真空シーラーのすべてのコンポーネントの中で、シーリング操作が成功するか失敗するかを最も直接的に決定するのはシーリングバーです。ヒートシールが実際にどのように機能するかを理解することは、問題を診断し、機器を適切に保守し、袋の選択と機械の操作について情報に基づいた決定を下すのに役立ちます。
基本原則
ヒートシールは単純なコンセプトに基づいて機能します。つまり、2 層の熱可塑性材料に熱と圧力を加え、それらを融合させて 1 つの均質なシールを形成します。真空シールでは、外側の構造層 (通常はナイロン) をそのままにしながら、真空バッグの内側のポリエチレン (PE) 層を溶かすことを意味します。
課題は精度です。熱が少なすぎると PE が十分に溶けず、シールが弱く不完全になります。熱が強すぎると素材が燃えてしまい、バッグが完全に破壊されてしまいます。不十分な熱と過剰な熱の間の範囲は狭く、バッグの厚さ、材料の組成、および周囲温度に基づいて変化します。
発熱体: ニッケルクロム線
ほとんどの真空シーラーは、加熱要素として ニッケルクロム (NiCr) ワイヤー を使用しています。 NiCr は、電気抵抗が比較的高く (電流が流れると効率的に加熱するため)、高温でも機械的特性を維持し、ほとんどの代替電熱線材料よりも酸化に強いため、最適な材料です。
ワイヤは通常、円形ではなく平らで、円筒形のワイヤではなく薄いリボンです。この平らな形状により、シール幅全体に熱がより均一に分散され、バッグ素材との接触面が増加します。
一般的な NiCr ワイヤ幅によってシール幅が決まります。細いワイヤ (約 1 ～ 2 mm) はより薄いシールを作成し、より太いワイヤ (3 ～ 4 mm) はより幅が広く、潜在的に強力なシールを作成します。トレードオフは熱分布です。ワイヤの幅が広いほど、その幅全体で一定の温度に達するためにより多くの電力が必要になります。
テフロン (PTFE) バリア
電熱線とバッグ素材の間には、PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) の層があり、一般にブランド名テフロン として知られています。このテープまたはコーティングがないと、溶けたバッグのプラスチックが加熱されたワイヤーに直接付着し、発熱体に永久に溶接されてしまうため、このテープまたはコーティングは非常に重要です。
PTFE は既知の材料の中で最も摩擦係数が低いため、ワイヤへのプラスチックの付着を防ぎます。また、ヒートシールに伴う温度でも熱的に安定です。
多くのサイクルを繰り返すと、このテフロン層が劣化します。熱応力により薄くなり、亀裂が生じ、最終的にはワイヤーと袋素材が直接接触するようになります。そうなると、プラスチックがワイヤーに付着し、シールに焼け跡が生じ、最終的には完全なシール不良が発生します。 テフロン テープの摩耗はシールの問題の最も一般的な原因です。これは定期的な交換が必要な消耗品です。
シーリングプロセスの詳細
密封サイクル中に実際に何が起こるかは次のとおりです。
最初の接触: 2 本のバーが互いに押し付けられ、その間にバッグが挟まれます。この圧力により、バッグの素材と加熱面が均一に接触します。
加熱段階: 電流が NiCr ワイヤを流れ、シール温度 (バッグの材質に応じて通常 180℃ ～ 220℃) まで急速に加熱されます。熱はテフロン層を通ってバッグの表面に伝わります。
融解段階: バッグの PE 内層が融点に達し、粘性の液体になります。同時に、外側のナイロン層は固体のままであり、その融点はシール温度よりも高くなります。この差は意図的です。外層の構造的完全性を破壊することなく PE 層を融合したいのです。
融合段階: PE 層の両面が界面で混合し、融合します。適切に実行されると、元の継ぎ目がどこにあったかはわかりません。シールは均質なプラスチック片です。
冷却段階: 加熱電流は遮断されますが、PE 層が冷却して結晶化する間、バーは押し続けられます。この冷却段階を急いで行うと (袋の取り出しが早すぎたり、冷める前に袋を重ねたりすると)、融合が不完全になり、シールが弱くなる可能性があります。
シールの品質に影響を与える重要なパラメータ
温度: 低すぎると、不完全な溶融と弱いシールを意味します。高すぎると袋が焦げるか溶けてしまう可能性があります。温度は袋の厚さと構成に合わせて調整する必要があります。
滞留時間: 熱が加えられる時間。短すぎると PE が部分的に溶けてしまいます。長すぎると熱損傷の原因となります。ほとんどのマシンには、選択したモードに基づいて自動滞留時間が設定されています。
圧力: バーは袋の素材を発熱体にしっかりと押し付ける必要があります。不均一な圧力により弱い部分が生じます。圧力が高すぎると、溶融した PE がシール領域から絞り出され、薄くて不完全なシールが形成される可能性があります。
バッグの清潔度: シール部分の汚染 (食品の粒子、脂肪、湿気、ほこり) は、2 つの PE 層の間にバリアを形成します。汚染物は溶融せず、シールに隙間や脆弱な部分が生じます。
バッグの素材の一貫性: バッグ内の PE 層の厚さが異なるため、一部の領域が他の領域よりも多くの熱を受け取ります。品質管理が不十分な安価なバッグは、シールの品質が不安定になります。
一般的なシールの問題と原因
弱いシールまたは部分的なシール: 通常は、汚染、不十分な温度、不十分な滞留時間、または摩耗したテフロン テープが考えられます。シールバーの表面に残留物がないか確認し、イソプロピル アルコールで拭きます。
シールが焼けた、または溶けた: 温度が高すぎる、滞留時間が長すぎる、またはテフロンが摩耗してワイヤがバッグに直接接触する可能性があります。温度を下げるか、滞留時間を短縮します。
シールは良好に見えますが、後で失敗します: ほとんどの場合、冷却時間が不十分です。 PE は完全に結晶化していないため、分離する可能性があります。冷却インジケーターライトが点灯するまで待ってから取り扱ってください。
幅全体でシールの品質が一貫していない: 通常は、シール バーの位置がずれているか摩耗しているため、圧力が不均一であるか、電熱線全体の温度が変化しています。 NiCr ワイヤ自体が故障している (ホット スポットが発生している) ことを示している可能性があります。
シールに影響を与えるメンテナンス
シールバーを清潔に保ちます。脂肪、食品のカス、プラスチックの残留物がテフロンの表面に蓄積します。柔らかい布とイソプロピル アルコールを使用して定期的に掃除してください。テフロンを損傷する研磨剤は使用しないでください。
テフロンテープは積極的に交換してください。明らかな失敗を待ってはいけません。数百サイクルごとにテープを検査し、薄くなったり、変色したり、損傷している場合は交換します。交換テープの費用は 5 ～ 20 ドルで、取り付けには数分かかります。これはバッグの破損や製品の廃棄に対する安価な保険です。
シールの品質を監視します。シールに一貫性のないもの (良いものもあれば弱いものもある) が見られ始めたら、それは問題が連鎖する前にシール機構を検査し、保守する必要があるという合図です。