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1. 前言

某重工公司開發(fā)的半收縮包裝機(jī)的處 理能力為70箱/分，是能同瓦楞板紙箱包裝機(jī) (M-70)組合的，從集成到包裝構(gòu)成流水線的 高速機(jī)。

薄膜和托盤采用獨(dú)創(chuàng)的熱培化涂敷接 臺'薄膜釆用小型切斷刃進(jìn)行自動切斷1收 縮爐釆用遠(yuǎn)紅外線陶瓷加熱器放射爐.是可 進(jìn)行區(qū)域溫度控制的節(jié)能爐。

2. 半熱收縮包裝形態(tài)和包裝工序

表1列出半收縮包裝形態(tài)和老包裝形態(tài) 的比較。半收縮包裝的外觀優(yōu)良，輸送性 也好。

表2列出半收縮包裝工序和技術(shù)關(guān)鍵 點(diǎn)。主要工序有薄膜卷纏、薄膜和瓦楞板紙 托盤的接合、薄膜的切斷及熱收縮。以下， 是開發(fā)的關(guān)鍵要點(diǎn)：

1. 由于用70箱/分的高速包裝,所以有 穩(wěn)定的輸送技術(shù)！

<2)有不發(fā)生松弛的緊密的薄膜卷號 技術(shù)；

<3)薄膜和瓦楞板紙有異種材料的高速 接合技術(shù)和接合強(qiáng)度的可靠性；

(4)能連續(xù)地將薄膜和各托盤進(jìn)行高精

雙1 包裝形態(tài)和特征

衰2      半收縮包裝工序和技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

度地切離$

(5)開發(fā)的熱收縮妒熱效率高，能得到 外觀精良，收縮緊密的包裝。

3. 包裝技術(shù)

3.1接合技術(shù)

在半收縮包裝時，必須使薄膜和瓦楞板 紙托盤緊密接合。表3列出新開發(fā)機(jī)的接合 表3 接合方 方法，瓦楞板紙托盤和薄膜接合的必要條件 及接合飄度試驗(yàn)評價。采用熱熔接或脈沖培 接的剪切強(qiáng)度高，但是剝離強(qiáng)度低；熱熔化 法的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度都高〉而超聲波陪 接和高頻熔接的加壓力大，因而使瓦楞板紙 發(fā)生變形，所以不宜使用。

法和接合強(qiáng)度

據(jù)此判斷，從薄膜和瓦楞板紙托盤的接 合強(qiáng)度考慮，以選用熱熔化法最適宜。

3?2熱熔化接合技術(shù)

從熱熔化薄膜的收縮方向考慮，熱熔化 必須涂敷在托盤長度的兩邊。通常將托盤的 長度方向置于傳送帶的寬度上進(jìn)行輸送。因 此，以往的涂敷方法如圖la所示，使托盤機(jī) 械到包裝機(jī)之間成90°回轉(zhuǎn)，將托盤的長度方 向作為涂敷時的行進(jìn)方向，涂敷后再旋轉(zhuǎn)

90°,然后送入包裝機(jī)，構(gòu)成“回轉(zhuǎn)涂敷法，

這個卷方法，因熱熔化噴槍到托盤涂敷 面的噴射距離（L）短，所以釆用普通的技術(shù) 進(jìn)行涂敷時，路線就長。另外，在高速運(yùn)行 旋轉(zhuǎn)時，由于飲料麓可能自托盤飛出，所以 速度是有限制的，考慮以不使托盤旋轉(zhuǎn)危及 操作為條件，將升發(fā)速度控制在70箱/分。適 應(yīng)這一條件的新的“直接涂敷法”的原理如圖 1 ）所示.圖2示出直接涂敷法的程序.

直接涂敷法是將4個無熔化噴槍，斜置 在托盤的行進(jìn)方位，并和傳送帶同步行進(jìn)， 將熱熔化液傾斜地從四角噴向托盤的前后兩 面.在下流面《前面），行進(jìn)的噴槍由托盤中 央向兩側(cè)面涂敷,在上流面〈后面），噴槍則 由托盤兩端向中間涂敷。這樣，“直接涂敷 法”的噴射距離就增加。而且由于噴射距離可 變，也就改善了以前老方法的缺陷。下面介 紹這些缺陷及其改善狀況，

（1）彎曲繩狀筋（條狀突起）的產(chǎn)生《因 噴射熱熔化糊液，其粘著軌跡與距離L有成 比例的變化，因而產(chǎn)生曲線的現(xiàn)象〉

圖3所示為熱熔化繩狀筋的彎曲量。其 大小與噴射初速度v及距離L有關(guān).初速度 v大，繩狀筋的彎曲量就小=但是當(dāng)涂敷面 受到噴射壓力時，會發(fā)生熱熔化的飛濺現(xiàn)象. 反之，若初速度V小，繩狀筋的彎曲量大。 因此，對繩狀筋彎曲量小及外觀好的噴射條 件〈包括噴嘴直徑、噴射初速度）進(jìn)行了探討。 圖3所示為初速度20—25 m/s時的一個噴射 實(shí)例，在L<30Omm時，繩狀筋彎曲量在 1mm以下，外觀形狀也良好。

圖3 熱熔化繩狀筋的彎曲量 （恨如噴射隴離增大， 埋狀筋彎曲量也增大〉

<2）繩狀筋尖端的鉤現(xiàn)象（熱熔化尖端 下降構(gòu)成的鉤狀現(xiàn)象）

圖4所示為鉤現(xiàn)象的調(diào)査結(jié)果。使用以 往的熱熔化噴槍時，隨著噴射距離的增大， 鉤量F也增大。使用經(jīng)過改進(jìn)后的噴槍，鉤 -:af很小，實(shí)用上沒有問題。由于這種改進(jìn) 后的噴槍，其噴嘴的開用速度快，所以在噴 射開始時，閥部壓損是極小的。

圖a 熱壕化繩狀筋尖端的釣現(xiàn)象 （通過使用高應(yīng)答性的 噴槍能防止鉤現(xiàn)象）

（3）其它

通過改變涂敷肘熱唇化料漿的種類和劣 化度，驗(yàn)證了新機(jī)的穩(wěn)定性和實(shí)用性。

3.3薄膜切斷技術(shù)

用熱熔化法使薄膜和托盤接合后，還必 須進(jìn)行切離，以往的切斷方法，常用的有如 下3種|

<1）將薄膜卷纏在托盤上，在運(yùn)送桿內(nèi). 藏有閘刀式剪切機(jī)的切斷刃，通過切斷刃的 上下運(yùn)動進(jìn)行切斷,

（2）      在運(yùn)送傳送帶的下方裝有凸輪，切 斷刃通過凸輪的運(yùn)動進(jìn)行切斷,

（3）     采用激光的切斷方法。

圖5所示是“小型切斷刃的自動切斷方 式二該方式的結(jié)構(gòu)簡單，且切斷可靠。

圖5 自動薄膜.切斷法（內(nèi)藏在運(yùn) 送桿內(nèi)的切斷刃，通過導(dǎo)軌 在寬度方向自動切斷）

內(nèi)就在各運(yùn)送稈內(nèi)的小型切斷刃用旋轉(zhuǎn) 軸和凸輪推稈連接,切斷時凸輪推桿和導(dǎo)軌 連接，隨著托盤的前逬.切斷刃在托盤的蜜 度方向自動行走，切斷薄膜。其后通過反轉(zhuǎn) 用導(dǎo)軌，使切斷刃回復(fù)到初期位置。另外， 在切斷開始時，由于薄膜的錯動，切斷面容 易發(fā)生明顯的凹凸現(xiàn)象。因此,在運(yùn)送稈上， 安裝了能自動開閉的薄膜壓板，以防止薄騰 的偏離。

釆用激光自動切斷時，切斷刃必須內(nèi)藏 在各個運(yùn)送桿內(nèi)。所以要求刀刃小型，更換 容易,用小功率就能可靠切斷。

<1）切斷刃的選定

切斷刃要容易得到，操作費(fèi)用要低，按 市售的鐵刀選定4種規(guī)格用于試驗(yàn)，以評價 蜂利度和壽命。4種鐵刀是鋸齒刃（1.5mm 厚）1種，平刃<0.5~0.1 mm厚）3種。

切斷評價試驗(yàn)證明，平刃鐵刀比鋸齒說 刀的效果好，所以選定平刃挽刀作切斷刃。

<2）切斷面的直線性

假如運(yùn)送桿卷纏的薄膜松弛，切斷面的 凹凸量就大，外觀就差。假定薄膜卷纏時的 松弛度為B,那么，切斷刃的安裝角度& 與切斷面的直線性就有圖6所示的關(guān)系。

場斷刃安裝角Ce C）

圖6 切斷安裝南和切斷面的直線性（如

C₉ = 30°~60^o_t凹凸量在2mm以內(nèi)）

4.收縮技術(shù)

4.1薄膜的熱吸收特性

這次使用的薄膜是具有單向熱收縮的低 密度聚乙烯薄膜（LDPE材料，50nm厚）。

圖7所示為LDPE薄膜的熱吸收特性. 表達(dá)了波長和紫外線穿透率的關(guān)系。在波長 A = 3.5及k = 6?8呻 的遠(yuǎn)紅外線區(qū)域，穿透 率低，熱收縮特性優(yōu)良。因此，選定遠(yuǎn)紅外 線加熱器作為LDPE薄膜收縮加熱之用。

4.2加熱器的選定

圖8所示為遠(yuǎn)紅外線加熱器的波長和放 射率的關(guān)系。當(dāng)3種加熱器中的N型波長%》 2.5 nm以上時，其放射率高。圖7所示為 LDPE薄膜的熱吸收特性的匹配關(guān)系。

表4列出了 3種陶瓷加熱器和兩種遠(yuǎn)紅 外線加熱器的功率密度，薄膜溫升率，薄膜 熱吸收率的數(shù)據(jù)。N型陶瓷 加熱器的薄膜溫升率比其它 陶瓷加熱器都高，功率密度 和耐熱性也都優(yōu)良。

4.3收縮爐的制作 圖9所示是收縮爐的結(jié) 構(gòu)。其特點(diǎn)如下：

（1）遠(yuǎn)紅外線放射收縮 爐：采用遠(yuǎn)紅外線陶瓷加熱 器配置在爐的兩側(cè)面和頂面 上，構(gòu)成放射式收縮爐； 區(qū)域溫度調(diào)節(jié)，構(gòu)成節(jié)能型的收縮妒,

（3）尺寸變換性：可按飲料罐的尺寸對加熱器進(jìn)行最優(yōu)配備。

4. 調(diào)溫方法，由置入加熱器內(nèi)的熱電 偶進(jìn)行溫度檢測，用可控硅進(jìn)行無級調(diào)溫。 另外，還有防止過熱的監(jiān)控功能。

4. 開發(fā)機(jī)的犠監(jiān)結(jié)果

圖10所示是高速半收縮包裝機(jī)(HS- 70)的外觀。表5中所列是主要的技術(shù)數(shù)據(jù). 該機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果如下：

5.1開發(fā)機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果

圖U所示是開發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)及被包裝罐的 尺寸。在高速恒節(jié)距的傳送帶上進(jìn)行熱熔化。

表4      收眉妨用琳熱器的選定

*曲脫溫升率，轉(zhuǎn)膜吸&溫度上升/加熱審智入功率"C/mm/W：