Quais Tipos de Filmes uma Máquina Vertical FFS Pode Processar?

Filmes Monocamada Principais: Variantes de PE e sua Compatibilidade com Máquinas Verticais FFS

LDPE, LLDPE e HDPE — Temperatura de Início de Vedação, Resistência ao Derretimento e Estabilidade na Formação do Tubo

LDPE, LLDPE e HDPE representam os principais tipos de filmes de camada única empregados em máquinas verticais de formar-encher-selar, cada um oferecendo características únicas de selagem e estruturais, bem como propriedades de compatibilidade que interagem com os componentes da máquina de maneiras distintas. Começando pelo LDPE, ele apresenta temperaturas relativamente baixas de início de selagem, entre 110–120 °C, o que resulta em selagem rápida da junta longitudinal e menor consumo de energia. Além disso, o LDPE com boa resistência ao derretimento minimiza o alongamento e a deformação na formação dos tubos, mantendo formas consistentes de saquinhos ao longo das corridas de produção. No caso do LLDPE, ele possui resistência à perfuração e flexibilidade sob tensão incomparáveis. Contudo, exige certos cuidados quanto ao ajuste da tensão operacional, pois sua resistência ao derretimento é inferior à do LDPE. Por fim, o HDPE é a melhor opção no que diz respeito à rigidez superior conferida ao produto e à proteção contra todos os tipos de agressões externas.

A desvantagem é que o PEAD é um plástico de vedação de alta temperatura que exige temperaturas de 140 a 160 graus Celsius, e o controle preciso da temperatura é fundamental, pois selos fracos que se rompem com muita facilidade constituem uma desvantagem decorrente de um controle inadequado da temperatura. Para evitar ondulações, amarrotamentos e selos que aderem de forma intermitente demais para serem úteis, os fabricantes precisam tentar alinhar as características específicas dos materiais às limitações do equipamento (incluindo as dimensões e a configuração da barra de vedação, o tempo de contato e as dimensões do colar de conformação).

Compreender a resistência à tração e à perfuração ao realizar, pela primeira vez, a vedação das abas em máquinas verticais FFS.

Quando se trata de garantir o desempenho de máquinas verticais de enchimento e selagem (VFFS), a selagem adequada não depende apenas de compreender as especificações fundamentais do filme. O que é necessário é um material cuja resistência à tração seja maior ou igual a 25 MPa, para suportar a força de formação vertical e evitar que o material se rompa ou rasgue nas bordas durante a fabricação rápida dos tubos. Além disso, é essencial também uma boa resistência à perfuração: exige-se uma resistência superior a 300 newtons para garantir que pequenos furos de perfuração não sejam formados quando o produto a ser embalado tiver cantos ásperos ou afiados (por exemplo, arroz, granola ou ração para animais). A elongação controlada sob pressão também é um fator significativo. A interrupção do movimento e uma boa selagem ocorrem quando o filme se alonga apenas 5% no momento do contato com a barra de selagem. Isso significa que a vedação por pressão não será deformada, mantendo assim a funcionalidade adequada dos canais de selagem. Não é de surpreender que fabricantes cujos filmes não atendam a esses padrões enfrentem problemas comuns, como selagens fracas, rugas excessivas e até vazamentos. Nas instalações de produção e embalagem em alta velocidade, as taxas de rejeição podem atingir até 17% em ritmos de produção superiores a 120 saquinhos/minuto. É por isso que a realização de testes conforme as especificações do filme é uma prática recomendada na produção: eles ajudam a minimizar as paradas das máquinas e certamente constituem uma especialidade dos Profissionais de Embalagem da IoPP.

Filmes Laminados de Alta Barreira: Uso de Folha de Alumínio, Papel e Celofane em Máquinas Verticais FFS

Laminados de Folha de Alumínio – Questões de Condutividade Térmica e Ajustes da Barra de Selagem em Máquinas Verticais FFS

Em laminados de alta barreira, os laminados de folha de alumínio ainda são os melhores, com taxas de transmissão de oxigênio (OTR) inferiores a 0,1 cm³/m²/dia e taxas de transmissão de vapor d'água (WVTR) inferiores a 0,01 g/m²/dia. Devido a essas taxas, os laminados de folha de alumínio são uma necessidade absoluta na fabricação de embalagens para café, medicamentos e salgadinhos. No entanto, uma grande desvantagem da folha de alumínio é sua capacidade de conduzir calor. Trata-se de uma desvantagem séria nas máquinas verticais de formar-encher-selar (vffs). As barras de selagem precisam ser ajustadas com precisão para garantir um bom selamento, pois o calor se dissipa muito rapidamente da área de selagem, impedindo a formação de um selo resistente. Testes industriais demonstraram que, em um ambiente selado, se a temperatura da barra de selagem não for mantida dentro de ±30 °C do valor-alvo, se não houver tempo suficiente para a aplicação da barra de selagem ou se esta for aplicada com pressão insuficiente (ou seja, inferior a 40 psi), então 20% das embalagens apresentarão selos mal formados.

Para melhorar isso, os fabricantes precisam considerar simultaneamente três componentes-chave: controle de temperatura na faixa de 140 a 180 graus Celsius, aplicação de pressão de pelo menos 40 psi e tempo de fechamento da prensa de selagem entre 0,9 e 1,5 segundos. Máquinas modernas de selagem equipadas com motores servo e controle de temperatura em tempo real na prensa conseguem realizar ajustes instantâneos para garantir a integridade ideal da união ao longo de todo o ciclo de produção, independentemente de como os parâmetros variem.

Instabilidade na Alimentação Induzida por Umidade e Controle de Tensão em Máquinas VFFS Verticais com Compostos de Papel e Celofane

Quando se trata de embalagens sustentáveis compostáveis ou recicláveis, as operações de envase em formato vertical (vertical form fill seal) enfrentam desafios com compósitos de papel e celofane. As máquinas de envase em formato vertical operam com uma umidade relativa inferior ou igual a 5 por cento. Se esse valor for ultrapassado, o substrato de papel sofrerá expansão ou contração suficiente para afetar o controle da tração do rolo. Um substrato com umidade relativa inferior a 5 por cento resultará no fechamento dos rolos-guia, em mau funcionamento do controle de tração do rolo e na criação de dificuldades operacionais com o papel, incluindo obstrução e cegamento dos registradores ópticos, aumento da frequência de emendas que se rompem e maior incidência de colapsos dos tubos durante a formação. As máquinas de envase em formato vertical funcionam melhor em instalações com controle climático, onde a umidade relativa é mantida entre mais ou menos 2 por cento. Também são necessários mecanismos de controle de tração que incluam retroalimentação por célula de carga e servomotores adaptativos. Os citados rolos revestidos com cerâmica e de baixo atrito são fundamentais para reduzir e controlar a acumulação de cargas estáticas. Além disso, prolongam o desgaste nas bordas dos rolos.

Combine todos esses ajustes e os operadores normalmente observam uma redução de aproximadamente 18% nos problemas de alimentação, com base em testes recentes realizados por fabricantes de cereais e produtores de suplementos (Boletim Técnico da Flexible Packaging Association, 2023).

Filmes Especializados: BOPP e PET para Clareza, Rigidez e Selagem Térmica Controlada

Comportamento do Filme BOPP — Estabilidade Dimensional Durante a Formação Vertical versus Otimização da Temperatura de Início da Selagem

O polipropileno biorientado, ou BOPP, como é chamado de forma abreviada, é um filme de embalagem para aplicação na etapa final do processo, construído verticalmente, o que exige impressão nítida, firme e bem definida. Essas características são essenciais para embalagens de doces, frutas secas e suplementos dietéticos. Os filmes BOPP são produzidos por um processo especial que confere ao filme excelente estabilidade dimensional. A temperaturas de até 120 graus Celsius, o filme apresenta contração inferior a 1,5%. Esse baixo nível de contração evita distorções ou desalinhamentos dos sacos durante a formação do tubo vertical. Os filmes BOPP possuem também uma faixa estreita de temperatura de selagem, entre 130 e 150 graus Celsius. Acima dessa faixa, os filmes tendem a enrolar-se, as selagens podem tornar-se frágeis e pode ocorrer deslaminação. Abaixo dessa faixa, as selagens podem ficar demasiado fracas para manter o filme no lugar. Há um consenso setorial de que as temperaturas de selagem devem ser controladas com alto grau de precisão, o que se torna ainda mais relevante em operações de alta velocidade.

As fábricas de embalagem descobriram que um tempo de permanência otimizado entre 0,8 e 1,2 segundos, associado a uma pressão de 0,3 MPa ou superior, permite economizar até 20% dos materiais. Operadores inteligentes monitoram sua tensão de conformação e mantêm-na abaixo de 2,5 newtons por milímetro quadrado para evitar fissuras por tensão. Lembre-se de resfriar após a vedação para evitar rugas na superfície causadas pela contração.

Recursos Funcionais Adicionais: Zíperes, Válvulas e Camadas de Barreira no Fluxo de Trabalho da Máquina Vertical FFS

Integração de Zíperes e Válvulas de Liberação de Gás — Alinhamento, Temporização e Interferência com a Vedação por Sobreposição/Fin na Máquina Vertical FFS

Zíperes reutilizáveis e válvulas de liberação unidirecional de gás agregam valor funcional a uma embalagem, mas apresentam novos desafios às operações verticais de formar-encher-selar (FFS). Nesses casos, tolerâncias de alinhamento não superiores a 0,3 mm podem levar a uma série de problemas downstream, tais como obstruções do tubo, selos finais distorcidos e saquinhos com selos fracos. Felizmente, novas tecnologias surgiram. Sensores ópticos e acionamentos servo possibilitaram controlar o posicionamento desses componentes com extrema precisão. O posicionamento dos zíperes e das válvulas pode ser sincronizado com uma diferença de apenas algumas puxadas da película durante um ciclo FFS. Há também as válvulas de liberação de gás a considerar. Essas devem ser ativadas com boa antecedência em relação à estação de selagem por sobreposição. Se as válvulas de gás forem acionadas com atraso, a estação de selagem por sobreposição pode ser causa de problemas de vida útil em cafés torrados e lanches fermentados.

Outro desafio com zíperes ocorre quando são fabricados com perfis irregulares. Esses perfis irregulares causam a formação de pequenos bolsões de ar sob as vedações em forma de aleta, o que pode reduzir sua resistência à ruptura em até cinquenta por cento em casos extremos. Contudo, projetistas engenhosos contornaram essa limitação. Muitos dos melhores sistemas possuem canais laterais exclusivos que mantêm os zíperes separados das principais áreas de vedação, além de controles automáticos de tração que se ajustam em resposta ao aumento de peso e atrito. Quando todos esses elementos funcionam em conjunto, o sistema proporciona uma vedação mais apertada e plenamente funcional para uso diário, com o benefício adicional de reduzir o desperdício de embalagens em cerca de quinze por cento.

Perguntas Frequentes

Quais são os principais tipos de filmes utilizados nas máquinas de formar-encher-selar verticalmente?

Os principais tipos de filmes utilizados são LDPE, LLDPE e HDPE, que apresentam diferentes resistências à vedação e estruturais, bem como níveis distintos de compatibilidade com a máquina.

Por que o LDPE é preferido para vedação mais rápida?

O LDPE é preferido porque possui temperaturas relativamente baixas de início de selagem (110 a 120 graus Celsius), o que acelera o processo de selagem de costura e contribui para a conservação de energia.

Qual é a resistência à tração mínima exigida para uma selagem de costura confiável?

As películas exigem uma resistência à tração mínima de 25 MPa para se conformarem verticalmente sem rasgar e necessitam de uma resistência à perfuração superior a 300 newtons para evitar a formação de furos durante o enchimento do produto.

Quais problemas os laminados de folha de alumínio podem apresentar em máquinas verticais FFS?

Os laminados condutivos de folha de alumínio dissipam calor da área de selagem, causando problemas de selagem, a menos que a temperatura e a pressão de selagem sejam controladas com precisão.