間違った包装機を選択すると、ダウンタイム、材料の無駄、製品の損傷、スループット目標の達成など、製造作業に装置自体の価格をはるかに上回るコストがかかる可能性があります。縦型包装機と包装機のどちらを選択するか 横型包装機 は包装ライン設計において最も重要な選択の 1 つですが、各システムがどのように機能するのか、実際に何を処理するために構築されているのかを十分に理解せずに選択されることがよくあります。この記事では、運用マネージャー、調達チーム、生産エンジニアが適切な判断を下せるよう、徹底的で実践的な比較を提供します。

縦型包装機の仕組み

縦型フォームフィルシール (VFFS) 機械は、平らなフィルムの連続ロールを成形チューブ上で下方に引っ張ることによって動作します。フィルムが下に移動するにつれて、フィルムはチューブに成形され、垂直端に沿ってシールされ、形成チューブを通して上から製品が充填され、次にシールされ、底部で水平に切断されて、個々のパウチまたはバッグが作成されます。プロセス全体が 1 回の連続した垂直運動で行われるため、これらの機械は非常に高速 (製品や袋のサイズに応じて 1 分あたり 60 ～ 200 袋) を達成できます。

垂直方向の VFFS マシンは本質的に自由流動性の製品に適しています。重力の働きの多くは重力によって行われます。顆粒、粉末、液体、および小さな固体片は、複雑な製品取り扱いシステムを必要とせずに、成形チューブに自然に落ちてバッグに沈みます。このシンプルさは、特にスナック、コーヒー、砂糖、冷凍野菜、ナッツ、ペットフードなどの食品製造において VFFS 機械が主流である主な理由です。

横型包装機の仕組み

横型フォーム フィル シール (HFFS) 機械および密接に関連するフロー ラップ機械は、製品をコンベアに沿って水平に移動させてフィルムにし、移動中に製品の周囲を包みます。フィルムのリールを巻き戻して製品の周囲にチューブを形成し、フィンシールまたはラップシールで底部に沿ってシールした後、クロスシールして各製品の先端と後端を切断して、しっかりと包装されたパッケージを作成します。製品は横から機械に入れられ、包装ゾーンを通って水平に移動し、完成した密封パックとして排出されます。

この設計は本質的に、明確な形状を持ち、転がしたり注いだりすることができない製品に適しています。チョコレートバー、サンドイッチ、チーズのブロック、医療機器、ペンの束など、これらの製品は慎重に配置して包み込む必要があり、ポーチに落とさないようにする必要があります。横型機械は、壊れやすい製品、非対称な製品、または製品の表面にぴったりとフィットするぴったりとした輪郭のあるラップを必要とする製品も扱うことができます。

主な違いの概要

次の表は、縦型梱包機と横型梱包機の最も重要な操作上の違いをまとめたものです。

製品タイプは最初の決定フィルターです

梱包される製品の性質ほど、機械の選択を決定的に決定する要因はありません。速度、コスト、または設置面積を評価する前に、メーカーは次の 1 つの質問をする必要があります。それは、この製品は落としたり、注いだりすることができるのか、それとも設置してサポートする必要があるのか​​ということです。

立型機械に適した製品

• ポテトチップスやポップコーンなどの袋詰めスナック菓子
• 挽いたコーヒー、紅茶、スパイス、粉末サプリメント
• 砂糖、塩、小麦粉、その他の粒状またはバルクの乾物
• 冷凍エンドウ豆、角切り野菜、エビ、その他の IQF 製品
• ソース、ジュース、液体洗剤などの液体および半液体
• 量り売りされるネジ、留め具、種子などの小さな金具アイテム

横型機に適した製品

• チョコレートバー、ビスケット、キャンディーバー、菓子スラブ
• クロワッサン、マフィン、ロールパンなどの焼きたてのベーカリーアイテム
• キュウリ、トウモロコシの穂軸、セロリの束などの生鮮食品
• 医療機器、注射器、滅菌機器用ポーチ
• 固形石鹸、化粧品、パーソナルケア用品
• 文具、マルチパック、同梱消費財

速度、出力、効率に関する考慮事項

どちらのマシンタイプも高出力が可能ですが、速度プロファイルは製品がシステムにどのように供給されるかによって大きく異なります。 VFFS マシンとマルチヘッド計量機 (製品を重量に基づいて成形チューブに自動的に分割する装置) を組み合わせると、真に優れたスループットを達成できます。 VFFS 機械に供給する 14 ヘッドまたは 32 ヘッドのマルチヘッド秤量機は、手動またはコンベヤー供給による積載では到底達成できない速度で、正確に計量され、密封された袋を生産できます。

横型機械は、製品を送り込みコンベア上にいかに早く配置し、包装サイクルに合わせて適切な間隔を置くことができるかによって制約されます。多くのアプリケーションでは、これは依然として非常に高速です。チョコレートバーを稼働させる最新のフローラップマシンは、高速ラインで毎分 1,000 バーを超えることがあります。しかし、供給システムはマシンのサイクルタイムに一致するように正確に設計する必要があります。供給流が中断されると直ちに生産量が減少するため、製品の取り扱いの信頼性がエンジニアリング上の重要な考慮事項となります。

効率を評価する際、運用チームはフィルムの無駄、SKU 間の切り替え時間、クリーニング要件も考慮する必要があります。粉末または湿った製品を使用する VFFS マシンでは、より頻繁に洗浄を停止する必要がある場合があります。実行間の製品サイズの変動が大きい横型機械では、より長い機械的切り替えが必要となる場合がありますが、サーボ駆動モデルではこれを大幅に簡素化できます。

床面積と施設レイアウトへの影響

工場の床面積はほとんどの生産環境において真の制約であり、2 つのマシンタイプはスペースの使用方法が大きく異なります。縦型機械の水平設置面積はコンパクトです (通常、機械自体は 1 ～ 2 平方メートル) が、フィルム リール、成形チューブ、ホッパーが垂直に積み重ねられるため、適切な天井高さが必要です。天井が低い施設では、VFFS の設置には構造の変更やカスタムのマシン構成が必要になる場合があります。

横型機械は床に沿って配置され、インフィードコンベアとアウトフィードセクションを含めると、多くの場合 3 ～ 6 メートル以上の長い直線走行が必要です。一般に、既存のコンベアベースの生産ラインへの統合が容易であり、標準的な産業用クリアランスを超える天井高を必要としません。生鮮食品、ベーカリー、製薬環境で一般的な、水平コンベアの流れを中心にすでに組織化されている施設の場合、HFFS マシンは既存のレイアウトへの混乱を最小限に抑えて統合されます。

コスト分析: 購入価格と総所有コスト

エントリーレベルの垂直包装機の価格は、基本モデルで 15,000 ドルから 30,000 ドル程度ですが、完全自動化とマルチヘッド計量機を備えた高速サーボ駆動 VFFS マシンは 200,000 ドルを超える場合もあります。横型フローラップ装置も同様に、エントリーレベルのモデルの約 20,000 ドルから、高速製薬ラインや精密食品ラインの 300,000 ドルをはるかに超えるものまであります。

ただし、購入価格は財務状況の一部にすぎません。総所有コストには、フィルムの消費量、スペアパーツの入手可能性、メンテナンスの手間、エネルギー消費、ダウンタイムのコストが含まれます。 VFFS 機械は、袋が充填容積の周囲に正確に形成されるため、パッケージごとにフィルムをより効率的に使用する傾向があります。横型機械では、特にラップが製品の端を大きく超えて広がる不規則な形状や薄型の製品の場合、パックあたりにより多くのフィルムを使用することがあります。

メンテナンス費用は 2 つのタイプでほぼ同様ですが、濡れた製品や粘着性のある製品を処理する VFFS 機械では、洗浄やシール バーの交換にかかる費用が高くなる場合があります。複雑な折り畳み機構やタッカー機構を備えた横型機械の場合、セットアップやメンテナンスに熟練した技術者が必要になる場合があります。 ROI を計算する際、メーカーは機械の価格だけを比較するのではなく、これらの運用コストを 5 年間の期間でモデル化する必要があります。

各マシンが得意とする業界と用途

どの業界が各マシン タイプに依存しているかを理解すると、実際の運用環境における実際の強みが大幅に明らかになります。

垂直機械の要塞

• スナック食品: チップス、ポップコーン、トレイル ミックスのほぼすべての袋が VFFS ラインで生産されています。速度と重力充填の組み合わせにより、業界標準となっています。
• コーヒーと紅茶: 挽いたコーヒー、全豆、ルーズリーフ茶は、縦型機械で高速で小分けされ、ピローバッグまたはガゼットバッグに密封されます。
• 冷凍食品： IQF の野菜、魚介類、果物は、多くの場合、ブラスト冷凍庫のコンベアから直接、重さによって垂直に密封された袋に注がれます。
• 農業およびハードウェア: 種子、肥料顆粒、および量り売りされる小さなコンポーネントには、速度と精度を高めるために VFFS が使用されます。

ホリゾンタルマシン拠点

• 菓子類： チョコレートバー、ビスケットパック、キャンディ製品は、ブランドの入ったしっかりとした包装で非常に高速でフローラップされます。
• ベーカリー: ロールパン、ペストリー、サンドイッチの包装は、製品の完全性と見栄えを維持するために水平包装に依存しています。
• 医薬品: ブリスターパック、デバイスキット、滅菌パウチは、クリーンルーム対応設計の横型機械で生産されています。
• 生鮮食品: 単一の野菜、ハーブの束、小分けされたサラダなどは、店頭での魅力を維持するために水平に包装されます。

最終的な決定を下す

適切な情報を収集すれば、意思決定の枠組みは実際には簡単です。製品から始めます。製品が流れたり、注がれたり、漏斗に計量できる場合は、ほぼ確実に縦型機械が正しい出発点となります。特定の方向に設置、位置決め、または維持する必要がある場合は、横型マシンが合理的な選択です。そこから、必要なスループット、利用可能な床面積、予算、顧客が期待するパッケージ形式を評価します。

コミットする前に複数のマシン メーカーに相談することも価値があります。多くのマシン メーカーは、実際のパフォーマンスを実証するために実際の製品を使用したトライアルを提供しています。多様な製品ラインを運用する場合、施設内の異なるゾーンで両方のマシン タイプを使用するハイブリッド アプローチは珍しいことではありません。目標は常に、機械の機械的強度を製品の物理的現実に一致させることです。これは、いくら技術的に高度化しても、機械の設計と製品の動作の間の根本的な不一致を補うことはできないためです。