Supermarkety codziennie rozdają miliony toreb z zakupami. Worki muszą pomieścić od 5 do 15 kilogramów ładunku. Mogą to być konserwy, butelki, produkty świeże i mrożonki. Uchwyt nie może być rozdarty, podarty lub zgubiony podczas przenoszenia torby. Zepsuta torba przy kasie to nie mały problem. Może uszkodzić produkty, zdenerwować klientów i narazić sklepy na ryzyko prawne. W rezultacie sieci spożywcze mają rygorystyczne wymagania dotyczące wagi swoich dostawców toreb. Dlategomaszyna do produkcji torebek na zakupymusi być zbudowany tak, aby zapewniał stabilność i dobre osiągi przy dużych prędkościach.
W artykule przedstawiono charakterystykę mechaniczną, materiałową i procesową nowoczesnej maszyny pakującej w worki na żywność, która sprawia, że waga maszyny pakującej w worki na żywność osiąga i przekracza standard wagowy zakupów w supermarketach.
Zrozumienie-wymagań dotyczących łożysk w sektorze handlu detalicznego
Zanim zrozumiemy inżynierię mechaniczną, powinniśmy dokładnie wiedzieć, czego potrzebują supermarkety. Główne grupy detaliczne zazwyczaj stosują standardowe metody testowania w celu ustalenia akceptowalnej wydajności toreb. Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) posiada normę ASTM D4649. Daje możliwość sprawdzenia nośności toreb spożywczych. Dotyczy to zarówno rodzajów papieru, jak i tworzyw sztucznych. Norma mówi, że typowa torba na zakupy musi wytrzymać statyczne obciążenie pionowe o wartości co najmniej 8 kg przez co najmniej 10 sekund. Nie wolno uszkodzić uchwytów, szwów ani spodów (ASTM International, 2021).
W praktyce wiele sieci supermarketów podniosło własne ograniczenia. Zwykle pobierają od 10 do 12 kilogramów. Obejmuje to nieostrożne przetwarzanie, ostre produkty i układanie w stosy podczas transportu. Europejska norma EN z przepisami dotyczącymi materiałów i redukcją odpadów. Przesyła jednak szczegóły testów mechanicznych do norm krajowych ISO (ISO) (Europejski Komitet Normalizacyjny, 2020).
Dlatego torby produkowane przez producenta torebek na żywność powinny nie tylko spełniać te wymagania, ale także mieć wyższy margines bezpieczeństwa niż te wymagania. Należy to zrobić dla każdej partii, z niewielkimi zmianami pomiędzy workami.
Cechy mechaniczne określające nośność
Uszczelnienie i wzmocnienie dna
Dno torby z zakupami to najbardziej stresujący obszar. Niezależnie od tego, czy jest to papierowy worek z płaskim-denem, czy plastikowa-torba na koszulkę, spód musi równomiernie rozkładać ciężar przedmiotu na całej powierzchni. Amaszyna do produkcji torebek na zakupyobsługuje te metody inżynieryjne.
W przypadku papierowych toreb spożywczych maszyna składa się i przykleja do spodu wielu warstw. To właśnie nazywamy „dnem worka” lub „blokiem”. W dolnej stacji formującej znajduje się wzór kleju pokrywający całą szerokość klapy podstawy. Następnie naciśnij klapkę przy ustawionym ciśnieniu i temperaturze. Przed opuszczeniem maszyny plastikowe torby muszą całkowicie zestalić się. Badania opublikowane w czasopiśmie Journal of Applied Polymer Science wykazały, że klej-na bazie wody może mieć wytrzymałość na ścinanie od 4,5 do 6,0 N/cm2 na brązowym papierze poddanym obróbce. To wystarczy, aby zapobiec pękaniu dna pod normalnym obciążeniem sklepu spożywczego (Wiley, 2019).
W przypadku toreb plastikowych dolna uszczelka jest zgrzewana termicznie. Uszczelnienie wykorzystuje kombinację temperatury, ciśnienia i czasu przebywania w celu stopienia warstw polimeru w trwałe połączenie. Jeśli uszczelnienie nie jest kompletne,-zazwyczaj dlatego, że temperatura nawet nie przekroczyła górnej granicy,-szwy na dole nie działają. Jest to główna przyczyna pękających plastikowych toreb na zakupy. Nowa maszyna rozwiązuje ten problem dzięki-sterowanym serwomechanizmom systemom zgrzewania. Czujniki te monitorują temperaturę wokół baru w czasie rzeczywistym.
Mocowanie uchwytu i geometria uchwytu
Rękojeść była drugą słabością. W torebkach papierowych rączka może stanowić część torby (uchwyt papierowy skręcony lub płaski) lub być przymocowana do torby indywidualnie. W plastikowych torebkach na T-koszulki środek jest wycinany z tej samej folii rurowej, co torba. To sprawia, że są z natury silniejsze. Ale tylko wtedy, gdy wycięty kształt prawidłowo rozkłada nacisk.
Maszyna do produkcji toreb na zakupymodele z torbami papierowymi z uchwytem muszą zapewniać, że punkt mocowania uchwytu ma wystarczającą powierzchnię klejenia i pokrycie klejem. Do naklejenia na stację naklejek użyj precyzyjnych pistoletów do klejenia lub wałka. Te wzory kleju zapewniają największą powierzchnię styku. Unikają także zbyt dużej ilości kleju, który osłabia otaczające włókna papieru. Badanie przeprowadzone przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Instytutów Badań nad Opakowaniami (IAPRI) wykazało, że około 63% uszkodzeń strukturalnych toreb na artykuły spożywcze jest spowodowanych nieprawidłowym mocowaniem uchwytu. Badanie wykazało również, że zwiększenie powierzchni klejenia o 15% zmniejszyłoby awaryjność o prawie 40% (IAPRI, 2022).
W przypadku toreb plastikowych uchwyt jest wycinany przez precyzyjną formę wewnątrz maszyny do toreb. Forma musi pozostać ostra i mieścić się w ścisłym zakresie. Jeśli forma jest matowa lub nieaktywna, u podstawy uchwytu pojawi się małe rozdarcie. Łzy rosną pod obciążeniem, powodując przedwczesne pęknięcie rączki.
Tworzenie węzłów i integralność ściany
Uszczelka to składane do wewnątrz-panele boczne opakowania. Są otwarte, aby pomieścić ogromny projekt. Pomagają również rozłożyć ciężar torby. Jeśli fałda nie jest dobrze uformowana, w fałdzie powstaje punkt naprężenia. Może to spowodować rozdarcie torby wzdłuż zagięcia.
Stanowisko do składania klinów-na amaszyna do produkcji torebek na zakupywykorzystuje regulowane płyty prowadzące i składane ostrza-napędzane serwo. Tworzą one równe i ostre fałdy klinowe. W przypadku toreb papierowych zagniecenia nie powodują pękania włókien papieru. W przypadku toreb plastikowych składanie nie powoduje wybielania pod ciśnieniem ani ścieńczenia folii. W przypadku różnych grubości materiału i grubości worka maszyna może utrzymać jakość klina na niezmienionym poziomie, co bezpośrednio wpływa na efekt rozproszenia ciężaru worka.
Obchodzenie się z materiałem i kompatybilność podłoża
Nośność-nie zależy wyłącznie od mechaniki mechanicznej. Zależy to również od jakości i rodzaju paszy. Dobrze-zaprojektowana maszyna może obrabiać różne materiały, zachowując jednocześnie spójność produkcji.
Podłoża papierowe
Maszyny do pakowania żywności pracujące z papierem muszą obsługiwać papier typu kraft o gramaturze od 80 do 150 g/m2. System kontroli naprężenia maszyny musi utrzymywać równomierne naprężenie wstęgi na całej szerokości rolki papieru. Zapobiega to zmarszczkom, przemieszczeniom i rozdarciom podczas formowania. Jeśli napięcie jest zbyt wysokie, spowoduje to rozciągnięcie i osłabienie włókien papieru. Jeśli napięcie będzie zbyt małe, fałdy nie będą się układać prawidłowo, a klej będzie nierówno się sklejał.
W swoich wytycznych dotyczących zrównoważonego rozwoju opakowań Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) podaje, że papier siarczanowy na torby spożywcze powinien mieć wytrzymałość na rozciąganie 5,0 kN/m w kierunku maszyny i 2,5 kN/m w kierunku poprzecznym. Dzięki temu torby można załadować, gdy są gotowe (FAO, 2022). System obsługi wstęgi maszyny-musi utrzymywać te właściwości podczas formowania, cięcia i zgrzewania.
Podłoża z folii z tworzyw sztucznych
W przypadku plastikowych toreb spożywczych maszyna pracuje z rozdmuchiwaną lub wylewaną folią polietylenową. Takie folie mają zazwyczaj grubość od 15 do 40 mikronów. Wytrzymałość folii na rozciąganie, wydłużenie przy zerwaniu i odporność folii na uderzenia podczas upadku rzutek decydują o ostatecznej nośności torby. ISO 527 i ASTM D1709 definiują te właściwości. Zadaniem maszyny jest delikatna obróbka folii. Pozwala to uniknąć wad. Maszyna musi również prawidłowo ustawić parametry zgrzewania w zależności od konkretnego rodzaju i grubości polimeru.
Kontrola jakości i testowanie inline
Nowoczesny system toreb na żywność ma wbudowane monitorowanie jakości. Zapewnia to utrzymanie nośności w określonym zakresie przez cały proces produkcyjny. Systemy te zazwyczaj posiadają:
- Systemy kontroli wizualnej umożliwiające sprawdzenie pokrycia klejem, jakości uszczelnienia i dokładności wymiarów przy pełnej prędkości produkcyjnej
- Czujniki monitorujące naprężenie mogą wykryć pęknięcia lub dryf wstęgi, zanim pogorszy się jakość wydruku
- Oprogramowanie do statystycznej kontroli procesu (SPC) umożliwiające śledzenie kluczowych ustawień, takich jak temperatura uszczelnienia, czas przebywania, ilość kleju. Oznacza wszelkie zmiany wykraczające poza zakres ustawień.
Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) obejmuje zarządzanie jakością opakowań za pomocą norm ISO 9001 i ISO 15378. Obie normy wymagają od producentów stosowania kontroli procesów, które zapewniają stałą wydajność produktu (ISO, 2023). Monitorowanie inline na maszynach to najprostszy sposób na spełnienie tych zasad. Wykrywa się go w momencie wystąpienia wady, zamiast sprawdzać próbki po wyprodukowaniu.
Osiąganie prędkości bez poświęcania siły
Jedną z najtrudniejszych części produkcji torby na zakupy jest utrzymanie wysokiej jakości-nośności. Supermarkety muszą produkować 150–300 torebek na minutę w przypadku papieru i 300–500 torebek na minutę w przypadku plastiku. Przy takim tempie skraca się czas utwardzania, czas chłodzenia uszczelnienia i czas osadzania materiału.
Producenci maszyn rozwiązują ten problem za pomocą przetwarzania równoległego na wielu-stanowiskach. Oznacza to, że kilka torebek znajduje się jednocześnie na różnych etapach formowania. Stosują również lepszy czas procesu. Przykładowo maszyna do produkcji torebek papierowych może zastosować dłuższy kanał chłodzący po wklejeniu stacji od dołu. Zapewnia to całkowite zestalenie plastikowych torebek przed ułożeniem w stos i zliczeniem, nawet przy dużych wydajnościach. Podobnie, szybkochłodzące uszczelki można stosować w maszynach do produkcji torebek plastikowych. Pozwala to na stabilne spawanie w czasie krótszym niż 0,3 sekundy. Następny worek można następnie natychmiast wyrzucić bez ryzyka zerwania plomby. Dobrze dostrojonymaszyna do produkcji torebek na zakupysynchronizuje wszystkie te stacje, aby uzyskać stałą wydajność przy jednoczesnym zachowaniu integralności-nośności każdej torby.
Wniosek
Producent torebek na żywność spełnia-potrzeby supermarketów w zakresie nośności dzięki połączeniu precyzyjnej konstrukcji mechanicznej, inżynierii materiałowej i kontroli procesu. Dolna uszczelka musi tworzyć połączenie, które rozkłada ciężar na całej powierzchni podstawy. Mocowanie lub cięcie uchwytu musi być solidne konstrukcyjnie w punkcie maksymalnego naprężenia. Tworzenie klinów musi zapewniać stabilne fałdy, aby zapobiec gromadzeniu się naprężeń. Monitorowanie jakości na bieżąco musi wykrywać problemy, zanim uszkodzone torby dotrą do klientów.
Rezultatem jest torba, która może niezawodnie pomieścić 10 kg lub więcej artykułów spożywczych. Wydaje się to prostą rzeczą, ale wynika ze złożonego połączenia chemii kleju, fizyki polimerów i precyzji mechanicznej. Maszyna będzie musiała zrobić więcej, ponieważ nowe zasady zrównoważonego rozwoju zmuszają branżę do stosowania cieńszych materiałów i recyklingu większej ilości zawartości. W rezultacie silna inżynieria i kontrola procesów staną się ważniejsze, aby spełnić oczekiwania sklepu.
Referencje
Międzynarodowy ASTM. (2021).ASTM D4649: Standardowy przewodnik dotyczący wyboru i stosowania nośnych papierowych worków transportowych. West Conshohocken, Pensylwania: ASTM.
Europejski Komitet Normalizacyjny. (2020).EN 13428: Opakowanie - Wymagania specyficzne dla produkcji i składu - Zapobieganie poprzez ograniczenie źródła. Bruksela: CEN.
Wiley'a. (2019).Wytrzymałość na ścinanie-połączeń klejowych na bazie wody na podłożach z papieru pakowego poddanego obróbce. Journal of Applied Polymer Science, 136(18), 47531.
IAPRI (Międzynarodowe Stowarzyszenie Instytutów Badań Opakowań). (2022).Analiza trybu awaryjnego wydajności strukturalnej torby na zakupy: mocowanie uchwytu i integralność dolnego szwu. Materiały z dorocznej konferencji IAPRI.
FAO (Organizacja Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa). (2022).Zrównoważone opakowania do żywności: specyfikacje materiałowe dla papierowych toreb spożywczych-. Rzym: FAO.
ISO (Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna). (2023).ISO 15378: Podstawowe materiały opakowaniowe produktów leczniczych - Szczegółowe wymagania dotyczące stosowania ISO 9001 w odniesieniu do GMP. Genewa: ISO.
