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Dec 26, 2023

Schlauchbeutel-Form-Fill-Seal-Technologie auf dem Vormarsch

22. September 2016 Wenn Sie eine Maschine zum Abfüllen von Schüttgütern bis zu suchen

22. September 2016

Wenn Sie nach einer Maschine zum Abfüllen von Schüttgütern bis zu 100 Pfund in offene Kunststoffbeutel aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) suchen, bieten die heutigen Schlauchform-, Füll- und Verschließsysteme (FFS) möglicherweise einige deutliche Vorteile. In diesem Artikel werden einige der Gründe untersucht, warum die schlauchförmige FFS-Technologie in Europa in vielen Branchen schnell fast zum De-facto-Standard wird und sowohl vertikale (VFFS) als auch herkömmliche Systeme für vorgefertigte Kunststoff- und vielleicht überraschend sogar Papiertüten ersetzt. Die Installation einer automatisierten Beutelabfülllinie zum Verpacken loser Schüttgüter mit einem Fassungsvermögen von bis zu 100 Pfund kann eine kostspielige Angelegenheit sein, selbst wenn Sie die richtige Investition tätigen. Aber wenn Sie etwas falsch machen, kann die richtige Lösung wie ein Schnäppchen aussehen. Es gibt eine verwirrende Auswahl an verschiedenen Anbietern und Maschinen. Wenn Sie jedoch offene Beutel aus Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) füllen müssen, sollten Sie sich auf ein schlauchförmiges Form-, Füll- und Verschließsystem beschränken. In Europa gewinnt die Schlauchform-Fill-Seal-Technologie (FFS) weiterhin Marktanteile im Vergleich zu vertikalen FFS-Systemen (VFFS) und herkömmlichen Systemen, bei denen vorgefertigte Beutel durch separate, diskrete Geräte platziert, gefüllt und versiegelt werden, die manchmal sogar von verschiedenen Herstellern hergestellt werden . In den letzten Jahren ist es durch Entwicklungen sowohl in der Maschinentechnik als auch im Folienbau gelungen, Branchen, in denen mehrwandige Papierbeutel, Ventilbeutel oder offene Beutel die traditionelle und bevorzugte Methode waren, auf die Vorteile von LDPE-Verpackungen umzustellen. Was genau ist also der Reiz der schlauchförmigen FFS-Lösung für die Beutelabfüllung?FFS-Systeme: Vertikal versus röhrenförmig Schlauchbeutelmaschinen sind die integrierte Lösung, bei der alles in einem kompakten System erledigt wird. Der Beutel wird aus einer Endlosrolle geschnitten und geformt, dann gefüllt und versiegelt, bevor er als fertige Packung herauskommt. Mit wenigen Ausnahmen lassen sich FFS-Maschinen in zwei generische Typen einteilen, die vertikalen oder VFFS-Maschinen, bei denen eine einzeln aufgewickelte Folie verwendet wird, die vertikal von oben nach unten durch die Maschine läuft. Dies ist das ursprüngliche Konzept, das seinen Ursprung im Bedarf an kleinen, schnellen Einzelhandelsverpackungen hat. VFFS-Lieferanten sind oft mit diesem Einzelhandelssektor am besten vertraut, einige bieten jedoch auch Maschinen für größere Verpackungen in Industriegröße an. Da beim VFFS zur Herstellung des Beutels eine einzelne aufgewickelte Folie verwendet wird, ist zusätzlich zu den Versiegelungen an der Ober- und Unterseite zunächst eine Längs- oder Seitennaht erforderlich, um einen Schlauch zu konstruieren. Wenn Seitenfalten erforderlich sind, werden diese in der Maschine geformt. Rohrmaschinen, eine Art horizontales FFS-System, sind eine spätere Entwicklung, die im Allgemeinen auf größere Packungsgrößen und robustere Industrieanwendungen abzielt und dort erhebliche Vorteile, einschließlich höherer Geschwindigkeiten, bietet. Der Hauptunterschied besteht in der Verwendung von Schlauchfolie, die mit oder ohne Seitenfalten hergestellt wird, sodass keine Längsnaht angefertigt werden muss und die Vorgänge horizontal durch die Maschine laufen, wo das Formen, Füllen und Verschließen an verschiedenen Beuteln gleichzeitig erfolgt. Es sind auch andere Varianten des FFS-Systems verfügbar, aber Schlauchfolien haben mit ziemlicher Sicherheit den Vorteil, dass nur eine minimale Menge an Folie verwendet wird und nur ein Minimum an maschineller Folienversiegelung erforderlich ist. Bei staubigen Produkten kann dies ein echter Vorteil sein. Sowohl Schlauch- als auch VFFS-Maschinen haben tendenziell eine kleinere Stellfläche als Linien mit separater Beutelplatzierung und -versiegelung, ein wichtiger Faktor, wenn der Platz begrenzt ist.Kosten Die Kapitalkosten schwanken erheblich je nach Anbieter, sodass es schwierig ist, feste Regeln anzugeben. Es ist jedoch zu bedenken, dass eine Abfüllanlage für PE-Beutel problemlos in einem Jahr Folie verbrauchen kann, die dem Kaufpreis der Anlage entspricht. Bei einer Maschine mit einer erwarteten Lebensdauer von 20 Jahren oder mehr kann der Anschaffungspreis also weniger als 5 % der Gesamtbetriebskosten ausmachen. Die Filmkosten über die Lebensdauer des Systems haben einen viel größeren Einfluss auf die Investition als die Maschine selbst. Alle FFS-Maschinen verwenden auf einer Rolle gekaufte Folie. Jede Rolle enthält je nach Foliendicke, Beutellänge und ob es sich um Einzelfolie für VFFS oder flache oder gefaltete Schlauchfolie für Schlauchmaschinen handelt, etwa 2.000–6.000 typische 50-Pfund-Beutel. Im Gegensatz zu vorgefertigten Beuteln erfolgt beim Hersteller kein Schweißen oder Stapeln und da die Folie in der Regel ohnehin als Endlosschlauch geblasen wird, muss nach dem Bedrucken nur noch die Schlauchrolle auf einen Kartonkern gewickelt werden. Einfach gewickelte Folie besteht zunächst aus einem Schlauch, wird jedoch einfach geschlitzt, bevor sie in Einzelfolien aufgewickelt wird. Daher sollten Rollen in der Anschaffung immer günstiger sein als vorgefertigte PE-Beutel. Für jede gegebene Beutelgröße benötigen die Schlauchrollen einer schlauchförmigen FFS-Maschine weniger Folie als die einfach gewickelte Folie eines VFFS-Systems, da letztere eine Überlappung von vielleicht 1 Zoll oder mehr erfordert, um die Längsnaht zu erzeugen Erhöht die jährlichen Folienkosten um einen kleinen Prozentsatz (vielleicht 3 %, abhängig von der Beutelbreite). Im Laufe der Lebensdauer einer Maschine kann die geringe Menge zusätzlich benötigter Folie mehr als die Hälfte der Anfangsinvestition ausmachen, also keine unbedeutende Summe. Alle Beutelfüllsysteme müssen nach dem Befüllen etwas Freiraum oder Platz über der Oberseite des Produkts bieten, damit der Verschluss hergestellt werden kann. Da FFS-Systeme in der Regel über eine präzisere Folienhandhabung verfügen, wird oft festgestellt, dass für eine zuverlässige Versiegelung weniger Leerraum erforderlich ist, sodass der Beutel selbst etwas kürzer sein kann, was wiederum zu erheblichen Folieneinsparungen während der gesamten Lebensdauer der Maschine und der fertigen Packung beiträgt eine bessere Form für die anschließende Palettierung. Es ist kein Beschneiden der Beuteloberseite erforderlich, was die Folienkosten und den Abfall weiter reduziert. Jüngste Fortschritte in der Folien- und Maschinenentwicklung haben eine zusätzliche Wetterschutzdimension hinzugefügt, die die externe Lagerung von z. B. zementhaltigen oder wasserfreien Produkten ermöglicht. Dies senkt die Kosten in den Vertriebskanälen, da keine überdachte Lagerung und Lagerhaltung erforderlich ist und die Produkte tatsächlich ausgefahren werden müssen Haltbarkeit. Benutzer von Papiertüten, entweder mit offener Öffnung oder mit Ventil, in diesen Branchen, die feststellen, dass sie auf PE umsteigen können, würden ebenfalls mit drastischen Einsparungen bei den Verbrauchsmaterialkosten rechnen. Und in Europa gelten strenge Recyclingvorschriften: Während sowohl normale Papier- als auch Plastiktüten recycelt werden können, sind Papiertüten mit einer inneren PE-Beschichtung oder -Auskleidung, die üblicherweise als Feuchtigkeitsbarriere dienen, nicht einfach zu recyceln und können beim Versand zusätzliche Kosten für den Kunden verursachen Mülldeponie. Es ist auch schlecht für die Umwelt.Flexibilität Für viele Anwender ist eine gewisse Flexibilität bei der Herstellung unterschiedlicher Packungsgrößen ein entscheidender Faktor, und sowohl Anbieter von vertikalen als auch schlauchförmigen FFS-Maschinen bieten in der Regel eine, wenn auch nicht unbegrenzte, Bandbreite an Folienbreiten und -längen in einer einzigen Maschine an. Anwender mit einer breiten Produktpalette und kleinen Auflagen dürften eher an der Umrüstzeit zwischen unterschiedlichen Packungsgrößen interessiert sein und hier bietet die Schlauchmaschine Vorteile. VFFS-Maschinen verfügen über eine präzise gefertigte Formschulter und ein Rohr, über das die einzeln gewickelte Folie läuft. Für jede VFFS-Beutelbreite sind eine eigene Schulter und ein Schlauch erforderlich. Der Wechsel von einer Folienbreite zur anderen erfordert erhebliche Stillstandszeiten, während diese großen und manchmal schweren Teile ausgetauscht werden. Schlauchförmige FFS-Maschinen können in der Regel Schwankungen in der Folienbreite ohne Austauschteile bewältigen und eignen sich für flache oder gefaltete Schlauchfolien, was eine noch größere Auswahl an Beutelgrößen ermöglicht. Umrüstungen, mit Ausnahme des Austauschs der Folienrolle, können unter einfacher Programmsteuerung in weniger als 90 Sekunden durchgeführt werden, was Schlauch-FFS-Maschinen eine deutlich schnellere Durchlaufzeit und damit eine höhere Produktivität im täglichen Betrieb bei der Produktion mehrerer unterschiedlicher Packungsgrößen ermöglicht.Zuverlässigkeit Bei der FFS-Technologie wird die Folie während des gesamten Maschinenzyklus in jeder Phase von der Rolle abgewickelt und sicher gegriffen. Seine Position ist immer konstant, was zu weniger Aussetzern, erhöhter Zuverlässigkeit und besserer Produktivität führt. Bei einem vorgefertigten Beutelplatzierer ist es bei vielen älteren Systemen so, dass der Bediener die Beutel konsistent stapelt, was eine unkontrollierte oder halbkontrollierte Freigabe des gefüllten Beutels ermöglicht, wobei das nachfolgende Handhabungssystem ihn vor dem endgültigen Verschließen der Packung neu positionieren muss. Dieser Mangel an Präzision mindert manchmal nicht nur die Optik des fertigen Beutels, sondern erhöht auch das Risiko von Versagen der Versiegelung, Verschütten und anschließenden Unterbrechungen der Produktionslinie. Vertikal- oder VFFS-Systeme müssen die Längsseitennaht auf der Maschine herstellen, um einen Schlauch herzustellen. Dieser Punkt ist äußerst wichtig beim Umgang mit staubigen Materialien oder Pulvern, bei denen eine Verunreinigung der Naht das Risiko eines späteren Ausfalls erhöht. Tubular FFS vermeidet mögliche Fehler in der längsten Naht vollständig durch die Verwendung nahtloser Schlauchfolien. Auch der Wartungsaufwand für die Versiegelung wird entsprechend reduziert. Eine Rolle enthält weitaus mehr Beutel als ein vorgefertigtes Beutelmagazin. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, den Stapel ständig nachzufüllen. Der Bediener kann sich somit auf andere Aufgaben konzentrieren und kann gleichzeitig sicher sein, dass die Linie unbeaufsichtigt bleibt. Der Rollenwechsel ist eine Sache von wenigen Minuten, da viele FFS-Maschinen über integrierte Hebesysteme verfügen, die die Arbeit des Bedieners einfacher und sicherer machen.Bildung Das Formen von Beuteln auf VFFS-Maschinen erfolgt durch gleichzeitiges Schneiden der Folie und Schweißen sowohl der Oberseite des gefüllten Beutels als auch der Unterseite des nächsten Beutels mithilfe einer Baugruppe in einem einzigen kombinierten Vorgang. Schlauchmaschinen verfügen über völlig getrennte obere und untere Versiegelungsstationen, zwischen denen sich der Füllstutzen befindet und die Beutel horizontal von einer Position zur nächsten bewegt werden. Dies ist zwar wesentlich komplizierter, ermöglicht aber den Zugang zum Dichtungsbereich und ermöglicht dessen Reinigung vor der endgültigen Versiegelung. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung optional den Einbau einer Bruttowägung und die Integration verschiedener Entlüftungstechniken, unter anderem durch das direkte Einführen einer Vakuumsonde aus gesintertem Kunststoff oder Stahl in den Beutel. Zusätzliche Stationen können hinzugefügt werden, um Vibrationen beim Produktabsetzen zu erzeugen, zusätzliche Siegelkühlung zu ermöglichen oder einen Tragegriff in die Beuteloberseite zu stanzen. Die Beutellänge wird entweder durch eine Fotozelle und eine aufgedruckte Passermarke auf dem Film oder durch einen an der Maschine montierten Encoder bestimmt, wenn unbedruckter Film verwendet wird.Dichtungsreinigung Durch Hitze und Kompression wird das LDPE geschmolzen, die Versiegelung zusammengeschweißt und der Beutel verschlossen. Bei Hochgeschwindigkeitsmaschinen ist eine Zwangsluft- oder Kaltwasserkühlung erforderlich, damit die Dichtung rechtzeitig stabil genug wird, um das Produkt ohne Ausfall aufzunehmen. Die untere Versiegelung erfolgt auf frischer Folie direkt von der Rolle, sodass hier eine hervorragende Zuverlässigkeit gewährleistet ist. Gleiches gilt auch für die obere Dichtung beim Verpacken staubfreier Granulatprodukte. Allerdings ist eine Kontamination des oberen Dichtungsbereichs beim Umgang mit feinen Pulvern und anderen staubigen Produkten unvermeidlich, und wenn dies nicht vermieden wird, wird die Zuverlässigkeit der oberen Dichtung stark beeinträchtigt. Die Reinigung der Versiegelung ist bei vertikalen FFS-Systemen schwierig, da die Oberseite des Beutels während der Versiegelung nicht zugänglich ist und diese Maschinen in der Regel ausschließlich auf Staubabsaugmethoden angewiesen sind. Rohrförmige FFS-Maschinen hingegen können mit einer Zwangsreinigung des Versiegelungsbereichs ausgestattet werden, üblicherweise durch eine Druckluftstrahlwäsche, nachdem die Oberseite geschlossen wird, aber unmittelbar vor dem Versiegeln. Die Reinigung verbessert nachweislich die Zuverlässigkeit der Versiegelung und für zusätzliche Sicherheit bieten einige Maschinen sogar eine doppelte Versiegelung an der Beuteloberseite.Fortschritte in der Filmtechnologie Jeder, der mit PE-Beuteln vertraut ist, wird zu schätzen wissen, dass beim Befüllen zwangsläufig etwas Luft mit dem Produkt mitgerissen wird und sich der Beutel nach dem Verschließen praktisch in einen potenziellen Ballon verwandelt. Das Palettieren wird schwierig und sogar gefährlich, wenn diese Luft nicht entweichen kann. Bei vielen Produkten, PE-Granulat und dergleichen, ist dies in der Regel eine einfache Sache der Perforation oder Mikroperforation der Folie, die problemlos an der Maschine oder beim Folienlieferanten durchgeführt werden kann. Durch das Perforieren der Folie, damit Luft entweichen kann, kann jedoch auch Feuchtigkeit eindringen. Darüber hinaus bedeuten höhere Verpackungsgeschwindigkeiten größere Perforationen, was das Problem verschärft. Bei wasserfreien und feuchtigkeitsempfindlichen Produkten konnte PE-Folie daher ihre natürlichen wasserabweisenden Eigenschaften nicht ausnutzen und hatte daher keinen wirklichen Vorteil gegenüber beispielsweise mehrwandigen Papiertüten mit Innenauskleidung. Jüngste Fortschritte sowohl in der Folien- als auch in der Maschinentechnologie haben jedoch zu einem breiteren Einsatz von schlauchförmigen FFS-Systemen geführt, insbesondere bei Anwendungen, bei denen Feuchtigkeitsbeständigkeit eine Schlüsselanforderung ist. Erstens die Verwendung einer speziellen, oft patentierten, schlauchförmigen PE-Folie mit verschiedenen Arten von Mikroperforationen, die in eine werkseitig hergestellte Labyrinthnaht eingearbeitet sind. Das Labyrinth verfügt im Inneren über eine technische Behandlung, die verhindert, dass es beim Schließen des Beutels versiegelt wird. Dadurch kann die Luft nach dem Befüllen langsam entweichen, ohne dass jedoch Feuchtigkeit eindringen kann, was zu einer wetterfesten Verpackung führt. Die rohrförmigen FFS-Maschinen erfordern immer noch eine sorgfältige Konstruktion, um vor dem Verschließen so viel Luft wie möglich zu entfernen, da sich sonst das Palettieren unmittelbar nach dem Befüllen immer noch als schwierig, wenn nicht gar unmöglich erweisen könnte. Andere Entwicklungen betrafen verbesserte Techniken zur Erzeugung eines Teilvakuums in der Packung vor dem Verschließen, was es einigen schlauchförmigen FFS-Systemen ermöglicht, einfache PE-Folie ohne Mikroperforationen zu verwenden, was eine völlig hermetische Versiegelung und gleichzeitig ein äußerst kompaktes Beutelangebot ermöglicht Der ultimative Abdichtungsschutz zu den niedrigsten Folienkosten und mit nur geringfügiger Leistungsreduzierung. Diese Systeme sind bereits in der Praxis im Einsatz und ermöglichen es Benutzern, die Notwendigkeit einer überdachten Lagerung zu vermeiden und gleichzeitig das Produkt zu schützen und sogar die Haltbarkeit zu verlängern. Der versiegelte Beutel bietet nicht nur eine bessere Wetterbeständigkeit, sondern ist auch sauberer bei der anschließenden Handhabung durch Händler und Benutzer, insbesondere im Vergleich zu älteren, nicht versiegelten Ventilbeuteln.Zubehör und Varianten Der integrierte Charakter von FFS-Systemen bietet zahlreiche Möglichkeiten zum Einbau von Optionen und Zubehör für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen. Hierbei handelt es sich in der Regel um anpassbare Standardoptionen oder um vom Hersteller speziell in die Verpackung integrierte Optionen, die vor dem Versand gründlich getestet werden. Wenn Sie im Einzelhandel verkaufen, möchten Sie möglicherweise Griffe in die Tasche integrieren oder einen wiederverschließbaren Reißverschluss verwenden. Das Drucken eines Datums oder einiger identifizierender Produktionsdaten ist einfach. Das Produkt wird normalerweise nach Gewicht über ein separates Netz oder sogar eine durch Schwerkraft entladende Mehrkopfwaage dosiert, aber einige klebrige Produkte wie z. B. Zucker mit hohem Melassegehalt sollten besser direkt in den Beutel gegeben werden, in diesem Fall ein integriertes Grobprodukt Die Waage kann in einem rohrförmigen FFS untergebracht werden. Oder ein Produkt benötigt möglicherweise Entlüftungssonden, um das Absetzen eines feinen Pulvers zu unterstützen, das wiederum leicht in eine Rohrmaschine eingearbeitet werden kann. Beide Optionen sind klare Vorteile gegenüber dem VFFS-System. Angesichts der geringeren Verbrauchsmaterial- und sonstigen Kosten, der erhöhten Zuverlässigkeit und Flexibilität des rohrförmigen FFS, gepaart mit höherer Produktivität und einer besser aussehenden Packung, die einfacher zu palettieren ist, sollten wir uns vielleicht nicht wundern, dass diese Systeme nicht nur auf dem Vormarsch sind Popularität, aber es gelang sogar, die Benutzer von Papiertüten von den Vorteilen der PE-Folie zu überzeugen. Graham Rawlings ist leitender Verpackungsexperte bei Concetti. Weitere Informationen finden Sie unter www.concetti.com.

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