
熱袋與瓶蓋密封
熱袋密封或包裝密封
是指將塑料材料加熱到其熔點,從而使材料融合在一起的密封方法。一些包裝密封設計具有預定的粘合區域以形成密封。
瓶蓋的感應密封
這種方法通常用于瓶蓋應用。在瓶蓋密封的情況下,給瓶子蓋上蓋子之前,將襯墊插入瓶蓋中。襯墊可以是鋁箔或包含一層紙板,襯里涂有面向瓶子的粘合劑。將瓶蓋擰到瓶子上后,瓶子在感應加熱器下方移動。鋁箔現在被感應加熱器線圈磁場中產生的渦流加熱,同時瓶子沿著傳送帶移動,鋁箔加熱并熔化粘合劑,蓋的壓力確保了襯墊在粘合劑冷卻后粘附在瓶子上。
壓板熱封機
使用加熱板是常見的熱封方法,這些加熱板根據包裝密封區域的形狀制作。典型的包裝設計是頂部帶有塑料箔的杯子或容器。包裝沿著輸送線下來,加熱板封口機壓在頂部箔上,將其熱量傳遞到包裝密封區域。
帶式封口機
帶式封口機通常用于連續袋封口,袋子在密封過程中會在傳送帶上移動,袋子通過帶式封口機移動,同時封口機將熱量傳遞到袋子封口上。
超聲波封口機
另一種常見的袋子密封技術是使用超聲波直接在封口中產生熱量,這在紙袋應用中很常見。提前在袋子密封處涂上一層粘合劑,然后將紙袋插入超聲波封口機的鉗口中,強大的超聲波能量在短時間內爆發,被引導到袋子密封區域。導致粘合劑覆蓋的袋子密封區域振動,摩擦和振動一起產生熱量,進而使粘合劑熔化并進行袋子密封,所有這一切都發生在幾分之一秒內。
除了這些之外,還有其方法和技術,例如:摩擦焊接、射頻(RF)焊接和激光焊接等。
以上只是包裝行業中常見的一些例子。
首先,在包裝密封的工作中,并不是每個包裝密封應用都經過了嚴格的檢查。
其次,基于熱成像的檢測系統適用于關鍵的包裝應用。關鍵應用是指密封薄弱、密封不偏不倚,甚至很小的泄漏都會導致重大問題的應用。
最后,基于紅外熱成像的熱袋密封檢測技術具有獨特的優勢,因為它是一種非接觸式溫度測量方法。
然而,根據用于袋封材料的熱物理特性,有些檢測過程可能具有挑戰性。有些材料不適合基于熱成像的檢測,例如:某些金屬膜,它們本質上可能具有高度反射性。即使包裝材料在人眼看來不是很有光澤,使用紅外熱像儀進行檢測仍然可能存在問題。
我們需要配合客戶進行可行性驗證,正確評估各種材料在紅外光譜中的成像以及檢測應用程序是否有效。
檢測時機的重要性
IMPORTANCE
下圖是從超聲波焊接密封件拍攝的熱圖像。此時間序列說明了焊接區域的熱特征如何隨時間變化。

熱封的熱像時間序列
熱量被引導到袋子密封中的時間越長,熱特征擴散的就越多。來自較熱區域的熱能流向較冷的區域。這種熱擴散的一個副作用是密封件的熱特征被沖走并變得非常模糊。
因此,如果密封件中有一個區域沒有得到正確密封,這個區域往往比周圍更冷,由此產生的熱對比可用于檢測袋子密封中的缺陷。然而,隨著時間的推移,這種熱對比開始逐漸消失,使缺陷檢測的可靠性降低。
應用案例 – 紙袋密封檢測
讓我們看一個實際袋子密封檢測的應用,以下示例使用了熱像儀和定制開發的熱成像軟件。紙袋正在用超聲波封口機密封,一旦密封,袋子就會被扔到傳送帶上。接近傳感器檢測袋子并觸發熱像儀,熱成像軟件分析袋子的熱特征,并確定密封是好是壞。

如上圖所示,可見的是超聲波袋封口機、傳送帶、封口朝前的紙袋、FLIR熱像儀和運行定制熱袋封口檢測軟件的工業PC。
熱袋密封檢測的時間窗口1
如下圖,確定拍攝密封件熱圖像的正確時間窗口至關重要。

熱袋密封檢測時間窗口選擇示意圖
有時熱量需要一些時間才能上升到材料表面,因此,過早或過晚拍攝圖像都不會產生令人滿意的結果。
下面黑白圖像序列是熱時間序列,我們基本上停止了傳送帶。

紙袋封口紅外熱圖像序列
熱袋密封檢測的時間窗口2
從較熱區域到較冷區域的溫度均衡問題,可能導致不良密封但最終看起來是好的。
這種熱均衡效應在如下的3張圖片中以圖形方式說明。

良好-缺陷檢測示意圖
在熱量均衡之前,越早暴露,檢查就越有可能發現缺陷。淺紅色區域表示袋子密封區域上的熱特征高于特定溫度閾值。
檢測到的間隙是存在熱量不足的密封區域,這將導致密封缺陷或不完整,也可能導致產品泄漏或濕氣滲入產品。
正確理解這種熱均衡效應決定了是否能夠正確識別密封缺陷。
密封良好
示例

上面顯示了紅外熱圖像(垂直密封方向)和相應的處理圖像,使用了一種常見的機器視覺處理步驟(稱為“圖像閾值”)來創建斑點圖像,本例中的閾值與密封溫度直接相關。
我們期望的好密封件是密封件形狀的連續紅色區域,也可以使用其他的評估功能來進一步檢查密封的質量,例如:測量沿密封區域的寬度和長度或尋找孤立的中斷斑點。
密封缺陷
示例

1
2

根據應用的不同,有多種缺陷模式。如果可以正確理解這些表征不同的缺陷模式如何影響密封的熱特征,那么這是一項很好的工程實踐。
熱袋密封檢測應用中的常見挑戰
熱袋密封檢測應用面臨許多挑戰,源于密封方法、材料的熱物理特性、環境以及動態行為。
下面總結了袋子密封應用中常見的挑戰:
· 比熱導率(熱擴散率)
· 發射率(材料散熱的能力)
· 反射率(低發射率表面反射率)
· 透射率(某些涂層和薄膜塑料)
· 由于快速移動的部件導致的運動模糊
· 密封面積與密封寬度的縱橫比(分辨率問題)
· 環境溫度波動
· 過程漂移(啟動、動態條件等)
綜上,FLIR熱像儀適用于生產線中的各種密封檢測,準確拍攝出熱圖像,發現密封缺陷,為您減少生產包裝中出現的問題,滿足您的需求,和謙圖像期待您的垂詢。
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