в работе с трейсилером заключается в необходимости использовать разные типы упаковочных материалов. Каждый из них требует тонкой настройки рабочих параметров оборудования.
Полиэтилен низкой плотности – самый распространенный материал. Он плавится при температуре 105-115⁰C, но для запаивания нужен нагрев до 140-160⁰C. При этом материал прощает небольшие отклонения в настройках. Это делает его оптимальным вариантом для отработки навыков калибровки.
У полипропилена более высокая температура плавления – около 160-170⁰C. Поэтому для его запечатывания нужен нагрев в диапазоне 180-200⁰C. При этом материал более жесткий и требует большего давления для качественного контакта слоев. При переходе с полиэтиленовой пленки на полипропиленовую, нужно увеличить температуру на 30-40⁰C и давление на 20-30%.
Работать с многослойными материалами с барьерными слоями из металлизированного полипропилена или этиленвинилового спирта особенно сложно. Проблема заключается в том, что у разных слоев температура плавления отличается. И нужно найти такой режим, который обеспечит расплавление внутреннего герметизирующего слоя, но не повредит внешние защитные слои. Для таких материалов важен точный контроль температуры с погрешностью не более 2-3 градусов.
Диагностика типичных дефектов и их устранение
Понимание причин возникновения дефектов запечатывания помогает быстро скорректировать настройки оборудования. Поэтому нужно рассмотреть наиболее распространенные проблемы и способы их решения с помощью калибровки.
Непропай – участки шва, где материал вообще не соединился или соединился очень слабо. Это самый опасный дефект, так как он полностью разгерметизирует упаковку. Причины могут быть следующими:
- недостаточная температура нагрева;
- низкое давление;
- недостаточное время контакта;
- загрязнение поверхности материала.
Если непропаи равномерно появляются по всей длине шва, то нужно увеличить температуру на 5-8 градусов или время нагрева на 0,5 секунды. Если дефекты локальные, то проблема кроется в неравномерном распределении давления или загрязнении нагревательной плиты.
Слабый шов, который расслаивается при небольшом усилии – признак того, что материал расплавился недостаточно для образования прочных межмолекулярных связей. Для решения этой проблемы нужно увеличить температуру на 3-5 градусов и убедиться, что время охлаждения достаточно для полной кристаллизации полимера.
Прочность шва должна составлять не менее 80-90% от прочности самого материала. Прочное соединение не расслаивается, а упаковочный материал рвется рядом с ним при приложении усилия.
Прогоревшие участки появляются при слишком высокой температуре или длительном контакте. Материал в этих местах становится хрупким, темнеет. При появлении таких дефектов, нужно снизить температуру на 8-10 градусов или уменьшить время нагрева на 0,5-0,7 секунды. Если прогары появляются только в определенных местах, возможно, в этих зонах нагревательная плита перегревается из-за неисправности отдельных нагревательных элементов.
Морщины и складки в зоне шва свидетельствуют о том, что материал деформировался под воздействием температуры и давления. Это происходит при избыточном давлении или высокой температуре, когда материал становится слишком текучим. В этом случае рекомендуется снизить давление на 10-15%, а если это не дало нужный эффект, то уменьшить температуру на 5 градусов.
Влияние внешних факторов на качество запечатывания
Даже при идеально откалиброванном оборудовании качество запечатывания может меняться в течение рабочего дня из-за влияния внешних факторов. Понимание механизмов их воздействия позволяет вовремя корректировать настройки для поддержания стабильного качества упаковки.
Температура воздуха оказывает существенное влияние на процесс запаивания. Зимой, когда в цеху холоднее, упаковочный материал и лотки приходят к машине холодными. Поэтому нужно больше энергии для их нагрева до нужной температуры.
Летом ситуация обратная – материал теплее, поэтому нагревается быстрее. Разница воздуха в 10 градусов может потребовать изменения температуры нагревательной плиты на 5-7 градусов для поддержания стабильного качества запечатывания.
Влажность воздуха влияет на свойства упаковочных материалов, особенно на бумажные компоненты многослойной упаковки. Если она высокая, то материалы впитывают влагу, что может привести к образованию пара при нагреве, появлению пузырей в зоне шва. В этом случае рекомендуется увеличить время нагрева для испарения избыточной влаги.
Скорость подачи материала на автоматических линиях определяет, насколько долго лоток находится в зоне запечатывания. Если производственная линия работает быстрее обычного, то время контакта сокращается. И тут может потребоваться увеличение температуры или давления. Поэтому нужно проводить контрольные испытания качества шва каждые 2-3 часа в течение рабочей смены. Это позволит вовремя выявить отклонения и откалибровать настройки.