高速 VFFS マシン: 速度範囲、フィルムの選択、出力効率

縦型フォームフィルシールラインにおける「高速」の意味とは

縦型フォームフィルシール (VFFS) 機械は、フィルムの平らなロールから袋を形成し、製品を充填し、シールして切断することを 1 つの連続プロセスで行います。 「高速」ラベルは業界全体で広く使用されています。一部のサプライヤーは毎分 60 袋を稼働させる機械にこのラベルを使用していますが、統合された連続動作システムでは小さなピロータイプの小袋で毎分 150 袋を超えています。

ほとんどの食品およびペットフードの生産では、実用的な高速ゾーンは 1 分あたり 60 ～ 140 袋になります。機械の定格速度は、安定したフィルム、自由に流れる製品、および単純なバッグの設置面積を前提としています。ジッパープロファイル、スパウト装備品、または厚手のフィルムを使用すると、定格速度が低下します。したがって、購入の決定は仕様書ではなく、検証されたラインのトライアルに基づいて行う必要があります。

よくある誤解の 1 つは、マシン フレームのアップグレードがスループットを向上させるための最速の方法であるということです。実際、包装ラインは、フィルムの接合時間、シールジョーの調整、およびフィルムの厚さの不均一によって生じる袋の拒否に関して最も効率を失います。高速 VFFS マシンは、消耗品、特に印刷されたロールストックが成形カラーを通して安定した張力を維持できる場合にのみメリットをもたらします。

高速 VFFS ラインの構築方法

VFFS パッケージング ラインは単一のデバイスではありません。これは 5 つの機能ゾーンを備えた同期システムであり、それぞれがボトルネックになる可能性があります。

フィルムの巻き戻しと張力の制御

巻き戻しシステムはロールストックを保持し、一定の張力を維持しながらフィルムを機械に送り込みます。自動スプライサーにより、ラインを止めることなくロール交換が可能です。高速動作の場合、モーターのサイズよりも張力制御が重要です。ウェブ全体の厚さが異なるフィルムにより、袋の長さのドリフト、シールの位置ずれ、印刷位置合わせエラーが発生し、手動介入が必要になります。

カラーとチューブの成形

成形カラーは、平らなフィルムを成形チューブの周りで折り曲げます。バッグの幅はチューブの直径によって決まります。バッグの長さはフィルムドローシステムによって制御されます。高速ではフィルムとカラー間の摩擦により熱と静電気が発生するため、カラーの材質と表面仕上げは最大ライン速度に直接影響します。アルミ箔層を備えたフィルムなど、より重いフィルムでは、サイドシールを弱める折り目マークを避けるために、より穏やかな成形形状が必要です。

シーリングジョー

シーリングはプロセスに最も影響を受けやすいゾーンです。ジョーの温度、滞留時間、および圧力は、フィルムのシーラント層に合わせて調整する必要があります。ポリエチレンとポリプロピレンのシーラントは、高いサイクル速度では異なる性能を発揮します。機械の動作が速すぎてシーラントが適切に接着できない場合、シールに漏れが発生します。ジョーの温度設定が高すぎると、焼き付きが発生したり、ジョーにフィルムがくっついたりします。

充填システム

充填剤は、ブリッジや飛び散りを起こすことなく、成形チューブ内に正確な用量を供給する必要があります。オージェフィラーは粉末、マルチヘッド計量機は顆粒やスナック、液体フィラーはソースによく使用されます。高速では体積精度が課題となります。

切断と排出

切断アセンブリは個々の袋を分離し、下流の処理に移送します。ロータリーナイフとクロスカットナイフはさまざまなバッグスタイルに対応します。スパウトパウチやジッパーバッグの場合、切断順序はより複雑になり、多くの場合、最大速度が決まります。

製品タイプとバッグの形式別の現実的な速度範囲

バッグの形式と製品特性によって上限が設定されるため、速度の主張は大きく異なります。次の表は、一般的な袋のサイズを使用して、食品およびペットフード業界で観察される現実的な範囲をまとめたものです。

これらの数値は、標準のピローまたは平底バッグを備えたシングル レーン マシンを想定しています。スパウトパウチ、ジッパープロファイル、厚手のホイルラミネートでは、フィルムの取り扱いが増え、シール時間が長くなるため、速度が 15 ～ 40% 低下します。

機械よりもフィルムの品質がライン速度を制限する理由

フィルムサプライヤーと機械製造業者はライン出力に対する責任を共有しますが、フィルムは注文間で最も変化する変数です。生産チームが VFFS マシンが「定格速度に達しない」と苦情を言う場合、根本的な原因はフィルム ロールであることが多く、厚さのばらつき、巻き取り不良、シーラント層の不一致などがあります。

厚さの許容差

冷間成形または積層ロールストックの場合、厚さの許容差は通常、ウェブ全体で ±3% ～ ±8% の範囲です。 ±8%のばらつきがあるフィルムでは折りムラや袋長さのズレが生じます。高速機械ではこれがさらに増幅されます。機械が 1 分あたり 100 回サイクルすると、フィルムの引き込み距離が 1% 変化すると、それに比例して袋の長さの誤差が大きくなります。食品や医薬品などの規制対象製品の場合、これはバッチの不合格や修正の停止につながります。

シーラント層の性能

シーラントは、加熱および加圧されると接着する層です。高速ラインの場合は、広いシールウィンドウが推奨されます。フィルムは、広範囲の温度と滞留時間にわたって強力なシールを形成する必要があります。シーラントが柔らかすぎると、フィルムが高温でジョーに張り付きます。硬すぎるとシール強度が低下します。このため、包装フィルムの構造は後付けではなく、機械の速度とともに指定する必要があります。

機械的性質と絞り性

フィルムは成形カラーの上を通過する際に、一貫して伸びたり折りたたんだりする必要があります。アルミ箔やEVOHを含む高バリアフィルムは硬く、成形中にしわが寄ってシールが弱くなる場合があります。ポリエチレンベースの構造など、より柔らかいフィルムはより簡単に形成できますが、スタンドアップパウチや平底バッグに必要な剛性が不足する可能性があります。

バッグのフォーマットを機械の速度に合わせる

バッグのスタイルごとに異なる速度の上限が課せられます。ピローパウチはフィルムの経路が単純で、シールジョーは 2 つの十字シールを作成するだけで済むため、最も速いフォーマットです。平底パウチには底ガセット形成段階が必要であり、滞留時間が長くなります。ジッパー付きスタンドアップパウチには、ジッパーテープ用の追加のフィルム巻き戻しモジュールと、より長いシールセクションが必要です。

次の比較は、同じマヨネーズタイプの製品の袋の形式によって実際の速度範囲がどのように変化するかを示しています。

チョコレートやチーズなど、製品が熱に弱い場合は、より低い温度でシール時間を長くする必要があり、スループットが低下します。冷凍食品の場合、フィルムはひび割れすることなく低温に耐える必要があり、成形カラーは低温包装の室温でも滑らかな状態を保つために特別なコーティングが必要な場合があります。

既存の路線の速度損失を制限する方法

新しい機械を購入する前に、ほとんどのプラントでは、次の 5 つの領域に対処することで、失われた速度の 10 ～ 20% を回復できます。構造化された監査により、通常、どれが本当のボトルネックであるかが明らかになります。

通常、最も高い投資収益率は、機械ではなくフィルムの仕様によってもたらされます。成形チューブのサイズ、シールジョーの幅、製品の充填温度に合わせて最適化された包装フィルムは、どの電子アップグレードよりもライン効率を向上させることができます。

高速 VFFS に適したフィルム サプライヤーの選択

フィルムは高速性能を左右する変数であるため、サプライヤーの評価プロセスは重要です。有能な軟包装材サプライヤーは以下を提供できる必要があります。

• 厚さ公差データ 単なる適合証明書ではなく、バッチごとに。
• シール強度試験結果 マシンの設定に一致する温度と滞留時間で。
• 推奨事項の形成 : カラー角度、フィルムの剛性、各構造の延伸速度制限。
• 廃棄履歴のトリミング : 発送前にコンバーターで何メートルのフィルムが拒否されたか。

コーヒーの包装、ペットフードの袋、または冷凍食品の袋を製造している企業の場合、フィルム構造は適切なバリア特性も備えている必要があります。たとえば、250 g のコーヒーバッグを生産する高速ラインには、酸素透過率の低いフィルムと効果的なガス抜きバルブが必要です。ラインの速度が速いと脱気のための余分な時間が取れないため、バッグの設計は製品のガス挙動に対応する必要があります。私たちの コーヒー包装袋のラインナップ 高速マシンで検証された積層構造とプレーン構造をカバーします。

低速ラインから高速 VFFS ラインに移行する場合は、使用する予定の正確なフィルム構造とバッグ サイズでパイロット トライアルを実行することが賢明です。生産高は、工場と同じ充填システム、シール温度、環境条件で測定する必要があります。マシンをアイドル速度でテストするだけの試験では、ほとんど何もわかりません。

意思決定の枠組み: 実際に高速なマシンが必要ですか?

簡単なテストは、ボトルネックがマシンにあるのか、それとも上流/下流のプロセスにあるのかを判断するのに役立ちます。 1 シフト全体でラインを実行し、次のカテゴリで失われた時間を記録します。

• スプライシング/ロール交換時間
• フィルムのばらつきによるシールの調整
• 充填システムによる詰まり
• シール漏れや印刷欠陥による不合格袋
• 異なるバッグサイズ間の切り替え

ロスタイムの 30% 以上がカテゴリー 1、2、および 4 によるものである場合、新しいマシン フレームでは問題は解決されません。高速 VFFS 市場はすでに十分に発展しており、60 ～ 120 袋/分の範囲のほとんどの機械は機械的に成熟しています。良いラインと平凡なラインの違いは、フィルム、充填剤、シーリングシステムの統合品質です。

ペットフードの製造では、袋の重量が 1 kg ～ 15 kg の範囲にあり、持ち上げ力とフィルムの取り扱いが制限要因となります。あ ペットフード包装袋シリーズ ピローとフラットボトムの両方のフォーマットに適したものであれば、切り替えが簡素化され、在庫に残るフィルムの種類の数を減らすことができます。

冷凍食品の作業では、フィルムは低温でも柔軟性を維持し、骨や冷凍魚介類の殻などの鋭い端による穴に耐える必要があります。の 冷凍食品包装袋シリーズ は、VFFS ラインで確実に動作する高バリア性、耐低温性ラミネートを中心に構築されています。

追跡する価値のある間接的なパフォーマンス指標

包装ラインの評価で最もよくある間違いは、1 分間に袋のみを測定することです。高速では、間接的な指標により問題を早期に予測し、バッグあたりの総コストと相関関係を示します。

上のグラフは、中規模の食品包装工場におけるダウンタイム原因の代表的な割り当てを示しています。シールの調整とフィルムの接合には、機械のフレーム自体よりも多くの時間がかかります。フィルムの一貫性を向上させることでこれら 2 つの損失を低減すると、出力に直接的な影響が生じます。

コンプライアンスとメンテナンスに関する考慮事項

高速 VFFS マシンには、特定の食品の安全性とメンテナンスの義務が課せられます。食品接触フィルムの場合、サプライヤーは、パッケージが販売される市場で適用される規制への準拠を宣言する必要があります。生産チームは、フィルムサプライヤーの宣言が、包装された製品の意図された保管温度だけでなく、シーリングジョーの実際の動作温度範囲をカバーしていることを確認する必要があります。

シール完全性試験

サイクル速度が高い場合、シールウィンドウは狭くなります。プロセス管理されたアプローチには、完成したバッグの日常的な破裂テストまたは圧力減衰テストが含まれます。不合格率が総生産量の 1.5% を超えた場合は、運転を続行する前にシールパラメータとフィルムバッチを再チェックする必要があります。

予防保守スケジュール

• 毎日 : ジョーの表面にフィルムの残留物がないか確認し、空気圧を確認し、成形カラーに傷がないか検査します。
• 毎週 : 袋全体のシール幅を測定し、フィルムの厚さをテストし、スプライス強度を確認します。
• 毎月 : 真空システムを検査し、駆動ベルトの位置を確認し、張力トランスデューサーを検証します。

食品包装材料の検査手順に関する詳細なガイダンスは、当社のウェブサイトでご覧いただけます。 食品包装袋の検査に関する記事 .

海外のサプライヤーから調達する企業は、フィルムの構造が仕向け先市場のリサイクルおよび廃棄物管理規制に適合していることも確認する必要があります。モノマテリアルの PE 構造は、多層フォイル構造よりもリサイクルが容易ですが、剛性とバリア特性が異なります。トレードオフは、機械のサプライヤーとフィルムコンバーターを合わせて評価する必要があります。

さまざまな業界が高速 VFFS ラインに期待しているもの

スナックや粉末製品はピローパウチ形式に適しているため、食品は依然として高速 VFFS マシンの最大のユーザーです。ペットフード部門は、特にジッパー開閉の平底パウチを使用する高級ブランド向けに急速に成長しています。パーソナルケア製品では、ボトルのような注ぎ口パウチが使用される傾向があり、これには低速の機械が必要ですが、より高い利益率が得られます。機械の速度はどの業界でも重要ですが、最適な経済速度は異なります。利益率の高い化粧品は時間あたりの生産量を低くしても正当化できますが、利益率の低いスナック製品は最大処理量に依存します。

高速 VFFS プロジェクトをまとめる実践的な手順

次のシーケンスは、スタンドアロン マシンではなく統合ソリューションを調達するパッケージング エンジニアによって使用されます。

1. 対象となるバッグと商品を定義する : 正確な寸法、重量範囲、充填温度、および必要な保存期間。
2. 現実的な速度目標を設定する ：製品密度の変動と袋サイズの変更の許容値を含みます。
3. フィルム構造を選択してください : バリア要件、シーラントの種類、機械的剛性を決定します。
4. 成形とシーリングのトライアルを実行する 成形チューブのサイズに一致する機械で実際のフィルムを使用します。
5. フィラーの精度を検証する 目標速度で運転し、投与システムが重量許容範囲内に保たれていることを確認します。
6. シールウィンドウを文書化する : 将来のトラブルシューティングのために、目標速度での許容ジョー温度範囲を記録します。
7. プラン切り替え手順 : クイックリリースカラー、事前設定されたジョーギャップ、標準化されたスプライス方法を設計します。

この手順は、250 g のコーヒーバッグと 15 kg のペットフードのパウチに同様に当てはまります。違いはフィルムの剛性と成形チューブのサイズのみです。選択要素の詳細については、次の記事を参照してください。 底部熱成形フィルム仕様 材料ファミリー間でフィルムの特性がどのように変化するのか、また、同じ樹脂組成物が成形、充填、シールおよび熱成形プロセスで異なる挙動を示す理由を説明します。

機械側の仕組みを理解しているフィルムサプライヤーと協力すると、プロジェクト全体が迅速化されます。専門のサプライヤーが、構造を推奨する前に、成形チューブの直径、シーリングジョーの幅、目標のサイクル速度について質問します。これは、高速 VFFS ラインを安定して実行できる精度のレベルです。

最終的な判断: 高速 VFFS の成功のために何を優先すべきか

Shengchang の生産チームはコンバーターやブランドオーナーと協力して、VFFS ラインパラメータに適合するフィルムとバッグのソリューションを開発しています。新製品の発売を開始する場合、または既存の製品ラインをアップグレードする場合、 お問い合わせページ は、機械の速度、フィルムの仕様、バッグのフォーマットのトライアルについて話し合うための直接のチャネルです。