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Aug 15, 2023

効率と品質を向上させるためのレトロフィットパッケージシーリングシステム

Per i contenitori dello yogurt, la saldatura ad ultrasuoni fornisce una tenuta più affidabile rispetto al calore.

ヨーグルト容器では、超音波溶着はヒートシールよりも信頼性の高いシールを提供します。

画像提供：エマーソン

シーリングは最終製品の品質に左右されるため、あらゆる包装ラインにおいて最も重要な作業の 1 つです。 また、成形や充填など、他の多くのプロセスがすでに行われた後、ラインの終わり近くに来るため、効率と生産性に大きな影響を与えます。 シールが不完全であるためにパッケージが拒否されると、製品全体が失われます。

それにもかかわらず、包装業界の多くのメーカーは、ヒートシール システムや古い超音波溶着機など、旧式の機器を使用しています。 これらのシステムには、多くの場合、PLC に配線されたアナログ制御システムが装備されています。 この装置には、セットアップ パラメータとマシンの健全性および生産性に関する情報が、現場の担当者を使用してローカルでのみ制御、監視、管理できるという事実を含め、重大な欠陥があります。 工場フロア以外には、製造情報や制御情報を直接伝達したり、装置のパフォーマンスを監視または調整したりする方法はありません。 プラント内およびプラント間のネットワーキングは困難、あるいは不可能である可能性が高くなります。

時代遅れの設備は地域の注意と支援を必要とするだけでなく、制御がはるかに困難です。 この制限は、バイオポリマーや多層フィルム構造などの新しい包装材料が業界でより一般的になると、特に顕著になります。

バイオポリマーは、シール温度が低く、高品質のシールを製造できる処理範囲が非常に狭いため、特に問題があります。 このため、シールエネルギーを外側から内側に加えるヒートシールが特に困難になります。 シール界面の材料が必要な溶融/シール温度に達する前に、熱が材料の外面に浸透する必要があります。 超音波溶接は、プラスチックの加熱と融解が異なるため、バイオポリマー材料にとってはるかに優れたシーリング オプションです。 熱はシール界面のフィルム層間の高周波摩擦によって発生し、最も必要な場所に集中します。 シールから熱が外部に放射されることはほとんどないため、周囲のパッケージ フィルムの強度と完全性は実質的に影響を受けません。

超音波溶着には、包装材料がバイオポリマーであるかどうかに関係なく、他の利点もあります。 たとえば、熱エネルギーは 2 つの表面のほぼ瞬間的な溶接中にのみ生成され、ヒート シールの表面は 100% の時間熱いままであるため、使用するエネルギーはヒート シールよりもはるかに少なくなります。 超音波溶接は、少量の製品 (フレーク、チップ、葉、または油) がシール領域に侵入したときに発生する可能性がある副生成物の汚染にも影響を受けません。 超音波プロセスによりシール界面に振動が導入され、最終シールから汚染物が除去されます。 最後に、超音波溶接コンポーネントは加熱されないため、ヒートシール表面が冷えるのを待たずに、いつでもメンテナンスや工具の交換を行うことができます。

したがって、包装ラインを改善された機器で改修することは、ヒートシールから超音波溶着に切り替えるだけで簡単になる可能性があります。 すでに 1 つ以上の超音波ユニットをお持ちかもしれませんが、その機器もアップグレードする十分な理由があるかもしれません。

包装業界はすでに高度に自動化されていますが、最新の包装機器と制御技術を最大限に活用しているのは包装業者の​​わずか 50% であるとエマソンは推定しています。 最近では、機械の操作やメンテナンスを担当する熟練労働者が不足しているため、状況はさらに困難になっています。

もちろん、超音波シールは何十年も前から広く使用されているため、一部の旧式の設置機器はメンテナンスが困難で、交換部品の入手がますます困難になっています。 古いコンポーネントは、次の 2 つの領域でパフォーマンスに最も大きな悪影響を及ぼします。

近年、電源技術は劇的に変化し、アナログ システムから、閉ループ フィードバックと重要な溶接パラメータの制御を提供する完全デジタル システムに移行しています。 たとえば、Branson DCX-F 電源にはフィールドバス機能があり、単一ネットワークを介してリアルタイムの制御、監視、PLC との通信が可能です。 これにより、ユーザーはネットワークに接続されたデバイスからログインし、PLC を通じて溶接装置を監視および制御することができます。 このようなネットワーク機能により、パッケージ業者は周波数や消費電力などの値を追跡することでシステムの健全性をデジタル的に監視できるようになり、値の変動により音響スタックの摩耗を早期に示すことができます。 したがって、デジタル制御された電源を備えた超音波溶接システムをアップグレードすることは、システムのパフォーマンスを最適化し、短期的なメンテナンスの問題を特定し、ラインの計画外のダウンタイムを最小限に抑えるか排除するのに役立つ積極的な方法です。

さらに、デジタル電源の高度なデータ収集機能により、ユーザーはリアルタイムでプロセスパラメータを監視し、溶接結果の上限/下限を設定し、プロセス限界を超えた部品の溶接サイクルにフラグを立てるアラームを設定することもできます。 これらのアラームはラッチ可能に構成できるため、優れた品質と 100% のトレーサビリティを維持するために不可欠な自動不良部品処理とデータ ロギングが可能になります。

包装ラインのシーリング装置が 10 年以上前のものである場合、それらのシステムの少なくとも一部を交換することで生産性が向上し、ダウンタイムが削減される可能性があります。 しかし、業務を不必要に混乱させずに、そのようなプロジェクトにインテリジェントかつ組織的にアプローチするにはどうすればよいかを確実に知るにはどうすればよいでしょうか?

最善の方法は、お客様を支援するための経験、グローバルリソース、および定義された手順を備えた機器サプライヤーと協力することです。 たとえば、エマソン氏は、顧客がこうした難しい決断を下せるよう支援するために、次の 4 段階のプロセスを推奨しています。

機器のアップグレードにより、優れた制御、リアルタイム監視、スクラップの削減が可能になりますが、リスクとコストのかかるダウンタイムが伴います。 したがって、世界中に拠点を置く信頼できるサプライヤーと協力して、スタッフが工場の近くにいることを確認することをお勧めします。 さらに、最新の Branson 製品を選択することで、包装業者は自社のシーリング装置が効率的なパフォーマンス、最高の品質、長期的な生産性と収益性を確実に実現することができます。

David Devine は、エマソンの医療部門、ブランソン溶接および組立部門のビジネス開発マネージャーです。