VFFS در مقابل دستگاه‌های بسته‌بندی افقی: کدام یک برای خط تولید شما بهتر است؟

اصول عملیاتی اصلی: نحوه عملکرد VFFS و افقی ماشین‌های بسته‌بندی کار

دستگاه‌های بسته‌بندی VFFS: فرآیند مداوم فرم-پرکن-مهرکن در محور عمودی

دستگاه‌های بسته‌بندی عمودی قالب‌دهی-پرکردن-دربستن یا VFFS با کشیدن فیلم از یک رول از طریق چیزی به نام یوغ تشکیل‌دهنده کار می‌کنند که در حین حرکت، این شکل لوله‌ای عمودی را ایجاد می‌کند. محصولات از طریق دهانه بالایی یوغ وارد می‌شوند. در اینجا گرانش بیشترین کار را برای چیزهایی مثل دانه‌ها، پودره0ها و آن قطعات کوچک جامد که نیاز به بسته‌بندی دارند، انجام می‌دهد. دستگاه دارای فک‌های درزگیری است که در واقع دو کار را انجام می‌دهند: همزمان درز پایینی یک کیسه را تشکیل می‌دهند و در عین حال درز بالایی را برای کیسه بعدی آماده می‌کنند. به همین دلیل است که این دستگاه‌ها می‌توانند به‌صورت مداوم کار کنند و بین بسته‌ها متوقف نشوند. برخی از مدل‌های بهتر موجود قادر به پردازش هر جایی بین ۶۰ تا ۲۰۰ بسته در هر دقیقه هستند، مطابق داده‌های اخیر از مؤسسه کارایی صنعت در سال ۲۰۲۳. این سیستم‌ها همچنین با انواع مواد کار می‌کنند از جمله ورقه‌های لاکه، فویل آلومینیوم و حتی برخی بیوپلاستیک‌های سازگار با محیط زیست که به عنوان قابل بازیافت گواهی شده‌اند. چیزی که آن‌ها را متمایز می‌کند طراحی فشرده آن‌هاست که حداقل فضای کف را اشغال می‌کند و در عین حال نرخ تولید خوبی دارد، چیزی که تولیدکنندگان وقتی فضا در کارگاه‌ها تنگ می‌شود، واقعاً از آن قدردانی می‌کنند.

دستگاه‌های بسته‌بندی افقی: کار با کیسه‌های آماده، بسته‌بندی جریانی و آب‌بندهای L شکل

دستگاه‌های بسته‌بندی افقی، کیسه‌های از پیش ساخته شده یا فیلم تغذیه شده از رول را در یک صفحه خطی پردازش می‌کنند. محصولات روی یک نوار نقاله حرکت کرده و به داخل دو لایه فیلم در حال پیشروی وارد می‌شوند، جایی که کیسه‌ها حول آن‌ها تشکیل می‌شوند — مناسب برای میله‌های تنفر، دستگاه‌های پزشکی یا اقلام شکننده. پیکربندی‌های کلیدی شامل:

• بسته‌بندی کننده‌های جریانی : محصولات کشیده را در بسته‌های بالشی قرار می‌دهند
• آب‌بندهای L شکل : کیسه‌های آب‌بندی شده از جانب و ضد دستکاری برای مایعات یا قطعات حساس تولید می‌کنند
• سیستم‌های کیسه آماده : پر کردن کیسه‌های ایستاده یا کیسه‌های زیپ‌دار که از قبل تهیه شده‌اند، با دقت بالا

برخلاف سیستم‌های VFFS، سیستم‌های افقی به راحتی درب‌های سنگین‌تر — مانند دهانه‌ها، درپوش‌ها و زیپ — را ادغام می‌کنند و پر کردن استریل، مقاوم در برابر حرارت یا نحوه برخورد ملایم را پشتیبانی می‌کنند که از ریختن عمودی جلوگیری می‌کند. این موضوع آن‌ها را به‌طور منحصربه‌فردی برای کاربردهایی که در آن یکپارچگی محصول، انطباق با مقررات یا پیچیدگی فرمت مهم‌تر از سرعت خالص است، مناسب می‌سازد.

سازگاری محصول و فرمت بسته‌بندی

تطابق ویژگی‌های محصول — جامدات، دانه‌ها، مایعات و اقلام شکننده — با معماری ماشین بسته‌بندی

دستگاه‌های فرم‌دهی، پرکردن و دربستن عمودی (VFFS) بیشترین کارایی را در مورد موادی دارند که به راحتی تحت نیروی گرانش جریان می‌یابند، مانند دانه‌ها، پودرهای خشک و تکه‌های کوچک جامد. این دستگاه‌ها زمانی واقعاً برجسته می‌شوند که با مواد حساس به جذب رطوبت سروکار داشته باشند، زیرا در حین پرکردن، تماس با هوا را به حداقل می‌رسانند که این موضوع در صنایعی مانند داروسازی اهمیت زیادی دارد. حرکت عمودی این دستگاه‌ها به این معناست که محصولات زمان کمتری را بدون حرکت می‌گذرانند و تماس آن‌ها با محیط کمتر است. از سوی دیگر، دستگاه‌های افقی معمولاً برای کار با مایعات، خمیرهای غلیظ و اقلام شکننده مناسب‌تر هستند. در این سیستم‌ها، محصولات به آرامی در کیسه‌ها یا ظرف‌هایی که قبلاً شکل داده شده‌اند قرار می‌گیرند، بنابراین خطر آسیب ناشی از ضربه یا نیروهای برشی وجود ندارد. سیستم‌های افقی حتی می‌توانند اقلام با شکل غیرمعمول را نیز پردازش کنند، مانند قطعات الکترونیکی، غذاهای تازه پخته شده یا حتی کیت‌های تجهیزات پزشکی، بخاطر آرایش‌های ابزاری خاص و ویژگی‌های موقعیت‌گذاری جانبی که دستگاه‌های VFFS معمولی فاقد آن هستند. هنگامی که تولیدکنندگان ویژگی‌های محصول خود مانند قابلیت جریان، میزان شکنندگی و ضخامت را با نوع مناسب ماشین‌آلات تطبیق می‌دهند، طبق تحقیقات منتشر شده در سال گذشته در مجلات بهره‌وری بسته‌بندی، معمولاً حدود ۱۸٪ کاهش در ضایعات بسته‌بندی مشاهده می‌شود.

انعطاف‌پذیری فرمت بسته‌بندی: کیسه‌های ایستاده (VFFS) در مقابل بسته‌های بالشی، بسته‌بندی جریانی و آب‌بست‌های L (افقی)

سیستم VFFS همچنان انتخاب اصلی برای تولید مقادیر زیادی از کیسه‌های ناودانی است، از جمله آنهایی که دارای قابلیت بسته‌بندی مجدد و درپوش‌های ریز هستند و معمولاً برای بسته‌های خوراکی و مایعات غلیظ استفاده می‌شوند. این سیستم‌ها معمولاً به بازدهی حدود 90٪ در مصرف فیلم هنگام تولید بسته‌های بالشی دست می‌یابند. با این حال، راه‌حل‌های بسته‌بندی افقی چیزی متفاوت به میز می‌آورند. این سیستم‌ها طیف وسیع‌تری از قالب‌ها را پوشش می‌دهند. ماشین‌های بسته‌بندی جریانی (Flow Wrappers) برای محکم کردن میله‌های تغذیه‌ای و شکلات‌ها عالی عمل می‌کنند، در حالی که دستگاه‌های L سیلنر بسته‌های کاملاً درزگیر و ضد دستکاری لازم در کاربردهای پزشکی را ایجاد می‌کنند. سیستم‌های کیسه‌سازی از قبل ساخته‌شده نیز امکان طراحی‌های پیچیده‌تر و آماده فروش خرد را فراهم می‌کنند، مانند کیسه‌های دارای گوشه (gusseted) با پنجره یا ظروف با اشکال منحصربه‌فرد. نقطه ضعف اصلی VFFS این است که تغییر قالب به معنای تعویض کامل رول‌های فیلم است، در حالی که دستگاه‌های افقی می‌توانند به سرعت بین عملیات دربسته‌بندی، بسته‌بندی جریانی و پرکردن کیسه سوئیچ کنند. این موضوع آن‌ها را به ویژه برای شرکت‌هایی که به طور منظم هر سه ماه یکبار بسته‌بندی خود را به‌روز می‌کنند، جذاب می‌سازد. با این حال قابل توجه است که VFFS همچنان در تولیدهای پایدار و با حجم بالا در خطوط محصولات ثابت، برتری قوی در هزینه کل مالکیت را حفظ می‌کند.

عملکرد، فضا و هزینه کل مالکیت

واقعیت تولید: ۶۰ تا ۲۰۰ صفحه در دقیقه (VFFS) در مقابل ۴۰ تا ۱۲۰ صفحه در دقیقه (افقی) — با در نظر گرفتن توقف‌ها و کارایی تغییر تنظیمات

دستگاه‌های فرم‌دهی، پرکردن و دربستن عمودی (VFFS) می‌توانند هنگام کار با محصولات روان، بین ۶۰ تا ۲۰۰ بسته در دقیقه را پردازش کنند، زیرا به‌صورت مداوم و بدون توقف کار می‌کنند و در فرآیند پرکردن از نیروی گرانش بهره می‌برند. نسخه‌های افقی معمولاً حدود ۴۰ تا ۱۲۰ بسته در دقیقه تولید می‌کنند، اما با محدودیت‌هایی روبه‌رو هستند، زیرا برای انجام وظایفی مانند بارگذاری کیسه‌ها، جابجایی محصولات به مکان مناسب و تکمیل فرآیند دربستن، باید به‌طور دوره‌ای متوقف شوند. از نظر اعداد واقعی تولید، زمان‌های تغییر تنظیمات نیز تأثیر قابل‌توجهی دارند. تنظیم مجدد دستگاه‌های VFFS معمولاً بین ۵ تا ۱۵ دقیقه طول می‌کشد، مثلاً برای تعویض رول‌های فیلم یا تعویض حلقه‌های تنظیم. اما دستگاه‌های افقی بسیار طولانی‌تر زمان می‌برند و اغلب بیش از ۲۰ دقیقه فقط برای تغییر بین حالت‌های مختلف، مانند حالت پوشش جریانی (flow wrap) و حالت دربستن L شکل (L-seal) یا تنظیم مجدد نوار نقاله برای سینی‌ها لازم است. بررسی توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده، مزیت دیگری برای فناوری VFFS نشان می‌دهد. دستگاه‌های بسته‌بندی افقی معمولاً حدود ۱۲ تا ۱۸ درصد توقف سالانه بیشتری نسبت به نوع عمودی دارند که علت آن مشکلاتی مانند قرارگیری نادرست کیسه‌ها، مشکلات ردیابی فیلم و گیرکردن است. این مشکلات در سیستم‌های افقی به دلیل مکانیک پیچیده‌تر و وابستگی شدید به تراز دقیق قطعات در حین عملکرد، بیشتر رخ می‌دهد.

اثر پا و یکپارچه‌سازی تأسیسات: کارایی انباشته عمودی در مقابل نیازهای چیدمان خطی

دستگاه‌های قالب‌دهی، پرکردن و دربستن عمودی (VFFS) واقعاً فضای کف را صرفه‌جویی می‌کنند، زیرا محصولات به‌صورت عمودی از داخل دستگاه حرکت می‌کنند. بیشتر چیدمان‌ها حتی با وجود تجهیز به ترازوهای بررسی، تشخیص‌دهنده‌های فلز یا دستگاه‌های کدگذاری تاریخ، کمتر از ۱۵ متر مربع فضا اشغال می‌کنند. سیستم‌های افقی به‌صورت متفاوتی کار می‌کنند؛ آن‌ها به چیدمان‌های خطی مستقیم نیاز دارند که نصب‌های استاندارد تنها برای نوارهای نقاله، منطقه شکل‌دهی، بخش‌های خنک‌کننده و ذخیره‌سازی پس از فرآوری بین ۲۵ تا ۴۰ متر مربع فضا می‌طلبد. به همین دلیل دستگاه‌های VFFS در کارخانه‌هایی که فضا محدود است یا در طول بازسازی تأسیسات بسیار مناسب عمل می‌کنند. از سوی دیگر، خطوط افقی در پروژه‌های ساخت جدید با ارتفاع سقف کافی و فضای لازم برای گسترش آینده به‌صورت ماژولار معقول‌تر هستند.

مقایسه هزینه کل مالکیت (TCO): سرمایه‌گذاری اولیه، بار نگهداری و دسترسی به قطعات یدکی برای ماشین‌های بسته‌بندی

هزینه کل مالکیت (TCO) باید قیمت خرید را در مقابل مصرف انرژی، فراوانی نگهداری، ضایعات مواد و ارزش باقیمانده مقایسه کند. هرچند ماشین‌های افقی اغلب هزینه اولیه‌ای ۱۵ تا ۳۰ درصد پایین‌تر دارند، اما ماشین‌آلات VFFS مزایای قابل‌سنجشی در بلندمدت ارائه می‌دهند:

• بهره‌وری انرژی : مکانیک ساده‌شده و تعداد کمتر عملگرها، مصرف انرژی را حدود ۲۰٪ کاهش می‌دهد
• زباله های مواد : عدم ترازی فیلم و مشکلات کشش نوار، باعث ایجاد ۸ تا ۱۰ درصد ضایعات در سیستم‌های افقی می‌شود، در حالی که خطوط VFFS مناسب تنها ۲ تا ۳ درصد ضایعات دارند
• بار نگهداری : دستگاه‌های بسته‌بندی افقی به دلیل سرمهرباگ‌های درزگیر با تعداد قطعات بیشتر، نقاله‌های سرووی و همگام‌سازی چندمحوره، حدود ۳۰٪ ساعت خدمات سالانه بیشتری نیاز دارند
  ارزش باقیمانده این موضوع را تقویت می‌کند: دستگاه‌های VFFS با کارکرد سنگین پس از پنج سال حدود ۴۰٪ ارزش اولیه خود را حفظ می‌کنند — در مقابل حدود ۲۵٪ برای ماشین‌های افقی مشابه — که نشان‌دهنده دوام آنها در عملیات پیوسته و با چرخه بالاست.

یکپارچه‌سازی خط و سازگاری صنعتی خاص

سازگاری سیستم تغذیه: دستگاه‌های وزن‌گیری، پرکن‌های مارپیچی، و رباتیک با ماشین‌آلات VFFS در مقابل ماشین‌های بسته‌بندی افقی

سیستم‌های فرم‌دهی، پرکردن و دربستن عمودی بسیار خوب با تجهیزات تغذیه از بالا مانند ترازوهای چندسره، دستگاه‌های پرکننده مارپیچی و تغذیه‌کننده‌های لرزشی که همه آن‌ها را می‌شناسیم، کار می‌کنند. مواد به سادگی تحت نیروی گرانش به داخل یقه شکل‌دهنده می‌ریزند که این امر باعث ساده‌تر شدن فرآیند اتوماسیون می‌شود. بازوی رباتیک می‌تواند بسته‌های پر شده را دقیقاً در انتهای تخلیه بگیرد بدون اینکه نیاز زیادی به فضای کف یا نصب زیرساخت‌های پیچیده باشد. اما مدل‌های افقی متفاوت هستند. آن‌ها نیاز دارند که همه چیز بین نوارهای نقاله، ربات‌های بردار و گذار، و حرکت فیلم دقیقاً هماهنگ باشد. این بدین معناست که مهندسان باید در اندازه‌گیری‌ها بسیار دقیق باشند و سیستم‌های کنترلی بسیار پیچیده می‌شوند. به دلیل طراحی خط مستقیم آن‌ها، دستگاه‌های افقی محصولات قرار گرفته از روی کنار را بهتر مدیریت می‌کنند. به همین دلیل، اغلب برای کالاهای از پیش بسته‌بندی شده، جعبه‌های مونتاژ شده یا هر چیز دیگری که جهت‌گیری خاصی در هنگام بارگیری مهم باشد، ترجیح داده می‌شوند.

مهم‌ترین کاربردهای صنعتی: مواد غذایی، دارویی و کالاهای مصرفی، موارد استفاده برای هر نوع ماشین بسته‌بندی

در خطوط تولید مواد غذایی، دستگاه‌های فرم‌دهی، پرکردن و دربستن عمودی (VFFS) در تولید خوراکی‌های سریع‌الانتشار، غلات صبحانه، محصولات قهوه و مواد غذایی حیوانات خانگی برجسته هستند. این سیستم‌ها قادرند بسته‌های قابل ایستادن را با سرعتی بین ۶۰ تا ۲۰۰ عدد در دقیقه و با قابلیت اطمینان نسبتاً بالا تولید کنند. شرکت‌های دارویی رویکرد متفاوتی دارند و عمدتاً از تجهیزات افقی برای مواردی مانند بسته‌بندی بلیستر، جعبه‌های لوازم پزشکی استریل با درز L شکل، و عملیات مختلف بسته‌بندی ویال یا جعبه‌ها استفاده می‌کنند. چرا؟ زیرا آن‌ها به دست‌زدن ملایم محصولات نیاز دارند، باید استانداردهای ISO را در تأسیسات خود رعایت کنند و مستندات دقیقی برای اعتبارسنجی داشته باشند که هرگز نباید تحت الشعاع قرار گیرند. تولیدکنندگان در حوزه کالاهای مصرفی، معمولاً استفاده از ماشین‌آلات خود را بر اساس بهترین عملکرد تقسیم می‌کنند. دستگاه‌های بسته‌بندی افقی برای محصولات الکترونیکی در جعبه، محصولات زیبایی و کیت‌های ابزارهای صنعتی به کار می‌روند که ظاهر آن‌ها اهمیت زیادی دارد. در همین حال، دستگاه‌های VFFS موادی مانند شامپانه یا مایعات تمیزکننده، بسته‌های ویتامین با اندازه معین و بسته‌های انعطاف‌پذیر تنقلات حیوانات خانگی را پردازش می‌کنند. در نهایت، این تصمیمات به این بستگی دارند که از نظر عملیاتی چه چیزی مهم‌تر است: تولیدکنندگان مواد غذایی به سرعت و حجم تولید اهمیت می‌دهند، متخصصان دارویی به دقت و رعایت مقررات تأکید دارند و شرکت‌های کالاهای مصرفی سعی می‌کنند بین بسته‌بندی جذاب، ملاحظات محیط زیستی و تطبیق با تنوع در محصولات خود تعادل ایجاد کنند.

بخش سوالات متداول

دستگاه VFFS چیست؟

دستگاه VFFS تجهیزاتی است که به صورت عمودی بسته‌ها را از یک رول فیلم شکل می‌دهد، آن‌ها را پر می‌کند و دربسته می‌کند.

محصولات اصلی مورد استفاده در دستگاه‌های افقی چیست؟ ماشین‌های بسته‌بندی ?

دستگاه‌های افقی معمولاً با بسته‌های از پیش ساخته شده، بسته‌بندی جریانی و درزهای L کار می‌کنند و برای اقلامی مانند میله‌های تنفرسی، دستگاه‌های پزشکی و محصولات شکننده مناسب هستند.

کدام دستگاه از نظر استفاده از فضا کارآمدتر است؟

دستگاه‌های VFFS از نظر فضا کارآمدتر هستند، زیرا طراحی عمودی آن‌ها باعث صرفه‌جویی در فضای کارخانه می‌شود و برای کارخانه‌هایی با فضای محدود مناسب است.