【《包装箱封口机的原理及应用》7000字（论文）】.docx

包装箱封口机的原理及应用目录包装箱封口机的原理及应用1一、箱封口机的作用1三、加热使包装容器封口处熔融封口8四、利用金属变形，实现封口9五、卷边封口使用范围及选用原则9六、采用滚压金属进行封口10七、滚压式封口机的使用范围及选用原则10八、采用瓶盖封口10九、采用塑料绳金属线等辅助物进行封口11十、采用胶带封口12摘要：本文主要研究当前几种常见包装封口机中封箱机的原理，以及相关应用，并列举了一些操作注意事项。各自封箱机的优缺点也有叙述。关键词：封口机、封箱机、热封、结构一、箱封口机的作用现代工业（如食品、轻工、医药、化工、电子和国防等）生产中，主要包括原料处理、车间加工和产品包装，其中产品封口包装成为非常重要的环节。包装箱封口机械是使产品实现机械化、自动化的根本保障，它为包装工业提供先进的技术设备，在现代工业生产中起着重要的作用。1 .提高生产率提高生产率是包装封箱口机械的重要作用。如国内某些公司生产的全自动包装箱封口机的生产率可达50箱min,这是手工包装箱封口无法比拟的。2 .改善劳动条件如采用包装箱封口机械来包装硫酸等危险品时，既提高了生产效率，又改变了劳动条件，避免工人与硫酸直接接触，使操作安全。3 .降低产品成本如采用包装箱封口机械包装液体、粉状物品时，可减少液体外溢、粉尘飞扬等现象的发生并减少和防止产品的散失，既节约原材料，使产品成本降低，又能保护环境。4 .提高产品质量如采用包装箱封口机械包装药品、食品时，避免了产品与人手的直接接触，加强了对产品的保护和产品卫生；另外，由于包装箱封口机械的设计精度高，保障产品的外观整齐、封口严密，提高了产品的包装质量，增强了市场销售的竞争能力。5 .节约基建投资如采用包装箱封口机械包装产品，则产品和包装容量的供给都比较集中，包装工序安排比较紧凑，可以充分利用空间，减少了人工包装产品所需要的占地面积，这样可以节约基建投资二、热压进行封口热封法也称加热粘合，与涂胶粘合和胶带粘合方法完全不同。热封法不用外加材料，仅靠包装材料本身加热后熔化而粘合。因此，其研究对象主要是塑料薄膜、塑料捆扎带等。热压封口机主要用于塑料袋的封口，其技术水平和机械结构比较简单，性能比也比较稳定，目前已基本形成系列，品种比较齐全，封口长度从20Omm到1200mm,操作方式从手动、脚踏到全自动连续方式，加热方式从常热式到脉冲式，均可选到合适机型。根据热合方式不同，热封封口方式有以下几种。1）板式热封这是一种最普通的热封方法,工作原理如图2-1所示。将封合的薄膜3紧压在耐热橡胶4及加热到一定温度（恒温控制）的加热板1之间，实现热封。这是热封作业中最普通的方法，因结构和原理都很简单，封口速度也较快，所以，广泛用于聚乙烯、聚乙烯/玻璃纸更合薄膜的封合。由于加热是持续的，不适合用于热收缩薄膜和容易热分解的薄膜（如聚氯乙烯），图2-1I-加热板；2-密封部位；3-薄膜;4耐热橡胶;5-底座2）滚轮式热封如图2-2所示，经过加热的一对滚轮（加热滚轮可以是其中的一个），使叠合的薄膜2从两个滚轮1之间通过而热封。此法的特点是连续热封。可用于塑料薄膜（如聚乙烯/玻璃纸复合薄膜），由于支持薄膜的材料如玻璃纸、铝箔等，加热后不产生热变形，因而不影响包装件外观。但对单一薄膜来说，会产生皱纹，影响外观，故不适用。卜加热滚轮：2-薄膜；3-密封部位图2-2滚轮热封3）带式热封它是将叠合的两层薄膜2夹在一对回转的聚四乙烯带（或钢带）1之间，经过带内侧的加热部位4和冷却部位5使薄膜2封合。其方法可以进行连续热封，由于薄膜在热封过程中被金属带夹持，所以对单一薄膜连续加热也不会产生变形。但此法所用设备较好杂，多用于半自动封口机。I-聚四氟乙烯带（或钢带）：2-薄膜；3-密封部位；4-加热部位；5-冷却部位图2-3带式热封4）滑动滚压式密封如图24所示，它是将叠合的两层薄膜从一对加热板4之间通过，然后用压轮3压紧黏合。具体操作是待热封薄膜是在两块加热板之间的缝隙滑过而加热，经加热软化的薄膜，通过一对不加热的滚花轮，一边压紧一边滚压出各种不同花纹。此法可用于热封变形大的塑料薄膜，并可连续操作。因结构简单，封口可靠，故广泛用于制袋机和自动包装机。卜薄膜；2-密封部位：3-压轮：4-加热板图2-4滑动滚压式热封5）滑动式热封滑动式热封主要用于裹包包装，如图25所示。它是由薄膜3包住被包装物2,使其在加热板四上滑动，靠包装物所加的轻微压力和热板4的热量来黏合两层薄膜的叠合部分。卜密封部位；2-被包装物；3-薄膜；4-加热板图2-5滑动式热封6）脉冲热封如图26所示，银镉合金条2将薄膜4压在耐热橡胶5上，瞬间通过大电流加热银镉合金条2,利用这种热进行热封。其特点是合金条2冷却后才离开热封的部分，所以即便是容易变形的薄膜也能利用此方法进行热封。这种方法与板式热封法相比，结构较复杂，需要冷却时间。因此，封合速度受到限制。尽管如此，因能得到稳定而满意的封合效果，所以，对图2-6脉冲热封7）熔切式热封如图27所示，靠热刀5与薄膜2接触时，使薄膜熔断，同时使上下两层薄膜的边缘黏合在一起，得到封口。这种封口没有较宽的封合带，封口强度低，适用于气密性要求不高的包装袋封口。I-送膜根；2薄膜；3-橡胶转；4-密封部位；5-加热刀图2-7熔切式热封8）脉冲熔切式热封图2-8所示，它是将加热板1或火焰靠近叠合的薄膜4的一端使之熔融黏合的方法。其特点是焊缝强度大，仅适合于热收缩膜，不适合于热分解性薄膜。b加热板；2-密封部位；3-冷却板；4-薄膜；5-密封剖面图2-8脉冲熔切式热封9）声波热封如图29所示，这种热封机机构是由高频振荡器将高频电能输送至磁致伸缩振子，转换为纵向机械振动。再经过指数曲线型振幅扩大棒，产生超声波，施加于重合的待封薄膜表面使薄膜熔化而封合.这种热封方法的特点是在薄膜叠合的中心发热,适于像双向拉伸薄膜那样受热易收缩薄膜的连续封合。I-磁致收缩振子：2振幅放大器；3底座；4-薄膜；5-密封部位图2-9脉冲熔切式热封10）高频热封热封方法如图2L0所示，用上下两个电极压住薄膜，加上高频电压，由聚合物的介电系数损失发热而熔化完成热封。热封部分的最高温度是在热封面，所以薄膜不会过热，能得到强度高的封合缝。这种方法加热快，主要用于介电损失大的聚合物，如聚氯乙烯等。高频热封法与超声波热封法一样，发热是以薄膜重合面为中心产生的，所以适合于热收缩薄膜的热封，并可连续作业，常用于一部分制袋机和包装机上。I-压头：2-高频电极；3封缝；4-薄膜；5-工作台图2-10高频热封11）手动式封箱机手动式封口机是常用而且简单的封口机。其封合方法一般采用热板加压封合或脉冲加热封合。这类封口机多为袖珍型，造型美观、重量轻、占地面积小、适用于放在桌子上或柜台上使用。图2-11为手压封口机示意图。它由手柄、压臂、电热带、指示灯、定时旋钮等元件组成。该机不用电源开关，使用时只要把电源线插头插入插座。根据热封材料的热封性能和厚度，调节定时器按钮，确定加热时间，然后将塑料袋口放在封接面上，按下手柄，指示灯亮，电路自动控制加热时间，时间到后指示灯灭，电源被自动切断，越12秒放开手柄，即完成塑料袋的封口。I-手柄：2-压臂；3-电热带；4.指示灯；5-定时旋钮；6-外壳图2-11手压式封口机12）环带式薄膜封口机此类机器目前多用于薄膜及其复合材料包装袋充填物料后的最后热封。它具有封口、印子、压字和计算功能。广泛用于食品、医药、日用化工等行业的包装封口，单机使用效果好。在各种包装生产线中配套使用效果也比较理想。如图212所示，热压工作封口机工作原理如图。将塑料薄膜部分夹在一对转动的环形钢带1之间，钢带1带着薄膜（袋）4同步移动。在移动过程中，钢带1与其内侧放置的预先确定了温度和压力的加热体2及预先确定了压力的冷却体3接触,从而使夹在钢带之间的两层塑料薄膜热压黏合及冷却定型。在封口还未完全冷却时，使封口通过一对预先调整好压力的压花轮压花，然后再通过墨轮和印字码轮打印生产日期，最后完成封口工作“工I-环形钢带；2-加热体；3-冷却体；4-薄膜；5-压花轮；6-尼龙导带轮图2；2环带式薄膜封口机13）热压式封口机的应用范围及选用原则封口机主要用于各种塑料袋的封口，加热原理和热封装置结构不同，所使用的薄膜种类也不同。具体选用时应综合下列情况进行考虑（1）所选封口机的热封方法应与包装材料的种类相适应（2）热封温度、封口压力和封口时间应满足材料的厚度及热封性能要求（3）对于热板式封口机，其封口长度应满足包装袋的要求，并适当留有余地（4）对于环带式封口机，由于封口长度不受限制，在包装袋尺寸一定的情况下，生产能力的大小主要取决于封口速度。（5）选择结构先进、经济合理、操作维修方便的机型。三、加热使包装容器封口处熔融封口这种封口方法主要应用在对密封要求特别高的药瓶的封口过程中。从安培拉丝灌装机为例。它的气动拉丝封口示意图如31。安培拉丝封口机构由拉丝、加热和压平三个机构组成。拉丝机构的动作包括拉丝钳的下移动作及钳口的启闭。按其传动形式分为气拉丝和机械拉丝两种。其主要区别在于借助气阀凸轮控制压缩空气进入拉丝钳管路而使钳口启闭，而后者是通过连杆-凸轮机构带动钢丝绳从而控制钳口的启闭。启动拉丝机构结构简单、造价低、维修方便。但亦存在噪声大并有排气污染等缺点；机械拉丝结构更杂、制造精度要求高，但它无污染、造价低、适用于无气源的场所。气动拉丝封口过程如下：1 .当灌装好药液的安培到达封口工位时，由于压瓶凸轮摆杆机构的作用，被压瓶滚轮压住不能移动，但由于收到蜗轮蜗杆传动的作用却能在固定位置绕自身轴线做缓慢转动。此时瓶颈受到来自喷嘴火焰的高温加热而呈熔融状态。于此同时，气动拉丝钳沿钳座导轨下移并张开钳口把安培头钳住，然后拉丝钳上移将熔融态的瓶口玻璃拉成丝头。2 .当拉丝钳上一到一定位置时钳口再次启闭两次，将拉出的玻璃丝头拉断并甩掉。拉丝钳的启闭由偏心凸轮及气动阀机构控制。加热火焰由煤气、氧气及压缩空气的混合气体燃烧而得，火焰温度约1400度，煤气压力0.98KPa,氧气压力为0Q20.05MPa.火焰头部与安培瓶颈的最佳距离为IOmm。安培瓶封口后，由压瓶凸轮摆杆机构将压瓶滚轮拉开，安培则被移动齿板送出。I-拉丝钳：2喷嘴；3-安；4压瓶滚轮；5-摆杆；6-凸轮：7拉簧；8-减速器；9-;IO-凸轮；II-气阀图3-1安培拉丝灌装气启动拉丝封口机四、利用金属变形，实现封口将罐身和灌盖的结合边缘变折变形，互相紧密勾合，实现密封封口。卷边工艺过程如图4-1装有内容物的灌身由带有推头15的送灌链按一定间隔一次进入六槽转盘11的进灌工位处。放在罐盖存槽口内的罐盖由分盖器13将最下面的一只分离出来,随后由推盖板14送进六槽转盘的进罐工位并加于罐身的上方。随着六槽转盘间歇转至卷封工位时，托罐盘10将罐身及盖一起升起，由封盘7上的两道卷边滚轮8完成二重卷边。最后，当卷封后的罐头被间歇转至出罐工位时，即沿着斜道滑至输送带上带走。”压盖杆：2-套筒；3-弹簧；4-上压头固定支架；5、6-齿轮；7-封盘：8-卷边滚轮；9-箱体；Io-托罐盘：11-六槽转盘；12-罐盖存槽；13-分盖器；14-推前板；15推头图4-1卷边工艺过程图五、卷边封口使用范围及选用原则会转型封罐机仅适用于圆形罐而不适于异型罐，具体选用时应考虑一下情况：1 .机器规格是否使用等。2 .必须满足罐头的工艺要求。根据生产流水线，各机组生产能力相互配合，协调均衡。如果生产果蔬及汤类罐头一般选择在卷封时罐体固定不动型式的封罐机，以保证在封罐时不会甩出果汁；如果生产家禽、鱼类罐头，应选择具有较高真空度的封罐机，以延长保质期。3 .选用机构先进、经济合理、操作维修方便、通用型较大的机器。4 .所选用封罐机应符合国家食品卫生要求、易清洗、易装拆、不至于最食品造成污染。5 .尽量选用具有先进自动控制机构的封罐机。如控制真空度、过载停机、有罐有盖封卷无盖无罐停机等，以便于操作安全和保护机器。通过滚压材料，使其与容器口部的形状轧紧贴合，从而封闭包装容器的机器。广口瓶金属盖及扭断盖多采用滚压封口口也六、采用滚压金属进行封口通过滚压材料，使其与容器口部的形状轧紧贴合，从而封闭包装容器的机器。广口瓶金属盖及扭断盖多采用滚压封口。这种封口方式主要应用在罐头的封口中。图61是机头滚压封口机构原理图。齿轮3、4在齿轮2、1的驱动下，以相同转向不同速度别带动机头盘8及工作凸轮5转动，机头盖8上对称安装着一对卷封滚轮10。由于机头盘8与工作凸轮5有速度差。因此，工作凸轮5通过弹性臂，曲臂驱动着滚轮10做径向进给运动，从而完成滚封。工作凸轮的曲线采用阿基米德螺旋线，工作角度45度，卷封滚轮工作圈数为9圈。1、2、3、4-齿轮;5-工作凸台；6压轮;7弹性臂;8机头盘;二曲臂;10-滚轮图6-1机头滚压封口机构原理图七、滚压式封口机的使用范围及选用原则滚压式封口机种类较多，性能各异，选用时应综合考虑一下方面。1 .机器功能应满足罐装产品密封要求。2 .封口速度应与生产规模相适应，在生产流水线上使用应与各机组协调能力均衡。3 .尽量选用技术先进，经济合理，操作维修方便的机器【均。八、采用瓶盖封口瓶盖封口主要应用在对瓶子的封口中。其中在酒液包装中最为广泛。大多采用皇冠盖。利用压盖机使皇冠盖的折皱边压入瓶口凹槽内，并使瓶盖密封材料产生适当的压缩变形量,完成对瓶口的密封。图8-1为压盖机的工作原理示意图。盖子放在贮盖斗1内，支承载固定盯盘15上的小型电动机16带动理盖盘2旋转。理盖盘的周边等距的装着若干个导向环3,被理盖盘胶东的盖子按同一向经过导向环落入输盖槽4内，然后由气嘴6的压缩空气吹进亚盖头5的底端槽口内。压盖头与星形盘7均由齿轮9带动旋转，瓶子被送入星形盘并真好位于压盖头的下方,压盖头与瓶子同步旋转的过程中，由于固定凸轮14使其做上下运动并对盖子施加压力，实现压盖动作。中心固定轴12一般可采用蜗杆蜗轮10及螺母螺旋11使其升降，以便于适应不同瓶高压的需要。I-贮盖头；2-理盖头；3-导向环；4-输盖槽；5-压盖头：6-气嘴；7-星形盘；8-底座;9-齿轮：IO-蜗杆蜗轮；Il-螺母螺旋；12-中心固定轴；13-辘子；14-固定凸轮：15-固定顶盘：16-电动机图8-1压盖机的工作原理示意图该压盖机适用于各种皇冠盖瓶盖封口包装,如白酒、啤酒、汽水等饮料的封口包装生产;机械机构原理简单，不伤瓶口印。九、采用塑料绳金属线等辅助物进行封口采用塑料绳金属线等辅助物来对包装进行捆扎，以封闭包装容器，只要用于小包装件的集束封口。根据所用封口辅助物的不同，可分为塑料绳结扎封口和金属线条结扎封口两种类型。1 .塑料绳结扎封口采用塑料绳作为捆扎材料，能自动完成绕绳、捆紧、结扣、断绳等动作。打结时，模拟人工结扣的方法，利用机械手将塑料绳打成活结或自动结。2 .金属线条扎结封口以金属线作为捆扎材料，采用左旋扭曲或右旋扭曲的方式扎结包装容器，可以与不同类型的糖果袋包装机、面包机配合使用。图9-1是打结结构简图，可以看出打结机构主要由绳嘴、打结杆、打结气体、锥齿轮及小齿轮等组成。在打结气体的尾部有一滚轮与控制凸轮相连，在控制凸轮的作用下通过滚轮使整个打结器靠支轴6做前后摆动，实现绳嘴从绳套中脱出来而拉紧绳头。而绳嘴则安装在打结器头部，利用滚柱使绳嘴在转动过程中沿打结器头部的外圆柱面凸轮表面张开或闭合。为了是绳嘴闭合有力而能使绳端夹紧，则又在闭合处安装有打结杆，打结杆在弹簧片作用下使滚珠紧贴打结器体的头部凸轮，从而使绳嘴夹紧绳端1.结器杆；2、3-上下绳嘴；4-打结凸轮；5-锥齿轮；6-支轴：7-打结体；8-小齿轮图91打结结构简图十、采用胶带封口胶带封口主要用于对纸箱进行封口，采用胶带对纸箱封口的机器成为胶带封箱机。胶带封箱机是指用即贴胶带封纸箱封口，经济快速、容易调整，可一次完成上、下封箱动作，也可以采用印字胶带，更可提高产品形象，即可单机作业可与流水线配合使用，是自动化包装企业的首选。封箱机的关键部件是驱动电机，电机功率越大越好。1 .封箱机适用范围：广泛主要适用于家电、电子、食品、乳品、油类、化妆品、饮料、电器等制造行业。2 .封箱机的分类：半自动封箱机、自动封箱机、全自动封箱机、折盖封箱机、角边封箱机、侧边封箱机。3 .胶带封箱机的主要结构部件：机架、工作台、宽度调节手柄、高度调节手柄、刀架部件组成。封箱机的机构简图如图10-1I-机架：2弹簧；3-压轮杆；4压轮；5-纸箱图101封箱机的结构简图接上电源插头，打开电源开关，机器开始运转，此时手工推动箱子，到达侧动力装置位置时，侧动力皮带带动箱子自动封箱，机芯刀片自动切断胶带纸，箱体离开封箱机，完成一个纸箱的胶带封箱任务。封箱机的工作环境应远离烟火、干燥通风和无腐蚀性物质侵蚀，湿度98%,正常的环境温度为040团范围内，对电磁辐射无特殊的要求参考文献：雷伏元.自动包装机械原理M.天津：天津科学技术出版社，2009,6：203-255.杨晓清.包装机械与设备M.北京：国防工业出版社,2009.3：108-152.赵淮.包装机械选用手册M.北京：化学工业出版社，2007.7：36-77.金国斌，张华良.包装工艺技术与设备M.北京：中国轻工业出版社，2009.1：178-196.张新昌.包装概论M.北京：印刷工业出版社，2007.6：1-20.黄颖为.包装机械结构与设计M.北京:化学工业出版社，2007.7：108-128.16孙智慧，徐克非.包装机械概论M.北京：印刷工业出版社，2007.6：76-101.17高德.包装机设计M.北京：化学工业出版社，2005.6：120-167.