Устранение неполадок, связанных с тем, что сумки не открываются на линиях FFS: проблемы со статическим электричеством, пылью и уплотнениями

На линии Form-Fill-Seal, работающей с порошковыми продуктами, мало проблем с потерей эффективности быстрее, чем с пакетами, которые отказываются открываться. Машина работает, пленка продвигается, наполнитель активируется, но горловина мешка остается закрытой, продукт накапливается, и линия застревает. Что делает этот режим сбоя особенно разочаровывающим, так это то, что он имеет три совершенно разные основные причины, каждая из которых требует своего исправления. Неверно продиагностируете источник и сможете часами корректировать параметры машины, ничего не улучшая. Это руководство дает вам структурированный способ определить, с какой основной причиной вы имеете дело (статический заряд, загрязнение пылью или неисправности параметров уплотнения), а затем эффективно устранить ее.

Почему сумки не открываются: три основные причины

Когда пакет на линии FFS не открывается, симптом выглядит одинаково, независимо от причины: два слоя пленки остаются склеенными в горловине пакета, блокируя вход продукта. Но причина, по которой они слиплись, существенно различается:

• Статический заряд создает электростатическое притяжение между внутренними поверхностями пленки, физически сжимая их вместе. Никакое механическое открывающее усилие не решит эту проблему, пока заряд не будет нейтрализован.
• Загрязнение пылью В зоне запечатывания или рядом с ней запечатывающие губки непреднамеренно склеивают горловину пакета, или он мигрирует между слоями пленки и действует как клей под действием тепла и давления.
• Неисправности параметров уплотнения Это приводит к тому, что поперечное уплотнение оказывается либо слишком прочным, либо расположенным слишком близко к горловине мешка, либо структурно деформируется, что препятствует нормальному открытию даже при отсутствии статического электричества и пыли.

Самый быстрый диагностический шаг — снять сумку с линии и попытаться открыть ее вручную, надев заземленный браслет. Если сумка легко открывается вручную, но не на машине, то почти наверняка основной причиной является статический заряд. Если пакет не открывается даже вручную, а слои пленки кажутся частично склеенными, причина в запечатывании или загрязнении. Помните об этом различии, работая над каждой основной причиной, описанной ниже.

Основная причина 1 — Статический заряд: как он запечатывает пакеты

Статическое электричество накапливается на полимерной пленке в результате трибоэлектрического заряда: каждый раз, когда пленка контактирует с роликом, образующим воротник или приводной ремень, а затем отделяется, заряд осаждается на поверхности пленки. На линии VFFS или HFFS пленка проходит через десятки точек контакта, прежде чем достигнет заправочной станции, накапливая заряд в каждой. К тому времени, когда горловина мешка достигает стадии открытия, внутренние поверхности могут нести заряды в несколько киловольт. , создавая силу притяжения, которая эффективно запечатывает пакет без использования тепла.

Несколько условий усугубляют проблему:

• Низкая влажность окружающей среды (ниже 40 %), характерная для помещений с кондиционированием воздуха или зимних работ, резко снижает естественную скорость рассеивания заряда пленки.
• Изношенные или грязные ролики увеличивают трение в каждой точке контакта, создавая больший заряд за оборот.
• Высокие скорости машины сокращают время, необходимое для пассивного отвода заряда между точками контакта.
• Изменения состава пленки, внесенные поставщиком, могут изменить поверхностное сопротивление без предварительного уведомления, что внезапно сделает ранее стабильный прогон подверженным воздействию статического электричества.

Помимо предотвращения открытия мешка, статический заряд усугубляет и другие проблемы на линиях подачи порошка: он притягивает находящиеся в воздухе мелкие частицы к поверхности пленки и к зоне уплотнения, а в средах с легковоспламеняющейся пылью неконтролируемые электростатические разряды представляют угрозу безопасности ATEX.

Решения для ошибок открытия, связанных со статикой

• Установите ионизирующие стержни в двух критических позициях: в точке размотки пленки (перед участком формования) и непосредственно перед станцией вскрытия мешков. Активные ионизирующие стержни испускают ионы, которые нейтрализуют поверхностный заряд за миллисекунды при прохождении пленки.
• Проверьте состояние роликов. Грубые, покрытые налетами или изношенные ролики являются генераторами непропорционального заряда. Очищайте все натяжные ролики изопропиловым спиртом и ежемесячно проверяйте состояние подшипников.
• Контролируйте влажность окружающей среды. Повышение относительной влажности объекта до 45–55% существенно улучшает пассивное рассеивание заряда. Даже локализованный увлажнитель рядом с секцией формования может уменьшить статические явления.
• Укажите пленку со встроенными антистатическими добавками. Пленки с внутренними соединениями, рассеивающими статический заряд, сохраняют более низкое поверхностное сопротивление на протяжении всего срока службы, в отличие от покрытий местного применения, которые могут стираться при размотке. Это наиболее надежное долгосрочное решение, поскольку оно устраняет зависимость от постоянной правильной работы ионизирующего оборудования.

Основная причина 2 — Загрязнение пылью зоны уплотнения

Порошковые продукты создают агрессивную среду для герметизации FFS. Во время наполнения мелкие частицы поднимаются в воздух и оседают на всех доступных поверхностях, включая пленку на горлышке мешка. Для продуктов с гранулометрическим составом менее 50 мкм (протеиновые порошки, фармацевтические наполнители, мелкий пищевой крахмал) проблема стоит особенно остро: эти частицы достаточно легкие, чтобы оставаться во взвешенном состоянии долгое время после окончания цикла наполнения, и достаточно малы, чтобы проникать в микрозазоры в геометрии уплотняющих губок.

Загрязнение пылью влияет на открытие мешка посредством двух различных механизмов. Во-первых, мелкий порошок, который оседает между слоями пленки возле горлышка мешка, может сжиматься и частично плавиться под воздействием тепла и давления зажима поперечной сварки, создавая непреднамеренное соединение, которое препятствует открытию мешка. Во-вторых, порошок, который накапливается на поверхностях уплотняющих губок, действует как теплоизолятор, создавая непостоянную прочность сварки по ширине пакета: некоторые области запечатаны слишком сильно, другие - недостаточно, в результате чего пакеты либо не могут открыться, либо открываются неравномерно и рвутся. При работе с большими объемами та же проблема возникает в горловинах для наполнения вкладышей FIBC; Подробное описание управления влажностью и загрязнением в этом масштабе описано в нашей барьер для влаги направляющая вкладыша FIBC .

Решения для устранения проблем с загрязнением пылью

• Отрегулируйте время заполнения. Наиболее важным изменением в работе является обеспечение полной остановки потока продукта до закрытия зажимов поперечной сварки. Добавьте задержку стабилизации 150–300 мс после остановки шнека или дозатора перед запуском цикла уплотнения. Это позволяет частицам, находящимся в воздухе, оседать ниже зоны уплотнения до того, как захваты зацепятся.
• Установить локальное пылеудаление в точке заполнения. Низкоскоростное всасывающее сопло, расположенное над горловиной мешка, захватывает находящиеся в воздухе частицы до того, как они мигрируют в область уплотнения, не влияя при этом на точность измерения веса наполнения.
• Ежедневно осматривайте и очищайте поверхности губок уплотнения. Используйте латунный скребок (не стальной) и безворсовую ткань, смоченную изопропиловым спиртом. Проверьте, нет ли пригоревших остатков, которые меняют текстуру поверхности челюстей и характеристики теплопередачи.
• Рассмотрите пленку с более широкими окнами для начала сварки. Пленки, разработанные с более широким диапазоном температур термосварки, более устойчивы к небольшим изменениям температуры зажимов, которые возникают при наличии загрязнения пылью. Узкое окно уплотнений усиливает каждый источник несоответствий.

Основная причина 3 — Неисправности параметров уплотнения

Даже когда статика и пыль находятся под контролем, неправильные параметры запечатывания приводят к тому, что пакеты физически не могут нормально открыться. Три переменных уплотнения — температура, время выдержки и давление зажимов — должны быть точно сбалансированы. На линиях по производству порошка операторы часто увеличивают время выдержки, чтобы компенсировать воздействие пыли в зоне сварки, что может привести к перезапечатыванию пакетов, в которых прочность соединения превышает прочность на отрыв, на которую была рассчитана пленка.

Одним из часто упускаемых из виду дефектов уплотнения, характерных для линий по производству порошковых материалов, является загрязнение зажимов из-за скоплений продукта, который прикипел к поверхности зажимов за несколько смен. Этот остаток действует как локальный изолятор, создавая горячие и холодные точки по ширине уплотнения. В результате получается герметик, который визуально выглядит законченным, но имеет различную прочность соединения — области избыточного соединения соседствуют с недостаточно скрепленными каналами. Всегда проверяйте чистоту зажимов, прежде чем объяснять проблемы открытия пленкой или настройками параметров машины.

Выбор пленки, которая уменьшает проблемы с линией FFS у источника

Машинное вмешательство устраняет симптомы. Выбор фильма устраняет коренные причины. Двумя свойствами, которые имеют наибольшее значение для применения порошковых FFS, являются характеристики рассеяния статического электричества и ширина окна уплотнения, и оба они зависят от материала пленки, а не от настроек машины.

Фильмы с комплексные антистатические добавки (вместо местной обработки поверхности) поддерживают стабильное поверхностное сопротивление по всей длине валков и на протяжении всей работы машины. Поверхностная обработка исчерпывается по мере того, как пленка контактирует с роликами и формовочной манжетой; внутренние добавки этого не делают. При оценке пленки для порошковой линии FFS запросите данные о поверхностном сопротивлении (измеренном в Омах/квадрат) при типичной влажности окружающей среды вашего предприятия. Пленка с поверхностным сопротивлением ниже 10¹² Ом/кв. при относительной влажности 40% будет рассеивать заряд достаточно быстро, чтобы предотвратить эффект зажима на станции открытия пакета в большинстве условий эксплуатации.

Ширина уплотнительного окна — диапазон температур между минимально допустимой прочностью сварки и точкой, при которой пленка сгорает или пересклеивается — определяет, насколько терпимым является ваш процесс к изменению температуры зажимов, воздействию пыли и изменениям скорости машины. Узкое окно уплотнения означает, что даже частично загрязненная поверхность зажима приведет к сбою. Пленка с более широким окном сваривания поглощает эксплуатационные колебания, не создавая дефектных пакетов. Подробный обзор того, как оценить структуры пленки на соответствие требованиям линии FFS, см. в нашей статье. Руководство по выбору пленки для упаковки пищевых продуктов .

Для порошковых применений, требующих как антистатических характеристик, так и высоких барьерных свойств, наиболее комплексным решением являются многослойные коэкструдированные пленки, которые объединяют рассеивающие статический заряд слои с барьерными структурами из PA/EVOH. Эти структуры решают проблему открывания мешка, сохраняя при этом защиту от кислорода и влаги, необходимую продукту. ИНТЕРТРАМ высокопроизводительный фильм линейка разработана специально для требовательных применений порошков и сочетает в себе антистатическую функциональность с проверенными барьерными характеристиками и стабильными характеристиками уплотнения на протяжении всего производственного цикла.

Основной принцип прост: каждый час, потраченный на устранение повторяющейся проблемы с открытием пакета на линии, является признаком того, что спецификация пленки не соответствует требованиям применения. Правильная подача пленки устраняет проблему, а не решает ее.