Vreće za smeće jedna su od najvećih vrsta proizvoda na globalnom tržištu meke ambalaže. Europska asocijacija organizacija za reciklažu plastike procjenjuje da se više od 8 miliona tona polietilenske folije koristi za prikupljanje kućnog i komercijalnog otpada samo u Evropi svake godine. Globalni nivoi potrošnje su mnogo veći. Na kraju proizvodnje ovog lanca snabdevanja postoji poseban uređaj za konverziju. To je mašina koja stavlja neprekidne rolne polietilenske folije u zapečaćene, perforirane i jezgro{5}}namotane vreće i utovaruje ih u kućne i industrijske kante. Da bismo razumjeli šta je mašina za pravljenje vreća za smeće i kako radi mehanički, moramo razumjeti kako ekstruzija filma, precizno zatvaranje, kontrolirano savijanje i automatsko namotavanje rade zajedno. Ovi dijelovi određuju funkciju mašine.
Definiranje opreme
A Mašina za pravljenje vreća za smećeje nizvodni sistem konverzije. Napaja se prethodno-ekstrudiranom polietilenskom folijom. Ovaj film može biti jednoslojni film za puhanje ili višeslojni film za puhanje. Ili to može biti ravna ploča koju treba preklopiti. Mašina zatim pokreće film kroz niz koraka. Ovi koraci uključuju brtvljenje, perforaciju, rezanje i namotavanje. Krajnji proizvod je gotova vreća, spremna za pakovanje i otpremu. Sama mašina ne pravi film. Taj posao pripada proizvodnoj liniji za ekstruziju puhanog filma. Umesto toga, mašina je strukturno transformisana. Stvara zaptivanje donje vrećice. Omogućava liniju perforacije tako da korisnici mogu otkinuti jednu vrećicu s rolne. Formira pečat u obliku zvijezde-ili plosnati pečat, koji određuje kako se torba otvara i koliku težinu može izdržati.
Razlika između membrane i vrećice je način na koji funkcionira. Američko društvo za ispitivanje i materijale (ASTM) ima standard D1709 za otpornost polietilenske folije na udar. U ovom standardu, membrana i vrećica za konverziju mjere se kao dvije odvojene stvari. Svojstva materijala filma i strukturna geometrija vrećice utječu na svojstva filma. Mašina za pravljenje vreća za smeće ne mijenja svojstva materijala filma. Ali to u velikoj mjeri utječe na strukturno ponašanje vrećice. Postiže se kontrolom geometrije, savijanja i preciznosti rezanja brtve.
Osnovne radne faze
Faza 1: Odmotavanje filma i kontrola napetosti
Proces počinje s namotavanjem cjevastog ili ravnog filma. Svitak je montiran na električnu mašinu za namotavanje. Rolne folije koje se koriste u proizvodnji vreća za smeće obično su teške između 200 i 500 kg. Mogu biti široke 1000-1500 milimetara. Uređaj za odmotavanje mora isporučiti foliju u donju stanicu za zaptivanje uz kontroliranu napetost. Za polietilen niske gustine (LDPE), napetost je tipično 15 i 40 njutna. Ako je napetost previsoka, film će se rastegnuti i suziti. Ovo se zove izrez. Ako je napetost preniska, film će se naborati i brtva će se dislocirati.
Društvo inženjera plastike (SPE) ima tehnički referentni značaj za obradu poliolefinskih filmova. Kaže da kontrola napetosti mora biti tačna do ± N. što je neophodno da bi se veličina filma održala stabilnom. Ovo se posebno odnosi na filmove od 10-25 μm, koji su uobičajeni u vrećama za kućni otpad. Moderne mašine su implementirane putem povratne informacije-zatvorene petlje zasnovane na ćelijama opterećenja. Plesači valjci ili merne ćelije mjere stvarnu napetost mreže između 50 i 100 puta u sekundi. Mašina za odmotavanje servo pogona tada mijenja svoju brzinu kako bi održala napetost na zadanoj točki. Kada film ponestane, prečnik rolne se smanjuje, a krak poluge se skraćuje. Dakle, regulator automatski proporcionalno povećava brzinu. Ovo održava linearnu napetost konstantnom.
Faza 2: Preklapanje i centriranje udubljenja
Ako je ulazni film ravan, a ne prethodno intubiran, u ovom trenutku se mora saviti u cijev. Dva bočna preklopna panela će obaviti posao. To su fino oblikovani metalni ili polietilenski listovi visoke -gustine. Oni stvaraju unutrašnje nabore. Nabori sužavaju ravnu širinu i takođe vam omogućavaju da vidite bočne nabore na gotovoj torbi. Za pred{7}}film sa cijevima, ovaj korak nije potreban. Ipak, film prolazi kroz dio spljoštenja. Ova sekcija osigurava da oba udubljenja imaju istu dubinu prije nego što film uđe u područje zaptivanja.
Sistem vodilice koristi ultrazvučne ili optičke senzore. Ovi senzori mogu vidjeti gdje je film lijevo i desno. Zatim su ga kalibrirali u realnom vremenu kroz upravljački okvir na odmotaču. Čak i odstupanje od 2 mm može uzrokovati probleme. Donja brtva će odstupiti od sredine. To čini rubove zaptivke vrećica neujednačenim. Ove vreće će se pokvariti kada se napune. TAPPI je tehničko udruženje za industriju celuloze i papira. Njegov odjel za preradu također uključuje konverziju polimernog filma. TAPPI je naveo da je preciznost vođenja ivice ±0,5 mm standardna za-uređaje za velike brzine preko 200 krugova u minuti.
Faza 3: Zaptivanje dna
Donja brtva je najvažniji strukturni dio vreće za smeće. Mora biti dovoljno čvrsta da spriječi curenje mokrog otpada. Također mora biti dovoljno jaka da izdrži težinu pune vreće kada se vreća povuče za kaiševe ili gornji rub.
Postoje tri glavna oblika pečata:
Ravna (ili ravna) brtva. To je horizontalni toplinski pečat po širini vrećice. Ovo je najlakši i najbrži način. Ali vrši pritisak na rubove membrane. Oštar ugao između debele perle i filma će puknuti pod opterećenjem. Istraživanje koje je objavilo Društvo inženjera plastike u svom zborniku ANTEC Conference Proceedings pokazalo je da lom vreća iznosi između 65 i 75 posto kapaciteta zvjezdanog pakovanja. To je zbog naprezanja na rubovima zaptivke.
Zvjezdasti pečat (ili pečat šava). Preklopi se otvaraju na dnu. Film se skuplja u zvjezdice ili uzorak zvjezdice. Zatim kružna ili zakrivljena brtva zavari sve slojeve u isto vrijeme. Ovo širi pritisak na mnoge krivine, a ne samo na dva ugla. Takođe se oslobađa proreznih džepova koji hvataju tečnost u ravnom dizajnu zaptivke. United US. Agencija za zaštitu životne sredine (EPA) proučava komunalni čvrsti otpad. Kaže da je zvijezda{9}}zapečaćena struktura glavni oblik vreća za teški otpad jer je otporna na curenje i balansira podršku opterećenja.
C Preklopni (ili ravno{0}}donji) pečat. Ovo je hibridni dizajn. Dno je ravno zapečaćeno, ali ima dvostruki preklop kako bi se stvorila osnova sa šiljcima. To daje ravno dno torbi koja stoji u kanti. Ali to zahtijeva složeniju stanicu za zaptivanje s dvije paralelne zaptivne šipke koje rade na malo različitim temperaturama.
Mehanizam za zaptivanje koristi hot štap ili rotacioni nož. Polietilen niske gustine (LDPE) se održava na 160–200 stepeni C. Tačna temperatura zavisi od debljine filma, indeksa taljenja smole i linearne brzine. zaptivna šipka pritišće film na silikonski gumeni pomoćni valjak za fiksiran boravak od 0,15–0,4 sekunde. Međunarodna organizacija za standardizaciju (ISO) ima ISO 11607-2 za sterilnu ambalažu-na kraju vijeka trajanja. Ovaj standard će se koristiti za ispitivanje njegove čvrstoće zaptivanja. Kaže da polietilenska folija treba da ima toplotnu čvrstoću zaptivanja veću od 5N na 25 mm širine zaptivača. Ovo se može postići mašinom za pravljenje vreća za smeće održavanjem ujednačene temperature zaptivača unutar ±5 stepeni po celoj širini. Ova tolerancija zahtijeva da se ugrađeni termoelementi postavljaju na svakih 50 mm.
Faza 4: Perforacija i rezanje
Kada je donja brtva završena, film se pomiče na stanicu za perforaciju. Ovdje nož koji se vrti ili fiksno sječivo formira isprekidanu liniju. Linija omogućava korisnicima da cepaju pojedinačne torbe iz svitaka. Perforacija je morala biti dovoljno duboka da je neko može pokidati rukom. Prema ASTM D1922, ovo obično zahtijeva silu kidanja od 3 -8 N da bi se poboljšala otpornost na kidanje. Ali ne može biti toliko duboka da se torba može pocepati tokom namotavanja, transporta ili upotrebe.
Rez koji odvaja jednu vreću od druge se pravi u isto vrijeme kada se dno sljedeće vrećice zatvara. Ili odmah nakon pečata. Stoga je svaki ciklus zatvaranja potpuna vreća. Oštrice za rezanje su obično rotirajući kružni noževi. Izrađen je od brzoreznog čelika ili volframovog karbida. Oštrica radi na nakovnjačkom valjku sa kontrolnim razmakom od 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science izdaje Wiley Press. Rezultati pokazuju da oštrina oštrice direktno utiče na čistoću rezanja. Oštrica polumjera manjeg od 2 μm se čisti. Ovaj čist rez ne ostavlja blagi trag na filmu. Ali oštrice s radijusom većim od 5 mikrona imaju grube ivice. Kada je vreća napunjena, ova gruba ivica se razvija u kvar zaptivača.
Faza 5: Preklapanje i namotavanje jezgra
Gotove vreće se omotavaju oko kartonskih jezgara za maloprodajno pakovanje. Unutrašnji prečnik ovih jezgara je obično 38 mm ili 76 mm. Stanica za namotavanje mora presavijati platnenu vrećicu u određenom uzorku. Uobičajeni uzorci su C ili trostruki. Ovo preklapanje čini valjak manjim u prečniku. Takođe čini da pojedinačne torbe izlaze čiste kada se izvuku.
Mašina za pravljenje vreća za smeće ima preklopnu ploču. Ploča se nalazi uzvodno od mašine za namotavanje. On stvara potrebnu šaru savijanja, dok film kontrolira napetost. Navijač je centralni pogonski sistem. Jezgro se rotira na motoriziranoj osovini. Kako se promjer valjka povećava, napetost se smanjuje. Ovo sprečava da se unutrašnji sloj zgnječi težinom spoljašnjeg sloja. Ova konusna kontrola napetosti je veoma važna. Fleksibilne folije za namotavanje također su pokrivene tehničkim standardima Udruženja industrije netkanih tkanina (INDA). INDA kaže da je najbolji omjer 30 30 – 50 posto. To znači da je konačna napetost namotaja 30-50 posto početne napetosti. Ovi omjeri sprječavaju širenje rolne i deformaciju jezgre u višeslojnoj rolni.
Za vrećice s mekim povezom, ovo je zasebna torba na sklapanje, a ne rolna, s drugom putanjom. Staza se granala iza stanice za sečenje. Slagač skuplja i broji vreće. Fascikla tada primjenjuje konačni način savijanja. Zatim stavite vrećicu u kutiju.
Drawtape Integration
Mnoge vreće za kućni otpad imaju tregere. Ovo je uska traka filma, obično 6 -10 mm široka. Proteže se duž gornje ivice torbe, stršeći u čvorovima s obje strane. Dodavanje proizvodnje trake za izradu kesa za smeće zahteva dva dodatna dela. Prvi je ekstruder trake ili modul za rezanje trake. Ovo uzrokuje da se traka namota sa drugog filma. Druga je vezna stanica. Ova vruće zavarena ili ultrazvučna ljepljiva traka ima gornji i donji rub u ciklusu zaptivanja.
Metoda ultrazvučnog vezivanja postaje sve češća. Ne trebaju ljepila. Ovo izbjegava probleme-osjetljive na temperaturu. Edisonov institut za zavarivanje (EWI) je nezavisni materijal koji se pridružuje istraživačkom timu. EWI je objavio studiju u vezi s tim. Rezultati pokazuju da je ultrazvučna čvrstoća polietilenskih traka od ljuštenja 12 – 18 N/25 mm. Ovo je iznad praga od 8N potrebnog za pouzdano zatvaranje vrećice. Koristi 60 posto manje energije od termičkog spajanja istog konektora.
Materijalna razmatranja i održivost
Glavni materijal vreća za otpad je polietilen niske gustine (LDPE) ili linearni polietilen niske gustine (LLDPE). Polietilen visoke gustine (HDPE) koristi se za izradu tanjih, jeftinijih vreća. Evropska agencija za hemikalije (ECHA) djeluje prema uredbi REACH. On prati aditive koji se koriste u plastici, kao što su aserukamid, silicijum dioksid i boje (čađa za crne vrećice i titanijum bijela za bijele vrećice). Nova pravila izazvala su interesovanje za -potrošački reciklirani (PCR) sadržaj. Uredba o ambalaži i ambalažnom otpadu postavlja cilj recikliranja od 35 posto za plastičnu ambalažu do 2030. Ovo direktno mijenja izbor materijala i način na koji se rukuje mašinama.
Mašina za pravljenje vreća za smeće mora biti u stanju da se prilagodi različitim karakteristikama protoka PCR mješavina. U poređenju sa novom smolom, reciklirani polietilen ima širi raspon molekularne težine i veće varijacije toka taline. To rezultira manjom debljinom filma i više čestica gela. To su mrlje neotopljene smole koje mogu uzrokovati probleme sa brtvljenjem. Promjene na mašini uključuju nešto veće temperature zaptivača od oko + 5-10 stepeni. Duža vremena zaustavljanja od oko +0.05 sekundi su također uključena. Moraju češće pregledavati oštrice kako bi se suočili s abrazivnom prljavštinom u PCR filmovima.
Kontrola i ispitivanje kvaliteta
Gotov paket podliježe standardnoj inspekciji radi testiranja njegovih performansi. Ključni testovi uključuju:
Test pada (ASTM D5276). Utegnuta torba je pala sa određene visine. Ovo oponaša učinak bacanja u kantu ili kantu. Torba u obliku zvijezde{4}} obično preživi pad od između 1,2 i 1,5 metara s težinom od 5 kg. Pod istim opterećenjem, ravan{9}}paket će propasti na 0,8–1,0 m.
Čvrstoća brtve (ASTMF88). Ovo je test ljuštenja donje brtve. Mjeri silu potrebnu za lomljenje pečata. Minimalna prihvatljiva vrijednost za plastične vrećice za domaćinstvo je 5 N/25 mm. Vrijednost teškog izvođačkog paketa je 12 N/25 mm.
Otpornost na probijanje (ASTM D4833). Ovo mjeri silu potrebnu da se film probije konusom. Simulira kontakt sa oštrim otpadom. Tipične vrijednosti LDPE filma od 15 – 25 μm bile su 5-15 N.
Međunarodni trgovinski centar (ITC) je zajednička agencija Ujedinjenih naroda i Svjetske trgovinske organizacije. ITC je ove metode ispitivanja uključio u svoj tehnički vodič za nabavku zaliha za upravljanje otpadom. Ovi vodiči su dostupni gradskim i institucionalnim kupcima. Ovo osigurava da torbe napravljene mašinom{3}}ispunjavaju standarde izvršenja ugovora prije otpreme.
Zaključak
Mašina za pravljenje vreća za smeće je više-fazni sistem pretvaranja. Njegov glavni zadatak je izrada kontinuiranog polietilenskog filma u zapečaćene, perforirane i namotane vrećice. Ovaj posao ovisi o preciznoj koordinaciji zatezanja rasklapanja, nabora, termičkog zaptivanja, rezanja perforacija i uvijanja geometrijskih oblika. Performanse mašine se ne mere samo brzinom proizvodnje, standardna postavka je tipično 150-250 ciklusa u minuti. Može se mjeriti i strukturnom čvrstoćom napravljenih vreća. Ova čvrstoća ovisi o ujednačenosti temperature brtve, oštrini oštrice, dubini perforacije i raspodjeli naprezanja po uzorku brtve. Sa novim pravilima, konverteri će se prebaciti na filmove koji se mogu reciklirati, sistemi za sortiranje otpada će zahtijevati više vrsta vreća i sposobnost mašina da rukuju različitim materijalima dok će održavanje kvaliteta zaptivanja i rezanja imati sve veći utjecaj na njihovu proizvodnu vrijednost
Reference
- Evropsko udruženje organizacija za reciklažu i oporavak plastike (EPRO).Evropska statistika tržišta recikliranja plastike i analiza tokova materijala.
- ASTM International.ASTM D1709 - standardne metode ispitivanja otpornosti plastične folije na udar metodom slobodnog pada{1}}.
- Društvo inženjera plastike (SPE).Tehnička referenca za obradu poliolefinskog filmaiANTEC Conference Proceedings - Geometrija brtve i performanse utovara u vrećama za otpad.
- TAPPI Converting Division.Tehničke smjernice za fleksibilne operacije pretvaranja filma.
- Američka agencija za zaštitu životne sredine (EPA).Studije karakterizacije komunalnog čvrstog otpada - Analiza ambalaže i kontejnera.
- ISO 11607-2:2019.Ambalaža za terminalno sterilizirane medicinske uređaje - Dio 2: Zahtjevi za provjeru valjanosti za procese formiranja, zatvaranja i montaže.
- Wiley -Journal of Applied Polymer Science- Geometrija oštrice i kvaliteta rezanja u pretvaranju polietilenske folije.
- INDA - Udruženje industrije netkanih tkanina.Tehnički standardi za fleksibilno namotavanje filma i upravljanje jezgrom.
- Edison Welding Institute (EWI).Ultrazvučno lijepljenje spojeva od polietilenske folije - Studije čvrstoće i energetskih performansi.
- Evropska agencija za hemikalije (ECHA).Regulativa REACH - Nadgledanje aditiva za formulacije poliolefinskog filma.
- ASTM International.ASTM D5276 - standardna metoda ispitivanja za ispitivanje pada napunjenih kontejnera; ASTM F88 - standardna metoda ispitivanja čvrstoće zaptivke fleksibilnih materijala barijere; ASTM D4833 - standardna metoda ispitivanja otpornosti geotekstila na probijanje.
- Međunarodni trgovinski centar (ITC) / WTO.Tehničke smjernice za nabavku zaliha za upravljanje otpadom.
