Чувалите за боклук са един от най-големите видове продукти на световния пазар на меки опаковки. Европейската асоциация на организациите за рециклиране на пластмаса изчислява, че всяка година повече от 8 милиона тона полиетиленово фолио се използват за събиране на битови и търговски отпадъци в Европа. Световните нива на потребление са много по-високи. В производствения край на тази верига за доставки има специално преобразуващо устройство. Това е машина, която поставя непрекъснати ролки полиетиленово фолио в запечатани, перфорирани и сърцеви-навити торби и ги зарежда в битови и промишлени контейнери. За да разберем какво представлява машината за производство на торби за боклук и как тя работи механично, трябва да разберем как екструдирането на филма, прецизното запечатване, контролираното сгъване и автоматичното навиване работят заедно. Тези части определят функцията на машината.
Определяне на оборудването
A Машина за производство на торби за боклуке система за преобразуване надолу по веригата. Захранва се от предварително-екструдиран полиетиленов филм. Това фолио може да бъде еднослойно раздуто фолио или много-слойно раздуто фолио. Или може да е плосък панел, който се нуждае от сгъване. След това машината пуска филма през поредица от стъпки. Тези стъпки включват запечатване, перфориране, рязане и навиване. Крайният продукт е готова чанта, готова за опаковане и изпращане. Самата машина не прави филм. Тази работа принадлежи към производствената линия за екструдиране на раздуто фолио. Вместо това машината е структурно трансформирана. Създава уплътнение на дъното на торбата. Позволява линията на перфорация, така че потребителите да могат да откъснат една торба от ролката. Той образува уплътнение във формата на звезда-или плоско уплътнение, което определя как се отваря торбата и колко тегло може да издържи.
Разликата между мембраната и торбата е в начина, по който работи. Американското дружество за изпитване и материали (ASTM) има стандарт, наречен D1709 за устойчивост на удар на полиетиленово фолио. В този стандарт мембраната и торбичката за преобразуване се измерват като две отделни неща. Свойствата на материала на фолиото и структурната геометрия на торбата влияят върху свойствата на фолиото. Машината за производство на торби за боклук не променя свойствата на материала на филма. Но това влияе до голяма степен на структурното поведение на чантата. Това се постига чрез контролиране на геометрията, прецизността на сгъване и рязане на печата.
Основни работни етапи
Етап 1: Развиване на фолиото и контрол на напрежението
Процесът започва с ролка от тръбно или плоско фолио. Свитъкът е монтиран на електрическа машина за навиване. Филмовите ролки, използвани в производството на торби за боклук, обикновено тежат между 200 и 500 кг. Те могат да бъдат широки 1000-1500 милиметра. Устройството за развиване трябва да достави фолиото до станцията за запечатване надолу по веригата с контролирано напрежение. За полиетилен с ниска плътност (LDPE) опънът обикновено е 15 и 40 нютона. Ако напрежението е твърде голямо, филмът ще се разтегне и стесни. Това се нарича деколте. Ако напрежението е твърде ниско, филмът ще се набръчка и уплътнението ще се размести.
Обществото на инженерите по пластмаси (SPE) има техническо референтно значение за обработката на полиолефинов филм. Той казва, че контролът на напрежението трябва да бъде с точност до ± N, което е необходимо, за да се поддържа стабилен размер на филма. Това важи особено за филми от 10–25 μm, които са често срещани в торбичките за битови отпадъци. Съвременните машини се изпълняват чрез обратна връзка със затворен-контур въз основа на динамометрични клетки. Танцуващи ролки или динамометрични клетки измерват действителното напрежение на мрежата между 50 и 100 пъти в секунда. След това машината за развиване на серво задвижване променя скоростта си, за да поддържа напрежението в зададената точка. Когато фолиото свърши, диаметърът на ролката се свива и рамото на лоста се скъсява. Така контролерът автоматично повишава скоростта пропорционално. Това поддържа линейното напрежение постоянно.
Етап 2: Сгъване и центриране на клин
Ако входящият филм е плосък, а не предварително-интубиран, той трябва да бъде сгънат в тръба в този момент. Два странични сгъваеми панела ще свършат работа. Това са фино оформени метални или полиетиленови листове с висока -плътност. Те създават гънки навътре. Гънките стесняват плоската ширина и също така ви позволяват да видите страничните гънки на готовата чанта. За предварително-тръбен филм тази стъпка не е задължителна. Все пак филмът минава през сплескване. Тази секция гарантира, че и двата клина имат еднаква дълбочина, преди фолиото да навлезе в зоната за запечатване.
Системата от направляващи релси използва ултразвукови или оптични сензори. Тези сензори могат да видят къде е филмът отляво и отдясно. След това го калибрираха в реално време през кормилната рамка на машината за навиване. Дори отклонение от 2 mm може да причини проблеми. Долното уплътнение ще се отклони от центъра. Това прави границите на уплътнението на торбите неравни. Тези торби ще се счупят, когато се напълнят. TAPPI е техническата асоциация за целулозно-хартиената промишленост. Отделът за конвертиране включва и конвертиране на полимерно фолио. TAPPI посочи, че точността на насочване по ръба ±0,5 mm е стандартна за високо{11}}устройства за опаковане в торби над 200 обиколки в минута.
Етап 3: Уплътняване на дъното
Долното уплътнение е най-важната структурна част на торбата за боклук. Тя трябва да е достатъчно стегната, за да предотврати изтичането на мокри отпадъци. Освен това трябва да е достатъчно здрав, за да издържи тежестта на пълна чанта, когато чантата се дърпа от презрамките или горния ръб.
Има три основни форми на уплътнение:
Плоско (или право) уплътнение. Това е хоризонтално термозапечатване по ширината на торбата. Това е най-лесният и бърз начин. Но оказва натиск върху краищата на мембраната. Острият ъгъл между дебелото зърно и филма ще се напука при натоварване. Изследване, публикувано от Обществото на инженерите по пластмаси в неговите сборници от конференцията ANTEC, показва, че счупването на торбичките е между 65 и 75 процента от капацитета на звездната опаковка. Това се дължи на напрежението в ръбовете на уплътненията.
Звездообразно уплътнение (или уплътнение на шев). Външните гънки се отвориха отдолу. Филмът се събира в звездички или звездички. След това кръгло или извито уплътнение заварява всички слоеве едновременно. Това разпределя натиска в много криви, а не само в два ъгъла. Той също така се отървава от прорезните джобове, които улавят течността в дизайн с плоско уплътнение. Обединени САЩ. Агенцията за опазване на околната среда (EPA) проучва твърдите битови отпадъци. В него се казва, че звездообразната -запечатана структура е основната форма на тежките торби за отпадъци, тъй като издържа на течове и балансира опората на товара.
C Сгъваемо (или плоско-долно) уплътнение. Това е хибриден дизайн. Дъното е плоско запечатано, но има двойна гънка, за да направи основа с клинове. Това дава плоско дъно на торбата, стояща в кошчето. Но това изисква по-сложна станция за запечатване с две успоредни запечатващи пръти, които работят при малко по-различни температури.
Механизмът за запечатване използва горещ прът или въртящ се нож. Полиетиленът с ниска плътност (LDPE) се поддържа при 160–200 градуса C. Точната температура зависи от дебелината на филма, индекса на стопяване на смолата и линейната скорост. запечатващата лента притиска филма към опорната ролка от силиконов каучук за фиксиран престой от 0,15–0,4 секунди. Международната организация по стандартизация (ISO) има ISO 11607-2 за стерилни опаковки в края на-животния им цикъл. Този стандарт трябва да се използва за изпитване на неговата якост на запечатване. Той казва, че полиетиленовото фолио трябва да има якост на термично запечатване, по-голяма от 5N на 25 mm ширина на запечатването. Това може да се постигне от машината за производство на торби за боклук чрез поддържане на еднаква температура на запечатване в рамките на ±5 градуса по цялата ширина. Този толеранс изисква вградени термодвойки да бъдат поставени на всеки 50 mm.
Етап 4: Перфорация и рязане
Когато долното уплътнение е завършено, филмът се придвижва към станцията за перфориране. Тук въртящ се нож или фиксирано острие образуват пунктирана линия. Линията позволява на потребителите да късат отделни торби от свитъци. Перфорацията трябваше да е достатъчно дълбока, за да може някой да я разкъса с ръка. Съгласно ASTM D1922 това обикновено изисква сила на разкъсване от 3 -8 N за подобряване на устойчивостта на разкъсване. Но не може да е толкова дълбоко, че торбата да се разкъса по време на навиване, транспортиране или използване.
Разрезът, който отделя една торба от следващата, се прави по същото време, когато дъното на следващата торба се запечатва. Или веднага след печата. Следователно всеки цикъл на запечатване е пълна торба. Режещите остриета обикновено са въртящи се кръгли ножове. Изработен е от бързорежеща стомана или волфрамов карбид. Острието работи върху наковалня с контролна междина от 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science се публикува от Wiley Press. Резултатите показват, че остротата на острието пряко влияе върху чистотата на рязане. Острие с радиус по-малък от 2 μm се срязва чисто. Този ясен разрез не оставя лека следа от разкъсване върху филма. Но остриетата с радиус над 5 микрона имат грапави ръбове. Когато торбата е заредена, този грапав ръб се превръща в дефект на уплътнението.
Етап 5: Сгъване и навиване на сърцевината
Готовите торбички се увиват около картонени сърцевини за опаковане на дребно. Вътрешният диаметър на тези сърцевини обикновено е 38 mm или 76 mm. Станцията за навиване трябва да сгъне торбата от плат по определен модел. Обичайните модели са C или тройна. Това сгъване прави ролката по-малка в диаметър. Той също така кара отделните торбички да излизат чисти при издърпване.
Машина за производство на торби за боклук приема сгъваема дъска. Платката се намира преди машината за навиване. Той създава необходимия модел на сгъване, докато фолиото контролира напрежението. Навиващото устройство е централна задвижваща система. Ядрото се върти на моторизиран вал. С увеличаване на диаметъра на ролката напрежението намалява. Това предотвратява смачкването на вътрешния слой от тежестта на външния слой. Този заострен контрол на напрежението е много важен. Гъвкавите фолиа за намотаване също са обхванати от техническите стандарти на Асоциацията на индустрията за нетъкани тъкани (INDA). INDA казва, че съотношенията 30 30 – 50 процента са най-добри. Това означава, че крайното напрежение на намотката е 30–50 процента% от първоначалното напрежение. Тези съотношения предотвратяват разширяването на ролката и деформацията на сърцевината в многослойна ролка.
За торби с меки корици това е отделна сгъваема торба, а не ролка, с различен път. Пътеката се разклоняваше зад станцията за рязане. Стакер събира и брои торби. След това папката прилага окончателния режим на сгъване. След това поставете чантата в кутията.
Интегриране на лента за рисуване
Много торби за битови отпадъци имат тиранти. Това е тясна ивица филм, обикновено широка 6 -10 mm. Тя минава по горния ръб на чантата, стърчи на възли от двете страни. Добавянето на производство на теглителна лента към машината за производство на торби за боклук изисква две допълнителни части. Първият е лентов екструдер или модул за рязане на лента. Това кара лентата да се навива от втория филм. Втората е свързваща станция. Тази горещо заварена или ултразвукова самозалепваща лента има горен и долен подгъв в цикъла на запечатване.
Ултразвуковият метод на свързване става все по-разпространен. Не се нуждае от лепила. Това избягва проблеми,-чувствителни към температурата. Edison Welding Institute (EWI) е независим материал, който се присъединява към изследователския екип. EWI публикува проучване в тази насока. Резултатите показват, че ултразвуковата якост на отлепване на полиетиленовите ленти е 12 – 18 N/ 25 mm. Това е над прага от 8N, необходим за надеждно затваряне на чантата. Той използва 60 процента по-малко енергия от термичното свързване на същия конектор.
Материални съображения и устойчивост
Основният материал на торбите за отпадъци е полиетилен с ниска плътност (LDPE) или линеен полиетилен с ниска плътност (LLDPE). Полиетиленът с висока плътност (HDPE) се използва за производството на по-тънки и по-евтини торбички. Европейската агенция по химикали (ECHA) работи съгласно регламента REACH. Той следи добавките, използвани в пластмасите, като асерукамид, силициев диоксид и оцветители (сажди за черни торби и титаново бяло за бели торби). Новите правила предизвикаха интерес към рециклирано след -потребителя (PCR) съдържание. Регламентът за опаковки и отпадъци от опаковки определя цел за рециклиране от 35 процента за пластмасови опаковки до 2030 г. Това директно променя избора на материали и начина, по който се борави с машините.
Машината за производство на торби за боклук трябва да може да се адаптира към различните характеристики на потока на PCR смесите. В сравнение с новата смола, рециклираният полиетилен има по-широк диапазон на молекулно тегло и по-голяма вариация на потока на стопилката. Това води до по-малка дебелина на филма и повече гел частици. Това са петна от неразтопена смола, които могат да причинят проблеми с уплътнението. Промените в машината включват малко по-високи температури на уплътняване от около + 5-10 градуса. Включени са и по-дълги времена за спиране от около +0.05 секунди. Те трябва да проверяват остриетата по-често, за да се справят с абразивната мръсотия в PCR филмите.
Контрол на качеството и тестване
Готовият пакет подлежи на стандартна проверка, за да се тества неговата ефективност. Ключовите тестове включват:
Тест на падане (ASTM D5276). Претеглена чанта падна от определена височина. Това имитира въздействието на изхвърляне в контейнер или кош. Чантата с-форма на звезда обикновено издържа на падане от височина между 1,2 и 1,5 метра с тегло 5 кг. При същото натоварване плоският-пакет ще се повреди на 0,8–1,0 m.
Якост на уплътнението (ASTMF88). Това е тест за отлепване на долното уплътнение. Той измерва силата, необходима за счупване на печата. Минималната приемлива стойност за домакинските найлонови торбички е 5 N/25 mm. Стойността на тежък изпълнителен пакет е 12 N/25 mm.
Устойчивост на пробиване (ASTM D4833). Това измерва силата, необходима за пробиване на филма с конус. Симулира контакт с остри отпадъци. Типичните стойности на 15 – 25 μm LDPE филм са 5-15 N.
Международният търговски център (ITC) е съвместна агенция на ООН и Световната търговска организация. ITC е включил тези методи за тестване в своето техническо ръководство за доставка на консумативи за управление на отпадъците. Тези ръководства са достъпни за градски и институционални купувачи. Това гарантира, че машинно{3}}изработените чанти отговарят на стандартите за изпълнение на договора преди изпращане.
Заключение
Машината за производство на торби за боклук е много-етапна преобразуваща система. Основната му задача е да произвежда непрекъснато полиетиленово фолио в запечатани, перфорирани и навити торби. Тази работа зависи от прецизното съгласуване на напрежението при разгъване, гънки, термични запечатвания, изрязване на перфорации и извиване на геометрични форми. Производителността на машината не се измерва само от скоростта на производство, стандартната настройка обикновено е 150–250 цикъла в минута. Може да се измери и със структурната здравина на изработените торби. Тази якост зависи от еднородността на температурата на уплътнението, остротата на острието, дълбочината на перфорацията и разпределението на напрежението в целия модел на уплътнението. С новите правила преработвателите ще преминат към рециклируеми фолиа, системите за сортиране на отпадъци ще изискват повече видове торби и способността на машините да обработват различни материали, като същевременно поддържат качеството на запечатване и рязане, ще има все по-голямо влияние върху производствената им стойност
Референции
- Европейска асоциация на организациите за рециклиране и оползотворяване на пластмаси (EPRO).Европейски пазарни статистики за рециклиране на пластмаси и анализ на материалния поток.
- ASTM International.ASTM D1709 - Стандартни методи за изпитване на устойчивост на удар на пластмасово фолио по метода на свободно{1}}падаща стрела.
- Общество на инженерите по пластмаси (SPE).Техническа справка за обработка на полиолефинов филмиМатериали от конференцията на ANTEC - Геометрия на уплътнението и ефективност на натоварване в торби за отпадъци.
- Отдел за конвертиране на TAPPI.Технически насоки за операции по конвертиране на гъвкаво фолио.
- Агенция за опазване на околната среда на САЩ (EPA).Проучвания за характеризиране на твърдите битови отпадъци - Анализ на опаковки и контейнери.
- ISO 11607-2:2019.Опаковка за терминално стерилизирани медицински изделия - Част 2: Изисквания за валидиране за процеси на формоване, запечатване и сглобяване.
- Уайли -Журнал за приложна полимерна наука- Геометрия на ръба на острието и качество на рязане при конвертиране на полиетиленово фолио.
- INDA - Асоциация на индустрията за нетъкани тъкани.Технически стандарти за навиване на гъвкаво фолио и управление на сърцевината.
- Институт по заваряване на Едисон (EWI).Ултразвуково залепване на фуги от полиетиленово фолио - Изследвания за якост и енергийни характеристики.
- Европейска агенция по химикали (ECHA).Регламент REACH - Мониторинг на добавки за състави от полиолефиново фолио.
- ASTM International.ASTM D5276 - Стандартен метод за изпитване за изпитване на падане на натоварени контейнери; ASTM F88 - Стандартен метод за изпитване за якост на уплътнение на гъвкави бариерни материали; ASTM D4833 - Стандартен метод за изпитване за устойчивост на геотекстил на пробиване.
- Международен търговски център (ITC) / СТО.Технически насоки за обществени поръчки за консумативи за управление на отпадъците.
