Sacii de gunoi sunt unul dintre cele mai mari tipuri de produse de pe piața globală a ambalajelor moi. Asociația Europeană a Organizațiilor de Reciclare a Plasticului estimează că peste 8 milioane de tone de folie de polietilenă sunt folosite în colectarea deșeurilor menajere și comerciale numai în Europa în fiecare an. Nivelurile de consum global sunt mult mai ridicate. La capătul de producție al acestui lanț de aprovizionare, există un dispozitiv special de conversie. Este o mașină care pune rulouri continue de folie de polietilenă în pungile sigilate, perforate și înfășurate cu miez-și le încarcă în coșurile casnice și industriale. Pentru a înțelege ce este o mașină de fabricat saci de gunoi și cum funcționează mecanic, trebuie să înțelegem cum funcționează împreună extrudarea filmului, etanșarea de precizie, plierea controlată și înfășurarea automată. Aceste piese determină funcția mașinii.
Definirea echipamentului
A Masina de fabricat saci de gunoieste un sistem de conversie în aval. Este alimentat cu folie de polietilenă pre-extrudată. Acest film poate fi un film suflat cu un singur strat sau un film suflat cu mai multe-strat. Sau poate fi un panou plat care trebuie pliat. Aparatul rulează apoi filmul printr-o serie de pași. Acești pași includ etanșarea, perforarea, tăierea și înfășurarea. Produsul final este un sac finit, gata de a fi ambalat și expediat. Aparatul în sine nu face film. Acest loc de muncă aparține liniei de producție a liniei de extrudare a filmului suflat. În schimb, mașina este transformată structural. Creează o etanșare a sacului de jos. Permite linia de perforare, astfel încât utilizatorii să poată rupe o singură pungă din rolă. Formează un sigiliu în formă de stea-sau un sigiliu plat, care determină modul în care se deschide punga și cât de multă greutate poate suporta.
Diferența dintre o membrană și o pungă este modul în care funcționează. Societatea Americană pentru Testare și Materiale (ASTM) are un standard numit D1709 pentru rezistența la impact a foliei de polietilenă. În acest standard, membrana și punga de conversie sunt măsurate ca două lucruri separate. Proprietățile materialului filmului și geometria structurală a pungii afectează proprietățile filmului. O mașină de fabricat saci de gunoi nu modifică proprietățile materialului filmului. Dar afectează în mare măsură comportamentul structural al pungii. Se realizează prin controlul geometriei, preciziei de pliere și tăiere a etanșării.
Etapele de lucru de bază
Etapa 1: Derularea filmului și controlul tensiunii
Procesul începe cu o rolă de film tubular sau plat. Srollul este montat pe o mașină de bobinat electric. Rolele de film utilizate la producerea sacilor de gunoi cântăresc de obicei între 200 și 500 kg. Pot avea o lățime de 1.000-1.500 de milimetri. Derulatorul trebuie să livreze filmul la stația de etanșare din aval cu tensiune controlată. Pentru polietilena de joasă densitate (LDPE), tensiunea este de obicei de 15 și 40 Newtoni. Dacă tensiunea este prea mare, pelicula se va întinde și se va îngusta. Aceasta se numește decolteu. Dacă tensiunea este prea mică, pelicula se va încreți și sigiliul se va disloca.
Societatea Inginerilor Plastici (SPE) are o semnificație tehnică de referință pentru prelucrarea filmului de poliolefină. Se spune că controlul tensiunii trebuie să fie precis la ± N. ceea ce este necesar pentru a menține stabilă dimensiunea filmului. Acest lucru este valabil mai ales pentru filmele de 10-25 μm, care sunt obișnuite în sacii de gunoi menajer. Mașinile moderne sunt implementate prin feedback în buclă-închisă bazat pe celule de sarcină. Rolele dansatoare sau celulele de sarcină măsoară tensiunea reală a benzii între 50 și 100 de ori pe secundă. Mașina de derulare cu servomotor își schimbă apoi viteza pentru a menține tensiunea la punctul de setare. Când filmul se epuizează, diametrul rolei se micșorează și brațul de pârghie se scurtează. Deci controlerul crește automat viteza proporțional. Aceasta menține tensiunea liniară constantă.
Etapa 2: Pliere și centrare cu gusset
Dacă filmul primit este plat și nu pre{0}}intubat, trebuie să fie pliat într-un tub în acest moment. Două panouri laterale pliabile vor face treaba. Acestea sunt foi de metal formate fin sau de polietilenă de-înaltă densitate. Ele creează pliuri de gusset spre interior. Pliurile îngustează lățimea plată și, de asemenea, vă permit să vedeți cute laterale pe geanta finită. Pentru filmul pre-tub, acest pas nu este necesar. Totuși, filmul trece printr-o secțiune de aplatizare. Această secțiune asigură că ambele gușeuri au aceeași adâncime înainte ca filmul să intre în zona de etanșare.
Sistemul de șine de ghidare folosește senzori cu ultrasunete sau senzori optici. Acești senzori pot vedea unde este filmul în stânga și în dreapta. Apoi l-au calibrat în timp real prin cadrul de direcție de pe desfășurator. Chiar și o abatere de 2 mm poate cauza probleme. Garnitura de jos se va abate de la centru. Acest lucru face ca marginile de etanșare ale pungilor să fie neuniforme. Aceste pungi se vor rupe când sunt umplute. TAPPI este asociația tehnică pentru industria celulozei și hârtiei. Divizia sa de conversie include, de asemenea, transformarea filmului polimeric. TAPPI a indicat că precizia de ghidare a marginilor de ±0,5 mm este standard pentru dispozitivele de-însacare cu viteză mare de peste 200 de ture pe minut.
Etapa 3: Etanșarea inferioară
Garnitura de jos este cea mai importantă parte structurală a sacului de gunoi. Trebuie să fie suficient de strâns pentru a preveni scurgerea deșeurilor umede. De asemenea, trebuie să fie suficient de puternică pentru a susține greutatea unei pungi pline atunci când geanta este trasă de curelele sau de marginea superioară.
Există trei forme principale de sigiliu:
Sigiliu plat (sau drept). Este o etanșare termică orizontală pe toată lățimea pungii. Acesta este cel mai simplu și rapid mod. Dar pune presiune pe marginile membranei. Unghiul ascuțit dintre mărgeaua groasă și film se va crăpa sub sarcină. Cercetările publicate de Society of Plastics Engineers în cadrul Conferinței sale ANTEC Proceedings au arătat că pungile sparte reprezintă între 65 și 75% din capacitatea pachetului de stele. Acest lucru se datorează tensiunii la marginile marginilor de etanșare.
Sigiliu stea (sau sigiliu cusătură). Pliurile de gusset s-au deschis în partea de jos. Filmul este colectat în asteriscuri sau model de asterisc. Apoi, un sigiliu circular sau curbat sudează toate straturile în același timp. Acest lucru distribuie presiunea pe mai multe curbe, nu doar pe două colțuri. De asemenea, scapă de buzunarele cu fante care captează lichidul într-un design cu etanșare plată. SUA Unite. Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) studiază deșeurile solide municipale. Se spune că structura etanșă-stea este forma principală a pungilor grele de deșeuri, deoarece rezistă la scurgeri și echilibrează suportul de încărcare.
C Sigiliul pliat (sau cu fund-plat). Acesta este un design hibrid. Partea inferioară este sigilată plat, dar are un pliu dublu pentru a face o bază cu gusă. Acest lucru dă un fund plat sacului, stând în coș. Dar necesită o stație de etanșare mai complexă, cu două bare de etanșare paralele care funcționează la temperaturi ușor diferite.
Mecanismul de etanșare adoptă tijă fierbinte sau cuțit rotativ. Polietilena de joasă densitate (LDPE) este menținută la 160–200 grade C. Temperatura exactă depinde de măsurarea filmului, indicele de topire a rășinii și viteza liniară. Bara de etanșare presează filmul pe rola de rezervă din cauciuc siliconic pentru o stație fixă de 0,15–0,4 secunde. Organizația Internațională pentru Standardizare (ISO) are ISO 11607-2 pentru ambalajele sterile la sfârșitul vieții-. Acest standard trebuie utilizat pentru testarea rezistenței sale de etanșare. Se spune că filmul de polietilenă ar trebui să aibă o rezistență de etanșare termică mai mare de 5N la 25 mm de lățime de etanșare. Acest lucru poate fi realizat de către mașina de fabricare a sacilor de gunoi A prin menținerea uniformă a temperaturii de etanșare la ±5 grade pe toată lățimea. Această toleranță necesită ca un termocuplu încorporat să fie plasat la fiecare 50 mm.
Etapa 4: Perforare și tăiere
Când etanșarea inferioară este completă, filmul se deplasează la stația de perforare. Aici, un cuțit care se rotește sau o lamă fixă formează o linie punctată. Linia permite utilizatorilor să rupă pungi individuale din suluri. Perforația trebuia să fie suficient de adâncă pentru ca cineva să o rupă cu mâna. Conform ASTM D1922, aceasta necesită de obicei o forță de rupere de 3 -8 N pentru a îmbunătăți rezistența la rupere. Dar nu poate fi atât de adânc încât geanta să poată fi ruptă în timpul înfășurării, transportului sau utilizării.
Incizia care separă o pungă de următoarea se face în același timp cu sigilarea fundului următoarei pungi. Sau imediat după sigiliu. Prin urmare, fiecare ciclu de etanșare este un sac complet. Lamele de tăiere sunt de obicei cuțite circulare rotative. Este fabricat din oțel rapid-sau carbură de tungsten. Lama funcționează pe o rolă nicovală cu un spațiu de control de 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science este publicat de Wiley Press. Rezultatele arată că ascuțimea lamei influențează direct curățenia tăieturii. O lamă cu o rază mai mică de 2 μm este tăiată curat. Această tăietură clară nu lasă o ușoară urmă de rupere pe film. Dar lamele cu o rază mai mare de 5 microni au muchii aspre. Când sacul este încărcat, această margine aspră se dezvoltă într-o eroare a etanșării.
Etapa 5: Pliere și înfășurare miez
Sacii finiți sunt înfășurați în jurul miezurilor de carton pentru ambalarea cu amănuntul. Diametrul interior al acestor miezuri este de obicei de 38 mm sau 76 mm. Stația de înfășurare trebuie să plieze punga de pânză într-un anumit model. Modelele comune sunt C sau un trifold. Această pliere face ca rola să fie mai mică în diametru. De asemenea, face ca pungile individuale să iasă curate atunci când sunt trase.
O mașină de fabricat saci de gunoi adoptă o placă pliabilă. Placa se află în amonte de mașina de bobinat. Acesta creează modelul de pliere necesar, în timp ce filmul controlează tensiunea. Bobinatorul este un sistem central de antrenare. Miezul se rotește pe un arbore motorizat. Pe măsură ce diametrul rolei crește, tensiunea scade. Acest lucru previne zdrobirea stratului interior de greutatea stratului exterior. Acest control conic al tensiunii este foarte important. Filmele flexibile de înfășurare sunt, de asemenea, acoperite de standardele tehnice ale Asociației Industriei Țesăturilor Nețesute (INDA). INDA spune că un raport de 30 30 – 50 la sută este cel mai bun. Aceasta înseamnă că tensiunea finală a înfășurării este de 30-50% din tensiunea inițială. Aceste rapoarte previn extinderea rolului și deformarea miezului într-o rolă multistrat.
Pentru pungile broșate, aceasta este o geantă pliabilă separată, mai degrabă decât o rolă, cu o cale diferită. Calea se ramifica în spatele stației de tăiere. Un stivuitor colectează și numără sacii. Folderul aplică apoi modul final de pliere. Apoi puneți punga în cutie.
Integrarea Drawtape
Mulți saci de gunoi menajer au bretele. Aceasta este o bandă îngustă de film, de obicei 6 -10 mm lățime. Se desfășoară de-a lungul marginii superioare a genții, ieșind în noduri pe ambele părți. Adăugarea producției de bandă la un producător de pungi de gunoi necesită două părți suplimentare. Primul este un extruder de bandă sau un modul de tăiere a benzii. Acest lucru face ca banda de rulare să se învețe din al doilea film. Al doilea este stația de legătură. Această bandă adezivă sudată la cald sau ultrasonică are un tiv superior și inferior în ciclul de etanșare.
Metoda de lipire cu ultrasunete devine din ce în ce mai comună. Nu are nevoie de adezivi. Acest lucru evită problemele-sensibile la temperatură. Edison Welding Institute (EWI) este un material independent care se alătură echipei de cercetare. EWI a publicat un studiu în acest sens. Rezultatele arată că rezistența la exfolierea cu ultrasunete a benzilor de polietilenă este de 12 – 18 N/ 25 mm. Acesta este peste pragul de 8N necesar pentru închiderea fiabilă a pungii. Folosește cu 60% mai puțină energie decât legătura termică a aceluiași conector.
Considerații materiale și durabilitate
Materialul principal al pungilor de gunoi este polietilena de joasă densitate (LDPE) sau polietilena liniară de joasă densitate (LLDPE). Polietilena de înaltă densitate (HDPE) este folosită pentru a face pungi mai subțiri și mai ieftine. Agenția Europeană pentru Produse Chimice (ECHA) operează în conformitate cu regulamentul REACH. Monitorizează aditivii utilizați în materiale plastice, cum ar fi aserucamidă, silice și coloranți (negru de fum pentru pungi negre și alb de titan pentru pungi albe). Noile reguli au stârnit interes pentru conținutul post-reciclat de consum (PCR). Reglementarea privind ambalajele și deșeurile de ambalaje stabilește un obiectiv de reciclare de 35% pentru ambalajele din plastic până în 2030. Acest lucru schimbă direct selecția materialelor și modul în care sunt manipulate mașinile.
O mașină de fabricat saci de gunoi trebuie să se poată adapta la diferitele caracteristici de flux ale amestecurilor PCR. În comparație cu noua rășină, polietilena reciclată are o gamă mai largă de greutate moleculară și o variație mai mare a fluxului de topire. Acest lucru are ca rezultat o grosime mai mică a filmului și mai multe particule de gel. Acestea sunt pete de rășină netopită care pot cauza probleme de etanșare. Modificările din mașină includ temperaturi de etanșare ușor mai ridicate de aproximativ + 5-10 grade . Sunt incluse și timpi de oprire mai lungi, de aproximativ +0.05 secunde. Ei trebuie să examineze lamele mai des pentru a face față murdăriei abrazive din filmele PCR.
Controlul și testarea calității
Pachetul finit este supus unei inspecții standard pentru a-și testa performanța. Testele cheie includ:
Test de cădere (ASTM D5276). Un sac cântărit a căzut de la o anumită înălțime. Aceasta imită impactul aruncării într-un coș de gunoi. Geanta în formă de stea, de obicei, supraviețuiește unei căderi între 1,2 și 1,5 metri cu o greutate de 5 kg. Sub aceeași sarcină, pachetul plat-va eșua la 0,8–1,0 m.
Rezistența etanșării (ASTMF88). Acesta este un test de exfoliere a etanșării inferioare. Măsoară forța necesară pentru a rupe sigiliul. Valoarea minimă acceptabilă pentru pungile de plastic de uz casnic este de 5 N/25 mm. Valoarea pachetului de antreprenori grei este de 12 N/25 mm.
Rezistență la perforare (ASTM D4833). Aceasta măsoară forța necesară pentru a străpunge filmul cu un con. Simulează contactul cu deșeurile ascuțite. Valorile tipice ale filmului LDPE de 15 – 25 μm au fost 5-15 N.
Centrul de Comerț Internațional (ITC) este o agenție comună a Națiunilor Unite și a Organizației Mondiale a Comerțului. ITC a inclus aceste metode de testare în ghidul său tehnic de achiziții pentru bunuri de gestionare a deșeurilor. Aceste ghiduri sunt disponibile pentru cumpărători din orașe și instituționale. Acest lucru asigură că pungile fabricate la mașină-îndeplinesc standardele de performanță contractuale înainte de expediere.
Concluzie
O mașină de fabricat saci de gunoi este un sistem de conversie în mai multe-etape. Sarcina sa principală este de a transforma filmul continuu de polietilenă în pungi sigilate, perforate și înfășurate. Această lucrare depinde de coordonarea precisă a tensiunii de desfășurare, cute, termoetanșări, tăiere perforare și ondulare a formelor geometrice. Performanța mașinii nu este măsurată numai prin viteza de producție, setarea standard este de obicei 150-250 de cicluri pe minut. Se poate măsura și prin rezistența structurală a pungilor fabricate. Această rezistență depinde de uniformitatea temperaturii etanșării, de ascuțirea lamei, de adâncimea perforației și de distribuția tensiunii pe întregul model de etanșare. Cu noile reguli, transformatorii vor trece la filme reciclabile, sistemele de sortare a deșeurilor vor necesita mai multe tipuri de saci și capacitatea mașinilor de a manipula diferite materiale, menținând în același timp calitatea etanșării și tăierii, va avea un impact tot mai mare asupra valorii producției.
Referințe
- Asociația Europeană a Organizațiilor de Reciclare și Recuperare a Plasticelor (EPRO).Statisticile pieței europene de reciclare a materialelor plastice și analiza fluxului de materiale.
- ASTM International.Metode de testare standard ASTM D1709 - pentru rezistența la impact a foliei de plastic prin metoda-căderii libere a săgeților.
- Societatea Inginerilor Plastici (SPE).Referință tehnică privind prelucrarea filmului de poliolefinăşiANTEC Conference Proceedings - Sigilarea geometriei și performanța încărcării în sacii de deșeuri.
- Divizia de conversie TAPPI.Ghid tehnice pentru operațiunile flexibile de conversie a filmului.
- Agenția SUA pentru Protecția Mediului (EPA).Studii de caracterizare a deșeurilor solide municipale - Analiza ambalajelor și a containerelor.
- ISO 11607-2:2019.Ambalare pentru dispozitive medicale sterilizate terminal - Partea 2: Cerințe de validare pentru procesele de formare, etanșare și asamblare.
- Wiley -Journal of Applied Polymer Science- Geometria marginilor lamei și calitatea tăierii în conversia filmului de polietilenă.
- INDA - Asociația industriei țesăturilor nețesute.Standarde tehnice pentru înfășurarea filmului flexibil și managementul miezului.
- Institutul de sudură Edison (EWI).Lipirea cu ultrasunete a îmbinărilor din peliculă de polietilenă - Studii de rezistență și performanță energetică.
- Agenția Europeană pentru Produse Chimice (ECHA).Regulamentul REACH - Monitorizarea aditivilor pentru formulările de film de poliolefină.
- ASTM International.Metoda de testare standard ASTM D5276 - pentru testul de cădere a containerelor încărcate; Metoda de testare standard ASTM F88 - pentru rezistența de etanșare a materialelor de barieră flexibile; Metoda de testare standard ASTM D4833 - pentru rezistența geotextilului la perforare.
- Centrul de Comerț Internațional (ITC) / OMC.Technical Procurement Guidelines for Waste Management Supplies.
