คู่มือครอบคลุมเกี่ยวกับเครื่องปิดผนึกด้วยความร้อน: วิธีการ ประเภท และการใช้งาน

การแนะนำ

การปิดผนึกด้วยความร้อนเป็นกระบวนการที่สำคัญในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ ซึ่งใช้ในการยึดฟิล์มพลาสติกด้วยความร้อนและแรงดัน วิธีการปิดผนึกด้วยความร้อนที่แตกต่างกันนั้นมีข้อดีที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุและความต้องการบรรจุภัณฑ์เฉพาะ ไม่ว่าคุณจะปิดผนึกฟิล์มโพลีเอทิลีน วัสดุคอมโพสิต หรือฟิล์มเฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่บอบบาง การเลือกวิธีการปิดผนึกด้วยความร้อนที่เหมาะสมจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าซีลจะแข็งแรงทนทานและรักษาความสมบูรณ์ของผลิตภัณฑ์ได้ คู่มือนี้จะอธิบายวิธีการปิดผนึกด้วยความร้อนที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งรวมถึงการปิดผนึกด้วยแผ่น ลูกกลิ้ง พัลส์ และอัลตราโซนิก พร้อมทั้งการใช้งานและประโยชน์ของวิธีการเหล่านี้ในการบรรจุภัณฑ์

วิธีการปิดผนึกด้วยความร้อนของเครื่องปิดผนึกด้วยความร้อนสามารถแบ่งออกได้เป็นประเภทต่างๆ ต่อไปนี้ ตามวิธีการให้ความร้อนและเพิ่มแรงดันที่แตกต่างกัน

การซีลด้วยความร้อนแบบแผ่น

การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบแผ่นเป็นวิธีการปิดผนึกด้วยความร้อนที่พบได้บ่อยที่สุด โดยใช้แผ่นทำความร้อนเพื่อให้ความร้อนและแรงดันเป็นระยะๆ เพื่อปิดผนึกฟิล์มพลาสติก หลักการปิดผนึกด้วยความร้อนแสดงไว้ในรูปที่ 6-2 ฟิล์ม 3 สองชั้นที่จะปิดผนึกจะถูกส่งผ่านระหว่างแผ่นทำความร้อน 1 และโต๊ะทำงาน 5 จากนั้นกดให้แน่นกับวัสดุป้องกันการติด 4 แผ่นทำความร้อน 1 และโต๊ะทำงาน 5 ที่ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนด (ควบคุมอุณหภูมิคงที่) จะได้รับความร้อนและเพิ่มแรงดัน จากนั้นจึงทำให้เย็นลงเพื่อปิดผนึกให้แน่นหนา
วัสดุป้องกันการติดที่ใช้กันทั่วไปคือโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีนที่ทนต่ออุณหภูมิสูงหรือผ้าแก้ว โดยหลักแล้วเพื่อหลีกเลี่ยงการยึดเกาะของโต๊ะ T และชั้นวัสดุฟิล์ม เพื่อให้ปากถุงปิดผนึกได้อย่างสวยงามและโต๊ะทำงานก็สะอาดอยู่เสมอ ลวดทำความร้อนไฟฟ้า 2 ที่ติดตั้งในแผ่นทำความร้อน 1 จะให้ความร้อนแก่แผ่นทำความร้อน โดยทั่วไปแล้วอุณหภูมิความร้อนจะตรวจพบโดยองค์ประกอบวัดอุณหภูมิแบบต้านทานและแสดงโดยเครื่องมือแสดงอุณหภูมิ อุณหภูมิจะถูกปรับโดยตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ตัวต้านทาน เพื่อให้แน่ใจว่ารอยต่อปิดผนึกมีคุณภาพสูง พื้นผิวปิดผนึกด้วยความร้อนของแผ่นทำความร้อนควรแบน และระนาบรองรับควรแบนหรือบุด้วยเบาะยางทนความร้อน กลไกการเคลื่อนไหวเพื่อเพิ่มแรงดันในการปิดผนึกด้วยความร้อนของแผ่นทำความร้อน 1 อาจใช้ลม ไฮดรอลิก แคม แม่เหล็กไฟฟ้า เป็นต้น

อุปกรณ์ปิดผนึกด้วยความร้อนแบบแผ่นนี้มีโครงสร้างและหลักการที่เรียบง่าย และความเร็วในการปิดผนึกที่รวดเร็ว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องบรรจุอัตโนมัติแบบต่อเนื่อง โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการปิดผนึกฟิล์มโพลีเอทิลีนและฟิล์มคอมโพสิตโพลีเอทิลีนด้วยความร้อน แต่ไม่เหมาะสำหรับการปิดผนึกฟิล์มที่หดตัวหรือสลายตัวได้ง่ายด้วยความร้อน

การซีลด้วยความร้อนแบบลูกกลิ้ง

การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบลูกกลิ้งคือการปิดผนึกฟิล์มพลาสติกโดยการใช้แรงกดด้วยลูกกลิ้งที่หมุนต่อเนื่องและให้ความร้อนด้วยลูกกลิ้งหนึ่งหรือสองลูกในลูกกลิ้งคู่หนึ่ง
หลักการปิดผนึกด้วยความร้อนด้วยลูกกลิ้งแสดงไว้ในรูปที่ 6-3 เมื่อดึงฟิล์ม 2 ชั้นที่ต้องการปิดผนึกผ่านลูกกลิ้งทำความร้อน 1 คู่หนึ่ง (หรือลูกกลิ้งทำความร้อนเพียงอันเดียว) ฟิล์มจะถูกทำให้ร้อนและเพิ่มแรงดัน จากนั้นจึงทำให้เย็นลงเพื่อให้ปิดผนึกได้แน่นหนา ฮีตเตอร์แบบต้านทานจะถูกติดตั้งในลูกกลิ้งทำความร้อน และกระแสไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังลวดทำความร้อนผ่านอุปกรณ์สายไฟ (เช่น แปรง วงแหวนสลิป และสายไฟ) ที่แยกจากเครื่อง อุปกรณ์สำหรับปรับอุณหภูมิ และอุปกรณ์และเครื่องมือสำหรับตรวจจับและแสดงอุณหภูมิของลูกกลิ้งปิดผนึกด้วยความร้อนจะถูกติดตั้งไว้ภายนอก
ลักษณะเฉพาะของการปิดผนึกด้วยความร้อนแบบลูกกลิ้งคือการปิดผนึกอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเหมาะสำหรับการปิดผนึกด้วยความร้อนของฟิล์มคอมโพสิตที่ประกอบด้วยฟิล์มฐาน (เซลโลเฟน) และฟิล์มปิดผนึกด้วยความร้อน (โพลีเอทิลีน) ในเครื่องบรรจุอัตโนมัติต่อเนื่องบางเครื่องที่มีฟังก์ชั่นหลายอย่าง เช่น การทำถุง การบรรจุ และการปิดผนึก ลูกกลิ้งปิดผนึกด้วยความร้อนไม่เพียงแต่จะปิดผนึกด้วยความร้อนตามยาวของวัสดุฟิล์มบรรจุภัณฑ์สำหรับทำถุงเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่ดึงและลำเลียงสายพานวัสดุฟิล์มบรรจุภัณฑ์อีกด้วย สำหรับฟิล์มเดี่ยว อาจเสียรูปได้ง่ายเนื่องจากความร้อน ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพการปิดผนึก ดังนั้นจึงไม่เหมาะสำหรับการใช้งาน

การซีลด้วยความร้อนด้วยสายพาน

ดังแสดงในรูปที่ 6-4 ซึ่งจะประกบฟิล์ม 2 ชั้นไว้ระหว่างสายพานกลมบางคู่ 1 (เช่น สายพานโพลีเตตระเอทิลีน สายพานเหล็ก สายพานสแตนเลส หรือสายพานสิ่งทอไนลอน) ซึ่งหมุนในทิศทางตรงข้าม แล้วให้ความร้อนที่ส่วนให้ความร้อน 4 ที่ตั้งไว้ทั้งสองด้านของสายพานวงแหวน เพื่อให้ฟิล์มทั้งสองชั้นระหว่างสายพานวงแหวนติดกัน จากนั้นจึงอัดเย็นที่ส่วนทำความเย็น 5 เพื่อปิดผนึกฟิล์ม 2 ก่อนที่จะสร้างซีลเสร็จสมบูรณ์ ซีลจะถูกปั๊มนูนด้วยล้อปั๊มนูนคู่หนึ่งโดยมีแรงกดที่ปรับไว้ล่วงหน้า จากนั้นวันที่ผลิตจะถูกพิมพ์ด้วยล้อรหัสการพิมพ์ และในที่สุดการปิดผนึกก็เสร็จสมบูรณ์

วิธีนี้เหมาะสำหรับการปิดผนึกด้วยความร้อนของวัสดุฟิล์มคอมโพสิต แม้แต่ฟิล์มที่เสียรูปง่ายก็สามารถปิดผนึกด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่องโดยใช้เครื่องนี้ และความเร็วในการปิดผนึกค่อนข้างสูง จึงใช้กันอย่างแพร่หลาย

การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบลูกกลิ้งเลื่อน

ดังแสดงในรูปที่ 6-5 ฟิล์ม 1 สองชั้นที่ทับซ้อนกันจะถูกส่งผ่านระหว่างแผ่นทำความร้อน 4 คู่หนึ่งเพื่อให้ความร้อนจนอ่อนตัวและหลอมละลาย และเมื่อส่งผ่านระหว่างล้อลูกกลิ้งปิดผนึกด้วยความร้อน 3 ที่ถูกกดแน่น ล้อเหล่านี้จะถูกบีบและเชื่อมเข้าด้วยกัน ลักษณะเฉพาะของอุปกรณ์ปิดผนึกประเภทนี้คือ เครื่องทำความร้อนแบบต้านทานและล้อลูกกลิ้งปิดผนึกด้วยความร้อนเป็นส่วนประกอบอิสระ ซึ่งทำให้โครงสร้างล้อลูกกลิ้งเรียบง่ายขึ้น โครงสร้างโดยรวมนั้นเรียบง่ายและมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง
วิธีนี้สามารถนำไปใช้กับการปิดผนึกฟิล์มบรรจุภัณฑ์ด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่องได้ และยังสามารถใช้สำหรับการปิดผนึกฟิล์มด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่องที่มีการเสียรูปเนื่องจากความร้อนในปริมาณมากได้อีกด้วย หากเครื่องหยุดทำงานโดยไม่คาดคิด วัสดุฟิล์มระหว่างแผ่นทำความร้อนไฟฟ้าจะร้อนเกินไปและสูญหายไป ดังนั้น ต้องใช้เครื่องทำความร้อนที่สามารถอพยพออกโดยอัตโนมัติเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ฟิล์มร้อนเกินไป

การซีลด้วยความร้อนแบบเลื่อน

การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบเลื่อนใช้สำหรับห่อบรรจุภัณฑ์ ดังแสดงในรูปที่ 6-6 โดยใช้ฟิล์ม 3 เพื่อห่อวัตถุที่บรรจุ 2 เพื่อให้เลื่อนบนแผ่นทำความร้อน 4 และใช้แรงกดเล็กน้อยที่วัตถุที่บรรจุและความร้อนจากแผ่นทำความร้อน 4 เพื่อยึดส่วนที่ทับซ้อนกันของฟิล์มสองชั้นเข้าด้วยกัน

การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบพัลส์

ดังแสดงในรูปที่ 6-7 แถบโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม 2 จะกดฟิล์ม 4 ลงบนยางทนความร้อน 5 และแถบโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม 2 จะถูกทำให้ร้อนทันทีด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ และความร้อนจะถูกใช้เพื่อปิดผนึกด้วยความร้อน ลักษณะเฉพาะคือแถบโลหะผสม 2 จะออกจากส่วนที่ปิดผนึกด้วยความร้อนหลังจากการทำให้เย็นลงเท่านั้น ดังนั้นแม้แต่ฟิล์มที่เสียรูปได้ง่ายก็สามารถปิดผนึกด้วยความร้อนได้ด้วยวิธีนี้ วิธีนี้เหมาะสำหรับการปิดผนึกผลิตภัณฑ์ที่มีความต้องการสูงสำหรับความแข็งแรงในการปิดผนึกและการปิดผนึก เช่น การบรรจุของเหลวและการบรรจุสูญญากาศ โดยทั่วไป วิธีนี้เหมาะสำหรับการปิดผนึกเป็นระยะๆ และใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องทำถุงหรือเครื่องบรรจุอัตโนมัติ

การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบละลายตัด

ดังแสดงในรูปที่ 6-8 มีดทำความร้อน 5 (หรือลวดเหล็ก) ใช้ในการหลอมและตัดฟิล์ม 2 และปิดผนึกในเวลาเดียวกัน กลไกการปิดผนึกนี้มีโครงสร้างที่เรียบง่าย ความเร็วในการปิดผนึกที่รวดเร็ว และสามารถหลอม ตัด และปิดผนึกฟิล์มได้พร้อมกัน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากพื้นที่รอยเชื่อมมีข้อจำกัด ความแข็งแรงในการปิดผนึกจึงค่อนข้างเล็กและเปิดได้ง่าย เหมาะสำหรับการบรรจุภายในของผงละเอียดและรายการที่เป็นเม็ดจำนวนเล็กน้อยเท่านั้น

การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบพัลส์หลอม

การปิดผนึกด้วยความร้อนด้วยการหลอมละลายนั้นต้องใช้ความร้อนใบมีดและลวดเหล็กบ่อยครั้ง ในขณะที่การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบตัดพัลส์นั้นตรงกันข้าม ดังที่แสดงในรูปที่ 6-9 เมื่อแผ่นแรงดัน 6 ขับเคลื่อนลวดโลหะผสมหล่อ 1 เพื่อกดฟิล์ม 2 ลงบนยางทนความร้อน 3 ลวดโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม 1 จะได้รับพลังงานทันทีและกดชิ้นส่วนปิดผนึกที่ได้รับความร้อนและหลอมละลายต่อไปจนกว่าจะคลายออกหลังจากการระบายความร้อน วิธีนี้ยังสามารถทำละลายและปิดผนึกฟิล์มได้พร้อมกันอีกด้วย

การหลอมปิดผนึกด้วยความร้อน

ตามที่แสดงในรูปที่ 6-10 คือการนำแผ่นทำความร้อน 1 หรือเปลวไฟมาใกล้กับปลายด้านหนึ่งของฟิล์มที่ซ้อนทับ 4 เพื่อหลอมและยึดติดเข้าด้วยกัน วิธีนี้สามารถทำให้ฟิล์มโพลีโพรพีลีนที่หดตัวด้วยความร้อนแบบวางแนวแกนคู่มีความแข็งแรงในการปิดผนึกที่แข็งแกร่ง

การปิดผนึกด้วยความร้อนแบบอัลตราโซนิค

ตามที่แสดงในรูปที่ 6-11 กลไกการปิดผนึกด้วยความร้อนนี้ประกอบด้วยออสซิลเลเตอร์ความถี่สูง เครื่องสั่นแมกนีโตสตริกทีฟ 1 ที่แปลงพลังงานไฟฟ้าความถี่สูงให้เป็นการสั่นสะเทือนตามยาว และเครื่องขยายแอมพลิจูดเส้นโค้งเอ็กซ์โปเนนเชียล 2 ที่ส่งการสั่นสะเทือนตามยาวไปยังฟิล์ม ในระหว่างการปิดผนึกด้วยความร้อน การสั่นสะเทือนอัลตราโซนิกที่ส่งโดยเครื่องขยายแอมพลิจูดเส้นโค้งเอ็กซ์โปเนนเชียลจะทำให้พื้นผิวที่ทับซ้อนกันของฟิล์ม 4 ร้อนขึ้น ละลาย และติดกัน
วิธีการปิดผนึกนี้มีลักษณะเฉพาะคือการสร้างความร้อนที่บริเวณกึ่งกลางของฟิล์มที่ทับซ้อนกัน ซึ่งเหมาะสำหรับการปิดผนึกฟิล์มที่หดตัวได้ง่ายด้วยความร้อนอย่างต่อเนื่อง เช่น ฟิล์มยืดสองแกน สามารถปิดผนึกฟิล์มพลาสติกได้หลากหลายประเภทด้วยความร้อน (เช่น พอลิโพรพิลีน ไนลอน วัสดุคอมโพสิตอลูมิเนียม-พลาสติก กระป๋องโพลีออกซีเอทิลีน เป็นต้น) และสามารถปิดผนึกได้ดีแม้ว่าวัสดุบรรจุภัณฑ์จะปนเปื้อนน้ำ น้ำมัน เป็นต้น โดยไม่ได้ตั้งใจในระหว่างการบรรจุวัสดุ นอกจากนี้ยังมีคุณภาพการปิดผนึกสูงสำหรับพลาสติกที่มีแนวโน้มเกิดการหดตัวจากความร้อนหรือการสลายตัวเนื่องจากความร้อน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปิดผนึกด้วยความร้อนในบรรจุภัณฑ์อาหาร ยา วิทยุ และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อรังสีความร้อน และใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องทำถุงหรือเครื่องบรรจุอัตโนมัติ

การปิดผนึกด้วยความร้อนความถี่สูง

ดังแสดงในรูปที่ 6-12 การปิดผนึกด้วยความร้อนความถี่สูงคือการกดฟิล์ม 4 ด้วยอิเล็กโทรดความถี่สูง 2 เพิ่มแรงดันไฟฟ้าความถี่สูง และปิดผนึกด้วยความร้อนโดยการสูญเสียไดอิเล็กตริกของโพลีเมอร์ อุณหภูมิของส่วนปิดผนึกจะสูงที่สุดที่พื้นผิวปิดผนึก ดังนั้นฟิล์มจะไม่ร้อนเกินไปและความแข็งแรงในการปิดผนึกจะสูง

เวลาในการปิดผนึกด้วยความร้อนของเครื่องปิดผนึกด้วยความร้อนนั้นเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิการให้ความร้อน วิธีการให้ความร้อน วัสดุฟิล์ม ความหนาของวัสดุฟิล์ม และแรงดันในการปิดผนึก สำหรับวัสดุฟิล์มที่มีวัสดุและความหนาเท่ากัน เมื่อแรงดันในการปิดผนึกคงที่ อุณหภูมิการให้ความร้อนยิ่งสูง เวลาในการปิดผนึกด้วยความร้อนก็จะยิ่งสั้นลง อุณหภูมิการให้ความร้อน แรงดัน เวลา และพารามิเตอร์อื่นๆ ในการปิดผนึกด้วยความร้อนควรได้รับการกำหนดโดยวิธีการทดลองโดยอิงจากคุณสมบัติเชิงกลและทางกายภาพของวัสดุที่ปิดผนึก

บทสรุป

เครื่องซีลความร้อนเป็นเครื่องจักรที่ใช้ซีลภาชนะบรรจุภัณฑ์ด้วยความร้อน เครื่องนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการซีลถุงพลาสติกชนิดต่างๆ ด้วยความร้อน ความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีการซีลความร้อนที่หลากหลาย ตั้งแต่ความเรียบง่ายของการซีลด้วยความร้อนแบบแผ่น ไปจนถึงความสามารถขั้นสูงของการซีลด้วยคลื่นเสียงความถี่สูง ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถเลือกโซลูชันที่มีประสิทธิภาพและเหมาะสมที่สุดสำหรับความต้องการด้านบรรจุภัณฑ์ของตนได้ วิธีการซีลแต่ละวิธีมีข้อดีเฉพาะเจาะจงตามวัสดุ ความเร็วในการผลิต และคุณภาพที่ต้องการ โดยการเลือกเทคนิคที่เหมาะสม บริษัทต่างๆ สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการบรรจุภัณฑ์ ลดของเสีย และรับประกันซีลคุณภาพสูงที่ตรงตามมาตรฐานอุตสาหกรรมได้