Индукционная герметизация

Индукционная сварка — это процесс склеивания термопластических материалов посредством индукционного нагрева . Это включает в себя контролируемый нагрев электропроводящего объекта (обычно алюминиевой фольги) за счет электромагнитной индукции за счет тепла, генерируемого в объекте вихревыми токами .

Индукционная запайка используется во многих видах производства. В упаковке он используется для изготовления упаковок, например, для формирования туб из гибких материалов, крепления пластиковых крышек к формам упаковки и т. д. Пожалуй, наиболее распространенным применением индукционной запайки является запечатывание крышки — бесконтактный метод нагрева внутреннего шва. для герметизации верхней части пластиковой и стеклянной тары. Этот процесс герметизации происходит после того, как контейнер был заполнен и закрыт крышкой.

Внутреннее уплотнение с индукционной герметизацией

Процесс запечатывания

Индукционный упаковщик с конвейером

Крышка поставляется в разливочную машину с уже вставленным вкладышем из слоя алюминиевой фольги . Хотя существует множество вариантов вкладышей, типичный индукционный вкладыш является многослойным. Верхний слой представляет собой бумажную массу, которую обычно приклеивают к крышке точечным способом. Следующий слой — это воск, который используется для приклеивания слоя алюминиевой фольги к мякоти. Нижний слой представляет собой полимерную пленку, ламинированную на фольгу. После установки крышки или укупорочного средства контейнер проходит под индукционной катушкой , которая излучает колеблющееся электромагнитное поле . Когда контейнер проходит под индукционной катушкой (сварочной головкой), проводящий вкладыш из алюминиевой фольги начинает нагреваться в результате вихревых токов возникновения . Тепло плавит воск, который впитывается в основу из целлюлозы и освобождает фольгу от колпачка. Полимерная пленка также нагревается и стекает на край контейнера. При охлаждении полимер создает связь с контейнером, в результате чего продукт становится герметично закрытым. Ни контейнер, ни его содержимое не подвергаются негативному воздействию, а выделяемое тепло не вредит содержимому.

Можно перегреть фольгу и тем самым повредить герметизирующий слой и любые защитные барьеры. Это может привести к повреждению уплотнений даже через несколько недель после первоначального процесса уплотнения, поэтому правильный выбор размера индукционной сварки имеет жизненно важное значение для определения точной системы, необходимой для эксплуатации конкретного продукта.

Запечатывание может осуществляться как с помощью ручного устройства, так и на конвейерной системе. Более поздняя разработка (которая лучше подходит для небольшого числа применений) позволяет использовать индукционную запайку для нанесения фольги на контейнер без необходимости запечатывания. В этом случае фольга поставляется уже нарезанной или в рулоне. Если продукт поставляется в рулоне, его вырезают и переносят на горлышко контейнера. Когда фольга находится на месте, она прижимается уплотняющей головкой, активируется индукционный цикл, и уплотнение приклеивается к контейнеру. Этот процесс известен как прямое нанесение, а иногда и индукционное запечатывание «без колпачка».

Возможное использование

Ручной индукционный герметик

Существует множество причин, по которым компании предпочитают использовать индукционную запайку:

• Доказательства фальсификации
• Предотвращение утечек
• Сохранение свежести
• Защита от кражи посылки
• Устойчивое развитие
• Скорость производства

Доказательства фальсификации

В соответствии с правилами Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), касающимися устойчивой к несанкционированному вмешательству упаковки, , упаковщики фармацевтических препаратов должны найти способы их соблюдения, как указано в разд. 450.500 Требования к защищенной от несанкционированного доступа упаковке для некоторых лекарств, отпускаемых без рецепта (CPG 7132a.17).

Системы индукционной герметизации соответствуют или превосходят эти государственные нормы. Как указано в разделе 6 «Системы упаковки»:

«...6. ВНУТРЕННИЕ УПЛОТНЕНИЯ ГОЛОВКИ КОНТЕЙНЕРА. Бумага, термопластик, пластиковая пленка, фольга или их комбинация приклеиваются к горловине контейнера (например, бутылки) под крышкой. Пломба должна быть порвана или сломана. Пломбу нельзя снять и повторно наклеить, не оставив видимых следов проникновения. Пломбы, наносимые на пластиковые контейнеры методом тепловой индукции, по-видимому, обеспечивают более высокую степень защиты от несанкционированного доступа, чем те, которые создаются с помощью клея. облигация..."

Предотвращение/защита утечек

Обычно плоские запечатывающие головки применяются для герметизации контейнеров в пищевой промышленности и производстве напитков для предотвращения утечек и продления срока хранения.

Некоторые судоходные компании требуют, чтобы жидкие химические продукты были запечатаны перед отправкой, чтобы предотвратить попадание опасных химикатов на другие грузы.

Свежесть

Индукционная герметизация предотвращает попадание нежелательных загрязнителей в пищевые продукты и может способствовать продлению срока годности некоторых продуктов.

Защита от хищений

Контейнеры с индукционной запайкой помогают предотвратить разрушение продукта, оставляя на пластиковых контейнерах заметные следы от самого вкладыша. Фармацевтические компании приобретают вкладыши, которые намеренно оставляют остатки пленки/фольги на бутылках. Пищевые компании, использующие индукционные уплотнения, не хотят, чтобы остатки вкладыша могли помешать самому продукту при выдаче. Они, в свою очередь, размещают на продукте уведомление о том, что для их защиты он запечатан индукционным методом; сообщая потребителю, что он был запечатан при выходе с завода, и перед использованием он должен проверить целостность пломбы.

Устойчивое развитие

В некоторых случаях можно считать, что индукционная запайка способствует достижению целей устойчивого развития, позволяя снизить вес бутылки, поскольку для обеспечения безопасности упаковки требуется наличие индукционной фольги, а не механически прочного горлышка бутылки и крышки.

Анализ индукционного нагрева

Некоторые производители выпустили устройства, которые могут контролировать напряженность магнитного поля, присутствующего в индукционной головке (прямо или косвенно через такие механизмы, как приемные катушки), динамически прогнозируя эффект нагрева в фольге. Такие устройства предоставляют количественные данные после сварки в производственной среде, где важна однородность, особенно по таким параметрам, как прочность на отрыв фольги. Анализаторы могут быть портативными или предназначены для работы в сочетании с ленточными конвейерами.

Методы высокоскоростного анализа мощности (измерение напряжения и тока практически в реальном времени) можно использовать для перехвата подачи энергии от сети к генератору или от генератора к головке, чтобы рассчитать энергию, передаваемую на фольгу, и статистический профиль этого процесса. Поскольку теплоемкость фольги обычно статична, такая информация, как истинная мощность, полная мощность и коэффициент мощности, может использоваться для прогнозирования нагрева фольги с хорошей связью с конечными параметрами сварки и в динамическом режиме.

Для каждого сварного шва можно рассчитать множество других производных параметров, что дает уверенность в производственной среде, чего значительно сложнее достичь в системах кондуктивной передачи, где анализ, если таковой имеется, обычно проводится после сварки, как относительно большая тепловая масса нагревательных и проводящих элементов вместе взятых. препятствуют быстрому изменению температуры. Индуктивный нагрев с количественной обратной связью, например, обеспечиваемый методами анализа мощности, дополнительно обеспечивает возможность динамической корректировки профиля подачи энергии к цели. Это открывает возможность создания систем с прямой связью, в которых свойства индукционного генератора регулируются практически в реальном времени по мере прохождения процесса нагрева, что позволяет отслеживать определенный профиль нагрева и последующую обратную связь по соблюдению требований, что обычно непрактично для процессов кондуктивного нагрева.

Преимущества индукционной герметизации по сравнению с кондуктивной герметизацией

Для герметизации проводимости требуется твердая металлическая пластина, обеспечивающая идеальный контакт с герметизируемым контейнером. Системы проводящей герметизации задерживают время производства из-за необходимости времени на прогрев системы. Они также имеют сложные датчики температуры и нагреватели.

В отличие от систем проводящей запайки, системы индукционной запайки требуют очень мало энергоресурсов, обеспечивают мгновенный запуск и имеют запечатывающую головку, которая при запечатывании может соответствовать контейнерам, не соответствующим техническим характеристикам.

Индукционная сварка также дает преимущества при приклеивании к стеклу: использование проводящего герметика для приклеивания простой структуры фольги к стеклу не дает допусков или сжимаемости, которые допускают любые неровности поверхности стекла. Контактная поверхность индукционного герметика может быть изготовлена ​​из сжимаемого материала, что каждый раз обеспечивает идеальное соединение.

Реальные применения индукционной сварки

Индукционная запайка широко используется для сохранения свежести и целостности различных продуктов, таких как:

• Соусы , джемы и приправы
• Молочные продукты , включая для молока и йогурта контейнеры
• Напитки , такие как вода , кофе , чай и соки.
• Пищевые добавки
• Готовые блюда , супы и другие продукты питания
• Корма для домашних животных и по уходу за животными средства
• Лекарства и другие фармацевтические препараты
• Косметика , такая как шампуни и кондиционеры
• Средства по уходу за кожей , такие как лосьоны , кремы и сыворотки.
• Различные химические вещества , включая чистящие средства , пестициды и удобрения.
• Пасты, клеи , герметики , краски и покрытия
• Смазки и смазки
• спортивных товаров Поставки

История

Изобретатель индукционной сварки Джек Палмер (около 1995 г.)

• 1957–1958 – Джеком Палмером (в то время инженером-технологом в FR Corporation – Бронкс, штат Нью-Йорк) была задумана и проверена оригинальная концепция и метод индукционной запайки как средство решения проблемы утечки жидкости из полиэтиленовых бутылок во время транспортировки.
• 1960 г. - Джеку Палмеру выдан патент США № 2 937 481 , в котором обнародованы его концепция и процесс индукционной сварки.
• Середина 1960-х годов – индукционная запайка используется во всем мире.
• 1973 – Представлен первый твердотельный герметик для крышек.
• 1982 – Чикагские убийства Тайленолом .
• 1983 – Первый транзисторный источник питания с воздушным охлаждением для герметизации индукционных крышек.
• 1985 – дебют технологии универсальной катушки.
• с водяным охлаждением. IGBT 1992 г. – представлен герметик на основе
• 1997 - Компания Auto-Mate Technologies представила безводные герметики для крышек - создатель запатентованного «безводного герметика для крышек» (вполовину меньшего размера и относительно не требующего обслуживания).
• 2003 г. - Auto-Mate Technologies SMART-SEAL, полнофункциональные «безводные герметики для крышек».
• 2004 г. – внедрена система мощностью 6 кВт. Auto-Mate Technologies добавляет возможности проверки к машине индукционной запайки; что делает его комбинированной инспекционной машиной для проверки кривых крышек, отсутствия фольги, проверки герметичности крышек, контроля конвейера, отбраковки и т. д.

Ссылки

Дальнейшее чтение

• Ям, КЛ, «Энциклопедия упаковочных технологий», John Wiley & Sons, 2009 г., ISBN   978-0-470-08704-6

Внешние ссылки

• Правила FDA относительно упаковки, защищенной от несанкционированного доступа.
• http://www.enerconind.co.uk/