Supermarkety každý deň rozdajú milióny tašiek s potravinami. Vrecia musia pojať približne 5 až 15 kilogramov nákladu. Môže ísť o konzervy, fľaše, čerstvé produkty a mrazené potraviny. Rukoväť sa pri prenášaní tašky nesmie roztrhnúť, roztrhnúť alebo stratiť. Rozbité vrecko pri pokladni nie je malý problém. Môže poškodiť produkty, naštvať zákazníkov a vystaviť obchody právnemu riziku. V dôsledku toho majú reťazce potravín prísne požiadavky na hmotnosť svojich dodávateľov tašiek. To je dôvod, prečostroj na výrobu tašiek na potravinymusia byť skonštruované tak, aby poskytovali stabilitu a silný výkon pri vysokých rýchlostiach.
Tento dokument predstavuje mechanické, materiálové a procesné charakteristiky moderného baliaceho stroja na vrecká na potraviny, vďaka čomu hmotnosť stroja na balenie potravinových vreciek dosahuje a prekračuje hmotnostný štandard nákupu v supermarkete.
Pochopenie{0}}požiadaviek na znášanie záťaže v maloobchodnom sektore
Skôr než pochopíme strojárstvo, mali by sme presne vedieť, čo supermarkety potrebujú. Veľké maloobchodné skupiny zvyčajne používajú štandardné testovacie metódy na nastavenie prijateľného výkonu vreciek. Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM) má normu ASTM D4649. Poskytuje spôsob, ako otestovať nosnosť tašiek s potravinami. Patria sem papierové aj plastové typy. Norma hovorí, že typická taška s potravinami musí udržať statické vertikálne zaťaženie najmenej 8 kg po dobu najmenej 10 sekúnd. Rukoväte, švy alebo spodné časti sa nesmú zlomiť (ASTM International, 2021).
V praxi mnohé siete supermarketov zvýšili svoje vlastné obmedzenia. Bežne nabíjajú 10 až 12 kíl. To zahŕňa hrubé spracovanie, ostré výrobky a stohovanie počas prepravy. Európska norma EN s materiálovými pravidlami a znížením odpadu. Podrobnosti o mechanickom testovaní však posiela národným normám ISO (ISO) (Európsky výbor pre normalizáciu, 2020).
Vrecia vyrábané výrobcom potravinových vreciek by preto mali spĺňať nielen tieto požiadavky, ale mali by mať aj vyššiu bezpečnostnú rezervu ako tieto požiadavky. Toto sa musí urobiť pre každú dávku, s malými zmenami medzi vreckami.
Mechanické vlastnosti, ktoré určujú nosnosť
Spodné tesnenie a vystuženie
Spodná časť tašky s potravinami je najnamáhanejšou oblasťou. Či už je taškou-papierové vrece s plochým dnom alebo igelitové-tričko, spodná časť musí rozložiť váhu položky rovnomerne po celej ploche. Astroj na výrobu tašiek na potravinyovláda tieto inžinierske metódy.
V prípade papierových tašiek na potraviny sa stroj skladá a priľne k spodnej časti viacerých vrstiev. To je to, čo nazývame „spodná časť vrecka“ alebo „blok“. Spodná formovacia stanica drží vzor lepidla na pokrytie celej šírky základnej chlopne. Potom stlačte klapku pri nastavenom tlaku a teplote. Plastové vrecká musia byť pred opustením stroja úplne stuhnuté. Výskum v časopise Journal of Applied Polymer Science ukázal, že lepidlo na báze vody- môže mať pevnosť v šmyku medzi 4,5 a 6,0 N/cm2 na upravenom hnedom papieri. To stačí na to, aby sa zabránilo prasknutiu dna pri bežnom zaťažení potravinami (Wiley, 2019).
Pri plastových vreckách je spodné tesnenie tepelne zvarené. Tesnenie využíva kombináciu teploty, tlaku a doby zotrvania na roztavenie polymérnych vrstiev do pevného spoja. Ak zatavenie nie je dokončené-zvyčajne preto, že teplota ešte neprekročila hranicu-, švy v spodnej časti zlyhajú. Toto je hlavná príčina rozbitých plastových tašiek. Nový stroj rieši tento problém pomocou servo-riadených tesniacich systémov. Tieto senzory monitorujú teplotu okolo tyče v reálnom čase.
Upevnenie rukoväte a geometria rukoväte
Druhou slabinou bola kľučka. U papierových tašiek môže byť rukoväť súčasťou tašky (krútená alebo plochá papierová rukoväť) alebo môže byť pripevnená k taške jednotlivo. V plastových taškách na tričká- je úprava vyrezaná z rovnakej hadicovej fólie ako taška. Robí ich to prirodzene silnejšími. Ale len v prípade, že vyrezaný tvar správne rozloží tlak.
Stroj na výrobu tašiek na potravinymodely s papierovými taškami s rukoväťou musia zabezpečiť, aby mal bod pripevnenia rukoväte dostatočnú lepiacu plochu a pokrytie lepidlom. Na nanášanie na stanicu s nálepkami použite presné lepiace pištole alebo valček. Tieto vzory lepidla poskytujú najväčšiu kontaktnú plochu. Vyhýbajú sa aj príliš veľkému množstvu lepidla, ktoré oslabuje okolité papierové vlákna. Štúdia Medzinárodnej asociácie inštitútov pre výskum obalov (IAPRI) zistila, že približne 63 % štrukturálnych porúch v taške na potraviny je spôsobených nefunkčným pripevnením rukoväte. Štúdia tiež zistila, že 15% nárast v oblasti lepenia by znížil mieru zlyhania o takmer 40% (IAPRI, 2022).
U plastových tašiek je rukoväť vyrezaná precíznou formou vo vnútri taštičky. Forma musí zostať ostrá av prísnom rozmedzí. Ak je forma tupá alebo offline, na spodnej časti rukoväte sa objaví malá trhlina. Trhliny pri zaťažení rastú, čo spôsobuje predčasné prasknutie rukoväte.
Vytváranie klinov a integrita steny
Tesnenie sú dovnútra-skladacie bočné panely balíka. Otvárajú sa, aby sa prispôsobili obrovskému projektu. Pomáhajú tiež rozložiť váhu tašky. Ak záhyb nie je dobre vytvorený, vytvorí sa na záhybe bod napätia. To môže roztrhnúť vrecko pozdĺž záhybu.
Sklápacia-stanica na astroj na výrobu tašiek na potravinypoužíva nastaviteľné vodiace dosky a servo{0}}poháňané skladacie čepele. Vytvárajú rovnomerné a ostré záhyby na klinoch. V prípade papierových vreciek záhyby nespôsobujú praskanie papierových vlákien. U plastových tašiek skladanie nespôsobuje tlakové bielenie ani stenčenie fólie. Pri rôznych hrúbkach materiálu vrecka môže stroj zachovať kvalitu klinov nezmenenú, čo priamo ovplyvňuje účinok rozptylu hmotnosti vrecka.
Manipulácia s materiálom a kompatibilita so substrátom
Nosnosť-nepochádza len z mechanickej mechaniky. Záleží aj na kvalite a druhu krmiva. Dobre-navrhnutý stroj dokáže pracovať s rôznymi materiálmi, no stále si zachováva konzistenciu vo výrobe.
Papierové substráty
Stroje na vrecúška na potraviny, ktoré pracujú s papierom, musia spracovať kraft papier s plošnou hmotnosťou 80 až 150 g/m2. Systém riadenia napätia stroja musí udržiavať napätie pásu rovnomerne po celej šírke kotúča papiera. To zabraňuje vráskam, dislokáciám alebo slzám počas formovania. Ak je napätie príliš vysoké, natiahne a oslabí vlákna papiera. Ak je napätie príliš nízke, záhyby nebudú správne zarovnané a lepidlo sa bude nerovnomerne lepiť.
Organizácia Spojených národov pre výživu a poľnohospodárstvo (FAO) vo svojich usmerneniach o udržateľnosti obalov uvádza, že kraftový papier pre tašky na potraviny by mal mať pevnosť v ťahu 5,0 kN/mv smere stroja a 2,5 kN/mv priečnom smere. To zaisťuje, že vrecia môžu byť naložené, keď sú pripravené (FAO, 2022). Manipulačný systém stroja-musí zachovať tieto vlastnosti počas tvarovania, rezania a tesnenia.
Plastové filmové substráty
V prípade plastových tašiek na potraviny stroj pracuje s fúkanou alebo odlievanou polyetylénovou fóliou. Takéto filmy sú typicky hrubé 15 až 40 mikrónov. Pevnosť fólie v ťahu, predĺženie pri pretrhnutí a odolnosť fólie proti nárazu pri páde šípov určuje konečnú nosnosť tašky. ISO 527 a ASTM D1709 definujú tieto vlastnosti. Úlohou stroja je jemne spracovať fóliu. Tým sa zabráni defektom. Stroj musí tiež správne nastaviť parametre tepelného zvárania podľa konkrétneho typu a hrúbky polyméru.
Kontrola kvality a priame testovanie
Moderný systém vreciek na potraviny má inline monitorovanie kvality. To zaisťuje, že nosný výkon zostane v určitom rozsahu počas celého výrobného procesu. Tieto systémy majú zvyčajne:
- Systémy vizuálnej kontroly na kontrolu pokrytia lepidlom, kvality tesnenia a presnosti rozmerov pri plnej rýchlosti výroby
- Senzory na monitorovanie napätia dokážu zistiť pretrhnutie alebo posun pásu skôr, ako poškodia kvalitu výstupu
- Softvér na štatistické riadenie procesov (SPC) na sledovanie kľúčových nastavení, ako je teplota tesnenia, doba zotrvania, množstvo lepidla. Označuje všetky zmeny mimo rozsahu nastavenia.
Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) pokrýva riadenie kvality obalov prostredníctvom noriem ISO 9001 a ISO 15378. Obe normy vyžadujú, aby výrobcovia používali procesné kontroly, ktoré poskytujú konzistentný výkon produktu (ISO, 2023). Inline monitorovanie na strojoch je najpriamejším spôsobom, ako splniť tieto pravidlá. Zistí sa, keď sa vyskytne chyba, a nie kontrola vzoriek po výrobe.
Dosiahnutie rýchlosti bez obetovania sily
Jednou z najťažších častí výroby tašiek na potraviny je udržanie vysokej nosnosti-kvality. Supermarkety potrebujú vyrobiť 150 – 300 vriec za minútu pre papier a 300 – 500 vriec za minútu pre plasty. Pri tejto rýchlosti sa skracuje čas vytvrdzovania, čas chladenia tesnenia a čas usadzovania materiálu.
Výrobcovia strojov riešia tento problém pomocou viac{0}}staničného paralelného spracovania. To znamená, že niekoľko vreciek je súčasne v rôznych krokoch formovania. Používajú tiež lepšie načasovanie procesov. Napríklad stroj na papierové vrecká môže po prilepení stanice na spodok použiť dlhší chladiaci kanál. To zaisťuje, že plastové vrecká úplne stuhnú pred stohovaním a počítaním, a to aj pri vysokých výťažkoch. Podobne rýchlochladiace tesnenia možno použiť na strojoch na plastové vrecká. To umožňuje stabilné zváranie za menej ako 0,3 sekundy. Nasledujúce vrecko sa potom môže okamžite zlikvidovať bez rizika porušenia pečate. Dobre{10}}vyladenéstroj na výrobu tašiek na potravinysynchronizuje všetky tieto stanice, aby sa dosiahol konzistentný výstup pri zachovaní integrity{0}}nosenia v každej taške.
Záver
Výrobca potravinových tašiek spĺňa-záťažové potreby supermarketov prostredníctvom kombinácie presného mechanického dizajnu, vedy o materiáloch a kontroly procesov. Spodné tesnenie musí tvoriť spoj, ktorý rozloží váhu po celej ploche základne. Uchytenie alebo rezanie rukoväte musí byť v mieste maximálneho namáhania konštrukčne zdravé. Vytváranie klinov musí poskytovať stabilné záhyby, aby odolalo hromadeniu napätia. Inline monitorovanie kvality musí odhaliť problémy skôr, ako sa zlé tašky dostanú k zákazníkom.
Výsledkom je taška, ktorá spoľahlivo unesie 10 kg a viac potravín. Vyzerá to ako jednoduchá vec, ale pochádza z komplexnej kombinácie chémie lepidla, fyziky polymérov a mechanickej presnosti. Stroj bude musieť urobiť viac, pretože nové pravidlá udržateľnosti tlačia priemysel na používanie tenších materiálov a recykláciu väčšieho množstva obsahu. V dôsledku toho bude pre splnenie očakávaní obchodu dôležitejšie silné inžinierstvo a riadenie procesov.
Referencie
ASTM International. (2021).ASTM D4649: Štandardná príručka pre výber a použitie nosných papierových prepravných vriec. West Conshohocken, PA: ASTM.
Európsky výbor pre normalizáciu. (2020).EN 13428: Obaly - Požiadavky špecifické pre výrobu a zloženie - Prevencia znížením zdroja. Brusel: CEN.
Wiley. (2019).Pevnosť v šmyku adhéznych spojov na báze vody- na upravených substrátoch z kraftového papiera. Journal of Applied Polymer Science, 136(18), 47531.
IAPRI (International Association of Packaging Research Institutes). (2022).Analýza režimu zlyhania štrukturálneho výkonu tašky na potraviny: Upevnenie rukoväte a integrita spodného švu. Zborník výročnej konferencie IAPRI.
FAO (Organizácia OSN pre výživu a poľnohospodárstvo). (2022).Udržateľné balenie potravín: Špecifikácie materiálov pre papierové-tašky na potraviny. Rím: FAO.
ISO (Medzinárodná organizácia pre normalizáciu). (2023).ISO 15378: Primárne obalové materiály pre lieky - Osobitné požiadavky na aplikáciu ISO 9001 s odkazom na SVP. Ženeva: ISO.
