Macchine confezionatrici automatiche- comunemente denominate anche confezionatrici flow pack, macchine per l'imballaggio di cuscini o macchine orizzontali per la forma-riempimento-sigillatura (HFFS) - sono tra le apparecchiature più versatili e ampiamente utilizzate nelle linee di confezionamento dei prodotti in tutto il mondo. Li troverai incartando di tutto, dalle barrette di cioccolato e biscotti ai dispositivi medici, componenti hardware e alimenti surgelati. Il "flow pack" è un modo per confezionare i prodotti. Un lungo foglio di pellicola si trasforma in un tubo attorno al prodotto. Quindi entrambe le estremità vengono sigillate e il tubo viene tagliato in pezzi avvolti singolarmente. Tutto questo avviene velocemente in un processo costante. Comprendere il funzionamento di una macchina confezionatrice flow pack automatica è essenziale per chiunque sia coinvolto nelle operazioni della linea di confezionamento.
Comprendere il funzionamento di queste macchine è utile per chiunque sia coinvolto nella progettazione di linee di confezionamento, nella gestione della produzione, nell'approvvigionamento di attrezzature o nel controllo qualità. Questo articolo spiega il principio di funzionamento, le principali stazioni meccaniche, le variabili che influiscono sulle prestazioni e i fattori che determinano quali prodotti sono più adatti per il flow wrap.
Il principio fondamentale: formare, riempire e sigillare in un unico movimento continuo
L’idea di base alla base di una macchina confezionatrice flow pack è molto semplice. Si prende un rotolo piatto di pellicola da imballaggio, lo si avvolge attorno a un prodotto, si sigillano lungo i lati e le estremità e lo si taglia in singoli pacchi. Tutto ciò avviene con un movimento costante senza interrompere il flusso del prodotto.Ognimacchina confezionatrice automaticasi basa su questo stesso principio di movimento-continuo per raggiungere velocità di produzione elevate.
A differenza delle macchine VFFS (Form{0}}fill-Seal verticale, che formano sacchetti da un tubo di pellicola piatto riempito dall'alto, le confezionatrici flow pack gestiscono prodotti che arrivano già formati - biscotti su un vassoio, barrette di cioccolato su un nastro trasportatore o componenti in una rivista - e li avvolgono orizzontalmente con la pellicola. Il prodotto viaggia orizzontalmente attraverso la macchina mentre il nastro di pellicola viene formato, sigillato e tagliato con movimento sincronizzato.
Questo orientamento orizzontale è ciò che dà il nome al processo e la sua caratteristica chiave: gestisce prodotti di diverse altezze e geometrie con una complessità di cambio formato minima, motivo per cui le confezionatrici flow pack sono l'attrezzatura preferita per le operazioni di confezionamento di volumi elevati-e con più-SKU.
Le Principali Stazioni Meccaniche
Una macchina confezionatrice flow pack è composta da quattro stazioni primarie, ciascuna delle quali svolge una funzione distinta nel ciclo di confezionamento. Comprendere le attività svolte da ciascuna stazione semplifica la diagnosi dei problemi, la specifica delle apparecchiature e la valutazione delle prestazioni della macchina. Su qualsiasimacchina confezionatrice automatica, queste stazioni operano in precisa sincronizzazione.
Stazione Uno: La Zona di Formazione
La pellicola viene estratta da un supporto di svolgimento. Il supporto di solito ha un braccio ballerino, una cella di carico o un sistema frenante per mantenere costante la tensione. Quindi il film entra nella zona di formazione.
Nella zona di formatura, il film piano si muove su un piatto di formatura o su una serie di rulli. Queste parti modellano la pellicola in un tubo attorno al prodotto.
I bordi della pellicola sono uniti lungo il lato inferiore o posteriore del prodotto da un collare di formatura, che crea una sigillatura longitudinale delle alette mentre la pellicola si avvolge attorno alla circonferenza del prodotto.
La geometria del collare di formatura è fondamentale. Deve essere abbinato al profilo trasversale del prodotto-sezione - i prodotti rotondi richiedono collari rotondi, i prodotti rettangolari richiedono set di formatura rettangolari. L'utilizzo della geometria del collare errata provoca grinze della pellicola, formazione di sigillatura incompleta e danni al prodotto.
Su molte macchine, la zona di formazione comprende anche un sistema di registrazione della stampa fotografica. Se sulla pellicola è stampata una grafica, un sensore legge i segni sulla pellicola. Quindi modifica la velocità di alimentazione della pellicola in modo che il disegno stampato si allinei con il prodotto all'interno della confezione. Questo è molto importante per le confezioni che riportano informazioni sul marchio, guide al dosaggio o codici a barre.
Stazione Due: La Sigillatura Longitudinale
Dopo che la pellicola ha avvolto il prodotto, i suoi bordi sovrapposti devono essere sigillati insieme per formare la cucitura posteriore della confezione. Questo viene fatto dal sistema di sigillatura longitudinale - spesso chiamato sigillante ad aletta o sigillante posteriore.
Il tipo di tenuta più comune sulle confezionatrici flow pack è una ruota di tenuta rotativa riscaldata o un nastro di tenuta continuo. Mentre il tubo della pellicola si muove attraverso la macchina, i bordi della pellicola sovrapposti passano tra le ruote di tenuta riscaldate rotanti che applicano calore e pressione per fondere insieme le superfici della pellicola. Il movimento rotatorio è sincronizzato con la velocità del prodotto in modo che il sigillo venga applicato continuamente mentre la pellicola si muove.
Per le applicazioni ad alta-velocità, i nastri a tenuta continua possono raggiungere velocità di tenuta che superano i limiti pratici delle ruote a tenuta rotante. Il compromesso è una maggiore complessità meccanica e requisiti di manutenzione più impegnativi.
Alcune macchine utilizzano una sigillatura a crimpare anziché una sigillatura a caldo - in particolare per i laminati a base di carta-o fogli di alluminio che richiedono la sigillatura a pressione anziché la sigillatura a caldo. La crimpatura utilizza un rullo modellato per creare un legame meccanico anziché termico.
Stazione Tre: La Sigillatura Trasversale
Mentre la saldatura longitudinale crea la cucitura posteriore del pacco, la stazione di saldatura trasversale crea le saldature superiore e inferiore - le cuciture trasversali che chiudono ogni singolo pacco sui bordi anteriore e posteriore.
La saldatrice trasversale di una confezionatrice orizzontale funziona secondo il principio del movimento interrotto. Mentre la pellicola e il prodotto si muovono continuamente attraverso la macchina, le ganasce di saldatura trasversali si aprono e si chiudono rapidamente per creare cicli di sigillatura-taglio-singoli. Quando il prodotto si avvicina alla zona di saldatura, le ganasce si chiudono attorno al tubo del film, creando una saldatura trasversale. Un coltello da taglio tra le ganasce taglia la pellicola tra i pacchi. Le ganasce quindi si aprono e il processo si ripete per il pacchetto successivo. Su un modernomacchina confezionatrice automatica, questo movimento ciclico è controllato con precisione da servomotori.
Questo movimento ciclico è azionato da un servomotore sulle macchine moderne, che consente un controllo preciso del tempo di chiusura delle ganasce, della pressione di tenuta e della posizione di taglio. Le macchine più vecchie utilizzano sistemi di fasatura meccanici-azionati da camme, che offrono semplicità e affidabilità ma minore flessibilità nella regolazione dei parametri.
La sigillatura trasversale è il punto in cui viene applicata la maggior parte del calore ed è anche il punto in cui è più probabile che si verifichi la contaminazione del prodotto della guarnizione - da residui di prodotto, polvere o umidità -. Per gestire questo problema vengono comunemente utilizzati-coperchi delle ganasce sigillanti specifici del prodotto e rivestimenti anti-adesivi.
Stazione quattro: la zona di scarico
Dopo la saldatura trasversale ed il taglio, le singole confezioni escono dalla zona di saldatura e vengono allontanate dalla macchina.
La maggior parte delle confezionatrici flow pack dispone di un trasportatore di scarico. Sposta i pacchi avvolti al passo successivo della linea. Potrebbe trattarsi di un'astucciatrice, di un'incartonatrice o di una stazione di controllo qualità.
Alcune macchine dispongono anche di una-stampante della data in linea. Di solito si tratta di una stampante a trasferimento termico o di un codificatore a caldo. Stampa i numeri di lotto, le date di scadenza o i codici di lotto sulla confezione sigillata mentre lascia la macchina. Il codificatore è sincronizzato con l'encoder della macchina in modo che il codice appaia nella posizione corretta su ciascuna confezione indipendentemente da piccole variazioni nella spaziatura del prodotto.
Le variabili che determinano la qualità e la velocità del pacco
Gestire bene un avvolgitore significa gestire l’interazione tra più variabili di processo. I più importanti e i loro effetti principali:
Tensione della pellicola:Controlla il comportamento del film attraverso la zona di formatura e i sigillanti. Una tensione eccessiva provoca stiramento della pellicola, deriva della registrazione e guasti alla tenuta. Una tensione troppo bassa provoca grinze, scarsa formazione di sigillatura e danni al prodotto dovuti all'accumulo della pellicola. Sulle macchine con controllo automatico della tensione, la calibrazione regolare del braccio ballerino o della cella di carico mantiene le prestazioni stabili per lunghi periodi.
Temperatura e pressione della guarnizione:La sigillatura trasversale richiede sia calore sufficiente per fondere la superficie della pellicola, sia pressione sufficiente per portare le superfici fuse in contatto molecolare. Questi parametri interagiscono con lo spessore e il tipo di pellicola. Funzionando alla temperatura corretta significa comprendere non solo il setpoint ma anche la temperatura effettiva sulla superficie di tenuta - che può discostarsi dalla lettura del controller nel tempo.
Tempo di chiusura ganasce e posizione di taglio:Sulle macchine servo-, la temporizzazione del ciclo della mascella trasversale è controllata dal software-. La ganascia deve chiudersi attorno alla pellicola esattamente al momento giusto rispetto alla posizione del prodotto - troppo presto o troppo tardi e il sigillo viene applicato decentrato- rispetto alla confezione. L'errore di posizione del taglio crea confezioni parzialmente sigillate o confezioni con estremità disallineate.
Precisione di alimentazione del prodotto:La qualità dell'alimentazione del prodotto a monte determina direttamente la qualità della confezione avvolta. I prodotti che arrivano alla zona di formatura con spaziature, variazioni di altezza o disallineamenti angolari inconsistenti produrranno unità avvolte in modo inadeguato, indipendentemente da quanto bene sia impostata l'confezionatrice stessa. Moltimacchina confezionatrice automaticai problemi che sembrano problemi della macchina sono in realtà problemi di alimentazione.
Idoneità del prodotto: cosa scorre bene e cosa no
Il flow wrap è altamente versatile, ma presenta limiti pratici. Il processo funziona meglio per:
Prodotti caricati singolarmente: biscotti, barrette di cioccolato, torte, cibi surgelati, articoli di ferramenta, dispositivi medici - prodotti che possono essere caricati singolarmente o su vassoio
Prodotti con geometria coerente: altezza e sezione trasversale-uniformi garantiscono un imballaggio pulito con uno spreco di pellicola minimo
Prodotti che tollerano il calore e la pressione: il processo di sigillatura trasversale comporta calore e forza di serraggio sulle ganasce della sigillatura, che possono influire sui prodotti-sensibili al calore
I prodotti liquidi, altamente irregolari o estremamente fragili possono richiedere configurazioni di confezionatrici flow pack modificate - come confezioni a cuscino con inserimento del foglio centrale, involucri di scatole pieghevoli o accessori per sacchetti - o potrebbero essere più adatti a un formato di confezionamento completamente diverso.
Considerazioni sul passaggio
Un aspetto reale della gestione di una macchina confezionatrice flow pack è il tempo di cambio formato. Il passaggio tra diverse dimensioni del prodotto o larghezze della pellicola richiede la regolazione del collare di formatura, il re-inserimento della pellicola, il ripristino del sistema di registrazione e la modifica delle impostazioni di tenuta. Sulle macchine con passaggi di cambio manuale, questa operazione può richiedere da 30 a 90 minuti. Una macchina confezionatrice flow pack automatica-ben progettata riduce i tempi di cambio formato con una buona progettazione meccanica e impostazioni salvate.
Le moderne macchine servo-con sistemi di controllo digitale hanno ridotto significativamente i tempi di cambio formato grazie al richiamo dei parametri memorizzati - salvando le impostazioni della macchina per ogni SKU del prodotto e ripristinandole con la semplice pressione di un pulsante. Tuttavia, le fasi di cambio meccanico - (scambio dei collari di formatura, regolazione delle guide) - richiedono ancora un intervento fisico che non può essere completamente automatizzato.
Per le aziende che utilizzano molti SKU in cicli di produzione brevi, l'efficienza del cambio è spesso il fattore decisivo nella scelta di una macchina, e vale la pena valutarla attentamente durante la fase di specifica dell'apparecchiatura piuttosto che scoprirne l'importanza solo dopo l'installazione.
Punti chiave
Una macchina confezionatrice flow pack automatica funziona in questo modo. Prende un rotolo di pellicola piatta, lo avvolge attorno ai prodotti mentre si muovono, sigilla la cucitura posteriore e le due estremità, quindi taglia ciascun pezzo avvolto dal tubo sigillato. Il processo è veloce, flessibile e adatto alla realizzazione di molti singoli prodotti solidi.
Le prestazioni della macchina dipendono da come interagiscono la qualità della pellicola, l'allineamento meccanico, le impostazioni della guarnizione e l'alimentazione del prodotto. Per ottenere i migliori risultati, è necessario considerare l'intera linea di confezionamento come un unico sistema, non solo la macchina da sola. Devi anche sapere che un cambiamento in una parte influisce sulle altre parti.
