Vreće za smeće jedna su od najvećih vrsta proizvoda na globalnom tržištu meke ambalaže. Europsko udruženje organizacija za recikliranje plastike procjenjuje da se samo u Europi svake godine više od 8 milijuna tona polietilenske folije koristi za prikupljanje kućnog i komercijalnog otpada. Razine globalne potrošnje mnogo su veće. Na proizvodnom kraju ovog opskrbnog lanca nalazi se poseban uređaj za pretvorbu. To je stroj koji stavlja kontinuirane role polietilenske folije u zapečaćene, perforirane i jezgro-namotane vreće te ih puni u kućne i industrijske kante. Da bismo razumjeli što je stroj za izradu vreća za smeće i kako radi mehanički, moramo razumjeti kako ekstruzija filma, precizno brtvljenje, kontrolirano savijanje i automatsko namatanje rade zajedno. Ovi dijelovi određuju funkciju stroja.
Definiranje opreme
A Stroj za izradu vreća za smećeje sustav pretvorbe nizvodno. Napaja se prethodno-ekstrudiranim polietilenskim filmom. Ovaj film može biti jednoslojni ili više-slojni puhani film. Ili to može biti ravna ploča koju treba sklopiti. Stroj zatim pokreće film kroz niz koraka. Ovi koraci uključuju brtvljenje, bušenje, rezanje i namatanje. Krajnji proizvod je gotova torba, spremna za pakiranje i otpremu. Sam stroj ne stvara film. Taj posao pripada proizvodnoj liniji za ekstruziju puhane folije. Umjesto toga, stroj je strukturno transformiran. Stvara brtvljenje dna vrećice. Omogućuje liniju perforacije tako da korisnici mogu otrgnuti jednu vrećicu iz role. Formira zvjezda-brtvu ili plosnatu brtvu, koja određuje kako se torba otvara i koliko težine može izdržati.
Razlika između membrane i vrećice je način na koji funkcionira. Američko društvo za ispitivanje i materijale (ASTM) ima standard pod nazivom D1709 za otpornost polietilenske folije na udarce. 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. Stroj za izradu vreća za smeće ne mijenja svojstva materijala filma. Ali to u velikoj mjeri utječe na strukturno ponašanje torbe. To se postiže kontrolom geometrije, savijanja i preciznosti rezanja pečata.
Osnovne radne faze
Faza 1: Odmotavanje filma i kontrola napetosti
Proces započinje rolom cjevaste ili ravne folije. Svitak je montiran na električni stroj za namotavanje. Role folije koje se koriste u proizvodnji vreća za smeće obično teže između 200 i 500 kg. Mogu biti široki 1000-1500 milimetara. Odmatač mora isporučiti film do stanice za pečaćenje nizvodno uz kontroliranu napetost. Za polietilen niske gustoće (LDPE), napetost je obično 15 i 40 Newtona. Ako je napetost previsoka, film će se rastegnuti i suziti. To se zove dekolte. Ako je napetost preniska, film će se naborati i brtva će se dislocirati.
Društvo inženjera plastike (SPE) ima tehnički referentni značaj za obradu poliolefinskog filma. Kaže da kontrola napetosti mora biti točna do ± N. što je neophodno kako bi veličina filma ostala stabilna. To posebno vrijedi za folije od 10–25 μm, koje su uobičajene u vrećicama za kućni otpad. Moderni strojevi implementirani su povratnom-zatvorenom petljom temeljenom na mjernim ćelijama. Plesači valjci ili mjerne ćelije mjere stvarnu napetost mreže između 50 i 100 puta u sekundi. Stroj za odmotavanje servo pogona tada mijenja svoju brzinu kako bi održao napetost na postavljenoj točki. Kada se folija potroši, promjer role se smanjuje, a krak poluge skraćuje. Dakle, regulator automatski povećava brzinu proporcionalno. Ovo održava linearnu napetost konstantnom.
Faza 2: Umetni presavijanje i centriranje
Ako je ulazni film ravan, a ne pre-intubiran, u ovom se trenutku mora saviti u cijev. Dvije bočne sklopive ploče će obaviti posao. To su fino oblikovane metalne ili polietilenske ploče visoke-gustoće. Oni stvaraju unutarnje ušitne nabore. Nabori sužavaju ravnu širinu i također vam omogućuju da vidite bočne nabore na gotovoj torbi. Za pred-film u cijevima ovaj korak nije potreban. Ipak, film prolazi kroz dio ravnanja. Ovaj odjeljak osigurava da oba umetka imaju istu dubinu prije nego film uđe u područje zavarivanja.
Sustav vodilica koristi ultrazvučne ili optičke senzore. Ovi senzori mogu vidjeti gdje je film lijevo i desno. Zatim su ga kalibrirali u stvarnom vremenu kroz upravljački okvir na odmotaču. Čak i odstupanje od 2 mm može uzrokovati probleme. Donja brtva će odstupiti od sredine. Zbog toga su rubovi za brtvljenje vrećica neravni. Ove će se vrećice razbiti kad se napune. TAPPI je tehnička udruga za industriju celuloze i papira. Njegov odjel za preradu također uključuje preradu polimernih filmova. TAPPI je naveo da je točnost rubnog navođenja od ±0,5 mm standardna za-uređaje za vreće velike brzine preko 200 krugova u minuti.
Faza 3: Brtvljenje dna
Donja brtva je najvažniji strukturni dio vreće za smeće. Mora biti dovoljno čvrsto da spriječi curenje mokrog otpada. Također mora biti dovoljno čvrsta da izdrži težinu pune torbe kada se torba povlači za trake ili gornji rub.
Postoje tri glavna oblika pečata:
Ravna (ili ravna) brtva. To je horizontalno toplinsko brtvljenje po širini vrećice. Ovo je najlakši i najbrži način. Ali vrši pritisak na rubove membrane. Oštar kut između debele kuglice i filma će puknuti pod opterećenjem. Istraživanje koje je objavilo Društvo inženjera plastike u Zborniku konferencija ANTEC pokazalo je da se vrećice lome između 65 i 75 posto kapaciteta zvjezdanog paketa. To je zbog naprezanja na rubovima brtvila.
Brtva zvijezda (ili brtva šava). Umetni nabori su se otvorili na dnu. Film se skuplja u zvjezdicama ili uzorku zvjezdica. Zatim kružna ili zakrivljena brtva zavaruje sve slojeve u isto vrijeme. Ovo širi pritisak na mnoge krivulje, a ne samo na dva kuta. Također se rješava prorezanih džepova koji hvataju tekućinu u ravnom dizajnu brtve. Ujedinjeni SAD. Agencija za zaštitu okoliša (EPA) proučava kruti komunalni otpad. Kaže da je zvjezdasta-zapečaćena struktura glavni oblik teških vreća za otpad jer je otporna na curenje i uravnotežuje potporu tereta.
C Preklopljeno (ili ravno-dno) brtvljenje. Ovo je hibridni dizajn. Dno je ravno zapečaćeno, ali ima dvostruki nabor kako bi se napravila baza s ušicima. Ovo daje ravno dno vrećice koja stoji u kanti. Ali zahtijeva složeniju stanicu za brtvljenje s dvije paralelne šipke za brtvljenje koje rade na neznatno različitim temperaturama.
Mehanizam za brtvljenje koristi vrući štap ili rotirajući nož. Polietilen niske gustoće (LDPE) održava se na 160–200 stupnjeva C. Točna temperatura ovisi o debljini filma, indeksu taljenja smole i linearnoj brzini. seal bar pritišće film na silikonski gumeni potporni valjak za fiksno zadržavanje od 0,15–0,4 sekunde. Međunarodna organizacija za standardizaciju (ISO) ima ISO 11607-2 za sterilnu ambalažu na kraju-života. Ovaj se standard koristi za ispitivanje njegove čvrstoće brtvljenja. Kaže da polietilenska folija treba imati toplinsku čvrstoću brtve veću od 5N po 25 mm širine brtve. Ovo se može postići pomoću stroja za izradu vreća za smeće održavanjem ravnomjerne temperature zatvaranja unutar ±5 stupnjeva po cijeloj širini. Ova tolerancija zahtijeva postavljanje ugrađenih termoparova svakih 50 mm.
Faza 4: Perforacija i rezanje
Kada je donja brtva završena, film se pomiče do stanice za perforaciju. Ovdje nož koji se okreće ili fiksna oštrica čine isprekidanu liniju. Linija omogućuje korisnicima trganje pojedinačnih vrećica sa svitaka. Perforacija je morala biti dovoljno duboka da je netko rukom otvori. Prema ASTM D1922, to obično zahtijeva silu trganja od 3 -8 N da bi se poboljšala otpornost na trganje. Ali ne smije biti toliko duboka da se vrećica može rastrgati tijekom namatanja, transporta ili korištenja.
Rez koji odvaja jednu vrećicu od druge se pravi u isto vrijeme kada se zapečaćuje dno sljedeće vrećice. Ili odmah nakon pečata. Stoga je svaki ciklus pečaćenja cjelovita vreća. Noževi za rezanje su obično rotirajući kružni noževi. Izrađen je od-brzoreznog čelika ili volfram karbida. Oštrica radi na valjku s nakovnjem s kontrolnim razmakom od 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science izdaje Wiley Press. Rezultati pokazuju da oštrina oštrice izravno utječe na čistoću rezanja. Oštrica s polumjerom manjim od 2 μm čisto se reže. Ovaj jasan rez ne ostavlja blagi trag poderotine na filmu. Ali oštrice s polumjerom većim od 5 mikrona imaju grube rubove. Kada se vreća napuni, ovaj grubi rub se razvija u kvar brtve.
Faza 5: Savijanje i namotavanje jezgre
Gotove vrećice omotane su oko kartonskih jezgri za pakiranje u maloprodaji. Unutarnji promjer ovih jezgri obično je 38 mm ili 76 mm. Stanica za navijanje mora presavijati platnenu vrećicu u određenom uzorku. Uobičajeni uzorci su C ili trostruki. Ovo preklapanje čini valjak manjim promjerom. Također čini da pojedinačne vrećice izađu čiste kada ih povučete.
Stroj za izradu vreća za smeće koristi sklopivu ploču. Ploča se nalazi uzvodno od stroja za namatanje. Stvara željeni uzorak nabora, dok film kontrolira napetost. Navijač je središnji pogonski sustav. Jezgra se okreće na motoriziranu osovinu. Kako se promjer valjka povećava, napetost se smanjuje. Time se sprječava zgnječenje unutarnjeg sloja težinom vanjskog sloja. Ova sužena kontrola napetosti je vrlo važna. Fleksibilne folije za namotavanje također su obuhvaćene tehničkim standardima Udruge industrije netkanih tkanina (INDA). INDA kaže da je najbolji omjer 30 30 – 50 posto. To znači da konačna napetost namota iznosi 30-50 posto posto početne napetosti. Ovi omjeri sprječavaju širenje valjka i deformaciju jezgre u višeslojnom valjku.
Za vrećice s mekim uvezom, ovo je zasebna sklopiva vrećica, a ne rola, s različitim putem. Staza se odvajala iza rezališta. Slagač skuplja i broji vrećice. Mapa tada primjenjuje konačni način presavijanja. Zatim stavite vrećicu u kutiju.
Integracija trake za crtanje
Mnoge vreće za kućni otpad imaju tregere. Ovo je uska traka filma, obično široka 6 -10 mm. Prolazi duž gornjeg ruba torbe, stršeći u čvorovima s obje strane. Dodavanje proizvodnje vrpce za izradu vreća za smeće zahtijeva dva dodatna dijela. Prvi je ekstruder trake ili modul za rezanje trake. To uzrokuje da se traka za izvlačenje namota s drugog filma. Druga je stanica za spajanje. Ova vruće zavarena ili ultrazvučna ljepljiva traka ima gornji i donji rub u ciklusu brtvljenja.
Ultrazvučna metoda lijepljenja postaje sve češća. Ne trebaju ljepila. Time se izbjegavaju problemi-osjetljivi na temperaturu. Edison Welding Institute (EWI) neovisni je materijal koji se pridružuje istraživačkom timu. EWI je u tom smislu objavio studiju. Rezultati pokazuju da je otpornost polietilenskih traka na ultrazvučno ljuštenje 12 – 18 N/ 25 mm. To je iznad praga od 8N koji je potreban za pouzdano zatvaranje vrećice. Koristi 60 posto manje energije od toplinskog spajanja istog konektora.
Materijalna razmatranja i održivost
Glavni materijal vreća za otpad je polietilen niske gustoće (LDPE) ili linearni polietilen niske gustoće (LLDPE). Polietilen visoke gustoće (HDPE) koristi se za izradu tanjih, jeftinijih vrećica. Europska agencija za kemikalije (ECHA) djeluje prema uredbi REACH. Prati aditive koji se koriste u plastici, kao što su aserukamid, silicij i bojila (čađa za crne vrećice i titan bijela za bijele vrećice). Nova pravila potaknula su interes za post-korisnički reciklirani (PCR) sadržaj. Uredba o ambalaži i ambalažnom otpadu postavlja cilj recikliranja plastične ambalaže od 35 posto do 2030. To izravno mijenja odabir materijala i način na koji se rukuje strojevima.
Stroj za izradu vreća za smeće mora se moći prilagoditi različitim karakteristikama protoka PCR mješavina. U usporedbi s novom smolom, reciklirani polietilen ima širi raspon molekularne težine i veću varijaciju protoka taline. To rezultira manjom debljinom filma i više čestica gela. To su mrlje od neotopljene smole koje mogu uzrokovati probleme s brtvljenjem. Promjene u stroju uključuju malo više temperature brtve od oko + 5-10 stupnjeva. Uključena su i duža vremena zaustavljanja od oko +0.05 sekundi. Moraju češće pregledavati oštrice kako bi riješili abrazivnu prljavštinu u PCR filmovima.
Kontrola kvalitete i testiranje
Gotov paket podliježe standardnoj inspekciji kako bi se testirala njegova učinkovitost. Ključni testovi uključuju:
Ispitivanje padom (ASTM D5276). Torba s utezima pala je s određene visine. Ovo oponaša utjecaj bacanja u kantu ili kantu. Vreća u-obliku zvijezde obično preživi pad s visine između 1,2 i 1,5 metara s težinom od 5 kg. Pod istim opterećenjem, ravni-paket će se slomiti na 0,8–1,0 m.
Čvrstoća brtve (ASTMF88). Ovo je test ljuštenja donje brtve. Mjeri silu potrebnu za probijanje pečata. Najmanja prihvatljiva vrijednost za plastične vrećice za kućanstvo je 5 N/25 mm. Vrijednost teškog izvođačkog paketa je 12 N/25 mm.
Otpornost na probijanje (ASTM D4833). Ovo mjeri silu potrebnu za probijanje filma konusom. Simulira kontakt s oštrim otpadom. Tipične vrijednosti 15 – 25 μm LDPE filma bile su 5-15 N.
Međunarodni trgovinski centar (ITC) zajednička je agencija Ujedinjenih naroda i Svjetske trgovinske organizacije. ITC je ove metode testiranja uključio u svoj tehnički vodič za nabavu zaliha za gospodarenje otpadom. Ovi su vodiči dostupni gradskim i institucionalnim kupcima. To osigurava da strojno-izrađene vrećice ispunjavaju ugovorne standarde izvedbe prije otpreme.
Zaključak
Stroj za izradu vreća za smeće više-je sustav pretvaranja. Njegov glavni posao je izrada kontinuiranog polietilenskog filma u zatvorene, perforirane i omotane vrećice. Ovaj posao ovisi o preciznoj koordinaciji napetosti odvijanja, nabora, toplinskih brtvila, rezanja perforacija i uvijanja geometrijskih oblika. Učinkovitost stroja ne mjeri se samo brzinom proizvodnje, standardna postavka je obično 150–250 ciklusa u minuti. Može se mjeriti i strukturnom čvrstoćom izrađenih vrećica. Ova čvrstoća ovisi o ujednačenosti temperature brtve, oštrini oštrice, dubini perforacije i raspodjeli naprezanja kroz uzorak brtve. S novim pravilima prerađivači će se prebaciti na folije koje se mogu reciklirati, sustavi za razvrstavanje otpada zahtijevat će više vrsta vrećica, a sposobnost strojeva da rukuju različitim materijalima uz održavanje kvalitete zatvaranja i rezanja imat će sve veći utjecaj na vrijednost njihove proizvodnje
Reference
- Europsko udruženje organizacija za recikliranje i oporabu plastike (EPRO).Statistika europskog tržišta recikliranja plastike i analiza protoka materijala.
- ASTM International.ASTM D1709 - Standardne metode ispitivanja otpornosti plastične folije na udarce metodom slobodno-padajuće strijele.
- Društvo inženjera plastike (SPE).Tehničke upute za obradu poliolefinskog filmaiZbornik radova ANTEC konferencije - Geometrija brtvljenja i performanse opterećenja u vrećama za otpad.
- TAPPI odjel za pretvorbu.Tehničke smjernice za operacije pretvaranja fleksibilnog filma.
- Američka agencija za zaštitu okoliša (EPA).Studije o karakterizaciji komunalnog krutog otpada - Analiza ambalaže i spremnika.
- ISO 11607-2:2019.Ambalaža za terminalno sterilizirane medicinske uređaje - 2. dio: Zahtjevi za validaciju za procese oblikovanja, brtvljenja i sastavljanja.
- Wiley -Journal of Applied Polymer Science- Geometrija ruba oštrice i kvaliteta rezanja kod pretvorbe polietilenske folije.
- INDA - Udruga industrije netkanih tkanina.Tehnički standardi za namatanje fleksibilnog filma i upravljanje jezgrom.
- Edison Institut za zavarivanje (EWI).Ultrazvučno lijepljenje spojeva polietilenske folije - Studije čvrstoće i energetske učinkovitosti.
- Europska agencija za kemikalije (ECHA).Uredba REACH - Nadzor aditiva za formulacije poliolefinskog filma.
- ASTM International.ASTM D5276 - Standardna ispitna metoda za ispitivanje ispuštanja natovarenih spremnika; ASTM F88 - Standardna metoda ispitivanja za čvrstoću brtve fleksibilnih barijernih materijala; ASTM D4833 - Standardna metoda ispitivanja otpornosti geotekstila na probijanje.
- Međunarodni trgovački centar (ITC) / WTO.Tehničke smjernice za nabavu zaliha za gospodarenje otpadom.
