Термосварщик

Machine for joining thermoplastic materials using heat

Маленький импульсный запайщик

Запаянный материал лежит на полу склада. Обратите внимание на шнуровой запаиватель слева.

Термосварочный аппарат, используемый для подготовки пластикового пакета с салатом к испытанию на срок годности

Непрерывная ленточная термосварочная машина

Термосварщик — это машина, используемая для герметизации продуктов , упаковки и других термопластичных материалов с использованием тепла . Это может быть с однородными термопластичными монослоями или с материалами, имеющими несколько слоев, по крайней мере один из которых является термопластичным. Термосваривание может соединять два похожих материала вместе или разнородные материалы, один из которых имеет термопластичный слой.

Процесс

Термосваривание — это процесс сварки одного термопластика с другим подобным термопластиком с использованием тепла и давления. ^[1] Метод прямого контакта термосваривания использует постоянно нагретую матрицу или сварочную планку для подачи тепла на определенную контактную область или путь для сварки или сварки термопластиков вместе. Термосваривание используется во многих областях, включая термосвариваемые соединители, термоактивируемые клеи, пленочные носители, пластиковые порты или фольгированную герметизацию .

Приложения

Термосварные соединители используются для соединения ЖК-дисплеев с печатными платами во многих устройствах бытовой электроники , а также в медицинских и телекоммуникационных устройствах.

Термосваривание изделий с помощью термоклеев используется для крепления прозрачных экранов дисплеев на потребительских электронных изделиях, а также для других герметичных термопластиковых узлов или устройств, где термосварка или ультразвуковая сварка невозможны из-за требований к конструкции детали или других сборочных соображений.

Термосваривание также используется при производстве пленки для анализа крови и фильтрующих сред для крови, вирусов и многих других тест-полосок, используемых в медицинской сфере сегодня. Ламинированные фольги и пленки часто термосвариваются поверх термопластиковых медицинских лотков, микротитровальных (микролуночных) планшетов, бутылок и контейнеров для герметизации и/или предотвращения загрязнения медицинских тест-устройств, лотков для сбора образцов и контейнеров, используемых для пищевых продуктов.

Пластиковые пакеты и другая упаковка часто формируются и запечатываются с помощью термосварщиков. Медицинские и жидкостные пакеты, используемые в медицинской, биоинженерной и пищевой промышленности. Жидкостные пакеты изготавливаются из множества различных материалов, таких как фольга, фильтрующие материалы, термопластики и ламинаты. ^{[ необходима цитата ]}

Типы термосварки

• Уплотнители с горячими стержнями имеют нагретые инструменты, поддерживаемые при постоянной температуре (также известные как термосварка с прямым контактом). Они используют один или несколько нагретых стержней, утюгов или штампов, которые контактируют с материалом для нагрева интерфейса и формирования связи. Стержни, утюги и штампы имеют различные конфигурации и могут быть покрыты разделительным слоем или использовать различные скользкие промежуточные материалы (например, тефлоновые пленки) для предотвращения прилипания к горячим инструментам. ^[2]
• В термосварочных аппаратах непрерывного действия (также известных как термосварочные аппараты ленточного типа) используются движущиеся ремни над нагревательными элементами.
• Импульсные термосварщики имеют нагревательные элементы (один или два) из нихрома , размещенные между упругой синтетической резиной и поверхностью отсоединения пленки или ткани. Нагревательные элементы не нагреваются непрерывно; тепло генерируется только при протекании тока. Когда материалы помещаются в термосварщик, они удерживаются на месте давлением. Электрический ток нагревает нагревательный элемент в течение определенного времени, чтобы создать необходимую температуру. Зажимы удерживают материал на месте после прекращения нагрева, иногда с помощью охлаждающей воды: это позволяет материалу расплавиться до того, как можно будет приложить напряжение. ^{[3] [4] [5]}

• Термоплавкий клей можно наносить полосками или каплями в месте соединения. Его также можно наносить на одну из поверхностей на более раннем этапе производства и реактивировать для склеивания.
• Уплотнение горячей проволокой подразумевает использование нагретой проволоки, которая одновременно разрезает поверхности и соединяет их расплавленным краем. Обычно это не применяется, когда барьерные свойства имеют решающее значение.
• Индукционная запайка — это бесконтактный тип запайки, используемый для внутренней герметизации крышек бутылок.
• Индукционная сварка, термосварка бесконтактным индукционным методом
• Ультразвуковая сварка использует высокочастотные ультразвуковые акустические колебания, воздействующие на детали, удерживаемые вместе под давлением, для создания сварного шва.

Тип термосварщика также используется для соединения пластиковых боковых панелей для легких сельскохозяйственных построек, таких как теплицы и сараи . Эта версия перемещается по полу с помощью четырех колес.

Качество уплотнения

Хорошие уплотнения являются результатом времени , температуры и давления для правильного чистого материала. ^{[6] [7] [8]} Существует несколько стандартных методов испытаний для измерения прочности термосварки. Кроме того, тестирование упаковки используется для определения способности готовых упаковок выдерживать заданное давление или вакуум. Существует несколько методов для определения способности запечатанной упаковки сохранять свою целостность, барьерные характеристики и стерильность.

Процессы термосваривания могут контролироваться различными системами управления качеством , такими как HACCP , статистический контроль процессов , ISO 9000 и т. д. Протоколы проверки и валидации используются для обеспечения соответствия спецификациям и пригодности конечных материалов/упаковки для конечного использования. ^[9]

Испытание прочности уплотнения

Эффективность термосварки часто подробно описывается в руководящих спецификациях , контрактах и ​​нормативных актах . Системы управления качеством иногда требуют периодических субъективных оценок: например, некоторые уплотнения можно оценить простым натяжением, чтобы определить наличие связи и механизм отказа. С некоторыми пластиковыми пленками наблюдение можно улучшить, используя поляризованный свет , который подчеркивает двойное лучепреломление термосварки. Некоторые уплотнения для чувствительных продуктов требуют тщательных протоколов проверки и валидации , которые используют количественное тестирование. Методы испытаний могут включать:

Прочность уплотнения по ASTM F88 и F2824

Испытание прочности шва, также известное как испытание на отслаивание, измеряет прочность швов в гибких барьерных материалах. Это измерение затем может быть использовано для определения постоянства в шве, а также для оценки силы открытия упаковочной системы. Прочность шва является количественной мерой для использования при валидации процесса, контроле процесса и возможностях. Прочность шва имеет отношение не только к силе открытия и целостности упаковки, но и к измерению способности упаковочных процессов производить постоянные швы.

Разрыв и ползучесть согласно ASTM F1140 и F2054

Испытание на разрыв используется для определения прочности и прецессии упаковки. Испытание на разрыв проводится путем нагнетания давления в упаковку до тех пор, пока она не разорвется. Результаты испытания на разрыв включают данные о давлении разрыва и описание места, где произошел разрыв уплотнения. Этот метод испытаний охватывает испытание на разрыв, как определено в ASTM F1140. Испытание на ползучесть определяет способность упаковки удерживать давление в течение длительного периода. Испытание на ползучесть проводится путем установки давления примерно на уровне 80% от минимального давления разрыва предыдущего испытания на разрыв. Измеряется время до разрыва уплотнения или предварительно установленное время.

Вакуумная окраска по ASTM D3078

Определение целостности упаковки . Упаковка погружается в прозрачный контейнер, заполненный смесью воды и красителя. Внутри контейнера создается вакуум , который поддерживается в течение определенного времени. Когда вакуум сбрасывается, любые проколотые упаковки втягивают краситель, обнажая несовершенство уплотнения.

Смотрите также

• Герметичное уплотнение
• Пластиковый пакет
• Сварка пластика
• Термоусадочная пленка
• Испытание на растяжение
• Ваксит

Ссылки

1. Кроуфорд, Лэнс (январь–февраль 2013 г.). «Уплотнение портов: эффективное решение для термосварки». Журнал Plastic Decorating . Архивировано из оригинала 15.05.2018 . Получено 18.04.2013 .
2. Юань, Чэн Си (2007). «Способность термической сварки ламинированных пленок с LLDPE и LDPE в качестве герметизирующих материалов при герметизации стержней». Журнал прикладной полимерной науки . 104 (6): 3736–3745. doi :10.1002/app.25863 . Получено 12 октября 2019 г.
3. Zinsmeister, GE; Young (июль 1983 г.). «Компьютерное моделирование импульсной термосварочной машины». Труды ASME : 292–299.
4. Фаркас, Роберт (1964). Термосваривание. Reinhold Publishing Corporation.
5. Хишинума, Казуо (2009). Технология и проектирование термосварки для упаковки. DEStech Publications. ISBN 9781932078855.
6. Trillich, C (2007). «Управление процессом улучшает качество термосварки» (PDF) . Packaging Digest .^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
7. Шайрс, Д. (март 1982 г.). «Прогнозирование характеристик термосварки компонентов упаковки». PIRA. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
8. Юань, CS; Хассан (2007). «Влияние параметров сварки планок на прочность термосварки OPP/MCPP». Журнал прикладной полимерной науки . 1 (11): 753–760. doi : 10.3144/expresspolymlett.2007.106 .
9. Моррис, Б. А. (июль 2002 г.). «Прогнозирование характеристик термосварки иономерных пленок». Журнал пластиковых пленок и листов . 18 (3): 157–167. doi :10.1177/8756087902018003002. S2CID  137340516. Получено 19 декабря 2011 г.

Общие ссылки

• Сельке, С. "Пластиковая упаковка", 2004, ISBN 1-56990-372-7 
• Сорока, В., «Основы упаковочной технологии», IoPP, 2002, ISBN 1-930268-25-4 
• Ям, К. Л., «Энциклопедия упаковочных технологий», John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6 
• Кроуфорд, Лэнс, «Уплотнение портов: эффективное решение для термосварки». Архивировано 15 мая 2018 г. в журнале Wayback Machine Plastic Decorating Magazine. Выпуск за январь/февраль 2013 г. ISSN  1536-9870. (Топека, Канзас: Peterson Publications, Inc.). Раздел: Сборка: страницы 36–39, охватывает статью Кроуфорда.
• ASTM D3078 – Стандартный метод испытаний для определения утечек в гибкой упаковке путем выделения пузырьков
• ASTM F88 – Метод испытания прочности уплотнения гибких барьерных материалов
• ASTM F1140 — Стандартные методы испытаний на сопротивление разрушению под действием внутреннего давления для незакрепленных упаковок
• ASTM F2029 – Стандартная практика изготовления термосварных соединений для определения термосвариваемости гибких полотен, измеряемой прочностью сварного шва
• ASTM F2054 – Стандартный метод испытаний на разрыв гибких упаковочных уплотнений с использованием внутреннего давления воздуха внутри ограничительных пластин
• ASTM F2824 – Стандартный метод испытаний прочности механического уплотнения для круглых стаканчиков и чашечных контейнеров с гибкими съемными крышками

Внешние ссылки

• Медиа, связанные с термосварщиком на Wikimedia Commons
• Разборка и схема импульсного запайщика