Værktøj Induktionssvejsning af folier har flere fordele Hurtig forsegling af emballager uden berøring og med minimal opvarmning af produktet Af Jakob S. Engbæk, senior specialist, Materialer, Teknologisk Institut Induktionssvejsning kan give en hurtig fast svejsning af folier uden berøring med varmelegeme og med minimal opvarmning af produktet. Induktionssvejsning virker på metalfolier, der kan lede strøm. Det er en velkendt teknologi, men hvordan afhænger svejsekvaliteten af produktionsforholdene, hvilke parametre skal man være særligt opmærksom på? Hvad sker der ved induktionssvejsning? Når man anbringer et stykke metal i et magnetfelt, kommer der en strøm, som modvirker magnetfeltet, ved ofte at vende magnetfeltet løber der meget strøm gennem metallet, og metalfolien bliver varm og smelter fast. Ved at anvende en frekvens på 20-200 kHz får man pga. indtrængningsdybden en strøm, der løber langs kanten af folien, og varmer den op der. Se figur 1 for en skitse. Strømmen er proportional med det magnetfelt, der går gennem folien. Typisk anvendes en metalfolie lamineret med en plastfilm. Når metalfilmen bliver opvarmet med induktion, smelter denne plastfilm, og dermed Figur 1. Magnetfelt gennem metalfolie fører til strøm langs kanten, der varmer kanten af folien op, så den smelter fast. svejses folien fast. På figur 2 ses to skiver af metalfolie. På figur 3 ses to metalfolier, hvor periferien er smeltet fast i forskellig grad. Metalfolier er tætte Metalfolien giver en meget tæt barriere, mens den effektive svejsning, der smelter folien fast i et bredt stykke langs kanten, giver en smal, men lang diffusionsvej ind og ud af emballagen. For at folien skal smeltes fast til emballagen, er det vigtigt, at den rører ved emballagen, gerne ved at folien trykkes mod emballagen. Trykket behøver ikke være fra et varmelegeme eller maskine, i praksis kan man fylde en tube eller flaske, lægge metalfolie over åbnin- gen og sætte et plastlåg på, hvorpå man induktionssvejser folien fast. Man anvender altså en anden del af emballagen til at holde folien på plads under svejsning. Metalfolier er meget mere tætte overfor blandt andet fugt og ilt, end de fleste plasttyper. Effekten er synlig med IR-kamera Ved at lægge en glasplade oven på folien og filme med et IR-kamera kan man se opvarmningen, mens den foregår. På figur 4 kan man se et IR-billede af en metalfolie under induktionssvejsning og et billede af metalfolien. Man kan se folien bliver varm langs periferien, hvor strømmen løber. I forsøget er der nederst en spole, her over en PET-plade, her på en skive metalfolie lamineret med polyethylen, og øverst en glasplade. Det gav ikke optimale svejsebetingelser at holde metalfolien mod en PET-plade med en glasplade. Glaspladen har en stor termisk masse og god varmeledningsevne, samtidig med at den er ufleksibel. En Figur 2. Metalfolie med PE-folie, metalsiden ses til højre, PE-siden til venstre. 8 Plast Panorama | | nr. 9 - 2018

Værktøj Figur 3. Metalfolier, hvor man kan se, periferien er smeltet fast, mens midten ikke er blevet så varm. emballage, der kun rører ved folien i periferien, hvor den bliver varm, og et andet materiale end glas til at holde folien vil være bedre. Svejsning af små metalfolier Strømmen, der løber, afhænger af, hvor meget magnetfelt metalskiven dækker. Så et større areal giver en højere strøm og mere varme. En lille metalfolie, der dækker et lille areal, vil være sværere at svejse. Her kan man ændre på spolegeometrien for at øge magnetfeltet eller anvende ferritter, der koncentrerer magnetfeltet i det lille område, hvor folien er. Det vi kan hjælpe med: • I laboratoriet kan vi lave praktiske de- monstrationsforsøg med induktions- svejsning med forskellige felter, både i form, størrelse og frekvens. Vi kan desuden udmåle magnetfeltet i tre dimensioner. • Laboratorieforsøgene kan anvendes til at bestemme parametre for induktionssvejsning, før et produktionsudstyr bestilles. • Målingerne kan vi understøtte ved at simulere magnetfeltet, der dannes, den strøm, der løber i folien, samt opvarmningen af folie og emballage samt varmetransporten i dem. • For praktisk produktion med induktionssvejsning kan vi fastlægge variationen i svejseparametrene. Hvad sker der, hvis emnet ikke er præcis, hvor det er planlagt, hvordan påvirker det svejsningen? Andet arbejde med induktionsopvarmning Teknologisk Institut arbejder også med induktionsopvarmning til industrielle processer. Blandt fordelene her er muligheden for at overføre varme til emner i bevægelse, det kunne være en roterende tromle eller muligheden for meget hurtig opvarmning. På Teknologisk Instituts hjemmeside ligger en film taget med IR-kamera hvor man ser induktionssvejsningen foregå: w w w.tek nologisk .dk /ydelser/induktionsopvarmning/37761. Figur 4. IR-billede, induktionssvejsning af metalfolie, periferien bliver opvarmet og smelter fast, venstre et kombineret IRog visuelt lysbillede, midterst et almindeligt sort/hvidbillede og til højre et IRbillede alene. HIGH PERFORMANCE POLYMERS for the Healthcare Industry We represent leading brands Our own brands Standard Polymer Seller malin.olofsson@albis.com · Tel: +46 31 703 0756 ALBIS PLASTIC SCANDINAVIA AB Postgatan 28 · S-41106 Göteborg Tel: +46 31 404 404 · Fax: +46 31 402 402 info-se@albis.com · www.albis.com Your contact for Denmark sune.holm@albis.com · Tel: +45 31 418 030 peter.visgard@albis.com · Tel: +45 20 229 878 gun-nilla.augustsson@albis.com · Tel: +46 31 703 0751 maria.evheden@albis.com · Tel: +46 31 703 0759 PlaAsLtBISPSaEnAoDr_aPlmastapan|orama | nr. 176x125_Healthcare_with 390y-ea2r_0201188.indd 1 9 01.03.18 11:23

    ...