Мішки для сміття є одним із найбільших видів продукції на світовому ринку м’якої упаковки. За оцінками Європейської асоціації організацій з переробки пластику, тільки в Європі щорічно для збору побутових і комерційних відходів використовується більше 8 мільйонів тонн поліетиленової плівки. Глобальні рівні споживання набагато вищі. На виробничому кінці цього ланцюга постачання є спеціальний пристрій для перетворення. Це машина, яка поміщає безперервні рулони поліетиленової плівки в герметичні, перфоровані та згорнуті-мішки та завантажує їх у побутові та промислові бункери. Щоб зрозуміти, що таке машина для виготовлення мішків для сміття та як вона працює механічно, нам потрібно зрозуміти, як працюють разом екструзія плівки, точне запаювання, контрольоване згортання та автоматичне намотування. Ці частини визначають функцію машини.
Визначення обладнання
A Машина для виготовлення мішків для сміттяце система перетворення вниз за потоком. Він подається попередньо-екструдованою поліетиленовою плівкою. Ця плівка може бути одношаровою або багатошаровою. Або це може бути плоска панель, яку потрібно скласти. Потім машина запускає фільм через ряд кроків. Ці етапи включають запечатування, перфорацію, різання та намотування. Кінцевим продуктом є готовий мішок, готовий до упаковки та відправлення. Сама машина не знімає плівку. Ця робота належить до виробничої лінії екструзії плівки з видувом. Натомість машина структурно трансформується. Це створює нижнє ущільнення мішка. Це забезпечує лінію перфорації, щоб користувачі могли відірвати один мішок від рулону. Він утворює ущільнення у формі зірки-або плоске ущільнення, яке визначає те, як мішок відкривається та яку вагу він може витримати.
Різниця між мембраною та мішком полягає в тому, як вона працює. Американське товариство випробувань і матеріалів (ASTM) має стандарт D1709 на ударостійкість поліетиленової плівки. У цьому стандарті мембрана та конвертерна сумка вимірюються як дві окремі речі. Властивості плівки та структурна геометрія мішка впливають на властивості плівки. Машина для виготовлення мішків для сміття не змінює властивостей матеріалу плівки. Але це значною мірою впливає на структурну поведінку сумки. Це досягається шляхом контролю геометрії, точності фальцювання та розрізу пломби.
Основні робочі етапи
Етап 1: розмотування плівки та контроль натягу
Процес починається з рулону трубчастої або плоскої плівки. Сувій встановлений на електричній мотальній машині. Рулони плівки, які використовуються у виробництві мішків для сміття, зазвичай важать від 200 до 500 кг. Вони можуть мати ширину 1000-1500 міліметрів. Розмотувач повинен доставляти плівку до наступної станції зварювання з контрольованим натягом. Для поліетилену низької щільності (LDPE) напруга зазвичай становить 15 і 40 Ньютонів. Якщо натяг занадто великий, плівка розтягнеться і звужуватиметься. Це називається декольте. Якщо натяг занадто низький, плівка зморщиться, а пломба зрушиться.
Товариство інженерів із пластмас (SPE) має технічне довідкове значення для обробки поліолефінової плівки. У ньому сказано, що контроль натягу має бути з точністю до ± N, що необхідно для стабільного розміру плівки. Особливо це стосується плівок товщиною 10–25 мкм, які часто зустрічаються в пакетах для побутових відходів. Сучасні машини мають замкнутий-зворотний зв’язок на основі датчиків навантаження. Танцювальні ролики або тензодатчики вимірюють фактичний натяг полотна від 50 до 100 разів на секунду. Потім машина для розмотування сервоприводу змінює свою швидкість, щоб підтримувати напругу в заданій точці. Коли плівка закінчується, діаметр рулону зменшується, а важіль коротшає. Тому контролер автоматично збільшує швидкість пропорційно. Це зберігає лінійний натяг постійним.
Етап 2: складання ластовиці та центрування
Якщо вхідна плівка плоска, а не попередньо-інтубована, на цьому етапі її потрібно згорнути в трубку. Дві бічні складні панелі зроблять цю роботу. Це тонко сформовані листи з металу або поліетилену високої-щільності. Вони створюють ластовиці всередину. Складки звужують плоску ширину, а також дозволяють побачити бічні складки на готовій сумці. Для попередньо-плівки цей крок не є обов’язковим. Тим не менш, плівка проходить через секцію сплющення. Ця ділянка гарантує, що обидві вставки мають однакову глибину до того, як плівка потрапить у зону запечатування.
Система направляючих рейок використовує ультразвукові або оптичні датчики. Ці датчики можуть бачити, де плівка знаходиться зліва і справа. Потім вони відкалібрували його в реальному часі за допомогою кермової рами на розмотувачі. Навіть відхилення на 2 мм може спричинити проблеми. Нижнє ущільнення буде відхилятися від центру. Це робить краї ущільнення мішків нерівними. Ці мішки розіб'ються, коли їх наповнять. TAPPI — це технічна асоціація целюлозно-паперової промисловості. До його підрозділу Converting також входить переробка полімерної плівки. TAPPI вказав, що стандартом для високошвидкісних{11}}пристроїв для мішків понад 200 кіл за хвилину є точність орієнтації краю ±0,5 мм.
Етап 3: Ущільнення дна
Нижнє ущільнення є найважливішою конструктивною частиною мішка для сміття. Він повинен бути досить щільним, щоб вологі відходи не витікали. Він також має бути достатньо міцним, щоб витримати вагу повної сумки, коли сумку тягнуть за ремені або верхній край.
Плоска (або пряма) печатка. Це горизонтальне термозварювання по ширині мішка. Це найпростіший і найшвидший спосіб. Але він тисне на краї мембрани. Гострий кут між товстим штапиком і плівкою трісне під навантаженням. Дослідження, опубліковане Товариством інженерів із пластмас у матеріалах конференції ANTEC, показало, що мішки розриваються від 65 до 75 відсотків ємності зіркової упаковки. Це відбувається через напругу на краях ущільнення.
Зірчаста печатка (або шовна печатка). Знизу ластовиці відкривалися. Плівка збирається зірочками або зірочкою. Потім кругле або вигнуте ущільнення зварює всі шари одночасно. Це розподіляє тиск на багато кривих, а не лише на два кути. Він також позбавляється від прорізних кишень, які захоплюють рідину, у формі плоского ущільнення. Сполучені США. Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA) вивчає тверді побутові відходи. У ньому сказано, що зірчаста-герметична структура є основною формою важких мішків для сміття, оскільки вона протистоїть витокам і врівноважує підтримку навантаження.
C Ущільнення зі складеним (або плоским-низом). Це гібридна конструкція. Дно має плоску герметичність, але має подвійну складку, щоб зробити основу з вставками. Це дає плоске дно пакету, який стоїть у відро. Але для цього потрібна складніша зварювальна станція з двома паралельними зварювальними штангами, які працюють при дещо різних температурах.
Механізм ущільнення використовує гарячий стрижень або обертовий ніж. Поліетилен низької щільності (LDPE) зберігається при температурі 160–200 градусів C. Точна температура залежить від товщини плівки, індексу розплаву смоли та лінійної швидкості. seal bar притискає плівку до опорного валика з силіконової гуми протягом 0,15–0,4 секунди. Міжнародна організація стандартизації (ISO) має стандарт ISO 11607-2 для стерильної упаковки, що закінчила термін служби. Цей стандарт слід використовувати для перевірки його міцності ущільнення. У ньому сказано, що поліетиленова плівка повинна мати міцність термічного зварювання більше 5 Н на 25 мм ширини зварювання. Цього можна досягти за допомогою машини для виготовлення мішків для сміття, підтримуючи рівномірну температуру ущільнення в межах ±5 градусів по всій ширині. Цей допуск вимагає розміщення вбудованих термопар через кожні 50 мм.
Етап 4: Перфорація та різання
Коли нижня герметизація завершена, плівка переміщується до станції перфорації. Тут обертовий ніж або нерухоме лезо утворюють пунктирну лінію. Лінія дозволяє користувачам відривати окремі пакети від сувоїв. Перфорація мала бути достатньо глибокою, щоб хтось міг розірвати її рукою. Відповідно до ASTM D1922, це зазвичай вимагає сили роздиру 3 -8 Н для покращення опору роздиру. Але він не може бути настільки глибоким, щоб під час намотування, транспортування чи використання мішок можна було розірвати.
Розріз, який відокремлює один мішок від іншого, робиться одночасно з заклеюванням дна наступного мішка. Або відразу після печатки. Таким чином, кожен цикл запечатування є повним пакетом. Ріжучі леза - це зазвичай обертові дискові ножі. Виготовляється з -швидкорізальної сталі або карбіду вольфраму. Лезо працює на ковадлі з контрольним зазором 0.02 -0.05 мм. Журнал прикладної полімерної науки видається Wiley Press. Результати показують, що гострота леза безпосередньо впливає на чистоту різу. Лезо з радіусом менше 2 мкм зрізається чисто. Цей чіткий зріз не залишає на плівці легких розривів. Але леза радіусом більше 5 мікрон мають шорсткі краї. Коли мішок завантажується, цей шорсткий край перетворюється на пошкодження ущільнення.
Етап 5: згортання та намотування сердечника
Готові пакети обертаються навколо картонних ядер для роздрібної упаковки. Внутрішній діаметр цих сердечників зазвичай становить 38 мм або 76 мм. Намотувальна станція повинна скласти тканинний мішок за певною схемою. Звичайні візерунки C або трискладка. Таке складання робить ролик меншим у діаметрі. Це також дозволяє окремим мішкам вийти чистими, коли їх потягнути.
Машина для виготовлення мішків для сміття використовує складану дошку. Плата розташована перед намотувальним верстатом. Він створює необхідний візерунок складок, при цьому плівка контролює натяг. Намотувач є центральною системою приводу. Сердечник обертається на моторизованому валу. Зі збільшенням діаметра ролика сила натягу зменшується. Це запобігає розчавленню внутрішнього шару вагою зовнішнього шару. Цей конічний контроль натягу дуже важливий. Гнучкі намотувальні плівки також охоплюються Технічними стандартами Асоціації промисловості нетканих матеріалів (INDA). INDA каже, що співвідношення 30 30 – 50 відсотків є найкращим. Це означає, що кінцевий натяг обмотки становить 30–50% від початкового натягу. Ці співвідношення запобігають розширенню рулону і деформації серцевини в багатошаровому рулоні.
Для пакетів у м’якій обкладинці це окремий складний пакет, а не рулон, з іншим шляхом. За різальною станцією відгалужувалася стежка. Штабелер збирає та перераховує мішки. Потім папка застосовує остаточний режим згортання. Потім помістіть мішок у коробку.
Інтеграція Drawtape
Багато пакетів для побутових відходів мають підтяжки. Це вузька смужка плівки, зазвичай шириною 6 -10 мм. Він проходить по верхньому краю сумки, стирчачи вузлами з обох боків. Для виготовлення волочної стрічки до виробника мішків для сміття потрібні дві додаткові частини. Перший - стрічковий екструдер або модуль для різання стрічки. Це спричиняє змотування стрічки з другої плівки. Друга - станція склеювання. Ця гаряче зварена або ультразвукова клейка стрічка має верхній і нижній край у циклі зварювання.
Ультразвуковий метод склеювання стає все більш поширеним. Для цього не потрібні клеї. Це дозволяє уникнути проблем,-чутливих до температури. Інститут зварювання Едісона (EWI) є незалежним матеріалом, який приєднується до дослідницької групи. EWI опублікував дослідження з цього приводу. Результати показують, що ультразвукова міцність на відрив поліетиленових стрічок становить 12 – 18 Н/25 мм. Це перевищує порогове значення 8N, необхідне для надійного закриття сумки. Він споживає на 60 відсотків менше енергії, ніж термічне з’єднання того самого з’єднувача.
Матеріальні міркування та сталість
Основним матеріалом пакетів для сміття є поліетилен низької щільності (LDPE) або лінійний поліетилен низької щільності (LLDPE). Поліетилен високої щільності (HDPE) використовується для виготовлення більш тонких і дешевих пакетів. Європейське хімічне агентство (ECHA) діє відповідно до регламенту REACH. Він контролює добавки, що використовуються в пластмасах, такі як серукамід, діоксид кремнію та барвники (технічний вуглець для чорних пакетів і білий титан для білих пакетів). Нові правила викликали інтерес до переробленого (PCR) вмісту. Положення про упаковку та відходи упаковки встановлює ціль у 35 відсотків переробки пластикової упаковки до 2030 року. Це безпосередньо змінює вибір матеріалів і спосіб поводження з машинами.
Машина для виготовлення мішків для сміття повинна мати можливість адаптуватися до різних характеристик потоку сумішей ПЛР. Порівняно з новою смолою перероблений поліетилен має ширший діапазон молекулярної маси та більшу варіацію потоку розплаву. Це призводить до меншої товщини плівки та більшої кількості частинок гелю. Це плями нерозплавленої смоли, які можуть спричинити проблеми з ущільненням. Зміни в машині включають дещо вищі температури зварювання приблизно на + 5-10 градус. Також включено довший час зупинки приблизно +0.05 секунд. Їм потрібно частіше перевіряти леза, щоб мати справу з абразивним брудом у плівках ПЛР.
Контроль якості та тестування
Готовий пакет підлягає стандартній перевірці для перевірки його ефективності. Основні тести включають:
Випробування на падіння (ASTM D5276). З певної висоти впав важкий мішок. Це імітує вплив викидання в смітник або урну. Сумка у формі зірки зазвичай витримує падіння з висоти від 1,2 до 1,5 метрів із вагою 5 кг. Під тим же навантаженням плоский-пакет провалиться на 0,8–1,0 м.
Міцність ущільнення (ASTMF88). Це тест на відрив нижнього ущільнення. Він вимірює силу, необхідну для розриву пломби. Мінімально прийнятне значення для побутових поліетиленових пакетів становить 5 Н/25 мм. Значення важкої підрядної упаковки становить 12 Н/25 мм.
Стійкість до проколів (ASTM D4833). Це вимірює силу, необхідну для проколу плівки конусом. Він імітує контакт з гострими відходами. Типові значення плівки LDPE товщиною 15–25 мкм становили 5–15 Н.
Міжнародний торговий центр (МТЦ) є спільною агенцією ООН і Світової організації торгівлі. ITC включив ці методи тестування у свій технічний посібник із закупівель матеріалів для утилізації відходів. Ці довідники доступні для міських та інституційних покупців. Це гарантує, що пакети-машинного виробництва відповідають стандартам виконання контракту перед відправленням.
Висновок
Машина для виготовлення мішків для сміття – це багато{0}}ступенева система перетворення. Його основна робота полягає в виготовленні безперервної поліетиленової плівки в герметичні, перфоровані та змотані пакети. Ця робота залежить від точної координації натягу розгортання, згинів, термічного зварювання, різання перфорації та скручування геометричних форм. Продуктивність машини вимірюється не лише швидкістю виробництва, стандартне налаштування зазвичай становить 150–250 циклів на хвилину. Його також можна виміряти структурною міцністю виготовлених мішків. Ця міцність залежить від рівномірності температури ущільнення, гостроти леза, глибини перфорації та розподілу напруги по всьому малюнку ущільнення. З новими правилами переробники перейдуть на плівку, що підлягає вторинній переробці, системи сортування відходів потребуватимуть більше типів пакетів, а здатність машин обробляти різні матеріали, зберігаючи при цьому якість запечатування та різання, матиме все більший вплив на вартість їх виробництва.
Список літератури
- Європейська асоціація організацій з переробки та відновлення пластмас (EPRO).Статистика європейського ринку переробки пластмас та аналіз матеріальних потоків.
- ASTM International.ASTM D1709 - Стандартні методи випробування ударостійкості пластикової плівки методом вільного-падаючого дротика.
- Товариство інженерів пластмас (SPE).Технічна довідка з обробки поліолефінової плівкиіМатеріали конференції ANTEC - Геометрія ущільнення та ефективність навантаження в мішках для відходів.
- Відділ конвертації TAPPI.Технічні вказівки щодо операцій з перетворення гнучкої плівки.
- Агентство з охорони навколишнього середовища США (EPA).Дослідження характеристик твердих побутових відходів - Аналіз упаковки та контейнерів.
- ISO 11607-2:2019.Упаковка для остаточно стерилізованих медичних пристроїв - Частина 2: Вимоги до перевірки процесів формування, герметизації та складання.
- Вайлі -Журнал прикладної полімерної науки- Геометрія краю леза та якість різання при перетворенні поліетиленової плівки.
- INDA - Асоціація промисловості нетканих матеріалів.Технічні стандарти для намотування гнучкої плівки та керування сердечниками.
- Інститут зварювання Едісона (EWI).Ультразвукове склеювання з’єднань поліетиленової плівки - Дослідження міцності та енергетичних характеристик.
- Європейське хімічне агентство (ECHA).Регламент REACH - Моніторинг добавок для складів поліолефінової плівки.
- ASTM International.ASTM D5276 - Стандартний метод випробування на падіння завантажених контейнерів; ASTM F88 - Стандартний метод випробування міцності ущільнення гнучких бар’єрних матеріалів; ASTM D4833 - Стандартний метод випробування стійкості геотекстилю до проколів.
- Центр міжнародної торгівлі (МТЦ) / СОТ.Технічні вказівки щодо закупівель матеріалів для поводження з відходами.
