袋裝機(jī)械知識(shí)課件

袋裝機(jī)械知識(shí)袋裝機(jī)械知識(shí)1第一節(jié)概述

袋裝是用柔性材料制成的包裝袋,將粉狀、顆粒狀、流體或半流體等物品裝入其中,然后進(jìn)行排氣(或充氣)、封口,以完成產(chǎn)品包裝的工藝過程。制袋用的柔性材料,如紙、蠟紙、塑料薄膜及其復(fù)合材料等,即有良好的保護(hù)物品的性能,又有質(zhì)輕、價(jià)廉、易印刷、易成型封口、易開啟使用、易被處理等特性,因而所制成的袋裝產(chǎn)品輕巧、美觀、體積小而受人喜愛,是軟包裝產(chǎn)品中的重要組成部分。其中尤以塑料薄膜及其復(fù)合材料的使用較廣,發(fā)展最為迅速。特別六十年代以來,石油化學(xué)工業(yè)的高速發(fā)展，為軟包裝提供了豐富多樣的柔性包裝材料,再加上塑料薄膜具有獨(dú)特的良好的熱封性、印刷性、透明性、防潮防氣性等,致使袋裝軟包裝新產(chǎn)品更是層出不窮,有幾克乃第一節(jié)概述2至幾十克的小袋,有近千克的中袋,也有幾十千克重袋包裝。內(nèi)裝物由最初的散粒體發(fā)展到膠體、液體、氣體和大塊狀的固體,使袋裝逐漸與灌裝、罐裝、裹包等傳統(tǒng)的包裝形式相互滲透和替代,與此同時(shí),也促進(jìn)了袋裝機(jī)不斷地更新與發(fā)展,我國(guó)自六十年代初從國(guó)外引進(jìn)樣機(jī),發(fā)展到近年來己能自己設(shè)計(jì)、制造多種袋裝設(shè)備。各種袋裝機(jī)應(yīng)用于食品、日化塑料、化工、農(nóng)藥等工廠的包裝工段。

一、包裝袋的基本形式

以袋裝機(jī)加工的塑料包裝產(chǎn)品常見袋形分別如下,并參見圖5.1。

至幾十克的小袋,有近千克的中袋,也有幾十千克重袋包裝。內(nèi)裝物3

4制袋過程中,一般先縱封,而后橫封。故在枕式搭接、對(duì)接袋封口縫的全長(zhǎng)內(nèi),局部會(huì)有三層或四層薄膜重迭在一起,這對(duì)封口質(zhì)量有一定影響；扁平式三面封口袋的封口縫全長(zhǎng)內(nèi)層數(shù)相等,封接條件較好,但產(chǎn)品外形不對(duì)稱,美觀性稍差,四面封口袋克服了前兩者的缺點(diǎn),但這種袋型的包裝材料利用率比前兩者稍差；自立式各種袋外形美觀,具有自立不倒的優(yōu)點(diǎn),便于后續(xù)裝箱工藝的完成和產(chǎn)品陳列,但對(duì)包裝材料要求較高,均需使用復(fù)合包裝材料。

二、典型袋裝機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

由于包裝袋形的多樣性,所以完成這些袋形的袋裝機(jī)械在機(jī)型及結(jié)構(gòu)上也帶來一定的差異,主要反映在制袋及封口裝置上。

制袋過程中,一般先縱封,而后橫封。故在枕式搭接、對(duì)接5圖5.1基本袋形示意圖

圖5.1基本袋形示意圖6(一)制袋式袋裝機(jī)1.枕式袋裝(1)象鼻成型制袋式袋裝機(jī)

圖5.2所示是立式、連續(xù)運(yùn)動(dòng)制袋式袋裝機(jī),可完成縱縫對(duì)接封合,裝填封口及切斷工作。全機(jī)除計(jì)量裝置外,還由象鼻成型器、勻速回轉(zhuǎn)的輥式縱封器、不等速回轉(zhuǎn)的橫封器和回轉(zhuǎn)切刀等組成,單張卷筒薄膜經(jīng)多道導(dǎo)輥和光電管被引入象鼻成型器,將薄膜卷折成圓筒狀,被連續(xù)回轉(zhuǎn)的縱封輥加熱加壓熱封定型,包裝料袋自上而下的連續(xù)移動(dòng),就是這縱封輥連續(xù)回轉(zhuǎn)牽引薄膜的結(jié)果。橫封器不等速回轉(zhuǎn),分別將上、下兩袋的袋口和袋底封合,縱封器的轉(zhuǎn)軸軸線與橫封器回轉(zhuǎn)軸線成空間垂直,因而獲得枕式袋,被包裝物料經(jīng)計(jì)量裝置計(jì)量后由導(dǎo)料槽落入袋內(nèi),封好口的連續(xù)袋由下面回轉(zhuǎn)切刀與固定切刀接觸時(shí)切斷分開。

(2)翻領(lǐng)成型制袋式袋裝機(jī)

(一)制袋式袋裝機(jī)7

圖5.3所示是立式、間歇運(yùn)動(dòng)的翻領(lǐng)成型制袋式袋裝機(jī),可完成制袋、縱封(搭接或?qū)?、裝填、封口及切斷等工作。平張卷筒薄膜經(jīng)多道導(dǎo)輥引上翻領(lǐng)成型器,由縱封器封合定形,搭接或?qū)映蓤A筒狀,以計(jì)量裝置計(jì)量后的物料由加料斗通過加料管導(dǎo)入袋底,橫封器在封底同時(shí)拉袋向下,并對(duì)前一滿袋封口,又在兩袋間切斷使之分開,全機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可由機(jī)、電、氣、液配合自動(dòng)完成。(3)筒形袋袋裝機(jī)

圖5.4所示,這是一種間歇式轉(zhuǎn)盤形包裝機(jī),這類包裝機(jī)采用筒狀卷料薄膜作包裝材料,每次先封底縫,然后再切下作為包裝袋,并交間歇回轉(zhuǎn)工序盤上的夾持手將包裝袋從一個(gè)工位移向另一個(gè)工位,完成裝料、整形、封口等工序。其中圖3.4是帶有筒狀薄膜開袋器的袋裝機(jī),它能先開袋后夾持,再被封底縫,這類機(jī)型在國(guó)內(nèi)外較稀少,但開袋形式十分獨(dú)特。使用較廣的是圖3.5所示的機(jī)型,它往往是先封底縫、切斷、再被夾持,然后開袋,裝填物料、封口等,這種機(jī)型與立式或臥式直線型袋裝機(jī)相比,在

圖5.3所示是立式、間歇運(yùn)動(dòng)的翻領(lǐng)成型制8工位動(dòng)作的設(shè)計(jì)安排上,靈活性可以較大,對(duì)一些難裝或多種物品要裝入的袋裝產(chǎn)品,它的適應(yīng)性特別強(qiáng)。

圖3.2象鼻成型器制袋式袋裝機(jī)1-卷筒薄膜,2-象鼻成型器,3-加料斗,4-縱封輥5-橫封輥,6-固定切刀,7-回轉(zhuǎn)切刀

圖3.3翻領(lǐng)成型器制袋式袋裝機(jī)1-加料管,2-翻領(lǐng)成型器,3-縱封輥,4-橫封輥

工位動(dòng)作的設(shè)計(jì)安排上,靈活性可以較大,對(duì)一些難裝或多種物品要9圖3.4筒形袋機(jī)械開袋式袋裝機(jī)1-開袋器，2-切斷刀，3-拉袋手，4-封底器5-裝袋，6-封口與卸袋

圖3.5筒型袋袋裝機(jī)1-封底器,2-切刀,3-開袋吸嘴,4-加料斗,5-封口器圖3.4筒形袋機(jī)械開袋式袋裝機(jī)圖3.5筒型袋袋裝機(jī)10圖3.6臥式間歇三角形成型器制袋式袋裝機(jī)1-三角形成型器,2-縱封器,3-牽引輥,4-隔離板,5-開袋吸嘴,6-加料管,7-橫封器,8-牽引輥,9-切刀圖3.6臥式間歇三角形成型器制袋式袋裝機(jī)112.三面封口扁平式袋裝(1)三角形成型制袋式袋裝機(jī)

圖3.6所示為臥式間歇運(yùn)動(dòng)三角形成型器的制袋式袋裝機(jī)。對(duì)折后的薄膜上口有一塊隔離板,幫助袋口張開,薄膜料袋的間歇移動(dòng)靠牽引輥間歇回轉(zhuǎn)帶動(dòng),制成開口向上的空袋后，可如圖所示先行裝填,而后橫封、切斷,也有空袋制成后先行分切交由帶夾持手的直線輸送鏈?zhǔn)介g歇回轉(zhuǎn)工序盤,在每次運(yùn)動(dòng)停歇的工位上進(jìn)行裝袋、封口及卸料。

(2)U形成型制袋式袋裝機(jī)這類袋裝機(jī)見圖3.7所示,與圖3.6的機(jī)型在工作原理上基本相似,僅成型器形式不同而己。(3)象鼻成型制袋式袋裝機(jī)這類袋裝機(jī)如圖3.8所示,它與圖3.3所示機(jī)型極為相似,這里僅不等速回轉(zhuǎn)的橫封器的回轉(zhuǎn)軸線與縱封器回轉(zhuǎn)軸線相互是平行的導(dǎo)致成品不再是枕式袋,而是三面封口扁平袋。

2.三面封口扁平式袋裝12圖3.7U型成型器制袋式袋裝機(jī)1-U型成型器,2-縱封輥,3-橫封輥,4-切刀

圖3.8象鼻成型器制袋式袋裝機(jī)1-象鼻成型器,2-加料斗,3-縱封輥,4-橫封輥,5-切刀圖3.7U型成型器制袋式袋裝機(jī)圖3.8象鼻成型器制袋式袋13圖3.9雙卷筒四面封口扁平袋袋裝機(jī)1-加料管,2-雙道縱封輥,3-橫封器,4-切刀

圖3.10雙卷筒四面封口扁平袋袋裝機(jī)1-缺口導(dǎo)板,2-剖切刀,3-加料管,4-雙道縱封輥,5-橫封器,6-切刀

圖3.9雙卷筒四面封口扁平袋袋裝機(jī)圖3.10雙卷筒四面封143.四面封口扁平式袋裝

包裝袋形為四面封口扁平袋的制袋式袋裝機(jī)如圖3.9、圖3.10所示。圖3.9中,兩卷單張薄膜經(jīng)導(dǎo)輥引至雙邊縱封輥,薄膜成對(duì)合筒狀。

圖3.10中是單卷平張薄膜經(jīng)在三角形缺口導(dǎo)板1的缺口尖端處有刀片2將運(yùn)動(dòng)著的薄膜中央剖切為二片，并經(jīng)此導(dǎo)板分成兩路,再往下先對(duì)合縱封,再裝料,而后橫封、切斷。

4.自立袋式袋裝(1)尖頂角形袋制袋式袋裝機(jī)

這類與圖3.2所示機(jī)型有許多相似之處,它是應(yīng)用翻領(lǐng)式成型器制袋,薄膜經(jīng)過成型器和四個(gè)均布的折痕滾輪,再經(jīng)縱封器封合后成搭接圓筒狀,料管下端部分由圓形截面變成方形截面。如圖3.11所示折角板使兩端收口,橫封器橫封上、下兩道封口并切斷,燙底器將自立袋底部燙成平底。

3.四面封口扁平式袋裝15(2)塔形及立方柱形制袋式袋裝機(jī)

這種機(jī)型是間歇制袋裝填機(jī),工作原理如圖3.12所示,主要用來包裝流質(zhì)飲料,卷筒包裝材料經(jīng)打印裝置和過氧化氫()消毒液槽后,走上最后一道導(dǎo)輥被引導(dǎo)向下,在數(shù)次成型環(huán)的作用下,同象鼻成型器功能一樣,將平張包裝材料卷折成圓筒狀,包裝材料接縫在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)無菌空氣加熱,包裝材料通過最后一道成型環(huán)時(shí),被壓合成縱封縫,流質(zhì)物料由泵打入進(jìn)料管引入圓筒狀袋內(nèi),無菌熱空氣在料管外進(jìn)入折成的圓筒內(nèi)可直達(dá)液面,液面上又有螺旋式加熱器,它即使材料內(nèi)壁進(jìn)行殺菌消毒,又使液面上形成無菌空氣層。

橫封及切斷在料面下進(jìn)行,橫封裝置配置方式不同,就形成立方柱形與塔形包裝不同產(chǎn)品。塔形包裝:上、下兩只橫封切斷器90°空間交錯(cuò),分別作上下及開合運(yùn)動(dòng),完成各包裝物品的橫封及切斷。立方柱形包裝:由兩對(duì)方角成型模具及橫封器在開合及上下運(yùn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)中將液面下的筒狀料袋向下拉動(dòng)并成型封口和切斷,切斷后的半成品落在間歇運(yùn)動(dòng)輸送鏈內(nèi),在運(yùn)動(dòng)中完成摺角等(2)塔形及立方柱形制袋式袋裝機(jī)16工藝動(dòng)作。圖3.11尖頂角形袋制袋袋裝機(jī)1-圓形料管,2-翻領(lǐng)成型器,3-導(dǎo)輥,4-折痕輥輪,5-縱封器6-拉袋裝置,7-方形料管,8-折角板,9-橫封器,10-切刀11-燙底器,12-輸出槽工藝動(dòng)作。圖3.11尖頂角形袋制袋袋裝機(jī)17(二)給袋式袋裝機(jī)1.直移型

這類機(jī)型應(yīng)用事先加工好的各種空袋。工作時(shí),從袋庫(kù)上每次取出一個(gè)袋,送給工序鏈夾持手,工序鏈帶著空袋在各工位停歇時(shí),完成各包裝動(dòng)作。

圖3.13所示為該機(jī)型的工藝路線示意圖,給袋裝置由真空吸頭與供袋輸送鏈組成,包裝袋工序鏈上開口、閉口時(shí),有特殊結(jié)構(gòu)使每對(duì)夾持手相向運(yùn)動(dòng)。包裝袋在兩個(gè)工位上被加熱封口,在后個(gè)工位上冷壓定形,最后夾持手釋放,產(chǎn)品下落入出料輸送裝置。

2.回轉(zhuǎn)型這類機(jī)型是將包裝空袋交給間歇回轉(zhuǎn)工序盤,在工序盤停歇中,完成各包裝工藝動(dòng)作。圖3.14所示的是能使包裝袋內(nèi)達(dá)到一定真空度的全自動(dòng)真空袋裝機(jī)工作示意圖?？沾椒庞诩埗穬?nèi),靠第一組吸頭在袋層上分出一只袋來,靠第二組吸頭將袋吸著回轉(zhuǎn)90°成直立狀交給工序盤的夾持手,然后在各工位上停歇時(shí)依次完成打印、張袋裝填物料,加入湯汁,預(yù)封(封口縫的部分長(zhǎng)度),由機(jī)

(二)給袋式袋裝機(jī)18圖3.12立方柱形制袋式袋裝機(jī)1-打印裝置,2-雙氧水槽,3-刀輥,4,6,8-圓環(huán)成型器,5-加料管,7-縱封器,9-加熱器,10-橫封成型切斷裝置,11-折角裝置圖3.13直移式開袋充填封口機(jī)示意圖1-儲(chǔ)袋庫(kù),2-空袋輸送鏈,3-開袋噴嘴,4,5-加料斗(塊料粒),6-加料管(液體物料),7,8-封口器,9-冷確器

圖3.12立方柱形制袋式袋裝機(jī)圖3.13直移式開袋充填封19械手幫助轉(zhuǎn)移入真空封口工序盤的真空室,在真空室內(nèi)以抽真空后進(jìn)行電熱絲脈沖封口、冷卻。最后真空解除,真空室打開、夾持手張開釋放出包裝成品來。

圖3.14回轉(zhuǎn)式開袋充填封口機(jī)示意圖1-儲(chǔ)袋庫(kù),2-取袋吸嘴,3-上袋吸頭,4-充填轉(zhuǎn)盤,5-打印器,6-夾袋手,7-開袋吸頭,8-加料管,9-加液管,10-預(yù)封器,11-送袋機(jī)械,12-真空密封轉(zhuǎn)盤,13-第一級(jí)真空室,14-第二級(jí)真空室,15-熱封室,16,17-冷卻室械手幫助轉(zhuǎn)移入真空封口工序盤的真空室,在真空室內(nèi)以抽真空后進(jìn)20這類給袋式袋裝機(jī)完成的袋裝產(chǎn)品,可以是三面封口式、四面封口式自立袋,制袋用的材料主要是塑料薄膜與其它材料的復(fù)合材料。對(duì)于單層薄膜的袋,因取袋、供袋的困難而不能應(yīng)用。綜上所述,袋裝機(jī)的機(jī)型較多,它們雖有外在差別,又有內(nèi)在的聯(lián)系,為便于研究,可對(duì)袋裝機(jī)分類如下:按包裝袋來源分:制袋式袋裝機(jī)、給袋式袋裝機(jī)。按總體布局分:立式或臥式袋裝機(jī)。按運(yùn)動(dòng)形式分:連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)的袋裝機(jī)、直移或回轉(zhuǎn)式袋裝機(jī)。

這類給袋式袋裝機(jī)完成的袋裝產(chǎn)品,可以是三面封21

自動(dòng)化程度較高的裝袋機(jī)上,經(jīng)常使用卷筒包裝材料,一面由制袋成型器制袋,一面進(jìn)行充填包裝。成型器是一個(gè)關(guān)鍵另件,對(duì)包裝形式、袋的尺寸及產(chǎn)品包裝質(zhì)量等有直接影響。

一、常用的制袋成型器形式及特點(diǎn)常用的成型器有翻領(lǐng)成型器、象鼻成型器、三角成型器和Ｕ型成型器等。如圖3.15所示,在結(jié)構(gòu)、性能上大體有如下一些特點(diǎn):1.翻領(lǐng)成型器:如圖3.15(a)所示平張薄膜拉過該成形器后就成搭接或?qū)訄A筒狀。在常用的幾種成型器中,它的成形阻力較大,易使薄膜產(chǎn)生變形,使之發(fā)皺或撕裂,故對(duì)塑料薄膜適應(yīng)性差,而對(duì)復(fù)合膜適應(yīng)性較好,它常用于立式枕型制袋包裝機(jī)上,包裝粉狀、顆料狀物料。每種規(guī)格的成型器只能成型一種規(guī)格的袋寬,當(dāng)袋寬規(guī)格發(fā)生變化時(shí),就要更換相應(yīng)尺寸的成型器。而且,成型器的設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試都較復(fù)雜。

第二節(jié)制袋成型器的設(shè)計(jì)計(jì)算自動(dòng)化程度較高的裝袋機(jī)上,經(jīng)常使用卷筒包裝材料,一面由22圖3.15常見制袋成型器示意圖圖3.15常見制袋成型器示意圖232.三角成型器:如圖3.15(b)所示,它由等腰銳角三角形板與平行導(dǎo)輥一起聯(lián)結(jié)在基板上而成的。它是最簡(jiǎn)單的一種成型器,它具有一定的通用性,即能適應(yīng)袋子的尺寸變化較大的需要,此時(shí)只要調(diào)節(jié)基板的上下位置即可。故此種成形器的適用范圍廣泛,不論立式、臥式、間歇運(yùn)動(dòng)或連續(xù)運(yùn)動(dòng)的三面、四面制袋包裝機(jī)上都有應(yīng)用。3.象鼻成型器:如圖3.15(c)所示,該成型器類似象鼻的形狀,平張薄膜拉過該成型器時(shí),薄膜變化較平緩,故成型的阻力比翻領(lǐng)成型器的阻力小,適用于塑料單膜的成型,它常用于立式連續(xù)三面封口制袋包裝機(jī)及枕式對(duì)接制袋包裝機(jī)上。但是,對(duì)制造同一尺寸的枕形袋所需對(duì)應(yīng)的成型器,象鼻成形器的結(jié)構(gòu)尺寸比翻領(lǐng)式結(jié)構(gòu)尺寸大,薄膜也易于跑偏,同樣,該成型器只能成型同一寬度的袋形。4.Ｕ形成型器:如圖3.15(d)所示,它是在三角形成器基礎(chǔ)上改裝而成的,薄膜在卷曲成型中受力狀態(tài)比三角成型器好,其適應(yīng)范圍與三角形成型器一樣,但其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

2.三角成型器:如圖3.15(b)所示,它245.直角缺口導(dǎo)板成型器:如圖3.15(e)所示,它由缺口導(dǎo)板、導(dǎo)輥和雙邊縱封輥組成,成型器本身能將平張薄膜對(duì)開后又能自動(dòng)對(duì)折封口呈圓筒形,常應(yīng)用在立式連續(xù)聯(lián)合包裝機(jī)上。從三角形、Ｕ型及象鼻成型器可見,它們的共同特點(diǎn)是利用成型器外表面形狀的變化而將平張薄膜折成對(duì)折或近似對(duì)折的形狀,在平張薄膜逐漸變成對(duì)折狀態(tài)的過程中,被一個(gè)個(gè)三角形圖形所分割,下面就從這些三角形圖形入手來研究其設(shè)計(jì)的一般方法。

二、制袋成型器的設(shè)計(jì)1.三角形成型器三角形成型器使平張薄膜對(duì)折成型的過程如圖3.16所示。設(shè)薄膜的寬度為2a,對(duì)折后的空袋高度為a(立式機(jī)為空袋寬度)，三角形板與水平面間的傾斜角即安裝角為α，三角板的頂角為2β,薄膜在三角形板上翻折的這一區(qū)段長(zhǎng)為b,若不計(jì)三角形板的厚度,假定薄膜在對(duì)折后兩膜間貼得很緊,則:在直角三角形DEC中,DE=a,DC=b,所以有:

5.直角缺口導(dǎo)板成型器:如圖3.15(e)25

圖3.16三角成型器折疊成型示意圖圖3.16三角成型器折疊成型示意圖26(3-1)在直角三角形ADC或BDC中:AD=DB=a,DC=b,所以有

(3-2)

對(duì)既定的三角形成型器和一定的空袋尺寸,a/b是一個(gè)定值,所以有如下關(guān)系；

(3-3)

即：由此可見,三角形成型器的頂角與安裝角有相互制約的關(guān)系,而β值的大小關(guān)系到三角形板形狀尺寸,所以一定的安裝角必對(duì)應(yīng)著一定形狀尺寸的三角形成型器,否則會(huì)影響成型器正常制袋。

(3-4)(3-1)27

在生產(chǎn)實(shí)踐中,三角形頂角2β值是加工后得到的,而安裝角α可通過一定結(jié)構(gòu),并加以調(diào)試來保證。故最好α值是一個(gè)容易測(cè)量的整數(shù),設(shè)計(jì)中通常是選定α后,再用關(guān)系式來求解β值。

安裝角α實(shí)質(zhì)上就等于三角形成型器在頂角附近薄膜運(yùn)動(dòng)的壓力角,α角越大就表示壓力角越大,薄膜翻折所受阻力也就越大,壓力角太大時(shí),薄膜在受力翻折中容易產(chǎn)生拉伸變形,嚴(yán)重的甚至撕裂或拉斷。壓力角小時(shí),成形阻力就小,但壓力角太小,致使結(jié)構(gòu)不緊湊。根據(jù)壓力角及結(jié)構(gòu)尺寸間的關(guān)系,三角形成型器安裝角的選擇范圍為α=20°~30°由此可見,β角最適宜的角度不大于30°。所以,通常三角形成型器采用頂角2β<60°的等腰三角形,取極限時(shí),則呈等邊三角形。決定三角形成型器的尺寸除頂角外,還有三角形板的高h(yuǎn),它和制袋的最大尺寸有關(guān):

在生產(chǎn)實(shí)踐中,三角形頂角2β值是加工后得到的282.Ｕ形成型器

Ｕ形成型器可看做是在三角形成型器的三角形板上裝接了圓弧導(dǎo)槽及薄膜導(dǎo)板并用圓弧過渡后得到的。三角形板安裝角α＝20°~30°,設(shè)裝接的圓弧導(dǎo)槽的圓弧半徑為Ｒ,如將Ｕ形成型器展開成平面,它與薄膜寬度2a相當(dāng),否則說明成型器在某處多了或少了一塊,為此Ｕ形槽與三角形板的裝接部位有一定位置要求,它以圓弧槽中心線與三角形板的頂點(diǎn)C間距離用L來表示。若滿足上述成型器展開平面寬度處處為2a,則圓弧槽中心線裝接位置應(yīng)有:(3-5)式中:—能制作最大空袋的高(立式機(jī)為袋寬)；

Δh—放出的余量,取30~50毫米。2.Ｕ形成型器(3-5)式中:—29

但這時(shí)圓弧槽與三角形板的邊線并不相切,也就難以裝接,要相切只有使，見圖3.17所示。實(shí)際使用中,圓弧槽裝接即考慮展開面的寬度與2a基本相符,又考慮與三角形板能順利裝接,故只好采用圓弧過渡來解決,取

(3-7)

式中:R—U型槽圓弧部分的半徑,可根據(jù)工藝上需要來取值,亦可按R=(0.1~0.4)a推薦取用；

a—空袋高度(立式為寬度)。

(3-6)但這時(shí)圓弧槽與三角形板的邊線并不相切,也30圖3.17U形板成型器作圖

圖3.17U形板成型器作圖313.象鼻成型器象鼻成型器可看作是在Ｕ型成型器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,結(jié)構(gòu)方面作了一些修改而形成的,它的安裝角α比三角形及Ｕ型成型器都要小得多,它的成型阻力比較小,而制同樣的一個(gè)袋,成型器結(jié)構(gòu)尺寸倒要大得多。象鼻成型器設(shè)計(jì)時(shí)建議按α＝5°~12°選用三角形板的安裝角,并計(jì)算三角形頂角2β值,根據(jù)所制作空袋袋寬a計(jì)算三角形板的高b。按Ｕ形成型器的設(shè)計(jì)方法找準(zhǔn)圓弧槽裝接位置L,并取用圓弧部分半徑Ｒ=(0.1~0.2)a。象鼻成型器的形成還需加裝薄膜護(hù)邊,以利控制包裝材料跑偏,常取護(hù)邊寬HK=m=10~20mm。見圖3.18所示。實(shí)際使用中又截去三角形板的GHK部分,減少成型器尺寸,在原三角形板的底邊G處設(shè)置一薄膜導(dǎo)輥,讓包裝材料經(jīng)這一導(dǎo)輥后直接拉上成型器的M—M截面處。在圖3.18中右端U型槽處,應(yīng)截去PQEF部分,其中應(yīng)使PQ>2r、QE>m。

其中:r—縱封輥回轉(zhuǎn)半徑,m—所選定的護(hù)邊寬度尺寸。

3.象鼻成型器32圖3.18象鼻成型器作圖圖3.18象鼻成型器作圖33最后將U型槽余下部分上口并攏,使U型變成如圖3.18右側(cè)視圖那樣的封閉圖形,以利縱封封口,原U型成型器的GHK部分因有薄膜導(dǎo)輥G而可省略被截去。4.翻領(lǐng)成型器

翻領(lǐng)成型器具有內(nèi)外曲面,薄膜與它相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),可強(qiáng)制薄膜按其內(nèi)外曲面形狀變成。使平張薄膜逐漸卷曲成圓筒狀,要求該成型器在拉膜時(shí)使薄膜不產(chǎn)生縱向與橫向拉伸變形,而且使薄膜與成型器之間的摩擦阻力盡量小,不跑偏、不卡塞,制出外形平整美觀,符合尺寸要求的袋。以加料管截面形狀不同可分為圓形及方形截面料管的翻領(lǐng)成型器。這里介紹用解析作圖法作成型器領(lǐng)口交接曲線的方法,一但有了領(lǐng)口交接曲線,無疑對(duì)于成型器的設(shè)計(jì)制圖,薄板放樣,成品檢驗(yàn)將帶來許多有利之處。在本設(shè)計(jì)計(jì)算中假定:包裝材料走上成型器被卷曲前先在同一平面內(nèi),材料的張緊變形,包裝材料的厚度,成型器與加料管之間的間隙均可忽略不計(jì)；計(jì)算中暫不考慮枕式袋的搭接,對(duì)接封口縫的尺寸。

最后將U型槽余下部分上口并攏,使U型變成如圖34圖3.19圓形料管翻領(lǐng)成型器計(jì)算圖

圖3-20成型器翻領(lǐng)曲面的展開圖形

圖3.19圓形料管翻領(lǐng)成型器計(jì)算圖圖3-20成型器翻領(lǐng)35(1)圓形料管翻領(lǐng)成型器

圖3.19是這種成型器的計(jì)算圖,以圓形料管的軸線oz為軸,取直角坐標(biāo)oxyz，則料管與xoy平面相交的截交線是以r為半徑的一個(gè)圓,圖中直線AB是包裝材料從最后一根導(dǎo)輥引出后與成型器的接觸線,ABC構(gòu)成平面等腰三角形,它與xoy平面的夾角為α,D是AB的中點(diǎn),故∠ACD=∠BDC=β,ACS與BCS構(gòu)成兩側(cè)的兩個(gè)對(duì)稱曲面,SCS為成型器領(lǐng)口交接曲線,S是該曲線的最低點(diǎn),位于x軸上,C為該曲線的最高點(diǎn),它在xoy平面上的投影是N點(diǎn),且在x軸上。為推導(dǎo)計(jì)算上的需要,使AC延長(zhǎng)至T點(diǎn),DC延長(zhǎng)至T',作T'E平行于ox軸,TT'平行于oy軸,CE平行于oz軸,由此得∠CET'與∠CT'T均為直角,且三角形CT'T與三角形ABC在同一平面上,三角形CET'在xoz平面上,P是領(lǐng)口交接線上任意一點(diǎn),連PT,令PT=f,CT'=e,P點(diǎn)在xoy平面上的投影為Q點(diǎn),弧長(zhǎng)NQ=u,P點(diǎn)的高即為交接線的函數(shù),C點(diǎn)是的中點(diǎn),C處的高CD=h。

(1)圓形料管翻領(lǐng)成型器36成型器交接線上任一點(diǎn)P的坐標(biāo)可寫出:(3-8)

對(duì)T的坐標(biāo)可寫成：(3-9)成型器交接線上任一點(diǎn)P的坐標(biāo)可寫出:對(duì)T的坐標(biāo)可寫成：37

因?yàn)閒=PT即為P與T兩點(diǎn)間的距離,所以有

將P及T兩點(diǎn)的坐標(biāo)值代入:

(3-10)若將成型器沿SS‘剪開并展成平面,如圖3.20所示,由該圖看出,PT長(zhǎng)可由下式表達(dá):(3-11)

展開前與展形后PT之長(zhǎng)不能變,兩表達(dá)式聯(lián)立消去f,可謂交接曲線上任意點(diǎn)P的高的方程式:因?yàn)閒=PT即為P與T兩點(diǎn)間的距離,所以有若將成型38此式的邊界條件為:

(3-13)

令=0,代入(3-12)式,可得出線段e的長(zhǎng)度表達(dá)式:

(3-14)

由此可見,設(shè)計(jì)中若能首先確定料管半徑r,翻領(lǐng)三角形ABC的頂角之半β、翻領(lǐng)的后傾角α及成型器領(lǐng)口交接曲線的最大高(3-12)

此式的邊界條件為:令=0,代入(39度h,則e值可以求得,再利用式(3.12)算出與每一段弧長(zhǎng)U對(duì)應(yīng)的在交接曲線上各點(diǎn)的高度,便不難連出領(lǐng)口交接曲線。

參數(shù)r、β、α、h的確定必須滿足包裝工藝上的要求,分述如下。

1.圓形料管的半徑r

設(shè):a為折后的包裝空袋寬度,則2a=2πr,所以(3-15)

b.翻領(lǐng)的后角α

與三角成型器安裝α角一樣,α角度大則薄膜通過成型器的成型阻力亦大,但結(jié)構(gòu)尺寸小,包裝機(jī)總體尺寸就緊湊,α角度小則相反,生產(chǎn)實(shí)踐中翻領(lǐng)成型器的后傾角α取用范圍較大,在0°~60°之間。c.翻領(lǐng)三角形平面的形狀尺寸由圖3.19中可見,三角形ABC的形狀尺寸由三角形底邊AB和高

度h,則e值可以求得,再利用式(3.12)算出與每一段弧長(zhǎng)U40CD或頂角∠ACB來決定,底邊AB=AD+DB=2a與袋子的尺寸有關(guān),DC是包裝材料在三角形平面上的長(zhǎng)度,三角形成型器設(shè)計(jì)中曾假定DC=b,這三角形平面從導(dǎo)輥到成型器最高點(diǎn)C開始翻折成型之前用來引導(dǎo)及承載包裝材料的。b的長(zhǎng)短反映了引導(dǎo)面的大小,b太短起不了引導(dǎo)與承載薄膜的作用,造成薄膜在交接曲線附近成型阻力過大,易拉伸變形,b太長(zhǎng)又導(dǎo)致成型器結(jié)構(gòu)不緊湊,且不一定全能用來承載薄膜,反而因引導(dǎo)面的過大而增加了薄膜與成型器表面間摩擦面長(zhǎng)度,設(shè)計(jì)中建議取b=h。則(3-16)d.領(lǐng)口交接曲線的最大高度h

領(lǐng)口交接曲線是一條空間曲線,它的最低點(diǎn)到最高點(diǎn)之間在z軸方向的距離稱為最大高度h。對(duì)某一既定r、α和β參數(shù)的翻領(lǐng)成型器,它的領(lǐng)口交接線最大高度h與線段的長(zhǎng)度具有函數(shù)關(guān)系,參見式(3-14)當(dāng)e值由0→∞變化時(shí),h則由較大值逐步變小,起初h隨e的CD或頂角∠ACB來決定,底邊AB=AD+DB=2a與袋子的41

由此可見,圖3.21上線段e的長(zhǎng)短直接關(guān)系到交接線最大高度h的大小,當(dāng)e值取得較大時(shí),h較小,成型器較矮,但使包裝材料在成型時(shí)變形急劇,成型阻力較大,不利于制袋,當(dāng)值取得較小時(shí),h較大,成型阻力較小,但成型器較高,結(jié)構(gòu)不緊湊。加料管懸壁越長(zhǎng),受力情況惡化,這給制造及使用都帶來困難。

變化較大,隨后h隨e的增加變化越來越小,以至趨向一定值。h與e的關(guān)系如圖3.21所示。

圖3.21h-e關(guān)系曲線

由此可見,圖3.21上線段e的長(zhǎng)短直接關(guān)系到42

由圖3.21上可見,e－h(huán)關(guān)系曲線,當(dāng)

e=2r/cosα?xí)r,h的變化已極為緩慢,e值無需取得比還大。所以線段e的取用范圍為0<e<2r/cosα。

將式(3-14)代入上式列不等式,得h的表達(dá)式:

(3-17)

為了不使成型器過大,h通常在h2計(jì)算值附近取整數(shù)。

計(jì)算時(shí)取的點(diǎn)越多,作出的領(lǐng)口交接曲線也就越正確。一般在0~π范圍內(nèi)計(jì)算點(diǎn)不應(yīng)少于8個(gè),π~2π之間因曲線對(duì)稱,無需重復(fù)計(jì)算。

有關(guān)成型搭接、對(duì)接部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參照包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)圖冊(cè)進(jìn)行。

由圖3.21上可見,e－h(huán)關(guān)系曲線,當(dāng)e43(2)方形料管翻領(lǐng)成型器

生產(chǎn)實(shí)踐中為了制作截面為方形的包裝袋(如頂尖角自立袋,見圖3.1g)或某些制袋式裝袋機(jī),為了有效的利用間歇回轉(zhuǎn)皮帶與包裝材料間產(chǎn)生的摩擦力牽引包裝材料,或臥式枕形包裝機(jī)包裝塊狀物料,均需要方型料管的翻領(lǐng)成型器。

方型料管翻領(lǐng)成型器可由圓形料管成型器領(lǐng)口交接計(jì)算作圖法推廣得到。

從數(shù)學(xué)角度來說,圓的方程是:它是橢圓方程的一種特例。

把橢圓推廣到超橢圓,則有

(3-18)

(2)方形料管翻領(lǐng)成型器44式中:當(dāng)a=b,n=2時(shí)為圓的方程。當(dāng)a≠b,n=2時(shí)為橢圓的方程。當(dāng)n逐漸增加到n>20~40時(shí),超橢圓圖形就逐漸過渡到帶圓角的長(zhǎng)方形或正方形如圖3.22所示。這里設(shè):短半軸為p,長(zhǎng)半軸為q,半徑為,超橢圓圖形上任一點(diǎn)Q的極坐標(biāo):

(3-19)將x、y均代入超橢圓方程得極坐標(biāo)式的超橢圓方程(3-20)改寫成:(3-21)

式中:當(dāng)a=b,n=2時(shí)為圓的方程。當(dāng)a≠b,n=245因?yàn)閳D形有對(duì)稱性,所以,由方程(3-21)可得:

(3-22)

這樣,我們也可以利用圓形料管成型器的計(jì)算圖原理來進(jìn)行方形料管成型器的計(jì)算。作出的計(jì)算圖如圖3.23所示。

用極坐標(biāo)形式表示領(lǐng)口曲線上任一點(diǎn)p的位置:

(3-23)

同理,對(duì)Ｔ點(diǎn)也可寫出:

(3-24)

因?yàn)閳D形有對(duì)稱性,所以,由46圖3.22超橢圓圖形1-n=1,2-n=10,3-n=15,4-n=20,5-n=30圖3-23方形料管翻領(lǐng)成型器計(jì)算圖

圖3.22超橢圓圖形圖3-23方形料管翻領(lǐng)成型器計(jì)算圖47設(shè)直線PT=f,可寫成:

(3-25)

同樣剪開計(jì)算圖展開,PT長(zhǎng)仍保持不變,在平面圖形里:

(3-26)

兩式聯(lián)立,消去f,也可得交接曲線上任一點(diǎn)p的高的方程式:此式的邊界條件為:(3-27)

當(dāng)

(3-28)

設(shè)直線PT=f,可寫成:48由式(3-27)可看出,要得出成型器領(lǐng)口交接曲線函數(shù),只有首先確定或求算出等參數(shù)。其中是超橢圓在其轉(zhuǎn)角位置時(shí)到起始點(diǎn)Ｎ的曲線長(zhǎng),是變量的函數(shù),而且極坐標(biāo)表示的弧微分式為:

(3-29)求弧長(zhǎng)必須積分:

(3-30)

式(3-30)中的應(yīng)對(duì)式(3-21)的求導(dǎo),但積分式內(nèi)的被積函數(shù)不是初等函數(shù),難以積出,為工程上應(yīng)用方便起見,可以用近似計(jì)算方法來解決。

由式(3-27)可看出,要得出成型器領(lǐng)口交接曲線函數(shù)49當(dāng)超橢圓截面指數(shù)n>20時(shí),超橢圓即變?yōu)榈箞A角的長(zhǎng)方形,其倒角半徑可近似地由下式來表示:

(3-31)

這樣與對(duì)應(yīng)的及就不難求得了,同理述,當(dāng),=-P,=a,=0，代入式(3-27)中,可得出計(jì)算圖上e的表達(dá)式:

(3-32)

同樣如圖形料管那樣,利用不等式可求得這種成型器交接曲線的最大高度的表達(dá)式:(3-33)當(dāng)超橢圓截面指數(shù)n>20時(shí),超橢圓即變?yōu)榈箞A角的長(zhǎng)方50第三節(jié)

封袋方法塑料袋裝產(chǎn)品的封口方法有結(jié)扎、熱封、釘封、粘封等,其中以熱封封口的方法較簡(jiǎn)單可靠,應(yīng)用最廣。

一、熱封方法

熱封是利用塑料具有熱塑性,使封口部位的塑料薄膜加熱、加壓相互粘合在一起。熱封的方式很多,有熱板封合、熔斷封合、高頻封合、超聲波封合、電磁感應(yīng)封合和紅外線封合等。1.熱板封合

如圖3.24所示,把加熱板加熱到一定的溫度,將要封合的塑料薄膜緊壓在一起,這是熱封原理與結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的一種,封合速度較快,可恒溫控制,這種方法常應(yīng)用于封合聚乙烯等復(fù)合薄膜,而對(duì)受熱易收縮與分解的薄膜,如各種熱收縮薄膜,聚氯乙烯等不宜應(yīng)用。

2.回轉(zhuǎn)輥筒封合如圖3.25所示,將一對(duì)反向等速回轉(zhuǎn)輥筒的一方或雙方加熱,兩輥中間通過重合膜進(jìn)行加壓封合,能連續(xù)封合是本方法的一大特點(diǎn),主要適合于復(fù)合包裝薄膜,因單層薄膜受熱易變形會(huì)導(dǎo)致封縫外觀質(zhì)量較差而不宜應(yīng)用。

第三節(jié)封袋方法塑料袋裝產(chǎn)品的封口方法有結(jié)扎51圖3.24熱板封合1-熱板,2-封縫,3-薄膜4-耐熱橡膠,5-承受臺(tái)

圖3.25回轉(zhuǎn)輥筒封合1-熱輥,2-薄膜,3-封縫圖3.24熱板封合

圖3.25回轉(zhuǎn)輥筒封合523.帶狀封合

如圖3.26所示,一對(duì)相向回轉(zhuǎn)的金屬帶之間,夾著要封合的薄膜直線運(yùn)動(dòng),在前進(jìn)中通過鋼帶兩側(cè)加熱、加壓、冷卻。本結(jié)構(gòu)稍為復(fù)雜,一般用于袋口的最后封口上,即能在運(yùn)動(dòng)中封合,以能適應(yīng)受熱易變形的薄膜。4.滑動(dòng)加壓封合如圖3.27所示,薄膜首先通過一對(duì)熱板中間受到加熱(電加熱或空氣加熱),再經(jīng)一對(duì)反向回轉(zhuǎn)輥輪加壓封合。本方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能適應(yīng)那些熱變形大的薄膜的連續(xù)封合。5.脈沖封合如圖3.28所示,把鎳鉻合金扁電熱絲壓著薄膜,再瞬時(shí)通以大電流加熱,接著用空氣或通冷卻水強(qiáng)制封縫冷卻,最后放開壓板,本方法結(jié)構(gòu)上略比熱板狀封合復(fù)雜,但適用于易熱變形與受熱易分解的薄膜,所得封口質(zhì)量較好,因冷卻占有時(shí)間,故生產(chǎn)率受到限制,只適用于間歇封合,在電熱絲與薄膜間常用耐熱防粘的聚四氟乙烯織物,薄膜另一端承壓臺(tái)上帶耐熱的硅橡膠襯墊,使焊縫均勻。

3.帶狀封合53圖3.26帶狀封合1-加熱區(qū),2-冷卻區(qū),3-鋼帶,4-薄膜,5-封縫

圖3.27滑動(dòng)加壓封合1-熱板,2-加壓輥,3-封縫,4-薄膜圖3.26帶狀封合圖3.27滑動(dòng)加壓封合546.熔斷封合

如圖3.29和3.30所示,靠加熱過的熱刀或電熱絲與薄膜接觸,使薄膜熔斷,并得到封口的一種方法,這種封縫的強(qiáng)度不大,封口的外觀獨(dú)特,其中圖3.29是恒溫加熱的熱刀熔斷封口,圖5.30是電熱絲熔斷封合,后者所得封縫強(qiáng)度較好,特別對(duì)熱收縮薄膜封口較有力。

圖5.28脈沖加壓封合1-壓板,2-扁電熱絲,3-防粘材料,4-封縫,5-薄膜,6-耐熱橡膠墊,7-工作臺(tái)

圖5.29熱刀加壓封合1-熱刀,2-退出輥,3-薄膜4-封縫，5-橡膠輥

圖5.30電熱絲熔斷封合1-壓板,2-圓電熱絲,3-薄膜,4-封縫,5-耐熱橡膠墊,6-工作臺(tái)6.熔斷封合圖5.28脈沖加壓封合圖5.29557.熔融封合

如圖5.31所示,將熱源與要封合的薄膜靠近,使封口部熔化成球狀。這種封縫的封口強(qiáng)度較大,適用于熱收縮薄膜,但不適應(yīng)熱分解性薄膜。8.高頻封合如圖5.32所示,薄膜用上、下電極壓著,外加高頻電源時(shí),聚合物有感應(yīng)阻抗而發(fā)熱熔化形成封縫,因是內(nèi)部加熱,中心溫度較高而不過熱,所得封縫強(qiáng)度較高,對(duì)聚氯乙烯很適合,但不適用低阻抗薄膜。嚴(yán)格來說,超聲波封合不是熱封而是機(jī)械封合,用機(jī)械脈沖頻率1800－2000次/秒使電晶體在電磁場(chǎng)的作用下,產(chǎn)生膨脹和收縮,超聲頭將封口壓到鐵砧板上,依靠交變電磁場(chǎng)的高頻振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械變形。如圖5.33所示,高頻頭作高頻振動(dòng),使薄膜封口表面的分子高振動(dòng),以至相互交融、界面而消失,形成一個(gè)封合的整體。7.熔融封合56圖5.31熱板熔焊封合1,3-薄膜,2-封縫,4,5-冷卻板6-加熱板

圖5.32高頻加壓封合1-壓頭,2-高頻電極,3-封縫4-薄膜,5-工作臺(tái)圖5.31熱板熔焊封合圖5.32高頻加壓封合57圖5.33超聲波熔焊封合1-工作臺(tái),2-超聲波發(fā)生器3-封縫,4-,5-薄膜

圖5.33超聲波熔焊封合1-工作臺(tái),2-超聲波發(fā)生器589.超生波封合

嚴(yán)格來說,超聲波封合不是熱封而是機(jī)械封合,用機(jī)械脈沖頻率1800－2000次/秒使電晶體在電磁場(chǎng)的作用下,產(chǎn)生膨脹和收縮,超聲頭將封口壓到鐵砧板上,依靠交變電磁場(chǎng)的高頻振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械變形。如圖5.33所示,高頻頭作高頻振動(dòng),使薄膜封口表面的分子高振動(dòng),以至相互交融、界面而消失,形成一個(gè)封合的整體。超聲波封合的特點(diǎn)如下:1)冷封合,熱效應(yīng)很小,可得到無收縮,不起皺的封口;2)無噪音,無溫升,操作簡(jiǎn)便,速度較快,若輸入功率為400Ｗ,則封口30米/分;3)封口強(qiáng)度略低于單層材料強(qiáng)度;4)超聲波封合尤其適應(yīng)熱封性能差的拉伸薄膜，如OPP等;5)對(duì)于較厚的薄膜和1.25mm以下的厚薄片,均可采用超聲波封合;6)設(shè)備投資費(fèi)用較大。10.電磁感應(yīng)封合9.超生波封合59向圈狀的電阻通上高頻電流,就在其周圍產(chǎn)生高頻磁場(chǎng),磁場(chǎng)內(nèi)如有磁性材料就會(huì)根據(jù)磁滯損耗而發(fā)熱,若在薄膜之間加上很薄的磁性材料,或在塑料中預(yù)先摻加一些磁性氧化鐵粉,塑料即瞬時(shí)熔化粘合,加熱部分可不需直接和塑料袋接觸,因此能連續(xù)又高速地進(jìn)行封合,適合于生產(chǎn)線的生產(chǎn),這是近幾年內(nèi)熱封塑料的新方法。11.紅外線封合將紅外線直接照射在薄膜有關(guān)位置進(jìn)行熔化封口,照射源的發(fā)熱極高,深色容易加熱,對(duì)透明薄膜只要在封口層下鋪上黑布即可。本方法能對(duì)一般加熱無法封口的聚四氟乙烯和厚度達(dá)5~6毫米以上的聚乙烯片進(jìn)行封合，這亦是近年來國(guó)內(nèi)外研制出熱封塑料的新方法。

熱封常常是包裝機(jī)械設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵問題,熱封質(zhì)量影響著機(jī)器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)速的提高。決定熱封質(zhì)量的因素很多,主要是包裝材料的熔點(diǎn),熱穩(wěn)定性(耐熱分解性與耐熱收縮性)與流動(dòng)性,在包裝材料己確定的情況下,決定熱封質(zhì)量的條件則是熱封向圈狀的電阻通上高頻電流,就在其周圍產(chǎn)生高頻60的時(shí)間分別為5×10、12.9×10、15.2×10。顯然,雙面加熱使薄膜熱合所需時(shí)間僅為單面金屬板的1/3。因而過熱很少。

在制袋包裝機(jī)上常用棒式和輥式封接器兩種,由電阻式加熱封接器加熱到一定溫度,然后壓合2~4層被封接薄膜,經(jīng)一定時(shí)間,即形成牢固密合的封面。封接的質(zhì)量取決于封接溫度、壓力和時(shí)間等三因素的合理選擇。采用聚乙烯等單膜作包裝材料時(shí),封接器表面需涂一層非乙氧甲基型樹脂、鈦酸脂等,或采用浸有聚四氟乙烯的織物,以防熱合時(shí)包裝材料與封接器之間產(chǎn)生粘連,在低速包裝機(jī)中,采用脈沖加熱方式,使薄膜熱合,使封接器冷卻到塑料薄膜熔融溫度以下后,封接器與薄膜才脫開,這時(shí)就不會(huì)粘連,冷卻時(shí)間一般在2~3秒鐘,因此限制了包裝速度,很難超過20袋/分。二、熱封方法對(duì)各種薄膜的難易程度熱封塑料薄膜的方法很多,但每一種方法僅適用于某些種類的塑料薄膜為設(shè)計(jì)中選用方便,現(xiàn)列表5.1供參考。

的時(shí)間分別為5×10、12.9×10、15.2×10。顯然,61溫度、壓力、封頭形狀和加熱方式等。一般說,溫度低點(diǎn)、壓力小點(diǎn)、時(shí)間長(zhǎng)點(diǎn)、封接質(zhì)量較好。因?yàn)闇囟忍?薄膜易軟化或收縮變形,影響封口美觀,甚至燒穿;時(shí)間太長(zhǎng),有的塑料會(huì)熱分解,壓力太大,則封口變形增加,封接強(qiáng)度下降。上限為收縮超過3％,下限為封接強(qiáng)度小于1kg/cm,上下限間范圍越寬,則其熱封性能越好。對(duì)于單體薄膜,封頭表面大都采用光板,上板用不銹鋼,下板用硅橡膠,為了美觀,封口寬度一般為2~3毫米,對(duì)于復(fù)合薄膜,為了提高封接強(qiáng)度和增加美觀,封頭表面常刻有縱橫花紋,封口寬度一般為10毫米。

除采用高頻和超聲波之類內(nèi)部加熱方式外,與其他加熱板接觸的表面溫度,總高于薄膜之間的封接面溫度,封接時(shí)間越短,薄膜越厚,這一溫差就大,越易引起接觸熱板表面的薄膜過熱。為此,最好采用雙面加熱方法,例如厚0.05毫米的聚氯乙烯膜,采用204℃的封頭,在室溫為27℃的情況下,對(duì)于雙面加熱、單面用硅橡膠和單面用金屬板三種加熱方式,計(jì)算封接面達(dá)到104℃溫度、壓力、封頭形狀和加熱方式等。一般說,溫度低點(diǎn)、壓力小點(diǎn)62聚偏二氯乙烯聚氟化乙烯聚

乙

烯

醇聚酯(雙向延伸)聚酰胺(無延伸)(雙向延伸)聚

碳

酸

酯尼

龍防潮玻璃紙乙烯叉二氯醋酸纖維素

××△×××××—O△△△△×△△△△△O△△△

O×△

△

×△

△×△O

O△△△△

O△△

△△△△△

O△△

△

△

注：O-表示好、△-一般、×-不行

不明

表5.1封口加熱方式與各種薄膜的適應(yīng)關(guān)系聚偏二氯乙烯×△O△

注：O-表示好、△-一般、×-不行63表5.2封口方法與袋型的關(guān)系

表5.2封口方法與袋型的關(guān)系64表5.1中可知,各種熱封方式不僅局限于一定的薄膜,而且有的只適用于連續(xù)封口,有的只適用于間歇封口,更有的只適用于間接封口,另外,熱封方式的采用與袋子的形態(tài)、封口的部位有關(guān),而且與封口的形狀有關(guān),為設(shè)計(jì)中選用,列表5.2供參考。

薄

膜

種

類

熱

板脈

沖

高

頻

超

聲

波

電磁感應(yīng)

紅外線

聚乙烯(低密度)(高密度)聚丙烯(無延伸)(雙向延伸)聚苯乙烯聚氯乙烯

(硬質(zhì))(軟質(zhì))×—O×—OO△×△×OOOOOO△×O×OOO

OO

×××××OO△△△△△表5.1中可知,各種熱封方式不僅局限于一定的薄膜,而65三、粘合及粘結(jié)劑

包裝袋的封口方式很多需要粘封,就是將兩個(gè)同類或不同類的固體,由介于二者表面之間的另外一種物質(zhì)的作用而牢固結(jié)合起來的現(xiàn)象叫粘合,介于兩固體表面之間的物質(zhì)叫粘合劑,又稱膠粘或膠,兩邊的固體叫被粘合物。

粘合劑的應(yīng)用有很久的歷史,在古代人們就開始使用天然粘合劑如粘土、骨膠、魚膠、淀粉、松脂等,但使用合成粘合劑還是近代的事情。隨著現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的發(fā)展,合成樹脂粘合劑不斷增加,合成粘合劑不斷增加,合成粘合劑的量己超過天然粘合劑,粘合劑的生產(chǎn)和使用狀況發(fā)生了根本的變化,粘結(jié)技術(shù)己逐漸發(fā)展成現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的重要分支,廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門,如火箭、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、飛機(jī)、汽車、船舶、電子工業(yè)、塑料加工、醫(yī)療、建筑、包裝、木材加工等。

粘合劑在包裝工業(yè)中占有重要的地位,應(yīng)用非常廣泛,例如紙和塑料薄膜包裝袋的搭接粘合和封口粘合,瓦楞紙板的制造,三、粘合及粘結(jié)劑66紙箱及紙盒的封合,各種包裝窗口封緘,制造各種膠帶等,粘合劑在包裝中的另一重要應(yīng)用是制造復(fù)合材料,現(xiàn)代包裝材料正在向多層復(fù)合方向發(fā)展,而在復(fù)合材料的封合中,是很重要的原料,新型粘合劑的開發(fā),將促進(jìn)新型包裝材料的發(fā)展。

1.粘合劑的分類及用途粘合劑的分類及用途如表5.3所示:關(guān)于溶劑的一些說明：酮類:由仲醇氧化后制取。如丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮等。芳香烴：由煤焦油蒸溜后制取。如苯、甲苯、二甲苯與萘等。酯類：由酸與醇縮合脫水后制取。如甲酸甲酯、甲酸乙酯乙酸乙酯、乙酸丁酯等。紙箱及紙盒的封合,各種包裝窗口封緘,制造各種膠帶等,粘合劑在67

粘

合

劑

溶

劑

粘

結(jié)

性

能

木

金

橡

玻

皮

紙

布

陶材

屬

膠

璃

革

張

棉

瓷

合成高分子化合物

A酚醛樹脂尿醛樹脂三聚氰胺樹脂呋喃樹脂

乙醇酮水水乙醇、酮類

△

×

◎

×

○◎

×

×

×

◎

◎

◎

◎

×

×

×

○

◎

◎

△○

×

○

◎

◎

○

有機(jī)磷樹脂醇酸樹脂環(huán)氧樹脂胺基甲酯樹脂

芳香族碳氰化合物、酮酯類、水不用溶劑酯、酮類

○

○

◎

○

×

○

○

○○

○

○

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

◎

B維生素衍生物聚醋酸乙烯聚氰乙烯聚乙烯醇合成橡膠GR—N氯乙烯醋酸乙烯

有機(jī)溶劑酯類醇水、醇氯仿醇、酯、酮

○—

—

—

○

○

—

—◎

◎

×

◎

◎

◎

◎

◎◎

◎

○

◎

◎

◎

◎

◎

×

×

×

○

◎

○

○○

◎

○

○

○

○

◎

○

○

○

◎

◎

◎

○

粘結(jié)性能木金橡玻皮紙68天然高分子化合物

骨

膠酪

素淀

粉阿拉伯膠天然樹脂橡膠糊

水水水水乙醇苯

◎

×

×

◎

◎

◎

×○

×

×

×

○

○

×△

×

×

×

×○

×

×

○

△

◎

○

×◎

◎

○

◎

◎

◎

△

—

—

◎

—

—

—

—

—

注:A在液體狀態(tài)時(shí)涂布,粘合后加熱固化的粘合劑,B制成乳液或溶液涂布,粘合后蒸發(fā)溶劑使之固化

◎最優(yōu)；

○優(yōu)；

良；

△合格；

×不合格骨膠水◎

××

◎◎◎×注:A在液體狀態(tài)692.包裝常用粘合劑1)聚醋酸乙烯(PVAC)

聚醋酸乙烯聚合后制成的。這種粘合劑的特點(diǎn),具有中等程度極性,能使極性差不多的木材、紙、布和玻璃等物質(zhì),理想地粘合在一起。其優(yōu)點(diǎn)是凝聚力大,粘結(jié)強(qiáng)度高,價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是不能粘結(jié)聚氯乙烯等非極性材料；在永久載荷作用下會(huì)發(fā)生蠕變；耐熱性差,60~70℃即軟化;低溫變脆、耐水性差等。但是,這些缺點(diǎn)可通過添加改性劑或與其他單體共聚后加以改善。2)聚乙烯醇(PVA)

聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯加堿水解后制成的,由于ＯＨ使分子間氫鍵結(jié)合,所以聚乙烯醇的結(jié)晶性高,沒有粘結(jié)強(qiáng)度,因此聚乙烯醇不能直接作為粘合劑使用。

通常所說的聚乙烯醇粘合劑,不是純粹的聚乙烯醇,是指殘留2~12％醋酸乙烯的聚乙烯醇。

由于聚乙烯醇有溶于水的特點(diǎn),適用于木材、紙與纖維的

2.包裝常用粘合劑70粘結(jié)。其缺點(diǎn)是耐水粘結(jié)力差,與固性樹脂配合可以提高其耐水性和耐熱性。3)丙烯酸樹脂

丙烯酸樹脂是由丙烯酸酯制成的。這種粘合劑耐老化性、耐水性、柔軟性以及對(duì)金屬的粘結(jié)性等均很優(yōu)良。不必使用增塑劑即具有柔性,是這種粘合劑的特點(diǎn),丙烯酸粘合劑分溶劑型和乳液型兩種?？捎糜谄じ铩⒗w維、木材、橡膠、聚氯乙烯等各種塑料的粘結(jié)。這種粘合劑很少使用單一聚合體。多與其它物質(zhì)共聚,改善其性質(zhì)后使用。

4)酚醛樹脂酚醛樹脂是酚類和醛類在酸性或堿性催化劑存在下進(jìn)行加成和縮聚反應(yīng)而制得的,主要應(yīng)用的酚類原料有苯酚、甲酚、二甲酚、對(duì)叔丁酚、對(duì)位苯基苯酚等；醛類主要有甲醛和糠醛。市售品通常以含有50~60％的水或乙醇的溶劑型粘合劑形式出售,使用時(shí)加入甲醛或六亞基四胺,即使在常溫下也能固化。因此,常溫下耐水持久,耐低溫是這種粘合劑的特點(diǎn)。多用于飛粘結(jié)。其缺點(diǎn)是耐水粘結(jié)力差,與固性樹脂配合可以提高其耐水性和71機(jī)的層壓板、復(fù)合材料、水膠合板等。目前,在橡膠業(yè)和汽車輪胎方面使用的粘合劑,主要是在天然或合成乳膠中,加入水溶性可溶酚醛樹脂制成的粘合劑。

5)脲醛樹脂脲醛樹脂是尿素與甲醛在酸性條件下進(jìn)行反應(yīng)后得到的不溶性無定型線性聚合物次甲基尿素。但是這種不溶聚合物不能使用,為此需在堿融媒作用下制取水溶性的羥甲基尿素的混合物。作為粘合劑,可以是水溶液的形式或把水溶液干燥后制成粉末的形式。為了改善其水溶性,也可以與三聚氰胺樹脂、酚醛樹脂、間苯二酚制成混合物或縮合物。這種粘合劑的特點(diǎn)是價(jià)格便宜,粘結(jié)力強(qiáng)、常溫固化,常用于成型、織物與紙材的加工,也可用于涂料,但用量最大的是木材粘結(jié)。

6)天然橡膠天然橡膠是從橡膠樹上割取的天然膠乳,天然膠乳中含橡膠35－40％。市售品是用氨將其穩(wěn)定后,濃縮至含橡膠60－70％的制品,配以增粘劑、增量劑、填充劑與硫化劑制成天然膠

機(jī)的層壓板、復(fù)合材料、水膠合板等。目前,在橡膠業(yè)和汽車輪胎方72乳粘合劑。其彈性、拉伸強(qiáng)度、粘結(jié)性、耐水性等均甚優(yōu)異；耐油性、耐增塑劑性、耐熱性(軟化)與耐老化性較差。此粘合劑應(yīng)用于橡膠、織物、皮革、紙張的粘合。

7)淀粉淀粉的分子式是以表示多糖類。不溶于冷水,在熱水中分散為分子團(tuán),呈糊狀,淀粉的主要成分是支鏈淀粉(α－支鏈淀粉20~80％),其中包含直鏈淀粉(β－直鏈淀粉20~30％),直鏈淀粉難溶于水,因此,淀粉在水中不溶解,若與水共同加熱,外部的支鏈淀粉破裂,里面的直鏈淀粉才溶于水中成為淀粉糊,加堿可使糊化溫度降低。制作工業(yè)漿糊時(shí),加入適量苛性鈉后加熱,再加入福爾馬林(甲醛水)。淀粉常用作瓦楞紙的粘體劑。8)糊精

淀粉在酸或淀粉酶的作用下水解為葡萄糖,將其中間產(chǎn)物的混合物,淀粉加熱到190~230℃或加酸加到110~140℃即可制成糊精。糊精是白色或黃色無定形粉末,溶于水或乙醇中成為透明的粘液,呈阿拉伯樹膠狀,糊精有高的溶解性,可以制出高固體含量

乳粘合劑。其彈性、拉伸強(qiáng)度、粘結(jié)性、耐水性等均甚優(yōu)異；耐油性73的、粘性很穩(wěn)定的、低粘度的粘合劑。這樣就可以滿足機(jī)械化大生產(chǎn)上膠流水線的要求,也常用作標(biāo)簽、卷煙紙、辦公、信封用漿糊等。9)膠(明膠)

膠是從所謂原膠的一種硬蛋白質(zhì)中得到的蛋白質(zhì)的總稱。高純度的叫明膠。膠是把含有原膠的動(dòng)物的結(jié)蒂組織,主要是牛、豬、水牛的骨、皮、腱、鯨魚皮、魚皮等浸漬在石灰乳中,以水洗、中和,然后與水一起加熱制成的,它是一種熱塑性膠,熔點(diǎn)很低,一般在18~32℃。質(zhì)量越好,熔點(diǎn)越高,動(dòng)物膠成品是干燥的、微帶褐色的黃色小顆粒,燃燒時(shí)有特殊的氣味,在水中能吸水膨脹。溶于熱水,冷卻后成凝膠。不溶于大多數(shù)油及油脂中,能耐苯、甲苯、氯仿、二硫化碳、乙醇、乙醚等?？捎玫图?jí)脂及醇沉淀動(dòng)物膠,能溶于甘油和醋酸中。它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜,粘結(jié)后短時(shí)間內(nèi)即可達(dá)到高強(qiáng)度；粘結(jié)力不受氣溫影響；凝膠化的膠加熱后能重復(fù)使用,但老化后的不能再用。缺點(diǎn)是耐水性差,易霉變,干膠需要經(jīng)過溶解才能使用,在包裝中應(yīng)用很多,如卷管的、粘性很穩(wěn)定的、低粘度的粘合劑。這樣就可以滿足機(jī)械化大生產(chǎn)74迭合、紙箱、再濕性膠帶等。

10)水玻璃(硅酸鈉)硅酸鈉是石英砂與苛性鈉共熔后制成,普通的水玻璃含有1克分子的對(duì)應(yīng)于2~4克分子的是玻璃狀固體,市售品是無色透明、濃厚的水溶液,粘結(jié)力強(qiáng),在空氣中干燥后成玻璃狀,以前用作瓦楞紙的粘合劑,但現(xiàn)在幾乎不用了。用于制作玻璃、陶瓷器及其無機(jī)物質(zhì)的粘合劑,耐火和耐酸涂料,與蛋白質(zhì)混合還可以做瓦楞紙的防水粘合劑。

迭合、紙箱、再濕性膠帶等。75第四節(jié)

縱封器的設(shè)計(jì)立式連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)制袋式袋裝機(jī)上應(yīng)用的縱封器主要用來完成制袋工藝中封合縱縫,兩者在運(yùn)動(dòng)方式與結(jié)構(gòu)上均有差異。

連續(xù)制袋式袋裝機(jī)的縱封器是輥筒形的,工作時(shí)作反向連續(xù)回轉(zhuǎn),迭合后的包裝材料側(cè)邊通過期間,熱量由安裝在輥筒內(nèi)的電熱絲加熱,靠幅射傳遞熱能并壓合薄膜形成縱縫,該縱封器除具有封合作用外,還牽引包裝材料的連續(xù)運(yùn)動(dòng)。間歇運(yùn)動(dòng)制袋式袋裝機(jī)上的縱封器大都是板狀的,多用氣(或油)缸推動(dòng)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),向迭合的包裝材料側(cè)邊進(jìn)行熱壓緊與釋放。

一、輥式縱封器的設(shè)計(jì)

連續(xù)回轉(zhuǎn)的輥式縱封器如圖5.34所示,由縱封輥、加熱器、加熱線圈、固定與可調(diào)軸承等組成。

縱封輥的輥面寬為5~10毫米,輥面上開有直紋、斜紋或網(wǎng)紋等花紋,以適應(yīng)各種薄膜封合的需要,縱封輥采用的材料有銅鋼,40Cr鋼及金屬塑料等,縱封輥半徑由下式求算。

第四節(jié)縱封器的設(shè)計(jì)立式連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)制袋式袋76由上式看出,縱封輥半徑R與生產(chǎn)率Q和縱封輥角速度ω及袋長(zhǎng)L有關(guān)。正常生產(chǎn)中R及L