Мешки для мусора — один из крупнейших видов продукции на мировом рынке мягкой упаковки. По оценкам Европейской ассоциации организаций по переработке пластмасс, только в Европе ежегодно для сбора бытовых и коммерческих отходов используется более 8 миллионов тонн полиэтиленовой пленки. Глобальный уровень потребления намного выше. На производственном конце этой цепочки поставок имеется специальное конверсионное устройство. Это машина, которая укладывает непрерывные рулоны полиэтиленовой пленки в запечатанные, перфорированные и намотанные мешки с сердцевиной-и загружает их в бытовые и промышленные контейнеры. Чтобы понять, что такое машина для изготовления мешков для мусора и как она работает механически, нам необходимо понять, как работают вместе экструзия пленки, прецизионное запечатывание, контролируемое складывание и автоматическая намотка. Эти детали определяют функцию машины.
Определение оборудования
A Машина для изготовления мешков для мусорапредставляет собой последующую систему преобразования. Подается из предварительно-экструдированной полиэтиленовой пленки. Эта пленка может быть однослойной или много-пленкой, выдувной выдувом. Или это может быть плоская панель, которую нужно сложить. Затем машина запускает фильм через ряд шагов. Эти этапы включают запечатывание, перфорацию, резку и намотку. Конечным продуктом является готовый пакет, готовый к упаковке и отправке. Сама машина пленку не снимает. Эта работа принадлежит линии по производству экструзионной линии для экструзии пленки с раздувом. Вместо этого машина конструктивно преобразилась. Создает запечатывание дна мешка. Это позволяет использовать линию перфорации, чтобы пользователи могли оторвать один пакет от рулона. Он образует звездчатое-запечатывание или плоское уплотнение, которое определяет, как открывается сумка и какой вес она может выдержать.
Разница между мембраной и сумкой заключается в том, как она работает. Американское общество испытаний и материалов (ASTM) имеет стандарт D1709 по ударопрочности полиэтиленовой пленки. В этом стандарте мембрана и конвертер измеряются как две отдельные вещи. Свойства материала пленки и структурная геометрия пакета влияют на свойства пленки. Машина для изготовления мешков для мусора не меняет свойств материала пленки. Но это в значительной степени влияет на структурное поведение сумки. Это достигается за счет контроля геометрии, точности складывания и резки уплотнителя.
Основные рабочие этапы
Этап 1: Размотка пленки и контроль натяжения
Процесс начинается с рулона трубчатой или плоской пленки. Свиток установлен на электрической намоточной машине. Рулоны пленки, используемые при производстве мешков для мусора, обычно весят от 200 до 500 кг. Их ширина может составлять 1000-1500 миллиметров. Разматыватель должен доставлять пленку на следующую станцию запечатывания с контролируемым натяжением. Для полиэтилена низкой плотности (ПЭВД) напряжение обычно составляет 15 и 40 Ньютонов. Если натяжение слишком велико, пленка растянется и сузится. Это называется вырез. Если натяжение слишком слабое, пленка сморщится, и уплотнение сместится.
Общество инженеров по пластмассам (SPE) имеет техническую справочную информацию по переработке полиолефиновых пленок. В нем говорится, что контроль натяжения должен быть с точностью до ± Н, что необходимо для поддержания стабильного размера пленки. Особенно это касается пленок толщиной 10–25 мкм, которые часто встречаются в мешках для бытового мусора. В современных машинах реализована обратная связь по замкнутому-контуру на основе датчиков нагрузки. Танцевальные ролики или тензодатчики измеряют фактическое натяжение полотна от 50 до 100 раз в секунду. Затем разматывающая машина с сервоприводом меняет свою скорость, чтобы поддерживать натяжение в заданной точке. Когда пленка заканчивается, диаметр рулона уменьшается и плечо рычага укорачивается. Таким образом, контроллер автоматически пропорционально повышает скорость. Это сохраняет линейное натяжение постоянным.
Этап 2. Сгибание и центрирование косынки
Если поступающая пленка плоская, а не предварительно-интубирована, на этом этапе ее необходимо сложить в трубку. Две боковые складные панели справятся с этой задачей. Это тонко сформированные листы металла или полиэтилена высокой-плотности. Они создают внутренние складочки. Складки сужают ширину плоской поверхности, а также позволяют увидеть боковые складки на готовой сумке. Для предварительно-пленочной пленки этот шаг не требуется. Тем не менее, фильм проходит через сглаживающую часть. Этот участок гарантирует, что обе косынки будут иметь одинаковую глубину до того, как пленка попадет в зону запечатывания.
В системе направляющих используются ультразвуковые или оптические датчики. Эти датчики могут видеть, где находится пленка слева и справа. Затем они откалибровали его в реальном времени с помощью рулевой рамы размоточного станка. Даже отклонение в 2 мм может вызвать проблемы. Нижнее уплотнение будет отклоняться от центра. Это делает края запечатывания пакетов неровными. Эти мешки порвутся, когда будут наполнены. TAPPI — техническая ассоциация целлюлозно-бумажной промышленности. Подразделение переработки также включает в себя переработку полимерных пленок. Компания TAPPI сообщила, что точность ведения кромки ±0,5 мм является стандартной для высокоскоростных упаковочных устройств,-свыше 200 кругов в минуту.
Этап 3: Нижняя герметизация
Нижний уплотнитель — важнейшая конструктивная часть мешка для мусора. Он должен быть достаточно герметичным, чтобы предотвратить вытекание влажных отходов. Он также должен быть достаточно прочным, чтобы выдержать вес полной сумки, когда ее тянут за лямки или верхний край.
Существует три основные формы уплотнений:
Плоское (или прямое) уплотнение. Это горизонтальная термосварка по ширине пакета. Это самый простой и быстрый способ. Но он оказывает давление на края мембраны. Острый угол между толстым валиком и пленкой треснет под нагрузкой. Исследование, опубликованное Обществом инженеров по пластмассам в материалах конференции ANTEC, показало, что разрывы мешков составляют от 65 до 75 процентов от вместимости упаковки Star Pack. Это происходит из-за напряжения на краях кромок уплотнения.
Звездчатое уплотнение (или шовное уплотнение). Складки ластовицы раскрылись внизу. Пленка собрана в звездочки или узор звездочки. Затем круговой или изогнутый уплотнитель сваривает все слои одновременно. Это распределяет давление на множество поворотов, а не только на два поворота. Он также избавляется от щелевых карманов, которые улавливают жидкость, благодаря конструкции с плоским уплотнением. Соединённые США. Агентство по охране окружающей среды (EPA) изучает твердые бытовые отходы. В нем говорится, что герметичная конструкция со звездочкой- является основной формой тяжелых мешков для мусора, поскольку она предотвращает протечки и уравновешивает нагрузку.
C Складное уплотнение (или уплотнение с плоским-дном). Это гибридная конструкция. Дно плоское, запечатанное, но имеет двойную складку, образующую основание со складками. Это придает мешку плоское дно, стоящему в мусорном ведре. Но для этого требуется более сложная станция запечатывания с двумя параллельными запаивающими планками, которые работают при несколько разных температурах.
В механизме уплотнения используется горячий стержень или вращающийся нож. Полиэтилен низкой плотности (ПЭВД) хранится при температуре 160–200 градусов Цельсия. Точная температура зависит от толщины пленки, индекса расплава смолы и линейной скорости. герметизирующая планка прижимает пленку к опорному валу из силиконовой резины на фиксированное время 0,15–0,4 секунды. Международная организация по стандартизации (ISO) имеет стандарт ISO 11607-2 для стерильной упаковки,-с истекшим сроком годности. Этот стандарт должен использоваться для испытания прочности уплотнения. В нем говорится, что полиэтиленовая пленка должна иметь прочность термосваривания более 5 Н на 25 мм ширины шва. Этого можно достичь с помощью машины для изготовления мешков для мусора, поддерживая постоянную температуру уплотнения в пределах ± 5 градусов по всей ширине. Этот допуск требует установки встроенных термопар через каждые 50 мм.
Этап 4: Перфорация и резка
Когда нижняя сварка завершена, пленка перемещается на станцию перфорации. Здесь вращающийся нож или фиксированное лезвие образуют пунктирную линию. Линия позволяет пользователям отрывать отдельные пакеты из свитков. Перфорация должна была быть достаточно глубокой, чтобы кто-то мог разорвать ее вручную. Согласно ASTM D1922, для улучшения сопротивления раздиру обычно требуется усилие раздира 3 -8 Н. Но он не может быть настолько глубоким, чтобы сумку можно было разорвать во время наматывания, транспортировки или использования.
Разрез, отделяющий один пакет от другого, делается одновременно с запечатыванием дна следующего пакета. Или сразу после печати. Таким образом, каждый цикл запечатывания представляет собой полный пакет. Режущие лезвия обычно представляют собой вращающиеся дисковые ножи. Он изготовлен из быстрорежущей-стали или карбида вольфрама. Лопасть работает на опорном ролике с контрольным зазором 0.02 -0.05 мм. Журнал прикладной науки о полимерах издается Wiley Press. Результаты показывают, что острота лезвия напрямую влияет на чистоту резки. Лезвие радиусом менее 2 мкм разрезается чисто. Этот четкий разрез не оставляет на пленке небольших следов разрывов. А вот лезвия радиусом более 5 микрон имеют неровные края. Когда мешок загружен, этот неровный край приводит к нарушению герметичности.
Этап 5: Складывание и намотка сердечника
Готовые пакеты оборачивают картонными гильзами для розничной упаковки. Внутренний диаметр этих сердечников обычно составляет 38 мм или 76 мм. Намоточная станция должна складывать тканевый мешок по определенному шаблону. Распространенные шаблоны — C или тройной. Такое складывание делает валик меньшим в диаметре. Благодаря этому отдельные пакеты выходят чистыми, когда их вытягивают.
Машина для изготовления мешков для мусора использует складную доску. Плата расположена перед намоточной машиной. Он создает необходимый рисунок сгиба, а пленка контролирует натяжение. Намотчик представляет собой центральную приводную систему. Сердечник вращается на моторизованном валу. По мере увеличения диаметра ролика натяжение уменьшается. Это предотвращает разрушение внутреннего слоя под действием веса внешнего слоя. Этот конический контроль натяжения очень важен. Гибкие намоточные пленки также подпадают под действие технических стандартов Ассоциации производителей нетканых материалов (INDA). INDA утверждает, что соотношение 30 30 – 50 процентов является лучшим. Это означает, что окончательное натяжение обмотки составляет 30–50% от первоначального натяжения. Эти соотношения предотвращают расширение рулона и деформацию сердцевины многослойного рулона.
Для пакетов в мягкой обложке это отдельный складной пакет, а не рулон, с другим путем. За станцией резки тропа разветвлялась. Штабелер собирает и пересчитывает мешки. Затем к папке применяется окончательный режим складывания. Затем положите сумку в коробку.
Интеграция с лентой
Многие мешки для бытового мусора имеют подтяжки. Это узкая полоска пленки, обычно шириной 6 -10 мм. Она проходит по верхнему краю сумки, торча узлами с обеих сторон. Чтобы добавить ленту к устройству для изготовления мешков для мусора, требуются две дополнительные детали. Первый — это ленточный экструдер или модуль резки ленты. Это приводит к тому, что лента от второй пленки сматывается. Вторая — станция связи. Эта клейкая лента, сваренная горячим способом или ультразвуком, имеет верхнюю и нижнюю кромку в процессе запечатывания.
Метод ультразвуковой сварки становится все более распространенным. Для этого не нужны клеи. Это позволяет избежать проблем,-чувствительных к температуре. Институт сварки Эдисона (EWI) — независимый материал, присоединившийся к исследовательской группе. EWI опубликовал исследование по этому поводу. Результаты показывают, что прочность полиэтиленовых лент на отслаивание ультразвуком составляет 12 – 18 Н/25 мм. Это превышает порог 8N, необходимый для надежного закрытия пакета. При этом используется на 60 процентов меньше энергии, чем при термическом соединении того же разъема.
Материальные соображения и устойчивость
Основным материалом мешков для мусора является полиэтилен низкой плотности (LDPE) или линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE). Полиэтилен высокой плотности (HDPE) используется для изготовления более тонких и дешевых пакетов. Европейское химическое агентство (ECHA) действует в соответствии с регламентом REACH. Он контролирует добавки, используемые в пластмассах, такие как асерукамид, диоксид кремния и красители (углеродная сажа для черных пакетов и титановые белила для белых пакетов). Новые правила вызвали интерес к контенту, переработанному-потребителем (PCR). Положение об упаковке и упаковочных отходах устанавливает цель переработки пластиковой упаковки на уровне 35 процентов к 2030 году. Это напрямую меняет выбор материалов и способы обращения с машинами.
Машина для изготовления пакетов для мусора должна быть способна адаптироваться к различным характеристикам текучести ПЦР-смесей. По сравнению с новой смолой, переработанный полиэтилен имеет более широкий диапазон молекулярной массы и большую изменчивость текучести расплава. Это приводит к меньшей толщине пленки и большему количеству частиц геля. Это частички нерасплавленной смолы, которые могут вызвать проблемы с уплотнением. Изменения в машине включают немного более высокую температуру уплотнения (около + 5-10 градусов). Также включено более длительное время остановки, составляющее около +0.05 секунд. Им необходимо чаще проверять лезвия, чтобы избавиться от абразивных загрязнений на пленках ПЦР.
Контроль качества и тестирование
Готовая упаковка подлежит стандартной проверке для проверки ее работоспособности. Ключевые тесты включают в себя:
Испытание на падение (ASTM D5276). Утяжеленная сумка упала с определенной высоты. Это имитирует эффект выброса в мусорное ведро или мусорное ведро. Сумка в форме звезды-обычно выдерживает падение с высоты 1,2–1,5 метра и весом до 5 кг. При той же нагрузке плоский-пакет выйдет из строя на высоте 0,8–1,0 м.
Прочность уплотнения (ASTMF88). Это испытание на отслаивание нижнего уплотнителя. Он измеряет силу, необходимую для разрушения печати. Минимально допустимое значение для бытовых полиэтиленовых пакетов составляет 5 Н/25 мм. Значение тяжелого контрактного пакета составляет 12 Н/25 мм.
Устойчивость к проколу (ASTM D4833). Это измеряет силу, необходимую для прокалывания пленки конусом. Он имитирует контакт с острыми отходами. Типичные значения для пленки ПЭВД толщиной 15–25 мкм составляли 5–15 Н.
Международный торговый центр (МТЦ) является совместным учреждением ООН и Всемирной торговой организации. ИТЦ включил эти методы тестирования в свое техническое руководство по закупкам материалов для управления отходами. Эти руководства доступны городским и институциональным покупателям. Это гарантирует, что мешки, изготовленные на машинном оборудовании, перед отправкой будут соответствовать контрактным стандартам.
Заключение
Машина для изготовления мешков для мусора — это многоэтапная-система переработки. Его основная задача — изготовление непрерывных полиэтиленовых пленок в запечатанных, перфорированных и намотанных мешках. Эта работа зависит от точной координации натяжения разворачивания, складок, термосварки, перфорационной резки и скручивания геометрических фигур. Производительность машины измеряется не только скоростью производства: стандартная настройка обычно составляет 150–250 циклов в минуту. Это также можно измерить по структурной прочности изготовленных сумок. Эта прочность зависит от однородности температуры уплотнения, остроты лезвия, глубины перфорации и распределения напряжений по рисунку уплотнения. Благодаря новым правилам переработчики перейдут на пленку, пригодную для вторичной переработки, системы сортировки мусора потребуют большего количества типов пакетов, а способность машин обрабатывать различные материалы, сохраняя при этом качество запечатывания и резки, будет оказывать все большее влияние на их производственную ценность.
Ссылки
- Европейская ассоциация организаций по переработке и восстановлению пластмасс (EPRO).Статистика европейского рынка переработки пластмасс и анализ потоков материалов.
- АСТМ Интернешнл.Стандартные методы испытания ASTM D1709 - пластиковой пленки на ударопрочность методом свободного-падающего дротика.
- Общество инженеров по пластмассам (SPE).Технический справочник по переработке полиолефиновых пленокиМатериалы конференции ANTEC - Геометрия уплотнения и характеристики нагрузки в мешках для мусора.
- Конверсионный отдел TAPPI.Технические рекомендации по операциям по переработке гибкой пленки.
- Агентство по охране окружающей среды США (EPA).Исследования характеристик твердых бытовых отходов - Анализ упаковки и контейнеров.
- ИСО 11607-2:2019.Упаковка для окончательно стерилизованных медицинских изделий - Часть 2. Требования к валидации процессов формования, герметизации и сборки.
- Уайли -Журнал прикладной науки о полимерах- Геометрия кромки лезвия и качество резки при переработке полиэтиленовой пленки.
- INDA - Ассоциация производителей нетканых материалов.Технические стандарты намотки гибкой пленки и управления сердечниками.
- Институт сварки Эдисона (EWI).Ультразвуковая сварка стыков полиэтиленовой пленки - Исследования прочности и энергетических характеристик.
- Европейское химическое агентство (ECHA).Регламент REACH - Мониторинг добавок для рецептур полиолефиновых пленок.
- АСТМ Интернешнл.Стандартный метод испытаний ASTM D5276 - для испытания загруженных контейнеров на падение; Стандартный метод испытаний ASTM F88 - на прочность уплотнения гибких барьерных материалов; Стандартный метод испытаний ASTM D4833 - на устойчивость геотекстиля к проколу.
- Международный торговый центр (МТЦ)/ВТО.Руководство по техническим закупкам материалов для управления отходами.
