
热袋与瓶盖密封
热袋密封或包装密封
是指将塑料材料加热到其熔点,从而使材料融合在一起的密封方法。一些包装密封设计具有预定的粘合区域以形成密封。
瓶盖的感应密封
这种方法通常用于瓶盖应用。在瓶盖密封的情况下,给瓶子盖上盖子之前,将衬垫插入瓶盖中。衬垫可以是铝箔或包含一层纸板,衬里涂有面向瓶子的粘合剂。将瓶盖拧到瓶子上后,瓶子在感应加热器下方移动。铝箔现在被感应加热器线圈磁场中产生的涡流加热,同时瓶子沿着传送带移动,铝箔加热并熔化粘合剂,盖的压力确保了衬垫在粘合剂冷却后粘附在瓶子上。
压板热封机
使用加热板是常见的热封方法,这些加热板根据包装密封区域的形状制作。典型的包装设计是顶部带有塑料箔的杯子或容器。包装沿着输送线下来,加热板封口机压在顶部箔上,将其热量传递到包装密封区域。
带式封口机
带式封口机通常用于连续袋封口,袋子在密封过程中会在传送带上移动,袋子通过带式封口机移动,同时封口机将热量传递到袋子封口上。
超声波封口机
另一种常见的袋子密封技术是使用超声波直接在封口中产生热量,这在纸袋应用中很常见。提前在袋子密封处涂上一层粘合剂,然后将纸袋插入超声波封口机的钳口中,强大的超声波能量在短时间内爆发,被引导到袋子密封区域。导致粘合剂覆盖的袋子密封区域振动,摩擦和振动一起产生热量,进而使粘合剂熔化并进行袋子密封,所有这一切都发生在几分之一秒内。
除了这些之外,还有其方法和技术,例如:摩擦焊接、射频(RF)焊接和激光焊接等。
以上只是包装行业中常见的一些例子。
首先,在包装密封的工作中,并不是每个包装密封应用都经过了严格的检查。
其次,基于热成像的检测系统适用于关键的包装应用。关键应用是指密封薄弱、密封不偏不倚,甚至很小的泄漏都会导致重大问题的应用。
最后,基于红外热成像的热袋密封检测技术具有独特的优势,因为它是一种非接触式温度测量方法。
然而,根据用于袋封材料的热物理特性,有些检测过程可能具有挑战性。有些材料不适合基于热成像的检测,例如:某些金属膜,它们本质上可能具有高度反射性。即使包装材料在人眼看来不是很有光泽,使用红外热像仪进行检测仍然可能存在问题。
我们需要配合客户进行可行性验证,正确评估各种材料在红外光谱中的成像以及检测应用程序是否有效。
检测时机的重要性
IMPORTANCE
下图是从超声波焊接密封件拍摄的热图像。此时间序列说明了焊接区域的热特征如何随时间变化。

热封的热像时间序列
热量被引导到袋子密封中的时间越长,热特征扩散的就越多。来自较热区域的热能流向较冷的区域。这种热扩散的一个副作用是密封件的热特征被冲走并变得非常模糊。
因此,如果密封件中有一个区域没有得到正确密封,这个区域往往比周围更冷,由此产生的热对比可用于检测袋子密封中的缺陷。然而,随着时间的推移,这种热对比开始逐渐消失,使缺陷检测的可靠性降低。
应用案例 – 纸袋密封检测
让我们看一个实际袋子密封检测的应用,以下示例使用了热像仪和定制开发的热成像软件。纸袋正在用超声波封口机密封,一旦密封,袋子就会被扔到传送带上。接近传感器检测袋子并触发热像仪,热成像软件分析袋子的热特征,并确定密封是好是坏。

如上图所示,可见的是超声波袋封口机、传送带、封口朝前的纸袋、FLIR热像仪和运行定制热袋封口检测软件的工业PC。
热袋密封检测的时间窗口1
如下图,确定拍摄密封件热图像的正确时间窗口至关重要。

热袋密封检测时间窗口选择示意图
有时热量需要一些时间才能上升到材料表面,因此,过早或过晚拍摄图像都不会产生令人满意的结果。
下面黑白图像序列是热时间序列,我们基本上停止了传送带。

纸袋封口红外热图像序列
热袋密封检测的时间窗口2
从较热区域到较冷区域的温度均衡问题,可能导致不良密封但最终看起来是好的。
这种热均衡效应在如下的3张图片中以图形方式说明。

良好-缺陷检测示意图
在热量均衡之前,越早暴露,检查就越有可能发现缺陷。浅红色区域表示袋子密封区域上的热特征高于特定温度阈值。
检测到的间隙是存在热量不足的密封区域,这将导致密封缺陷或不完整,也可能导致产品泄漏或湿气渗入产品。
正确理解这种热均衡效应决定了是否能够正确识别密封缺陷。
密封良好
示例

上面显示了红外热图像(垂直密封方向)和相应的处理图像,使用了一种常见的机器视觉处理步骤(称为“图像阈值”)来创建斑点图像,本例中的阈值与密封温度直接相关。
我们期望的好密封件是密封件形状的连续红色区域,也可以使用其他的评估功能来进一步检查密封的质量,例如:测量沿密封区域的宽度和长度或寻找孤立的中断斑点。
密封缺陷
示例

1
2

根据应用的不同,有多种缺陷模式。如果可以正确理解这些表征不同的缺陷模式如何影响密封的热特征,那么这是一项很好的工程实践。
热袋密封检测应用中的常见挑战
热袋密封检测应用面临许多挑战,源于密封方法、材料的热物理特性、环境以及动态行为。
下面总结了袋子密封应用中常见的挑战:
· 比热导率(热扩散率)
· 发射率(材料散热的能力)
· 反射率(低发射率表面反射率)
· 透射率(某些涂层和薄膜塑料)
· 由于快速移动的部件导致的运动模糊
· 密封面积与密封宽度的纵横比(分辨率问题)
· 环境温度波动
· 过程漂移(启动、动态条件等)
综上,FLIR热像仪适用于生产线中的各种密封检测,准确拍摄出热图像,发现密封缺陷,为您减少生产包装中出现的问题,满足您的需求,和谦图像期待您的垂询。
FLIR
产品展示

FLIR A50/A70系列
自动化集成用小型红外热像仪

FLIR A400/A500/A700系列
自动化集成用红外热像仪

FLIR A655sc科研级
高分辨率高速长波红外热像仪

FLIR A6301系列
高级中波红外热像仪

FLIR A6750 SLS
高性能制冷长波红外热像仪