Vrecia na odpadky sú jedným z najväčších typov produktov na globálnom trhu s mäkkými obalmi. Európska asociácia organizácií pre recykláciu plastov odhaduje, že len v Európe sa každý rok použije viac ako 8 miliónov ton polyetylénovej fólie pri zbere odpadu z domácností a podnikov. Globálna spotreba je oveľa vyššia. Na konci výroby tohto dodávateľského reťazca je špeciálne konverzné zariadenie. Je to stroj, ktorý vkladá súvislé kotúče polyetylénovej fólie do zapečatených, perforovaných a vinutých vrecúšok-a nakladá ich do domácich a priemyselných nádob. Aby sme pochopili, čo je stroj na výrobu vriec na odpadky a ako funguje mechanicky, musíme pochopiť, ako spolu funguje vytláčanie fólie, presné tesnenie, kontrolované skladanie a automatické navíjanie. Tieto časti určujú funkciu stroja.
Definovanie zariadenia
A Stroj na výrobu vriec na odpadkyje následný konverzný systém. Je napájaný pred-extrudovanou polyetylénovou fóliou. Táto fólia môže byť jednovrstvová vyfukovaná fólia alebo viacvrstvová vyfukovaná fólia. Alebo to môže byť plochý panel, ktorý je potrebné zložiť. Zariadenie potom spustí film cez sériu krokov. Tieto kroky zahŕňajú tesnenie, perforáciu, rezanie a navíjanie. Konečným produktom je hotová taška, pripravená na zabalenie a odoslanie. Samotný stroj nevytvára film. Táto práca patrí do výrobnej linky na vytláčanie vyfukovaných fólií. Namiesto toho je stroj štrukturálne transformovaný. Vytvára spodný uzáver vrecka. Umožňuje perforáciu, takže používatelia môžu odtrhnúť jediné vrecko z rolky. Tvorí tesnenie v tvare hviezdy{14}} alebo ploché tesnenie, ktoré určuje, ako sa taška otvára a akú váhu dokáže udržať.
Rozdiel medzi membránou a taškou je v spôsobe, akým funguje. Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM) má štandard s názvom D1709 pre odolnosť polyetylénového filmu proti nárazu. V tejto norme sa membrána a konverzný vak merajú ako dve samostatné veci. Materiálové vlastnosti fólie a konštrukčná geometria vrecka ovplyvňujú vlastnosti fólie. Stroj na výrobu vriec na odpadky nemení materiálové vlastnosti fólie. Do značnej miery to však ovplyvňuje štrukturálne správanie vrecka. Dosahuje sa kontrolou geometrie, skladania a presnosti rezu tesnenia.
Hlavné pracovné fázy
Fáza 1: Odvíjanie filmu a kontrola napätia
Proces začína kotúčom rúrkového alebo plochého filmu. Zvitok je namontovaný na elektrickom navíjacom stroji. Rolky fólie používané pri výrobe vriec na odpad majú zvyčajne hmotnosť od 200 do 500 kg. Môžu byť široké 1 000{10}}1 500 milimetrov. Odvíjač musí dopraviť fóliu do následnej zváracej stanice s kontrolovaným ťahom. Pre polyetylén s nízkou hustotou (LDPE) je napätie typicky 15 a 40 Newtonov. Ak je napätie príliš vysoké, fólia sa natiahne a zúži. Tomu sa hovorí výstrih. Ak je napätie príliš nízke, fólia sa pokrčí a tesnenie sa posunie.
Society of Plastics Engineers (SPE) má technický referenčný význam pre spracovanie polyolefínových fólií. Hovorí sa, že ovládanie napätia musí byť presné na ± N. čo je potrebné na udržanie stabilnej veľkosti filmu. To platí najmä pre fólie s hrúbkou 10–25 μm, ktoré sú bežné vo vreciach na odpad z domácností. Moderné stroje sú implementované pomocou uzavretej-slučky spätnej väzby založenej na snímačoch zaťaženia. Tanečné valce alebo silomery merajú skutočné napätie pásu 50 až 100-krát za sekundu. Odvíjací stroj so servopohonom potom zmení svoju rýchlosť, aby udržal napätie v bode nastavenia. Keď sa fólia minie, priemer kotúča sa zmenší a rameno páky sa skráti. Takže regulátor automaticky proporcionálne zvyšuje rýchlosť. To udržuje lineárne napätie konštantné.
Fáza 2: Skladanie a centrovanie klinu
Ak je prichádzajúca fólia plochá a nie pred{0}}intubovaná, musí sa v tomto bode zložiť do tuby. Úlohu urobia dva bočné sklápacie panely. Sú to jemne tvarované kovové alebo-polyetylénové dosky s vysokou hustotou. Vytvárajú vnútorné klinové záhyby. Záhyby zužujú plochú šírku a tiež umožňujú vidieť bočné záhyby na hotovej taške. V prípade pred-tubulovaného filmu sa tento krok nevyžaduje. Napriek tomu film prechádza sploštenou sekciou. Táto sekcia zaisťuje, že oba klince majú rovnakú hĺbku predtým, ako fólia vstúpi do oblasti tesnenia.
Systém vodiacich líšt využíva ultrazvukové alebo optické snímače. Tieto senzory vidia, kde je fólia vľavo a vpravo. Potom ho kalibrovali v reálnom čase cez rám riadenia na odvíjači. Aj odchýlka 2 mm môže spôsobiť problémy. Spodné tesnenie sa bude odchyľovať od stredu. Vďaka tomu sú okraje vreciek nerovnomerné. Tieto vrecká sa po naplnení rozbijú. TAPPI je technické združenie pre celulózový a papierenský priemysel. Jej divízia konverzie zahŕňa aj konverziu polymérových filmov. Spoločnosť TAPPI uviedla, že presnosť okrajového navádzania ±0,5 mm je štandardom pre vysokorýchlostné vrecovacie zariadenia nad 200 kôl za minútu.
Fáza 3: Spodné tesnenie
Spodné tesnenie je najdôležitejšou konštrukčnou súčasťou vreca na odpadky. Musí byť dostatočne tesné, aby sa zabránilo úniku mokrého odpadu. Musí byť tiež dostatočne pevná, aby udržala váhu plnej tašky, keď sa taška ťahá za popruhy alebo horný okraj.
Existujú tri hlavné tvary tesnení:
Ploché (alebo rovné) tesnenie. Ide o horizontálne tepelné utesnenie po celej šírke vrecka. Toto je najjednoduchší a najrýchlejší spôsob. Ale vytvára tlak na okraje membrány. Ostrý uhol medzi hrubou guľôčkou a fóliou pri zaťažení praskne. Výskum publikovaný spoločnosťou Society of Plastics Engineers vo svojom ANTEC Conference Proceedings ukázal, že rozbitie vriec predstavuje 65 až 75 percent kapacity hviezdicového balenia. Je to spôsobené napätím okrajov tesnení.
Hviezdicové tesnenie (alebo tesnenie švu). V spodnej časti sa otvorili záhyby klinu. Film je zhromaždený v hviezdičkách alebo vo vzore hviezdičiek. Potom kruhové alebo zakrivené tesnenie zvarí všetky vrstvy súčasne. Tým sa tlak rozloží do mnohých zákrut, nielen do dvoch rohov. Zbavuje sa tiež štrbinových vreciek, ktoré zachytávajú tekutinu v dizajne plochého tesnenia. Spojené USA. Agentúra na ochranu životného prostredia (EPA) študuje tuhý komunálny odpad. Hovorí sa, že hviezdicová-utesnená štruktúra je hlavným tvarom vriec na ťažký odpad, pretože odoláva úniku a vyrovnáva podporu nákladu.
C Prehnuté (alebo ploché{0}}spodné) tesnenie. Toto je hybridný dizajn. Spodná časť je plochá, ale má dvojitý záhyb na vytvorenie klinovej základne. To dáva ploché dno vreca stojaceho v koši. Vyžaduje si to však zložitejšiu zváraciu stanicu s dvoma paralelnými zváracími tyčami, ktoré pracujú pri mierne odlišných teplotách.
Tesniaci mechanizmus využíva horúcu tyč alebo rotačný nôž. Nízkohustotný polyetylén (LDPE) sa udržiava pri teplote 160–200 °C. Presná teplota závisí od hrúbky filmu, indexu taveniny živice a lineárnej rýchlosti. tesniaca lišta pritlačí fóliu k podpornému valcu zo silikónovej gumy na pevnú dobu 0,15–0,4 sekundy. Medzinárodná organizácia pre normalizáciu (ISO) má normu ISO 11607-2 pre sterilné obaly na konci{10}}životnosti. Táto norma sa použije na skúšku jej tesniacej pevnosti. Hovorí sa, že polyetylénová fólia by mala mať pevnosť tepelného zvaru väčšiu ako 5 N na 25 mm šírky zvaru. To sa dá dosiahnuť strojom na výrobu vreciek na odpadky udržiavaním rovnomernej teploty tesnenia v rozmedzí ± 5 stupňov po celej šírke. Táto tolerancia vyžaduje, aby boli vložené termočlánky umiestnené každých 50 mm.
Fáza 4: Perforácia a rezanie
Po dokončení spodného zatavenia sa fólia presunie do perforačnej stanice. Spriadací nôž alebo pevná čepeľ tu tvoria bodkovanú čiaru. Linka umožňuje používateľom trhať jednotlivé vrecká zo zvitkov. Perforácia musela byť dostatočne hlboká, aby ju niekto roztrhol rukou. Podľa ASTM D1922 to zvyčajne vyžaduje silu proti roztrhnutiu 3 -8 N na zlepšenie odolnosti proti roztrhnutiu. Nesmie byť ale taká hlboká, aby sa taška pri navíjaní, preprave alebo používaní roztrhla.
Rez, ktorý oddeľuje jedno vrecko od druhého, sa robí súčasne so zatavením dna ďalšieho vrecka. Alebo hneď po tesnení. Preto je každý cyklus uzatvárania kompletným vreckom. Rezacie čepele sú zvyčajne rotačné kruhové nože. Je vyrobený z-rýchloreznej ocele alebo karbidu volfrámu. Čepeľ pracuje na nákovovom valci s ovládacou medzerou 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science vydáva Wiley Press. Výsledky ukazujú, že ostrosť čepele priamo ovplyvňuje čistotu rezu. Čepeľ s polomerom menším ako 2 μm je orezaná čisto. Tento čistý rez nezanecháva na fólii jemnú stopu roztrhnutia. Ale čepele s polomerom väčším ako 5 mikrónov majú drsné hrany. Keď je vrecko naložené, tento drsný okraj sa rozvinie do zlyhania tesnenia.
Fáza 5: Skladanie a navíjanie jadra
Hotové vrecia sú obalené okolo lepenkových jadier na maloobchodné balenie. Vnútorný priemer týchto jadier je zvyčajne 38 mm alebo 76 mm. Navíjacia stanica musí zložiť látkovú tašku v určitom vzore. Bežné vzory sú C alebo trifold. Toto skladanie robí valček menším priemerom. Po vytiahnutí tiež vyjdú jednotlivé vrecká čisté.
Stroj na výrobu vriec na odpad využíva skladaciu dosku. Doska je umiestnená pred navíjacím strojom. Vytvára požadovaný skladací vzor, zatiaľ čo fólia kontroluje napätie. Navíjačka je centrálny hnací systém. Jadro sa otáča na motorizovanom hriadeli. So zvyšujúcim sa priemerom valca sa napätie znižuje. Tým sa zabráni rozdrveniu vnútornej vrstvy váhou vonkajšej vrstvy. Toto zúžené ovládanie napätia je veľmi dôležité. Na flexibilné navíjacie fólie sa vzťahujú aj technické normy Asociácie priemyslu netkaných textílií (INDA). INDA hovorí, že najlepší je pomer 30 30 – 50 percent. To znamená, že konečné napätie vinutia je 30–50 percent počiatočného napätia. Tieto pomery zabraňujú roztiahnutiu kotúča a deformácii jadra vo viacvrstvovom kotúči.
Pre paperbackové tašky ide skôr o samostatnú skladaciu tašku, než o rolku, s iným cestom. Za rezacou stanicou sa cesta rozvetvovala. Stohovač zbiera a počíta vrecia. Zložka potom použije konečný režim skladania. Potom vložte vrecko do škatule.
Integrácia pásky
Mnohé vrecia na domáci odpad majú podväzky. Ide o úzky pásik filmu, zvyčajne široký 6 -10 mm. Vedie pozdĺž horného okraja tašky a vyčnieva v uzloch na oboch stranách. Pridanie výroby sťahovacej pásky do zariadenia na výrobu vriec na odpad vyžaduje dve ďalšie časti. Prvým je extrudér pásky alebo modul na rezanie pásky. To spôsobí, že sa páska odvíja od druhého filmu. Druhá je spojovacia stanica. Táto za tepla zváraná alebo ultrazvuková lepiaca páska má horný a spodný lem v tesniacom cykle.
Metóda spájania ultrazvukom je čoraz bežnejšia. Nepotrebuje lepidlá. Vyhnete sa tak problémom -citlivým na teplotu. Edison Welding Institute (EWI) je nezávislý materiál spájajúci výskumný tím. EWI v tejto súvislosti zverejnila štúdiu. Výsledky ukazujú, že pevnosť v odtrhávaní polyetylénových pások ultrazvukom je 12 – 18 N/25 mm. To je nad hranicou 8N potrebnou na spoľahlivé uzatvorenie vrecka. Využíva o 60 percent menej energie ako tepelné spojenie toho istého konektora.
Materiálové aspekty a udržateľnosť
Hlavným materiálom odpadových vriec je polyetylén s nízkou hustotou (LDPE) alebo lineárny polyetylén s nízkou hustotou (LLDPE). Polyetylén s vysokou hustotou (HDPE) sa používa na výrobu tenších a lacnejších tašiek. Európska chemická agentúra (ECHA) funguje podľa nariadenia REACH. Sleduje aditíva používané v plastoch, ako je aserukamid, oxid kremičitý a farbivá (sadzová čerň pre čierne tašky a titánová biela pre biele tašky). Nové pravidlá podnietili záujem o obsah-recyklovaný spotrebiteľmi (PCR). Nariadenie o obaloch a odpade z obalov stanovuje cieľ recyklácie plastových obalov vo výške 35 percent do roku 2030. To priamo mení výber materiálov a spôsob zaobchádzania so strojmi.
Stroj na výrobu vreciek na odpadky musí byť schopný prispôsobiť sa rôznym prietokovým charakteristikám zmesí PCR. V porovnaní s novou živicou má recyklovaný polyetylén širší rozsah molekulovej hmotnosti a väčšiu variabilitu toku taveniny. Výsledkom je menšia hrúbka filmu a viac gélových častíc. Sú to škvrny neroztopenej živice, ktoré môžu spôsobiť problémy s tesnením. Zmeny v stroji zahŕňajú mierne vyššie teploty tesnenia okolo + 5-10 stupňov . Zahrnuté sú aj dlhšie časy zastavenia približne +0.05 sekúnd. Aby sa vysporiadali s abrazívnymi nečistotami vo filmoch PCR, musia čepele kontrolovať častejšie.
Kontrola kvality a testovanie
Hotový obal podlieha štandardnej kontrole, aby sa otestoval jeho výkon. Kľúčové testy zahŕňajú:
Pádový test (ASTM D5276). Zaťažená taška spadla z určitej výšky. To napodobňuje dopad vyhodenia do koša alebo koša. Taška v tvare hviezdy{4}} zvyčajne vydrží pád z výšky 1,2 až 1,5 metra s hmotnosťou 5 kg. Pri rovnakom zaťažení ploché-balenie zlyhá pri 0,8 – 1,0 m.
Pevnosť tesnenia (ASTMF88). Toto je test odlupovania spodného tesnenia. Meria silu potrebnú na rozbitie pečate. Minimálna prípustná hodnota plastových tašiek pre domácnosť je 5 N/25 mm. Hodnota balíka ťažkých dodávateľov je 12 N/25 mm.
Odolnosť proti prepichnutiu (ASTM D4833). Tým sa meria sila potrebná na prepichnutie fólie kužeľom. Simuluje kontakt s ostrým odpadom. Typické hodnoty 15 – 25 μm LDPE fólie boli 5 – 15 N.
Medzinárodné obchodné centrum (ITC) je spoločnou agentúrou Organizácie Spojených národov a Svetovej obchodnej organizácie. ITC zahrnulo tieto testovacie metódy do svojej technickej príručky pre obstarávanie dodávok odpadového hospodárstva. Tieto príručky sú dostupné mestským a inštitucionálnym nákupcom. To zaisťuje, že strojom-vyrobené tašky spĺňajú zmluvné výkonnostné normy ešte pred odoslaním.
Záver
Stroj na výrobu vriec na odpadky je viacstupňový{0}}systém konverzie. Jeho hlavnou úlohou je vyrábať súvislú polyetylénovú fóliu do uzavretých, perforovaných a navinutých vriec. Táto práca závisí od presnej koordinácie napätia v rozvinutí, záhybov, tepelných spojov, perforácie rezania a zvlnenia geometrických tvarov. Výkon stroja sa nemeria len rýchlosťou výroby, štandardné nastavenie je zvyčajne 150–250 cyklov za minútu. Dá sa tiež merať konštrukčnou pevnosťou vyrobených vriec. Táto pevnosť závisí od rovnomernosti teploty tesnenia, ostrosti čepele, hĺbky perforácie a rozloženia napätia v celom vzore tesnenia. S novými pravidlami prejdú spracovatelia na recyklovateľné fólie, systémy triedenia odpadu budú vyžadovať viac typov vriec a schopnosť strojov manipulovať s rôznymi materiálmi pri zachovaní tesnenia a kvality rezania bude mať čoraz väčší vplyv na ich výrobnú hodnotu.
Referencie
- Európska asociácia organizácií pre recykláciu a obnovu plastov (EPRO).Štatistika európskeho trhu s recykláciou plastov a analýza materiálových tokov.
- ASTM International.Štandardné testovacie metódy ASTM D{0}} na odolnosť plastovej fólie proti nárazu metódou voľného-padajúceho šípu.
- Spoločnosť plastických inžinierov (SPE).Technický odkaz na spracovanie polyolefínového filmuaZborník z konferencie ANTEC - Utesnenie geometrie a výkonu vrecia na odpad.
- Konverzná divízia TAPPI.Technické pokyny pre flexibilné operácie konverzie filmu.
- US Environmental Protection Agency (EPA).Štúdie charakterizácie tuhého komunálneho odpadu - Analýza obalov a kontajnerov.
- ISO 11607-2: 2019.Obaly na zdravotnícke pomôcky sterilizované v terminálnom štádiu - Časť 2: Požiadavky na validáciu procesov tvarovania, tesnenia a montáže.
- Wiley -Journal of Applied Polymer Science- Geometria hrán čepele a kvalita rezu pri konverzii polyetylénovej fólie.
- INDA - Asociácia priemyslu netkaných textílií.Technické normy pre flexibilné navíjanie fólie a správu jadra.
- Edison Welding Institute (EWI).Ultrazvukové lepenie spojov polyetylénovej fólie - Štúdie pevnosti a energetickej výkonnosti.
- Európska chemická agentúra (ECHA).Nariadenie REACH - Monitorovanie aditív pre polyolefínové filmové formulácie.
- ASTM International.ASTM D5276 - štandardná testovacia metóda pre pádový test naložených kontajnerov; ASTM F88 - štandardná testovacia metóda pre pevnosť tesnenia flexibilných bariérových materiálov; ASTM D4833 - Štandardná testovacia metóda na odolnosť geotextílie proti prepichnutiu.
- Medzinárodné obchodné centrum (ITC) / WTO.Technické pokyny pre obstarávanie dodávok odpadového hospodárstva.
