Vrečke za smeti so ena največjih vrst izdelkov na svetovnem trgu mehke embalaže. Evropsko združenje organizacij za recikliranje plastike ocenjuje, da se samo v Evropi vsako leto pri zbiranju gospodinjskih in poslovnih odpadkov porabi več kot 8 milijonov ton polietilenske folije. Stopnje svetovne porabe so veliko višje. Na proizvodnem koncu te dobavne verige je posebna naprava za pretvorbo. To je stroj, ki neprekinjene zvitke polietilenske folije vlaga v zaprte, perforirane in jedro-zvite vreče ter jih nalaga v gospodinjske in industrijske zabojnike. Da bi razumeli, kaj je stroj za izdelavo vrečk za smeti in kako mehansko deluje, moramo razumeti, kako ekstrudiranje filma, natančno tesnjenje, nadzorovano zgibanje in samodejno navijanje delujejo skupaj. Ti deli določajo delovanje stroja.
Določitev opreme
A Stroj za izdelavo vrečk za smetije nadaljnji pretvorbeni sistem. Napaja se s pre-ekstrudirano polietilensko folijo. Ta film je lahko enoslojni ali več-plastni. Lahko pa gre za ravno ploščo, ki jo je treba zložiti. Stroj nato požene film skozi niz korakov. Ti koraki vključujejo tesnjenje, perforacijo, rezanje in navijanje. Končni izdelek je končna vreča, pripravljena za pakiranje in pošiljanje. Stroj sam ne ustvarja filma. To delo spada v proizvodno linijo za ekstruzijo pihanega filma. Namesto tega je stroj strukturno spremenjen. Ustvari tesnilo na dnu vrečke. Omogoča linijo perforacije, tako da lahko uporabniki odtrgajo eno vrečko iz zvitka. Oblikuje tesnilo v obliki-zvezde ali ravno tesnilo, ki določa, kako se vrečka odpre in koliko teže lahko prenese.
Razlika med membrano in vrečko je v načinu delovanja. Ameriško združenje za testiranje in materiale (ASTM) ima standard D1709 za odpornost na udarce polietilenske folije. V tem standardu se membrana in pretvorbena vreča merita kot dve ločeni stvari. Lastnosti materiala filma in strukturna geometrija vrečke vplivajo na lastnosti filma. Stroj za izdelavo vrečk za smeti ne spremeni lastnosti materiala filma. Vendar pa v veliki meri vpliva na strukturno obnašanje vrečke. Doseže se z nadzorom geometrije, zgibanja in natančnosti reza tesnila.
Osnovne delovne faze
Faza 1: odvijanje filma in nadzor napetosti
Postopek se začne z zvitkom cevaste ali ploščate folije. Zvitek je nameščen na električni navijalni stroj. Filmske zvitke, ki se uporabljajo pri izdelavi vreč za smeti, običajno tehtajo med 200 in 500 kg. Lahko so široki 1000-1500 milimetrov. Odvijalec mora dostaviti folijo do spodnje tesnilne postaje z nadzorovano napetostjo. Za polietilen nizke gostote (LDPE) je napetost običajno 15 in 40 newtonov. Če je napetost previsoka, se bo folija raztegnila in zožila. To se imenuje vratni izrez. Če je napetost prenizka, se bo film zmečkal in tesnilo premaknilo.
Društvo inženirjev plastike (SPE) ima tehnični referenčni pomen za obdelavo poliolefinskih filmov. Pravi, da mora biti nadzor napetosti natančen do ± N, kar je potrebno za stabilno velikost filma. To še posebej velja za folije debeline 10–25 μm, ki so običajne v vrečah za gospodinjske odpadke. Sodobni stroji so izvedeni s-zaprto povratno zanko, ki temelji na tehtalnih celicah. Plesni valji ali merilne celice merijo dejansko napetost mreže med 50-krat in 100-krat na sekundo. Stroj za odvijanje servo pogona nato spremeni svojo hitrost, da ohrani napetost na nastavljeni točki. Ko zmanjka folije, se premer zvitka skrči in krak vzvoda skrajša. Tako krmilnik samodejno sorazmerno dvigne hitrost. To ohranja linearno napetost konstantno.
2. stopnja: zlaganje in centriranje vstavkov
Če je vhodni film ploščat in ne pred{0}}intubiran, ga je treba na tej točki zložiti v cev. Dve stranski zložljivi plošči bosta opravili svoje delo. To so fino oblikovane kovinske plošče ali polietilenske plošče visoke-gostote. Ustvarjajo gube navznoter. Gube zožijo ravno širino in vam omogočajo tudi, da vidite stranske gube na končani torbici. Za pred-film v cevi ta korak ni potreben. Kljub temu gre film skozi del sploščenja. Ta del zagotavlja, da imata obe vstavki enako globino, preden film vstopi v območje tesnjenja.
Sistem vodilnih tirnic uporablja ultrazvočne ali optične senzorje. Ti senzorji lahko vidijo, kje je film levo in desno. Nato so ga umerili v realnem času skozi krmilni okvir na odvijalniku. Tudi odstopanje 2 mm lahko povzroči težave. Spodnje tesnilo bo odstopalo od sredine. Zaradi tega so tesnilni robovi vrečk neenakomerni. Te vrečke se bodo zlomile, ko jih napolnite. TAPPI je tehnično združenje za celulozno in papirno industrijo. Njegov oddelek za predelavo vključuje tudi predelavo polimernih filmov. TAPPI je navedel, da je natančnost robnega vodenja ±0,5 mm standardna za visoko{11}}naprave za pakiranje v vreče nad 200 krogi na minuto.
Faza 3: Tesnjenje dna
Spodnje tesnilo je najpomembnejši strukturni del vreče za smeti. Biti mora dovolj tesen, da prepreči iztekanje mokrih odpadkov. Prav tako mora biti dovolj močna, da zdrži težo polne torbe, ko torbo vlečete za trakove ali zgornji rob.
Obstajajo tri glavne oblike tesnila:
Ravno (ali ravno) tesnilo. Gre za vodoravno toplotno tesnjenje po širini vrečke. To je najlažji in najhitrejši način. Toda pritiska na robove membrane. Ostri kot med debelo plastjo in filmom bo pod obremenitvijo počil. Raziskava, ki jo je objavilo Društvo inženirjev plastike v svojih zbornikih konference ANTEC, je pokazala, da se vrečke zlomijo med 65 in 75 odstotki zmogljivosti zvezdnega paketa. To je posledica napetosti na robovih tesnila.
Zvezdasto tesnilo (ali tesnilo za šiv). Gube na vstavkih so se na dnu odprle. Film je zbran v obliki zvezdic ali zvezdic. Nato krožno ali ukrivljeno tesnilo zvari vse plasti hkrati. S tem se pritisk razporedi na številne krivulje, ne le na dva vogala. Prav tako se znebi žepov z zarezami, ki zajemajo tekočino v obliki ploščatega tesnila. Združene ZDA. Agencija za varstvo okolja (EPA) proučuje trdne komunalne odpadke. Piše, da je zvezda-zatesnjena struktura glavna oblika težkih vreč za odpadke, saj je odporna proti puščanju in uravnava podporo tovora.
C Prepognjeno tesnilo (ali ravno-dno). To je hibridna zasnova. Dno je ravno zatesnjeno, vendar ima dvojno gubo, da naredi osnovo z vstavki. Tako dobimo ravno dno vrečke, ki stoji v košu. Toda zahteva bolj zapleteno tesnilno postajo z dvema vzporednima tesnilnima palicama, ki delujeta pri nekoliko različnih temperaturah.
Tesnilni mehanizem uporablja vročo palico ali rotacijski nož. Polietilen nizke gostote (LDPE) se hrani pri 160–200 stopinjah C. Natančna temperatura je odvisna od debeline filma, indeksa taljenja smole in linearne hitrosti. tesnilna palica pritisne film na podporni valj iz silikonske gume za fiksno zadrževanje 0,15–0,4 sekunde. Mednarodna organizacija za standardizacijo (ISO) ima ISO 11607-2 za sterilno embalažo po koncu življenjske dobe. Ta standard se uporablja za preskus tesnilne trdnosti. Piše, da mora imeti polietilenska folija toplotno tesnilno moč večjo od 5N na 25 mm širine tesnila. To lahko doseže stroj za izdelavo vrečk za smeti tako, da ohranja enakomerno temperaturo tesnjenja znotraj ±5 stopinj po vsej širini. Ta toleranca zahteva vdelane termočlene, ki se namestijo vsakih 50 mm.
Faza 4: Perforacija in rezanje
Ko je spodnje tesnilo končano, se film premakne na perforacijsko postajo. Tukaj vrteči se nož ali fiksno rezilo tvori črtkano črto. Linija uporabnikom omogoča trganje posameznih vrečk iz zvitkov. Perforacija je morala biti dovolj globoka, da jo je nekdo lahko raztrgal z roko. V skladu z ASTM D1922 to običajno zahteva trganje 3 -8 N za izboljšanje odpornosti proti trganju. Ne more pa biti tako globoka, da bi se vrečka med navijanjem, transportom ali uporabo lahko raztrgala.
Zarez, ki loči eno vrečko od druge, se naredi istočasno, ko se zapre dno naslednje vrečke. Ali pa takoj za pečatom. Zato je vsak cikel tesnjenja popolna vreča. Rezila so običajno vrtljivi krožni noži. Izdelan je iz hitroreznega-jekla ali volframovega karbida. Rezilo deluje na valju nakovala s krmilno režo 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science izdaja Wiley Press. Rezultati kažejo, da ostrina rezila neposredno vpliva na čistost reza. Rezilo s polmerom, manjšim od 2 μm, je čisto odrezano. Ta jasen rez ne pušča rahle raztrganine na filmu. Toda rezila s polmerom več kot 5 mikronov imajo grobe robove. Ko je vreča naložena, se ta grobi rob razvije v okvaro tesnila.
Faza 5: Zlaganje in navijanje jedra
Končane vrečke se ovijejo okoli kartonskih jeder za pakiranje v maloprodaji. Notranji premer teh jeder je običajno 38 mm ali 76 mm. Navijalna postaja mora vrečko iz blaga zložiti po določenem vzorcu. Pogosti vzorci so C ali trikrat. Zaradi tega prepogibanja je premer valja manjši. Prav tako poskrbi, da posamezne vrečke izstopijo čiste, ko jih potegnete.
Stroj za izdelavo vrečk za smeti uporablja zložljivo desko. Plošča je nameščena pred strojem za navijanje. Ustvarja zahtevani vzorec pregiba, medtem ko film nadzoruje napetost. Navijalo je centralni pogonski sistem. Jedro se vrti na motorizirani gredi. Ko se premer valja poveča, se napetost zmanjša. To preprečuje, da bi notranji sloj zdrobil teža zunanjega sloja. Ta zožena kontrola napetosti je zelo pomembna. Fleksibilne folije za navijanje so prav tako zajete v tehničnih standardih Združenja industrije netkanih tkanin (INDA). INDA pravi, da je najboljše razmerje 30 30 – 50 odstotkov. To pomeni, da je končna napetost navitja 30–50 odstotkov začetne napetosti. Ta razmerja preprečujejo raztezanje zvitka in deformacijo jedra v večplastnem zvitku.
Za vrečke z mehkimi platnicami je to ločena zložljiva vrečka, namesto zvitka, z drugačno potjo. Za reziščem se je pot odcepila. Zlagalnik zbira in šteje vrečke. Mapa nato uporabi končni način zgibanja. Nato vrečko vstavite v škatlo.
Integracija risalnega traku
Veliko vreč za gospodinjske odpadke ima naramnice. To je ozek trak filma, običajno širok 6 -10 mm. Teče vzdolž zgornjega roba vrečke in štrli v vozlih na obeh straneh. Dodajanje proizvodnje vlečenega traku izdelovalcu vrečk za smeti zahteva dva dodatna dela. Prvi je ekstruder traku ali modul za rezanje traku. To povzroči, da se risalni trak navije z drugega filma. Druga je povezovalna postaja. Ta vroče varjen ali ultrazvočni lepilni trak ima zgornji in spodnji rob v ciklu tesnjenja.
Ultrazvočna metoda lepljenja postaja vse pogostejša. Ne potrebuje lepila. S tem se izognete težavam,-občutljivim na temperaturo. Edison Welding Institute (EWI) je neodvisen material, ki se pridružuje raziskovalni skupini. EWI je v zvezi s tem objavil študijo. Rezultati kažejo, da je ultrazvočna luščilna trdnost polietilenskih vlečnih trakov 12 – 18 N/25 mm. To je nad pragom 8N, ki je potreben za zanesljivo zapiranje vrečke. Porabi 60 odstotkov manj energije kot termično lepljenje istega priključka.
Materialni vidiki in trajnost
Glavni material vrečk za odpadke je polietilen nizke gostote (LDPE) ali linearni polietilen nizke gostote (LLDPE). Polietilen visoke gostote (HDPE) se uporablja za izdelavo tanjših in cenejših vrečk. Evropska agencija za kemikalije (ECHA) deluje v skladu z uredbo REACH. Spremlja aditive, ki se uporabljajo v plastiki, kot so aserukamid, silicijev dioksid in barvila (saje za črne vrečke in titanovo belo za bele vrečke). Nova pravila so sprožila zanimanje za vsebino, reciklirano po-potrošniku (PCR). Uredba o embalaži in odpadni embalaži določa cilj 35-odstotnega recikliranja plastične embalaže do leta 2030. To neposredno spreminja izbiro materialov in način ravnanja s stroji.
Stroj za izdelavo vrečk za smeti mora biti sposoben prilagajanja različnim značilnostim pretoka mešanic PCR. V primerjavi z novo smolo ima reciklirani polietilen širši razpon molekulske mase in večjo variacijo pretoka taline. Posledica tega je manjša debelina filma in več delcev gela. To so madeži nestaljene smole, ki lahko povzročijo težave s tesnilom. Spremembe v stroju vključujejo nekoliko višje temperature tesnjenja okoli + 5-10 stopinj. Vključeni so tudi daljši časi ustavljanja okoli +0.05 sekund. Pogosteje morajo pregledati rezila, da se spoprimejo z abrazivno umazanijo v filmih PCR.
Kontrola kakovosti in testiranje
Končni paket je podvržen standardnemu pregledu, da se preizkusi njegovo delovanje. Ključni testi vključujejo:
Preskus padca (ASTM D5276). Z določene višine je padla obtežena vreča. To posnema učinek metanja v koš ali koš. Vreča v obliki zvezde običajno preživi padec z višine med 1,2 in 1,5 metra s težo 5 kg. Pod enako obremenitvijo bo ploščati-paket odpovedal pri 0,8–1,0 m.
Trdnost tesnila (ASTMF88). To je preskus luščenja spodnjega tesnila. Meri silo, potrebno za zlom pečata. Najmanjša sprejemljiva vrednost za gospodinjske plastične vrečke je 5 N/25 mm. Vrednost težkega pogodbenega paketa je 12 N/25 mm.
Odpornost na prebadanje (ASTM D4833). To meri silo, potrebno za prebadanje filma s stožcem. Simulira stik z ostrimi odpadki. Tipične vrednosti 15 – 25 μm LDPE folije so bile 5-15 N.
Mednarodni trgovinski center (ITC) je skupna agencija Združenih narodov in Svetovne trgovinske organizacije. ITC je te preskusne metode vključil v svoj tehnični vodnik za nabavo zalog za ravnanje z odpadki. Ti vodniki so na voljo mestnim in institucionalnim kupcem. To zagotavlja, da strojno-izdelane vrečke izpolnjujejo pogodbene standarde izvedbe pred pošiljanjem.
Zaključek
Stroj za izdelavo vrečk za smeti je več-stopenjski sistem za pretvorbo. Njegova glavna naloga je izdelava neprekinjenega polietilenskega filma v zapečatene, perforirane in zvite vrečke. To delo je odvisno od natančne koordinacije odvijanja napetosti, gub, toplotnih tesnil, perforacijskega rezanja in zvijanja geometrijskih oblik. Učinkovitost stroja se ne meri samo s hitrostjo proizvodnje, standardna nastavitev je običajno 150–250 ciklov na minuto. Lahko se meri tudi s konstrukcijsko trdnostjo izdelanih vrečk. Ta trdnost je odvisna od enakomernosti temperature tesnila, ostrine rezila, globine perforacije in porazdelitve napetosti po celotnem vzorcu tesnila. Z novimi pravili se bodo predelovalci preusmerili na folije, ki jih je mogoče reciklirati, sistemi za ločevanje odpadkov bodo zahtevali več vrst vrečk in sposobnost strojev za obdelavo različnih materialov ob ohranjanju kakovosti tesnjenja in rezanja bo vse bolj vplivala na njihovo proizvodno vrednost
Reference
- Evropsko združenje organizacij za recikliranje in predelavo plastike (EPRO).Statistika evropskega trga recikliranja plastike in analiza materialnih tokov.
- ASTM International.Standardne preskusne metode ASTM D1709 - za odpornost plastične folije na udarce z metodo prostega-padajočega puščice.
- Društvo inženirjev plastike (SPE).Tehnična referenca za obdelavo poliolefinskega filmainZbornik konference ANTEC - Geometrija tesnjenja in zmogljivost obremenitve v vrečah za odpadke.
- Oddelek za pretvorbo TAPPI.Tehnične smernice za postopke pretvorbe fleksibilnih filmov.
- Agencija ZDA za varstvo okolja (EPA).Študije o karakterizaciji trdnih komunalnih odpadkov - Analiza embalaže in vsebnikov.
- ISO 11607-2:2019.Embalaža za končno sterilizirane medicinske pripomočke - 2. del: Zahteve za validacijo za postopke oblikovanja, tesnjenja in sestavljanja.
- Wiley -Journal of Applied Polymer Science- Geometrija robov rezila in kakovost reza pri pretvorbi polietilenske folije.
- INDA - Združenje industrije netkanih tkanin.Tehnični standardi za navijanje fleksibilne folije in upravljanje jedra.
- Edisonov inštitut za varjenje (EWI).Ultrazvočno lepljenje spojev iz polietilenske folije - Študije trdnosti in energetske učinkovitosti.
- Evropska agencija za kemikalije (ECHA).Uredba REACH - Nadzor aditivov za formulacije poliolefinskega filma.
- ASTM International.Standardna preskusna metoda ASTM D5276 - za preskus padca naloženih posod; Standardna preskusna metoda ASTM F88 - za tesnilno trdnost fleksibilnih pregradnih materialov; Standardna preskusna metoda ASTM D4833 - za odpornost geotekstila na predrtje.
- Mednarodni trgovinski center (ITC) / WTO.Tehnične smernice za nabavo zalog za ravnanje z odpadki.
