Supermarketi vsak dan razdelijo na milijone vrečk z živili. Vreče morajo prenesti približno 5 do 15 kilogramov tovora. To so lahko konzerve, steklenice, sveži proizvodi in zamrznjena hrana. Ročaj pri nošenju torbe ne sme biti strgan, strgan ali izgubljen. Polomljena vrečka na blagajni ni majhna težava. Lahko poškoduje izdelke, razburi kupce in izpostavi pravne nevarnosti trgovin. Zato imajo trgovske verige stroge zahteve glede teže svojih dobaviteljev vrečk. Zato jestroj za izdelavo vrečk z živilimora biti zgrajen tako, da zagotavlja stabilnost in visoko zmogljivost pri visokih hitrostih.
Ta članek predstavlja mehanske, materialne in procesne značilnosti sodobnega stroja za pakiranje vrečk za hrano, zaradi česar teža stroja za pakiranje vrečk za hrano doseže in preseže standard teže pri nakupu v supermarketu.
Razumevanje zahtev-za nosilnost v maloprodajnem sektorju
Preden razumemo strojništvo, bi morali natančno vedeti, kaj potrebujejo supermarketi. Večje maloprodajne skupine običajno uporabljajo standardne metode testiranja za določitev sprejemljive učinkovitosti vrečk. Ameriško združenje za testiranje in materiale (ASTM) ima standard ASTM D4649. Omogoča testiranje nosilnosti vrečk z živili. To vključuje papir in plastiko. Standard pravi, da mora običajna vrečka z živili vzdržati statično navpično obremenitev najmanj 8 kg vsaj 10 sekund. Ročaji, šivi ali dno ne smejo biti zlomljeni (ASTM International, 2021).
V praksi so številne verige supermarketov dvignile svoje omejitve. Ponavadi zaračunajo med 10 in 12 kilogramov. To vključuje grobo obdelavo, ostre izdelke in zlaganje med transportom. Evropski standard EN z materialnimi pravili in zmanjšanjem odpadkov. Vendar pa pošlje podrobnosti o mehanskem testiranju nacionalnim standardom ISO (ISO) (Evropski odbor za standardizacijo, 2020).
Zato morajo vrečke, ki jih izdeluje izdelovalec vrečk za živila, ne samo izpolnjevati teh zahtev, temveč morajo imeti tudi višjo varnostno rezervo od teh zahtev. To je treba narediti za vsako serijo, z majhnimi spremembami med vrečami.
Mehanske lastnosti, ki določajo nosilnost
Tesnjenje in ojačitev dna
Dno vrečke z živili je najbolj stresno področje. Ne glede na to, ali je vrečka papirna-vreča z ravnim dnom ali plastična majica, mora dno enakomerno porazdeliti težo predmeta po svoji površini. Astroj za izdelavo vrečk z živiliobravnava te inženirske metode.
Pri papirnatih vrečkah za živila stroj zloži in prilepi na dno več plasti. Temu pravimo "dno vrečke" ali "blok". Spodnja postaja za oblikovanje vsebuje vzorec lepila, ki pokriva celotno širino osnovne lopute. Nato pritisnite loputo pri nastavljenem tlaku in temperaturi. Plastične vrečke morajo biti popolnoma strjene, preden zapustijo stroj. Raziskava v Journal of Applied Polymer Science je pokazala, da ima lahko lepilo na vodni- osnovi strižno trdnost med 4,5 in 6,0 N/cm2 na obdelanem rjavem papirju. To je dovolj, da preprečite, da bi dno počilo pri običajni obremenitvi z živili (Wiley, 2019).
Pri plastičnih vrečkah je spodnje tesnilo termično varjeno. Tesnilo uporablja kombinacijo temperature, tlaka in časa zadrževanja, da stopi polimerne plasti v trdno vez. Če tesnjenje ni popolno-običajno zato, ker temperatura še ni presegla letvice-, spodi na dnu odpovejo. To je glavni vzrok za polomljene plastične vrečke z živili. Novi stroj rešuje to težavo s servo{6}}nadzorovanimi tesnilnimi sistemi. Ti senzorji spremljajo temperaturo okoli palice v realnem času.
Pritrditev ročaja in geometrija ročaja
Ročaj je bil druga slabost. Pri papirnatih vrečkah je ročaj lahko del vrečke (zvit ali ploščat papirnati ročaj) ali pritrjen na vrečko posamično. V plastičnih vrečkah s kratkimi rokavi je obdelava izrezana iz iste cevaste folije kot vrečka. Zaradi tega so sami po sebi močnejši. Vendar le, če oblika reza pravilno razprši pritisk.
Stroj za izdelavo vrečk z živilimodeli s papirnatimi vrečkami z ročajem morajo zagotoviti, da ima točka pritrditve ročaja zadostno površino lepila in pokritost z lepilom. Uporabite natančne lepilne pištole ali valjček za nanašanje na postajo za nalepke. Ti vzorci lepila dajejo največ kontaktne površine. Prav tako se izognejo preveliki količini lepila, ki oslabi okoliška papirna vlakna. Študija Mednarodnega združenja inštitutov za raziskavo embalaže (IAPRI) je pokazala, da približno 63 % strukturnih okvar v vrečkah za živila povzroči nepravilno pritrjevanje ročajev. Študija je tudi ugotovila, da bi 15-odstotno povečanje površine lepljenja zmanjšalo stopnjo napak za skoraj 40 % (IAPRI, 2022).
Za plastične vrečke je ročaj izrezan z natančnim kalupom v izdelovalcu vrečk. Kalup mora ostati oster in v strogem območju. Če je kalup dolgočasen ali brez povezave, bo na dnu ročaja nastala majhna raztrganina. Raztrganine rastejo pod obremenitvijo, zaradi česar se ročaj prezgodaj zlomi.
Oblikovanje vstavkov in celovitost stene
Tesnilo je navznoter{0}}zgibna stranska stena paketa. Odprejo se, da sprejmejo ogromen projekt. Pomagajo tudi pri porazdelitvi teže torbe. Če pregib ni dobro oblikovan, se na pregibu ustvari točka napetosti. To lahko strga vrečko vzdolž gube.
Zložljiva-postaja za vstavke na astroj za izdelavo vrečk z živiliuporablja nastavljive vodilne plošče in servo{0}}gnana zložljiva rezila. Ti naredijo enakomerne in ostre gube na vstavkih. Pri papirnatih vrečkah gube ne povzročijo pokanja papirnih vlaken. Pri plastičnih vrečkah prepogibanje ne povzroči beljenja s pritiskom ali stanjšanja filma. Za različne velikosti vrečke debeline materiala lahko stroj ohrani kakovost vstavkov nespremenjeno, kar neposredno vpliva na učinek razpršitve teže vrečke.
Ravnanje z materialom in združljivost s podlago
Nosilnost-ne izhaja samo iz mehanske mehanike. Odvisno je tudi od kakovosti in vrste krme. Dobro-zasnovan stroj lahko obdeluje različne materiale, vendar še vedno ohranja doslednost v proizvodnji.
Papirne podlage
Stroji za vrečke za živila, ki delajo s papirjem, morajo ravnati s kraft papirjem z osnovno težo od 80 do 150 g/m2. Sistem za nadzor napetosti stroja mora ohranjati napetost koprene enakomerno po celotni širini zvitka papirja. To preprečuje gube, izpahe ali trganje med oblikovanjem. Če je napetost previsoka, se raztegne in oslabi papirna vlakna. Če je napetost prenizka, se gube ne bodo pravilno poravnale in lepilo se bo neenakomerno zlepilo.
Organizacija Združenih narodov za prehrano in kmetijstvo (FAO) v svojih smernicah glede trajnosti embalaže pravi, da mora imeti kraft papir za vrečke z živili natezno trdnost 5,0 kN/m v strojni smeri in 2,5 kN/m v prečni smeri. To zagotavlja, da je mogoče vreče naložiti, ko so pripravljene (FAO, 2022). Strojev-sistem za rokovanje z mrežo mora ohranjati te značilnosti med oblikovanjem, rezanjem in tesnjenjem.
Podlage iz plastične folije
Za plastične vrečke za živila stroj deluje s folijo iz pihanega ali litega polietilena. Takšni filmi so običajno debeli od 15 do 40 mikronov. Natezna trdnost filma, raztezek pri zlomu in odpornost filma na udarce pri padcu s puščicami določajo končno nosilnost vreče. ISO 527 in ASTM D1709 določata te lastnosti. Naloga stroja je nežna obdelava filma. S tem se izognete napakam. Stroj mora tudi pravilno nastaviti parametre toplotnega tesnjenja glede na specifično vrsto in debelino polimera.
Nadzor kakovosti in vgrajeno testiranje
Sodoben sistem vrečk za živila ima vgrajen nadzor kakovosti. To zagotavlja, da zmogljivost nosilnosti ostane v določenem območju skozi celoten proizvodni proces. Ti sistemi imajo običajno:
- Sistemi za vizualni pregled za preverjanje pokritosti lepila, kakovosti tesnila in točnosti dimenzij pri polni proizvodni hitrosti
- Senzorji za spremljanje napetosti lahko zaznajo zlome ali odmike, preden poškodujejo kakovost izpisa
- Programska oprema za statistični nadzor procesa (SPC) za sledenje ključnim nastavitvam, kot so temperatura tesnila, čas zadrževanja, količina lepila. Označi vse spremembe zunaj območja nastavitev.
Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO) pokriva upravljanje kakovosti embalaže s standardoma ISO 9001 in ISO 15378. Oba standarda od proizvajalcev zahtevata, da uporabljajo kontrole procesov, ki zagotavljajo dosledno delovanje izdelka (ISO, 2023). Vgrajeno spremljanje na strojih je najpreprostejši način za izpolnjevanje teh pravil. Odkrije se, ko pride do napake, namesto da bi preverjali vzorce po proizvodnji.
Doseganje hitrosti brez žrtvovanja moči
Eden najtežjih delov izdelave vrečke za živila je ohranjanje visoke{0}}kakovostne nosilnosti. Supermarketi morajo proizvesti 150–300 vrečk na minuto za papir in 300–500 vrečk na minuto za plastiko. Pri tej hitrosti se čas strjevanja, čas ohlajanja tesnila in čas usedanja materiala skrajšajo.
Proizvajalci strojev rešujejo to težavo z več{0}}vzporedno obdelavo. To pomeni, da je več vrečk hkrati v različnih fazah oblikovanja. Uporabljajo tudi boljši čas postopka. Na primer, stroj za papirne vrečke lahko uporablja daljši hladilni kanal po lepljenju postaje na dnu. To zagotavlja, da se plastične vrečke popolnoma strdijo pred zlaganjem in štetjem, tudi pri velikih donosih. Podobno se lahko tesnila za hitro hlajenje uporabljajo na strojih za plastične vrečke. To omogoča stabilno varjenje v manj kot 0,3 sekunde. Naslednjo vrečko lahko takoj zavržete, ne da bi poškodovali pečat. Dobro{10}}nastavljenostroj za izdelavo vrečk z živilisinhronizira vse te postaje, da doseže dosleden izhod, hkrati pa ohranja celovitost nosilnosti-v vsaki vreči.
Zaključek
Izdelovalec vrečk za hrano izpolnjuje-potrebe supermarketov po nosilnosti s kombinacijo natančne mehanske zasnove, znanosti o materialih in nadzora procesa. Spodnje tesnilo mora tvoriti vez, ki porazdeli težo po celotnem osnovnem območju. Pritrditev ročaja ali rezanje mora biti strukturno zdravo na točki največje obremenitve. Oblikovanje vstavkov mora zagotavljati stabilne gube, da se upre kopičenju napetosti. Vgrajeni nadzor kakovosti mora odkriti težave, preden slabe vrečke dosežejo stranke.
Rezultat je torba, ki lahko zanesljivo prenese 10 kg ali več živil. Zdi se kot preprosta stvar, vendar izhaja iz kompleksne kombinacije kemije lepila, fizike polimerov in mehanske natančnosti. Stroj bo moral narediti več, saj nova trajnostna pravila industrijo potiskajo k uporabi tanjših materialov in recikliranju več vsebine. Posledično bo močan inženiring in nadzor procesov postal pomembnejši za izpolnitev pričakovanj trgovine.
Reference
ASTM International. (2021).ASTM D4649: Standardna navodila za izbiro in uporabo nosilnih vreč za pošiljanje papirja. West Conshohocken, PA: ASTM.
Evropski odbor za standardizacijo. (2020).EN 13428: Embalaža - Posebne zahteve za proizvodnjo in sestavo - Preprečevanje z zmanjšanjem vira. Bruselj: CEN.
Wiley. (2019).Strižna trdnost vodnih{0}}lepilnih vezi na obdelanih podlagah iz kraft papirja. Journal of Applied Polymer Science, 136(18), 47531.
IAPRI (Mednarodno združenje inštitutov za raziskave embalaže). (2022).Analiza načina okvare strukturne učinkovitosti vrečke z živili: pritrditev ročaja in celovitost spodnjega šiva. Zbornik letne konference IAPRI.
FAO (Organizacija Združenih narodov za prehrano in kmetijstvo). (2022).Trajnostna embalaža za živila: specifikacije materialov za papirnate-vrečke za živila. Rim: FAO.
ISO (Mednarodna organizacija za standardizacijo). (2023).ISO 15378: Primarni ovojni materiali za zdravila - Posebne zahteve za uporabo standarda ISO 9001 s sklicevanjem na GMP. Ženeva: ISO.
