Vad är skillnaden mellan HDPE och LDPE påsmaskiner?

Polyeten är det vanligaste materialet i mjuka förpackningar. Men inte all polyeten är densamma. Och maskinerna som bearbetar det är olika. Polyeten med hög -densitet (HDPE) och polyeten med låg densitet (LDPE) är kemiskt relaterade. Men när det kommer till bearbetning beter de sig olika. Maskinerna som används för att tillverka påsar återspeglar dessa olika värmekrav, filmens struktur och kraven på den slutliga produkten. För förpackningsingenjörer, fabrikschefer och inköpsteam är det viktigt att förstå HDPE och exakt vad det letar efter utrustning och vad det är varför, för att göra rätt investeringar.

Materialskillnaden: varför det driver maskindesign

Innan man tittar på maskinen måste materialskillnaderna vara tydliga. Varje mekanisk skillnad mellan maskintyper kommer från polymerens fysikaliska egenskaper.

HDPE (högdensitetspolyeten med en densitet 0,941–0,965 g/cm3) är en linjär polymer med få sidoförgreningar. Denna täta molekylära struktur ger den följande egenskaper:

• Hög draghållfasthet i förhållande till dess tjocklek
• Högre smältpunkt (~130–135 grader)
• Styvare film vid motsvarande tjocklek
• Smalare värme-förslutande fönster
• Genomskinlig till ogenomskinlig utseende
• Utmärkt motståndskraft mot fukt och kemikalier

Polyeten med låg-densitet (LDPE med en densitet på 0,910 – 0,940 g/cm3) framställs med hög-trycksmetoder. Detta har lett till ett stort antal kedjeförgreningar.

Denna struktur ger dessa resultat:

• Lägre draghållfasthet för samma tjocklek (så du behöver tjockare film för samma belastning)
• Lägre smältpunkt (~105–115 grader)
• Mjukare, mer flexibel film
• Bredare temperaturområde för värmeförsegling
• Tydligare, glansigare utseende
• Högre stretch innan brytning

Dessa skillnader är betydande. De ställer in förseglingstemperaturen, kylningskraven, membranhanteringen, skärkraften och designen av hela produktionslinjen för maskinpåsar.

Viktiga maskinskillnader: En teknisk jämförelse

1. Tätningssystem: Temperatur och uppehållstid

Det är den grundläggande skillnaden mellan de två maskinerna.

En HDPE-påse måste hålla förseglingstemperaturen mellan 140 grader och 200 grader C. Detta beror på filmens tjocklek och linjehastigheten. HDPE har ett smalt tätningsfönster, vanligtvis mellan en svag tätning och en förkolnad film ± 5 grader C. Detta kräver mycket jämn värme genom tätningens bredd. Ojämn temperatur kan försvaga tätningar på kallare platser och bränna dem på varmare platser. Det är därför HDPE tätningsstänger vanligtvis har:

• Patronvärmare med hög-densitet med flera separat kontrollerade värmezoner
• Byt ut termoelement med platina motstånd temperatursensorer (Pt100 eller Pt1000) för att förbättra noggrannheten
• Kortare uppehållstid (eftersom HDPE kristalliseras snabbare) för att förhindra överhettning
• Tätningstemperaturintervallet för en LDPE-maskin är 100-150 grader. Dess räckvidd är brett (+ -10 -15 grad ). Detta gör värmesystem ett område enklare, stannar längre och har mindre termisk belastning på tätningen.

2. Kylsystem

HDPE härdar snabbare när den kyls än LDPE. Efter förseglingen krävs dock kontrollerad kylning för att bibehålla förseglingsformen och förhindra att filmen böjs. HDPE-påsar har i allmänhet följande egenskaper:

• Installera obligatoriska luftkylningsstavar omedelbart efter tätningsstationer
• På höghastighetsmaskiner-kan vattenkylda tryckstänger kyla och platta ut förseglade områden samtidigt
• Transportbandet rör sig snabbare och tar värme från tätningsområdet.

LDPE-maskiner kan användas för enkel luftkylning eller lätta forcerade luftsystem. Den mjuka filmen klarar värmen efter försegling utan att ändra form.

3. Filmmatning och spänningskontroll

Polyeten med hög-densitet (HDPE-film är hårdare och tunnare (butikspåsar är vanligtvis 10 -25 mikron). Den är känsligare för matarspänning än lågdensitetspolyeten. För mycket spänning kan sträcka eller riva filmen. För lite spänning leder till spårningsproblem och inriktningsfel. Behandlingen av HDPE-påsar är följande:

• Dansande rullsystem med fjäder- eller-luftkonditionerade spännarmar. Dessa kan justera filmrullens diameter i realtid.
• Exakt avrullningsbromssystem för bromssystem (servodrivning eller hysteresbromskontroll). Dessa är bättre än de enkla friktionsbromsarna som vanligtvis fungerar i LDPE.
• EPC-system (Edge Position Control). De använder optiska eller ultraljudssensorer för att hålla filmen inom ±0,5 mm vid hög hastighet.

LDPE-filmer är mjukare och vanligtvis tjockare (20 -100 mikron). Det är mer tolerant mot nervösa förändringar. Standard vårdansare rull- och friktionsbromsar fungerar bra med de flesta LDPE-applikationer.

4. Skärmekanism

Skärmaskinen fungerar olika för varje material.

HDPE-film skärs rent med hettråd eller heta knivsystem. Trådarna smälter snabbt i filmen. Lämna även en förseglad kant i botten och framsidan av nästa påse. Kombinationens förseglande verkan är vanlig vid tillverkning av t-tröjor. Det används främst för HDPE.

LDPE-film skärs vanligtvis med ett kall-bladsystem (klippning eller krossning). Detta gäller särskilt för platta och bottenpåsar. Du kan klippa LDPE med hettråd, men det lämnar ofta tråd-som splitter vid skäreggen. Detta beror på att polyeten med låg-densitet flyter mer vid höga temperaturer och är klibbig.

Skillnaden är inte absolut. Båda metoderna har maskiner. Men skärmetoden är en av de snabbaste för att avgöra om maskinen huvudsakligen är byggd av HDPE eller låg-polyeten.

5. Hantera stansning och stansning-(T-T-shirt Bag Production)

T-tröjor är nästan helt gjorda av HDPE. Detta beror på att HDPE:ns styvhet gör att halvmånehandtagets öppningar behåller sin form när du bär väskan. LDPE klarar vikning och obekväm hållning.

Bruksmodellen hänför sig till en T-tröjapåse HDPE påsmaskin som är försedd med en stans-enhet efter försegling. Stansen skär av handtagsöppningen när varje påse lämnar förseglingsområdet. De huvudsakliga mekaniska egenskaperna är följande:

Höghastighetsstämpelmekanismer-, klassade 100-200 slag per minut

Utformning av stans och form av härdat stål med snävt spelrum (0,05–0,15 mm). Dessa kan skapa rena kanter i HDPE utan att gå sönder.

Pneumatisk eller servodriven-stans i perfekt synkronisering med filmens rörelse.

LDPE-påsmaskiner producerar i allmänhet inte platt-förpackade eller bottenförseglade påsar-. Om LDPE används för handväskor med mjuka-ringar (olika handväskatyper med sammanfogade eller svetsade ringar) används olika handgjorda system. Det är ingen stans-.

6. Maskinhastighet och utmatningshastighet

Produktionsekonomin för de två maskintyperna skiljer sig avsevärt:

Moderna HDPE-påsmaskiner går i hög hastighet och använder nu kompletta servodrivsystem. De har separata servomotorer för membranframdrivning, tätningsstångsrörelse, stansrörelse och transportörsdrift. central PLC koordinerar allt detta. Detta snäva schema är nödvändigt eftersom vid mer än 150 cykler per minut är varje fördröjning mellan filmframdrivning, försegling, stämpling och skärning bara millisekunder.

Ingångs-LDPE plattpåsmaskiner kan använda ett enkelt kamdrivsystem för huvudmotorn. Det gäller långsamma, mindre krävande tider.

Kompletta servosystem är dyrare. Men här är fördelarna:

7. Drivsystem och servointegration

Moderna HDPE-påsmaskiner går i hög hastighet och använder nu kompletta servodrivsystem. De har separata servomotorer för membranframdrivning, tätningsstångsrörelse, stansrörelse och transportörsdrift. central PLC koordinerar allt detta. Detta snäva schema är nödvändigt eftersom vid mer än 150 cykler per minut är varje fördröjning mellan filmframdrivning, försegling, stämpling och skärning bara millisekunder.

Ingångs-LDPE plattpåsmaskiner kan använda ett enkelt kamdrivsystem för huvudmotorn. Det gäller långsamma, mindre krävande tider.

Kompletta servosystem ökar kostnaderna, men levererar:

• Elektronisk recepthantering (spara och ladda inställningar för varje produkt)
• Lätt att byta utan mekanisk justering
• Inbyggd-problemsökning och felloggning

Samarbeta med Industry 4.0 övervakningssystem

Kan en maskin köra både HDPE och LDPE?

Det här är en vanlig-uppföljningsfråga. Svaret är: ja, men bara under vissa förutsättningar.

Vissa cabrioleter har utbytbara tätningsstänger. Du kan byta ut en rak stav mot en platt LDPE-väska och en U--stång mot en HDPE-T--tröjaväskor. De har även justerbara temperaturkontroller för att täcka båda materialen. Men det finns problem:

En 180 graders maskin med strikt temperaturkontroll för HDPE kommer att ha mer värmeeffekt än vad LDPE kräver. Det ökar kostnaden.

Maskiner byggda för LDPE:s bredare förseglingssortiment av LDPE kanske inte har den temperaturnoggrannhet eller hålslag som krävs för HDPE T--skjortväskor.

Att köra högdensitetspolyeten (HDPE) på utrustning av lågdensitetspolyeten (LDPE) resulterar ofta i dålig tätningskvalitet, mer spill och snabbare verktygsslitage.

Praktiska råd: Välj huvudingredienserna först. Se sedan om du också kan köra andra material med acceptabla prestandaförluster. Konvertibilitet bör inte vara huvudkravet utan att kontrollera faktiska produktionsdata för båda modellerna.

Att välja mellan maskintyper: ett ramverk för beslut

Kontext för föreskrifter och standarder

• Båda maskinerna måste producera påsar som uppfyller deras marknadsstandarder:
• ISO 4591 -Mätning av den genomsnittliga tjockleken på plastfilm och ark
• ASTM D882 -Bräckhållfasthet hos tunn plastfolie både HDPE- och LDPE-påsar)
• SV 13432 -Förpackningsregler som kan komposteras och sönderdelas (när du hävdar återvinningsbarhet)

Sammanfattning

Skillnaden mellan en HDPE-påsmaskin och en LDPE-maskin handlar inte bara om temperaturinställningar. Den visar ett helt annat tillvägagångssätt för filmmatning, tätningsnoggrannhet, skärmetoder, stans-integrering och design av drivsystem. HDPE-maskiner är precisionsverktyg. De är gjorda för att bearbeta ett segt material inom ett smalt arbetsområde vid höga hastigheter. LDPE-maskiner är mer förlåtande. De fungerar för ett bredare utbud av påstyper och produktionsstorlekar.
För all förpackningsverksamhet som tittar på utrustning måste du börja med en tydlig uppfattning om påstyp, huvudfilmmaterial, produktionsmängd och kvalitetsbehov - innan du jämför några maskiner. Att matcha maskindesignen till materialets beteende är den enskilt viktigaste faktorn för att få jämn påskvalitet och bra produktionskostnader.

Referenser:

• Brydson, JA – Plastics Materials, 7th Edition, Butterworth-Heinemann (Elsevier), 1999
• Harper, CA – Handbook of Plastics Technologies, McGraw-Hill, 2006
• Rosato, DV & Rosato, MG – Plastics Technology Handbook, 4:e upplagan, CRC Press, 2006
• Glanvill, AB – Plastingenjörens databok, Maskinteknikpublikationer, 1993
• ASTM D882-18 – Standardtestmetod för dragegenskaper hos tunn plastfolie, ASTM International
• ISO 4591:1992 – Plast - Film och ark - Bestämning av genomsnittlig tjocklek, International Organization for Standardization