Индустриални системи за опаковане с фолио

МашиниВъв ФокусСп. Инженеринг ревю - брой 8/2020 • 03.12.2020

Опаковането с фолио намира множество приложения в съвременната индустрия, включително в първичното, вторично и третично пакетиране на широк асортимент от хранителни и нехранителни изделия. С помощта на специализирани фолиращи системи даден продукт може да бъде поставен в индивидуална опаковка, няколко единични опаковки да бъдат комбинирани в пакет, а големите палети и мастърбоксове да бъдат увити в еластичен опаковъчен филм, за да бъдат по-компактни и защитени при транспорт. Различните типове оборудване в сегмента обхващат ръчни, полуавтоматични и автоматични машини, модели с въртяща се платформа и въртящо се рамо, орбитални, за хоризонтално и вертикално опаковане и др. 

Те могат да бъдат използвани самостоятелно, в края на производствената линия, както и като част от напълно автоматизирана работна станция. С цел максимално удобство, ефективност и производителност машините за опаковане с фолио често разполагат с вградени спомагателни електрически, електромеханични и електронни системи за подаване, позициониране и рязане на материала, спирачни устройства, броячи и т.н.

Индустриалните системи за опаковане с фолио работят с богат набор от материали с разнообразни механични свойства, включително термосвиваемо, стреч и алуминиево фолио, опаковъчни филми от поливинил хлорид, полиетилен, полиолефин и т. н. С оглед на нарастващото търсене на пакетирани храни и продукти в глобалния съвременен свят, както и на повишаващата се потребност от защитни опаковки в условията на пандемия, фолиращите системи се превръщат в атрактивна инвестиция за множество промишлени производители. Технологичното развитие и на този пазар категорично се дефинира от четвъртата индустриална революция и стремежа към повишаване на степента на автоматизация, внедряване на роботи, интелигентни решения за управление и др.

 

Технологично развитие

Световната опаковъчна индустрия непрекъснато търси все по-ефективни решения, гарантиращи безупречното качество, сигурност и безопасност на продуктите. Опаковането с фолио се налага като по-добра алтернатива на хартиените и картонените опаковки, както и на предварително проектираните пакетажни решения поради своята изключително висока гъвкавост по отношение на формата, размера, броя и вида на опакованите изделия, възможностите за използване на широк асортимент от материали с различни бариерни свойства, здравина, еластичност и разтегливост – в зависимост от приложението. Огромното разнообразие от стационарни, портативни и дори самоходни роботизирани машини за опаковане с фолио с различни размери и капацитет позволява покриването на изискванията на множество практически приложения в хранително-вкусовата промишленост, производството на напитки, химическата, козметичната и фармацевтичната индустрия, автомобилостроенето, електрониката, строителния сектор и т. н.

По данни от актуално проучване на Persistent Market Research глобалният пазар на оборудване за опаковане със стреч фолио е в размер на над 758 млн. щатски долара през 2018 г. и се очаква почти да се удвои до края на 2026 г., достигайки повече от 1,35 млрд. долара. Анализаторите предвиждат устойчив годишен темп на растеж за посочения период от 7,5%. Като водеща тенденция те отбелязват масовия преход от машини за опаковане с термосвиваемо фолио към пакетиращи системи за стреч фолио поради по-високата гъвкавост на последните. Сред водещите типове системи за опаковане с фолио са тези с въртяща се платформа, моделите с въртящо се рамо и роботизираните решения. Макар и най-традиционни, машините с въртяща се платформа остават и най-популярни сред потребителите, а маркетолозите очакват делът им от общия пазар на оборудване за опаковане с фолио да достигне 58,8% до края на 2026 г.

Изцяло автоматичните системи са все по-търсени в различни отрасли на индустрията, показва още проучването. Полуавтоматичните модели все пак запазват първенство, като маркетинговите специалисти предвиждат делът им да надмине 69% до края на прогнозния период. Водещо приложение е хранително-вкусовата индустрия, следвана от фармацевтичната промишленост. Само в ХВП ще бъдат реализирани продажби на индустриални системи за опаковане с фолио на стойност над 355 млн. щатски долара в периода 2018-2026 г., смятат още експертите от Persistent Market Research.

 

Типове машини

Автоматизираните опаковъчни системи могат самостоятелно да повдигат обекта, който подлежи на опаковане (единично изделие, пакет, кашон, палет и т. н.) и да го поставят в зоната за пакетиране (на платформа), където той бива автоматично опакован според настройките на системата за управление. За доставянето и преместването на опакованите единици може да се грижи някакъв вид подемно-транспортен механизъм, конвейер или пък робот. В полуавтоматичните системи тази и редица други дейности обикновено се извършват от човек (ръчно или чрез високоповдигач например), но при компромис със скоростта на работа, повторяемостта и безопасността. При изцяло автоматичните системи не са необходими прекъсвания и почивки, всеки продукт се придвижва незабавно към следващия етап на поточната линия, а тежките или едрогабаритни изделия, пакети и палети не носят риск за здравето на оператора.

В зависимост от мащаба на производството, продуктовата програма и това как са ситуирани отделните работни станции, предприятията могат да инвестират в стационарни опаковъчни машини, модулни модели за интегриране в поточна линия чрез конвейерна лента или друг транспортен механизъм, както и в по-компактни мобилни решения, включително самоходни роботи с интелигентно управление. Модерните системи на пазара могат да бъдат оборудвани с микропроцесорно управление, тъчскрийн командни панели и/или набор от спомагателни системи за улесняване и координиране на опаковъчния процес, включително електромагнитни спирачки, режещи и подаващи устройства (с моторно задвижване и ролков/валов механизъм), електронно управление на зареждането, системи за предварително разтягане на фолиото, брояч на намотките, електронно управление на натоварването и т. н.

Сред най-популярните в практиката системи за опаковане с фолио са машините с въртяща се платформа. Те могат да бъдат както стационарни, така и мобилни. Обектът на опаковане се поставя върху платформата, която се върти с определена скорост, докато статична система или диспенсър (цилиндър с шпула стреч фолио) развива опаковъчния филм, който се намотава около обекта даден брой пъти в зависимост от свойствата на материала и приложението. При по-голяма височина на обекта платформата може да се движи нагоре и надолу с цел плътното му покриване с опаковъчен филм.

Друг вариант са конфигурациите, при които товарът остава статичен, а диспенсърът се върти около него. Тези модели са подходящи както за леки и крехки обекти, така и за високоустойчиви на механично натоварване продукти и изделия, както и за едрогабаритни и тежки товари.

Т. нар. поточно-опаковъчни машини, които са предназначени за хоризонтално или вертикално опаковане, позволяват съчетаване на няколко технологични операции (например пълнене, дозиране, опаковане, вакуумиране, запечатване) на една станция, част от поточната линия. Обикновено те разполагат с допълнителни теглоизмервателни, дозиращи, пълначни и запечатващи устройства, които правят възможно излизането от машината на готов продукт в еднакви единични дози, например в пакет тип “възглавница” или друг тип плик от ролка фолио. Моделите с интелигентно управление могат да внасят промени в програмата за формоване на пакетите, задавайки различни форми и размери според конкретния продукт, който ще се опакова. Орбиталните машини за опаковане с фолио са предназначени най-общо за дълги и плоски обекти или такива с нестандартна форма, включително тръби, профили, дограми и т. н.

Освен по метод на пакетиране, предлаганите на пазара решения за опаковане с фолио се отличават по своето тегло и размери, мощност и производителност, скорост на въртене, намотки или брой цикли в минута, брой палети с едно зареждане, минимален размер и тегло на товара, максимална височина на товара, дебелина на фолиото, максимално тегло на ролката и т. н.

Сред най-иновативните индустриални системи за опаковане с фолио безспорно са самоходните опаковъчни роботи – гъвкаво, компактно и мобилно решение за цеховете, в които монтирането на голяма стационарна опаковъчна машина не е възможно поради липса на пространство. Вместо транспортиране на палетите, подлежащи на опаковане, до машината, роботът се придвижва на собствен ход до съответния товар. За разлика от системите с въртяща се платформа, при повечето модели съвременни роботи за опаковане с фолио размерите на палетите, а също и тяхното тегло, не представляват ограничение.

Предимствата на роботизираните системи включват възможности за опаковане на широк набор от товари – от леки, нестабилни и чупливи обекти до големи, високи и тежки палети. Обикновено тези решения разполагат с функции за предварително разтягане на фолиото, например с 250, 300 или 350%. Възможно е задаването на различни програми според товара и приложението, като броят на намотките, това колко стегнато да се навива филмът, скоростта на опаковане и предварителното разтягане подлежат на ръчно или автоматично управление.

Фотосензор се грижи за измерване височината и габаритите на товара, а електромагнитна система – за функцията за предварително разтягане и цялостния процес на опаковане. Роботите в този сегмент обикновено се захранват с акумулаторна батерия, която издържа около 8 часа непрекъсната работа с едно зареждане. Основно предимство на роботизираните пред конвенционалните системи за опаковане с фолио е тяхната многократно по-висока безопасност благодарение на интегрираните функции за самодиагностика, аварийно спиране, антиколизия и т. н.

 

Стреч фолио

Стреч фолиото – еластичен и разтеглив прозрачен опаковъчен филм, е най-популярният материал, използван в сегмента. В съвременната индустрия се предпочита работата с него да се извършва посредством автоматизирано оборудване поради изискванията за икономичност, прецизност и повторяемост на опаковъчните операции в съчетание с висока производителност. Стотици хиляди компании по цялото земно кълбо опаковат в стреч фолио милиони палети и други продукти и товари всеки ден.

Стреч фолиото може да бъде безцветно или оцветено, с различна степен на прозрачност, дебелина, разтегливост, здравина на опън, натиск и скъсване. Най-често използваните за производството му материали са PVC (поливинил хлорид), полиетилен и полипропилен. В съвременната промишленост все по-масово се използва т. нар. LLDPE филм от линеен полиетилен с ниска плътност.

Най-популярни са приложенията на стреч фолиото в ХВП, козметичната и фармацевтичната индустрия, електрониката, производството на електрическо оборудване, текстилни изделия и т. н. Често използвано е и в бутилиращата промишленост, където се използва за изработката на опаковки за единични дози и обединяването на няколко бутилки в стекове например. В сегмента на потребителските стоки този тип опаковъчен филм се използва и в производството на самозалепващи се етикети, опаковъчни ръкави и тунели, чували, предварително формовани пликове, пакети и т. н. Във фармацията със стреч фолио вторично се опаковат различни типове контейнери, включително пластмасови и стъклени шишенца и бутилки, кашони и т. н.

Експертите изчисляват, че през изминалата 2019 г. най-популярното приложение на стреч фолиото е хранително-вкусовата промишленост, чийто дял от общия пазар е достигнал повече от 40%. Водещи продуктови сегменти са полуфабрикатите, замразените храни, снаксовете, сладкарските и тестените изделия. С нарастващ потенциал да стимулират допълнителен ръст на пазара са месните продукти, плодовете и зеленчуците и рибата, отчитат още анализаторите.

Сред предимствата на разтегливите опаковъчни филми са тяхната относително ниска цена и отличните им свойства да осигуряват стабилност и защита на разнородни по форма, размери, височина и състав палети, пакети и товари.

 

Видове стреч фолиа

Най-общо в индустрията се използват два вида разтеглив опаковъчен филм според технологията на производство – произведен чрез леене или раздуване. Първият метод осигурява равномерна дебелина и по-висока надеждност при осигуряване на тежки и нестандартни товари и затова е все по-предпочитан в практиката. Сред другите му предимства са по-голямата му прозрачност, устойчивост на скъсване и възможност за опаковане на товари с голямо тегло. Фолиата, произведени чрез раздуване, традиционно се предпочитат в приложения, в които е необходима по-голяма издръжливост на пробиване и продупчване.

В зависимост от техническите характеристики разграничаваме стандартно стреч фолио, инженерен стреч филм и предварително разтегнат вариант. Стандартният материал се предлага във всякакви формати, ширини и размери и може да обхване практически всяко потребителско и индустриално приложение. Инженерното фолио се отличава с поне два пъти повече слоеве в сравнение с конвенционалната икономична версия. Целта е постигане на по-голяма здравина, по-малък брой намотки и по-безшумна работа (стреч фолиото, произведено чрез раздуване, традиционно издава шушкащ звук при опаковане).

Предварително разтегнатият филм е по-фин и тънък от стандартния вариант. Предимство при него е възможността за по-бързо намотаване (елиминиран е етапът по машинно разтягане в момента на опаковане), необходима е по-малка сила и е лесно да се покрие цялостно даден палет с по-малко на дължина материал. Този материал осигурява отлична сила на задържане на отделни обекти заедно, отличава се с лепкавост, която помага на всеки слой да се захване неподвижно за предишния и да предотврати разместването и т. н.

Проучванията сочат, че работата с предварително разтегнатото е по-лесна и ергономично издържана за операторите на полуавтоматизирано опаковъчно оборудване в сравнение със стандартния вариант. В допълнение този материал е изключително устойчив на скъсване и сцепване. В практиката около 25% от стандартното стреч фолио се губят в процеса на опаковане поради късане и необходимост от препокриване на една и съща част от палета.

 

Термосвиваемо и алуминиево фолио

Термосвиваемото фолио се произвежда от пластичен полимерен филм. Прилагането на топлина върху материала води до неговото свиване върху обекта на опаковане. Така фолиото заема формата и размерите на товара, плътно обхващайки го, обикновено от всички страни. Топлината може да бъде приложена чрез електрическо или газово ръчно/стационарно устройство, подобно на пистолет или сешоар. Друг вариант е опакованият обект да премине през топлинен тунел или конвейер.

Термосвиваемата опаковка може да се свие едно- или двупосочно, като обикновено се поставя върху продукта и в последствие се активира чрез автоматизирано оборудване.

Традиционно термосвиваемото фолио се използва като вторична опаковка върху друг тип пакетиращо средство, например кашон, кутия, палет, стек бутилки, кенчета и т. н. Цел на вторичното опаковане е осигуряването на здравина на товара, стабилност, защита от замърсявания и др.

Термосвиваемото фолио се предлага в различни варианти – на ролки, листове, ръкави, предварително формовани пликове и пакети с отвор за запечатване. В зависимост от технологията продуктът се поставя в опаковката или директно върху фолиото, оформя се пакет и се изпраща към следващата станция за свиване, където фолиото заема точно формата на пакетирания обект. Най-използвано в практиката е термосвиваемото фолио, произведено от полиолефин. Продуктите в сегмента са налични в широк асортимент от размери, дебелини, степени на прозрачност, здравини и коефициенти на свиване. Популярни решения са и фолиата от PVC, полиетилен, полипропилен и др. С цел постигане на специфични механични и бариерни свойства на термосвиваемите опаковки в хранително-вкусовата промишленост се използват допълнителни методи като коекструзия и ламиниране.

Сред предимствата на фолиата от поливинил хлорид са техните ниски цени и малкото им тегло в съчетание с добра здравина.
Друг популярен материал, използван в индустриалното опаковане с фолио, е алуминият. Неговата ковкост и податливост на пластична деформация при малка дебелина на слоя правят алуминиевото фолио предпочитано средство за пакетиране на различни типове продукти в индустрията. Отличните му свойства да не пропуска светлина, кислород (който може да доведе до окисляване), миризми, вкусове, влага и микроорганизми го извеждат сред водещите опаковъчни материали в хранително-вкусовата, козметичната, химическата и фармацевтичната промишленост, включително при т. нар. асептични опаковки за напитки и млечни продукти, които позволяват съхранение без охлаждане.

 

ЕКСКЛУЗИВНО

Top