Hva er forskjellen mellom HDPE og LDPE posefremstillingsmaskiner?

Polyetylen er det vanligste materialet i myk emballasje. Men ikke all polyetylen er den samme. Og maskinene som behandler det er forskjellige. Polyetylen med høy-tetthet (HDPE) og polyetylen med lav tetthet (LDPE) er kjemisk relatert. Men når det kommer til prosessering, oppfører de seg forskjellig. Maskinene som brukes til å lage poser reflekterer disse forskjellige varmekravene, strukturen til filmen og kravene til det endelige produktet. For emballasjeingeniører, anleggsledere og innkjøpsteamene ser etter, nøyaktig hva LDPE ser etter, og hva det er på utkikk etter av utstyr. hvorfor, for å gjøre de riktige investeringene.

Den materielle forskjellen: hvorfor det driver maskindesign

Før du ser på maskinen, må materialforskjellene være tydelige. Hver mekanisk forskjell mellom maskintyper kommer fra polymerens fysiske egenskaper.

HDPE (polyetylen med høy tetthet med en tetthet 0,941–0,965 g/cm3) er en lineær polymer med få sidegrener. Denne tette molekylstrukturen gir den følgende egenskaper:

• Høy strekkfasthet i forhold til tykkelsen
• Høyere smeltepunkt (~130–135 grader)
• Stivere film med tilsvarende tykkelse
• Smalere varme-forseglingsvindu
• Gjennomsiktig til ugjennomsiktig utseende
• Utmerket motstand mot fuktighet og kjemikalier

Polyetylen med lav-densitet (LDPE med en tetthet på 0,910 – 0,940 g/cm3) produseres ved hjelp av høytrykksmetoder. Dette har ført til et stort antall kjedeforgrening.

Denne strukturen gir disse resultatene:

• Lavere strekkfasthet for samme tykkelse (så du trenger tykkere film for samme belastning)
• Lavere smeltepunkt (~105–115 grader)
• Mykere, mer fleksibel film
• Større temperaturområde for varmeforsegling
• Klarere, blankere utseende
• Høyere strekk før brudd

Disse forskjellene er betydelige. De setter forseglingstemperaturen, kjølekravene, membranhåndteringen, skjærekraften og utformingen av hele maskinposeproduksjonslinjen.

Viktige maskinforskjeller: En teknisk sammenligning

1. Forseglingssystem: Temperatur og oppholdstid

Det er den grunnleggende forskjellen mellom de to maskinene.

En HDPE-pose må holde forseglingstemperaturen mellom 140 grader og 200 grader C. Dette avhenger av tykkelsen på filmen og linjehastigheten. HDPE har et smalt forseglingsvindu, vanligvis mellom en svak forsegling og en forkullet film ± 5 grader C. Dette krever svært jevn varme gjennom forseglingens bredde. Ujevn temperatur kan svekke sel på kjøligere steder og brenne dem på varmere steder. Dette er grunnen til at HDPE-forseglingsstenger vanligvis har:

• Patronvarmere med høy-tetthet med flere separat kontrollerte varmesoner
• Bytt ut termoelementer med platina motstand temperatursensorer (Pt100 eller Pt1000) for å forbedre nøyaktigheten
• Kortere oppholdstid (fordi HDPE krystalliserer raskere) for å forhindre overoppheting
• Forseglingstemperaturområdet til en LDPE-maskin er 100-150 grader. Området er bredt (+ -10 -15 grad ). Dette gjør varmesystemer til et område enklere, holder seg lenger og har mindre termisk belastning på tetningen.

2. Kjølesystem

HDPE herder raskere ved avkjøling enn LDPE. Etter forseglingen er det imidlertid nødvendig med kontrollert avkjøling for å opprettholde forseglingsformen og forhindre at filmen bøyer seg. HDPE-posemaskiner har generelt følgende egenskaper:

• Installer obligatoriske luftkjølestenger umiddelbart etter forseglingsstasjoner
• På maskiner med høy-hastighet kan vann-trykkstenger avkjøle og flate ut forseglede områder samtidig
• Transportbåndet beveger seg raskere og tar varme fra tetningsområdet.

LDPE-maskiner kan brukes til enkel luftkjøling eller lette tvungen luftsystemer. Den myke filmen tåler varmen etter forsegling uten å endre form.

3. Filmmating og spenningskontroll

Polyetylen med høy-tetthet (HDPE-film er hardere og tynnere (butikkposer er vanligvis 10 -25 mikron). Den er mer følsom for materspenning enn polyetylen med lav tetthet. For mye spenning kan strekke eller rive filmen. For lite spenning fører til sporingsproblemer og innrettingsfeil. Behandlingen av HDPE-poser er som følger

• Dansende rullesystemer med fjær- eller luftkondisjonerte-strekkarmer. Disse kan justere filmrullens diameter i sanntid.
• Nøyaktige avviklingsbremsesystemer til bremsesystemet (servodrift eller hysteresebremsekontroll). Disse er bedre enn de enkle friksjonsbremsene som vanligvis fungerer i LDPE.
• EPC (Edge Position Control) systemer. De bruker optiske eller ultralydsensorer for å holde filmen innenfor ±0,5 mm ved høy hastighet.

LDPE-filmer er mykere og vanligvis tykkere (20 -100 mikron). Den er mer tolerant overfor nervøse forandringer. Standard spring-dansere rulle- og friksjonsbremser fungerer godt med de fleste LDPE-applikasjoner.

4. Kuttemekanisme

Kuttemaskinen fungerer forskjellig for hvert materiale.

HDPE-film kuttes rent med varmetråd eller varme knivsystemer. Trådene smelter raskt i filmen. La også være en forseglet kant nederst og foran på neste pose. Kombinasjonens forseglingsvirkning er vanlig i produksjon av T-skjorter. Den brukes hovedsakelig til HDPE.

LDPE-film kuttes vanligvis ved hjelp av et kaldt-bladsystem (klipping eller knusing). Dette gjelder spesielt for flate og bunnposer. Du kan kutte LDPE med varm wire, men det etterlater ofte wire-som splinter ved skjærekanten. Dette skjer fordi polyetylen med lav-tetthet flyter mer ved høye temperaturer og er klebrig.

Forskjellen er ikke absolutt. Begge metodene har maskiner. Men kuttemetoden er en av de raskeste for å avgjøre om maskinen primært er bygget av HDPE eller lav-polyetylen.

5. Håndter stansing og skjæring- (T-T-skjorteposeproduksjon)

T-skjortevesker er nesten utelukkende laget av HDPE. Dette er fordi stivheten til HDPE gjør at halvmånehåndtaksåpningene beholder formen når du bærer vesken. LDPE håndterer sammenlegging og ukomfortabel holding.

Bruksmodellen gjelder en T-T-skjortepose HDPE-posefremstillingsmaskin som er utstyrt med en dyse-skjæreenhet etter forsegling. Stangen kutter av håndtaksåpningen når hver pose forlater forseglingsområdet. De viktigste mekaniske egenskapene er som følger:

Høyhastighets slagmekanismer, vurdert til 100–200 slag per minutt

Herdet stål stanse- og dysedesign med tett klaring (0,05–0,15 mm). Disse kan lage rene kanter i HDPE uten å rives.

Pneumatisk eller servo-drevet slaghandling i perfekt synkronisering med filmens bevegelse.

LDPE-posemaskiner produserer vanligvis ikke flate-pakninger eller bunnforseglede poser.- Hvis LDPE brukes til myke-ringhåndvesker (ulike håndvesketyper med limte eller sveisede ringer), brukes forskjellige håndlagde systemer. Det er ikke en stans-.

6. Maskinhastighet og utgangshastighet

Produksjonsøkonomien til de to maskintypene er vesentlig forskjellig:

Moderne HDPE-sekkmaskiner kjører med høy hastighet og bruker nå fulle servodrivsystemer. De har separate servomotorer for membranfremdrift, tetningsstangbevegelse, stansebevegelse og transportbånddrift. sentral PLS koordinerer alt dette. Denne stramme tidsplanen er nødvendig fordi med mer enn 150 sykluser per minutt, er enhver forsinkelse mellom filmfremdrift, forsegling, stempling og kutting bare millisekunder.

LDPE flatposemaskiner på -nivå kan bruke et enkelt kamdrevsystem for hovedmotoren. Dette gjelder langsomme, mindre krevende tider.

Full servosystemer er dyrere. Men her er fordelene:

7. Drivsystem og servointegrasjon

Moderne HDPE-sekkmaskiner kjører med høy hastighet og bruker nå fulle servodrivsystemer. De har separate servomotorer for membranfremdrift, tetningsstangbevegelse, stansebevegelse og transportbånddrift. sentral PLS koordinerer alt dette. Denne stramme tidsplanen er nødvendig fordi med mer enn 150 sykluser per minutt, er enhver forsinkelse mellom filmfremdrift, forsegling, stempling og kutting bare millisekunder.

LDPE flatposemaskiner på -nivå kan bruke et enkelt kamdrevsystem for hovedmotoren. Dette gjelder langsomme, mindre krevende tider.

Komplette servosystemer øker kostnadene, men leverer:

• Elektronisk oppskriftshåndtering (lagre og last inn innstillinger for hvert produkt)
• Enkel å bytte uten mekanisk justering
• Innebygd-problemsøking og feillogging

Samarbeid med Industry 4.0 overvåkingssystemer

Kan én maskin kjøre både HDPE og LDPE?

Dette er et vanlig-oppfølgingsspørsmål. Svaret er: ja, men bare under visse betingelser.

Noen cabrioleter har utskiftbare tetningsstenger. Du kan bytte en rett stang for en flat LDPE-veske og en U--stang med en HDPE-T--skjorteveske. De har også justerbare temperaturkontroller for å dekke begge materialene. Men det er problemer:

En 180 graders maskin med streng temperaturkontroll for HDPE vil ha mer varmeeffekt enn LDPE krever. Det øker kostnadene.

Maskiner bygget for LDPEs bredere forseglingsspekter av LDPE har kanskje ikke den temperaturnøyaktigheten eller kraften som kreves for HDPE T-skjorteposer.

Kjøring av høydensitetspolyetylen (HDPE) på utstyr med lavdensitetspolyetylen (LDPE) resulterer ofte i dårlig tetningskvalitet, mer avfall og raskere verktøyslitasje.

Praktiske råd: Velg hovedingrediensene først. Se så om du også kan kjøre andre materialer med akseptable ytelsestap. Konvertibilitet bør ikke være hovedkravet uten å sjekke faktiske produksjonsdata for begge modellene.

Velge mellom maskintyper: en beslutningsramme

Regulerings- og standardkontekst

• Begge maskinene må produsere poser som oppfyller deres markedsstandarder:
• ISO 4591 -Måling av gjennomsnittlig tykkelse på plastfilm og -ark
• ASTM D882 -Strekkfasthet for tynne plastfolier, både HDPE- og LDPE-poser)
• NO 13432 -Regler for emballasje som kan komposteres og dekomponeres (når du hevder resirkulerbarhet)

Sammendrag

Forskjellen mellom en HDPE-posemaskin og en LDPE-maskin handler ikke bare om temperaturinnstillinger. Den viser en helt annen tilnærming til filmmating, forseglingsnøyaktighet, kuttemetoder, dyse-skjæreintegrering og design av drivsystem. HDPE-maskiner er presisjonsverktøy. De er laget for å behandle et tøft materiale innenfor et smalt driftsområde ved høye hastigheter. LDPE-maskiner er mer tilgivende. De fungerer for et bredere utvalg av posetyper og produksjonsstørrelser.
For enhver emballasjeoperasjon som ser på utstyr, må du starte med en klar idé om posetype, hovedfilmmateriale, produksjonsmengde og kvalitetsbehov - før du sammenligner noen maskiner. Å matche maskindesignet til materialets oppførsel er den viktigste enkeltfaktoren for å få jevn posekvalitet og gode produksjonskostnader.

Referanser:

• 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. utgave, CRC Press, 2006
• Glanvill, AB – Plastics Engineers Data Book, Mechanical Engineering Publications, 1993
• ASTM D882-18 – Standard testmetode for strekkegenskaper for tynne plastplater, ASTM International
• ISO 4591:1992 – Plast - Film og ark - Bestemmelse av gjennomsnittlig tykkelse, International Organization for Standardization