При каква температура работи тунелът за термоусукване?

Основи на температурата в термоусадния тунел според химичния състав на фолиата

PVC фолиа: висока усилена сила при 90–110°C, но с емисии и регулаторни ограничения

ПВЦ фолиата имат тенденцията да се свиват значително, дори когато се нагряват до сравнително умерени температури около 90 до 110 градуса по Целзий, което ги прави доста ефективни за прости приложения. Но има един недостатък. Когато тези материали се затоплят, те отделят хлор във въздуха, нещо, което нарушава екологичните правила в повечето производствени райони днес. Освен това тези химикали могат да замърсят продукти като храни или опаковки за лекарства. Поради всичко това, много известни компании започнаха да изоставят ПВЦ, въпреки че той е по-евтин от алтернативите. В последно време в тунели за термосвиване, използвани в производствени линии, все по-рядко се среща употреба на ПВЦ, тъй като справянето с документацията на Агенцията за опазване на околната среда (EPA) е истинска главоболия, без дори да се споменават потенциалните правни проблеми, свързани с изпуска на тези изпарения в околната среда.

Полиолефинови (POF) фолиа: оптимално равномерно свиване при 135–155°C с превъзходен профил на безопасност

POF филмите работят най-добре при по-високи температури около 135 до 155 градуса по Целзий, като осигуряват гладкото, без набръчквания свиване, което всички търсят при висококачествени опаковъчни приложения. Това, което ги отличава, е специалната им кръстосано-свързана структура, която се свива равномерно по цялата повърхност, без деформиране или изкривяване на формите. Материалът запазва над 95 процента оптична прозрачност след свиване — нещо, което повечето други алтернативи не могат да постигнат, тъй като те достигат най-много около 60 до 70 процента прозрачност. Друго голямо предимство, което заслужава да бъде споменато, са факторите за безопасност. При нагряване тези филми изобщо не отделят вредни изпарения, така че отговарят на важните изисквания на FDA и EC 1935/2004, необходими за директен контакт с храна. Това означава, че производителите спестяват средства за скъпи вентилационни системи, като едновременно създават работни места, които са просто по-безопасни в общи линии. Освен това, благодарение на работния диапазон от плюс или минус 15 градуса по Целзий, се осигурява вградена гъвкавост за справяне с малки проблеми при калибриране, които възникват в тунели за свиване по време на редовни производствени серии.

Филми от полиетилен (PE): Ограничена употреба поради тесния диапазон 105–115°C и лоша размерна стабилност

Филмите от полиетилен (PE) работят най-добре, когато се нагряват между около 105 и 115 градуса по Целзий. Ако температурата падне под този диапазон дори с около пет градуса, свиването не приключва напълно, което води до опаковки, които са твърде свободни и лесно подправяни. От друга страна, нагряването над 115 °C причинява различни проблеми, като разтопени ръбове и образуване на микроскопични дупки в целия материал. Според данни от различни отраслови доклади, около 12 до 18 процента от PE филмите имат проблеми с размерите след свиване, предимно поради характеристиките на тяхната кристална структура. Това води до несъответствие в подравняването на етикетите, особено на бързо движещи се производствени линии. Поради тези ограничения, повечето производители използват PE за около по-малко от 15% от всички приложения за термоусукващи филми днес. Обикновено се използва основно за по-евтини продукти, при които точните размери все пак не са толкова важни.

Как взаимодействат дебелината на филма и скоростта на конвейера с температурата в тунела за свиване

Леки филми (30–60 µm): Изискват прецизни топлинни градиенти, за да се предотврати прекомерното свиване

Повечето тънки филми работят най-добре, когато се свиват в сравнително тесни температурни диапазони – около плюс или минус 5 градуса по Целзий. За постигането на това е необходимо внимателно управление на температурата през целия процес. При наистина деликатни задачи се използват тунели с няколко зони. Те разполагат с отделни нагревателни зони отгоре и отдолу, което помага да се избегнат нежелани проблеми като деформация или набръчкване, които могат да повредят цели партиди. Помислете за блистер пакети за лекарства или защитни покрития за електронни компоненти, където дори малки дефекти имат голямо значение. Операторите трябва също така да поддържат бързо движение на материала, идеално не повече от около 7 или 8 секунди максимум. И не забравяйте да проверявате крайната температура чрез инфрачервени сензори, за да сте сигурни, че нищо не се загрява прекалено и не започва да се топи на погрешни места.

Тежки филми (>75 µm): Изискват по-високи температури и по-дълго време на задържане за активиране на ядрото

Филмите с дебелина над 75 микрона обикновено реагират по-бавно на температурни промени и изискват непрекъснато въздействие при температури между около 155 и 175 градуса Целзий, за да могат вътрешните полимерни вериги да се релаксират правилно. Когато се сравни това с тънките филмови повърхности, които бързо се свиват, активирането на ядрото отнема приблизително с 30 до 50 процента повече време в пещта. При тези ламинати с висока бариерност, често използвани в химическата опаковка, недостатъчното загряване на ядрото създава точки на напрежение в материала. Тези слаби места след това се превръщат в реални проблемни зони по време на транспортиране и съхранение. Данни от индустрията показват, че когато материалите прекарват по-малко от 12 секунди в зоната за нагряване, нивата на течове нарастват с около две трети. Затова повечето съвременни производствени линии вече включват температурни зони с PID контрол, които поддържат стабилност в рамките на плюс или минус 3 градуса през цялата дължина на тунела.

Точно регулиране на температурата в съвременните системи за термоусукване

Мултизонално PID управление: Осигурява независима настройка на горна/долна/входна зона за последователна производителност на тунела за термоусукване

Съвременните системи за термоусукване разчитат на мултизонално PID (пропорционално-интегрално-диференциално) управление, за да постигнат прецизно нагряване. Това позволява независимо регулиране в три функционални зони:

• Горни нагревателни елементи , насочени към раменете на етикета и вратовете на съдовете
• Долни нагреватели , фокусирани върху основните шевове, където се събира филмът
• Входни предварително загряващи зони , които започват постепенно и контролирано свиване

Поддържане на стабилност ± 2 °C чрез PID алгоритъм – по-строго от традиционното постоянно температурно управление – може да предотврати набраздаване и деформация дори при скорости над 300 броя в минута.

Топлинно картиране и реалновременни обратни връзки: Намаляване на вариациите между партиди с повече от 40%

Инфрачервени топлинни сензори сканират температурата на повърхността на филма по цялата ширина на тунела на всеки 0,5 секунди, генерирайки динамични топлинни карти. Те захранват системи за затворен контур на управление, които:

Според показателите за ефективност на опаковането от 2024 г., съгласуваността между партиди се подобрява с над 40% в сравнение с ръчни калибрационни системи. Непрекъснатият обратен връзка автоматично коригира вариациите между партидите фолия, намалявайки отпадъците при стартиране с 28%.

Качество, определяно от температурата: Диагностика на режимите на повреди в тунела за термоусукване

Недостатъчно смачкване (Твърде студено/Твърде бързо): Симптоми, основни причини и коригиращи настройки

Когато температурата падне дори само с около 10% под оптималната или когато транспортните ленти работят твърде бързо, опаковката завършва с отпуснат вид, забележими гънки и недостатъчно стягане. Няколко фактора често водят до този проблем, включително студени зони в тунелните секции, неправилно съчетание между дебелината на фолиото и температурните настройки или нагреватели, които не са правилно калибрирани. За да се отстрани този проблем ефективно, операторите първо трябва постепенно да повишат температурата с около 5 до 10 градуса Целзий. След това трябва да проверят дали топлината се разпределя равномерно в цялата система, преди да намалят производствените линии с приблизително 15 до 20 процента, за да имат материалите достатъчно време напълно да се активират на молекулярно ниво. При полифолиевите фолиа по-специално, много е важно материалът да бъде загряван поне 3,5 секунди. Според скорошни проучвания на PMMI от миналата година, обектите, които спазват правилното време на задържане, регистрират почти с три четвърти по-малко случаи на непълно свиване, след като нивото на спазване надхвърли 90%.

Провали поради прегряване (изгаряне, замъгляване, пинхоли): термични граници и ръководство за визуална диагностика

Надвишаването на специфичната топлинна граница на материала може да причини непоправими щети: ПВЦ започва да изгаря над 125 °C; замъгляване при полиолефин се появява при 165 °C+; пинхоли при PE се образуват над 120 °C. Визуалната диагностика следва предвидим модел:

• Изгорели ръбове : Локализирано прегряване в определени тунели
• Замъгляване : Еднородно помътняване, което показва продължителна прекомерна температура
• Пинхоли (микроскопични дупчици) : Тънкослойни области, изложени на внезапни върхове на лъчистото топлинно излъчване

Инфрачервеното картиране на напречните сечения на тунела е най-бързият диагностичен инструмент – топлинните разлики между зони, надвишаващи 15 °C, са свързани с 68% от дефектите по външен вид. Според установените принципи на инженерството на опаковките, когато откриването на надвишаване задейства автоматична корекция в рамките на 0,8 секунди, системата за бързо охлаждане може да намали с 43% дефектите, свързани с топлината.