Worki na śmieci to jeden z największych rodzajów produktów na światowym rynku opakowań miękkich. Europejskie Stowarzyszenie Organizacji Recyklingu Tworzyw Sztucznych szacuje, że w samej Europie do zbiórki odpadów domowych i komercyjnych wykorzystuje się każdego roku ponad 8 milionów ton folii polietylenowej. Globalny poziom konsumpcji jest znacznie wyższy. Na końcu łańcucha dostaw znajduje się specjalne urządzenie do konwersji. Jest to maszyna, która umieszcza ciągłe rolki folii polietylenowej w zgrzewanych, perforowanych i rdzeniowych{{5}workach zwijanych oraz ładuje je do pojemników domowych i przemysłowych. Aby zrozumieć, czym jest maszyna do produkcji worków na śmieci i jak działa mechanicznie, musimy zrozumieć, w jaki sposób wytłaczanie folii, precyzyjne zgrzewanie, kontrolowane składanie i automatyczne nawijanie współpracują ze sobą. Części te określają działanie maszyny.
Definiowanie sprzętu
A Maszyna do produkcji worków na śmiecijest dalszym systemem konwersji. Jest zasilany przez-wytłaczaną wstępnie folię polietylenową. Może to być folia jednowarstwowa lub wielowarstwowa-rozdmuchana. Lub może to być płaski panel, który wymaga złożenia. Następnie maszyna uruchamia film w kilku etapach. Etapy te obejmują zgrzewanie, perforację, cięcie i nawijanie. Produktem końcowym jest gotowa torba, gotowa do zapakowania i wysyłki. Sama maszyna nie wykonuje filmu. Zadanie to należy do linii produkcyjnej linii do wytłaczania folii z rozdmuchem. Zamiast tego maszyna została strukturalnie przekształcona. Tworzy dolne uszczelnienie worka. Umożliwia wykonanie linii perforacji, dzięki czemu użytkownicy mogą oderwać pojedynczą torebkę z rolki. Tworzy uszczelkę w kształcie gwiazdy-lub płaską, która określa sposób otwierania torby i jej ciężar.
Różnica między membraną a torbą polega na sposobie jej działania. Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opracowało normę o nazwie D1709 dotyczącą odporności folii polietylenowej na uderzenia. W tej normie membrana i worek konwersyjny są mierzone jako dwie odrębne rzeczy. Właściwości materiału folii i geometria strukturalna torby wpływają na właściwości folii. Maszyna do produkcji worków na śmieci nie zmienia właściwości materiału folii. Jednak w dużym stopniu wpływa to na zachowanie strukturalne torby. Osiąga się to poprzez kontrolę geometrii, złożenia i precyzji cięcia uszczelki.
Podstawowe etapy pracy
Etap 1: Odwijanie i kontrola naprężenia folii
Proces rozpoczyna się od rolki folii rurowej lub płaskiej. Ślimak jest zamontowany na elektrycznej zwijarce. Rolki folii stosowane do produkcji worków na śmieci ważą zwykle od 200 do 500 kg. Mogą mieć szerokość 1000-1500 milimetrów. Odwijak musi dostarczać folię do dalszej stacji zgrzewającej z kontrolowanym naprężeniem. W przypadku polietylenu o małej gęstości (LDPE) napięcie wynosi zazwyczaj 15 i 40 niutonów. Jeśli napięcie będzie zbyt duże, folia będzie się rozciągać i zwężać. Nazywa się to dekoltem. Jeśli napięcie będzie zbyt małe, folia będzie się marszczyć, a uszczelka ulegnie przemieszczeniu.
Stowarzyszenie Inżynierów Tworzyw Sztucznych (SPE) ma techniczne znaczenie referencyjne w zakresie przetwarzania folii poliolefinowej. Mówi, że kontrola napięcia musi być dokładna do ± N., co jest niezbędne do utrzymania stabilnego rozmiaru folii. Dotyczy to szczególnie folii o grubości 10–25 μm, które powszechnie występują w workach na śmieci domowe. Nowoczesne maszyny wykorzystują-pętlę sprzężenia zwrotnego w zamkniętej pętli opartej na czujnikach wagowych. Rolki tańczące lub ogniwa obciążnikowe mierzą rzeczywiste napięcie wstęgi od 50 do 100 razy na sekundę. Następnie maszyna rozwijająca serwonapęd zmienia prędkość, aby utrzymać napięcie w punkcie ustawienia. Po wyczerpaniu się folii średnica rolki zmniejsza się, a ramię dźwigni ulega skróceniu. Zatem sterownik automatycznie zwiększa prędkość proporcjonalnie. Dzięki temu napięcie liniowe jest stałe.
Etap 2: Składanie i centrowanie klinów
Jeśli przychodząca błona jest płaska, a nie-zaintubowana, należy ją na tym etapie złożyć w tubę. Spełnią się dwa składane panele boczne. Są to drobno uformowane arkusze metalu-lub polietylenu o dużej gęstości. Tworzą wewnętrzne fałdy klinowe. Fałdy zawężają szerokość płaską, a także pozwalają dostrzec boczne zagniecenia gotowej torby. W przypadku folii-w tubie ten krok nie jest wymagany. Mimo to film przechodzi etap spłaszczania. Ta sekcja zapewnia, że oba fałdy mają tę samą głębokość, zanim folia wejdzie w obszar zgrzewania.
System szyn prowadzących wykorzystuje czujniki ultradźwiękowe lub optyczne. Czujniki te mogą zobaczyć, gdzie film jest lewy i prawy. Następnie skalibrowali go w czasie rzeczywistym za pomocą ramy sterującej na odwijarce. Nawet odchylenie o 2 mm może powodować problemy. Dolna uszczelka będzie odchylona od środka. Powoduje to nierówne krawędzie zgrzewu torebek. Worki te pękną po napełnieniu. TAPPI jest stowarzyszeniem technicznym przemysłu celulozowo-papierniczego. Dział przetwórstwa obejmuje również przetwarzanie folii polimerowej. TAPPI wskazało, że dokładność prowadzenia krawędzi ±0,5 mm jest standardem w przypadku-szybkich urządzeń pakujących przekraczających 200 okrążeń na minutę.
Etap 3: Uszczelnienie dna
Uszczelka dolna jest najważniejszą częścią konstrukcyjną worka na śmieci. Musi być na tyle szczelna, aby zapobiec wyciekaniu mokrych odpadów. Musi być również wystarczająco mocny, aby utrzymać ciężar pełnej torby, gdy torba jest ciągnięta za paski lub górną krawędź.
Istnieją trzy główne kształty uszczelek:
Płaska (lub prosta) uszczelka. Jest to poziome zgrzewanie na całej szerokości worka. To najłatwiejszy i najszybszy sposób. Ale wywiera nacisk na krawędzie membrany. Ostry kąt pomiędzy grubą stopką a folią pęknie pod obciążeniem. Badania opublikowane przez Towarzystwo Inżynierów Tworzyw Sztucznych w materiałach konferencyjnych ANTEC wykazały, że pękanie worków występuje w przedziale od 65 do 75 procent pojemności opakowania gwiazdkowego. Jest to spowodowane naprężeniami na krawędziach krawędzi uszczelnienia.
Uszczelnienie gwiazdowe (lub uszczelnienie szwu). Fałdy klinowe otwierane u dołu. Film jest zebrany w gwiazdki lub wzór gwiazdek. Następnie uszczelka okrągła lub zakrzywiona zgrzewa wszystkie warstwy jednocześnie. To rozkłada nacisk na wiele krzywizn, a nie tylko na dwa rogi. Pozbywa się również kieszeni szczelinowych, które wychwytują płyn w płaskiej konstrukcji. Zjednoczone USA. Agencja Ochrony Środowiska (EPA) bada komunalne odpady stałe. Mówi się, że konstrukcja z uszczelnieniem gwiazdowym-jest głównym kształtem ciężkich worków na śmieci, ponieważ jest odporna na wycieki i równoważy utrzymanie ładunku.
C Uszczelka składana (lub płaska-na dole). Jest to konstrukcja hybrydowa. Spód jest płaski, ale ma podwójne zagięcie, tworząc podstawę z klinem. Dzięki temu worek stoi w koszu na płaskie dno. Wymaga to jednak bardziej złożonej stacji zgrzewającej z dwoma równoległymi listwami zgrzewającymi, które działają w nieco innych temperaturach.
Mechanizm uszczelniający wykorzystuje gorący pręt lub nóż obrotowy. Polietylen o małej gęstości (LDPE) utrzymuje się w temperaturze 160–200 stopni C. Dokładna temperatura zależy od grubości folii, wskaźnika szybkości płynięcia żywicy i prędkości liniowej. pasek zgrzewający dociska folię do wałka podtrzymującego z gumy silikonowej, utrzymując stały nacisk wynoszący 0,15–0,4 sekundy. Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) posiada normę ISO 11607-2 dotyczącą sterylnych opakowań-wycofanych z eksploatacji. Normę tę należy stosować do badania wytrzymałości uszczelnienia. Mówi, że folia polietylenowa powinna mieć wytrzymałość termiczną zgrzewania większą niż 5 N na 25 mm szerokości zgrzewu. Można to osiągnąć za pomocą maszyny do produkcji worków na śmieci, utrzymując stałą temperaturę zgrzewu w zakresie ± 5 stopni na całej szerokości. Tolerancja ta wymaga umieszczenia wbudowanych termopar co 50 mm.
Etap 4: Perforacja i cięcie
Po zakończeniu zgrzewania dolnego folia przesuwa się na stację perforacji. Tutaj nóż obrotowy lub stałe ostrze tworzy linię przerywaną. Linia umożliwia odrywanie pojedynczych torebek ze zwojów. Perforacja musiała być na tyle głęboka, aby ktoś mógł ją rozerwać ręcznie. Zgodnie z normą ASTM D1922 wymaga to zwykle siły rozdzierającej wynoszącej 3 -8 N, aby poprawić odporność na rozdarcie. Nie może być jednak na tyle głęboka, aby można było rozerwać torbę podczas zwijania, transportu lub użytkowania.
Nacięcie oddzielające jedną torebkę od drugiej wykonuje się jednocześnie ze zgrzewaniem dna kolejnej torebeczki. Albo zaraz po pieczęci. Dlatego każdy cykl zgrzewania to kompletny worek. Ostrza tnące to zwykle obrotowe noże okrągłe. Jest wykonany ze-stal szybkotnącej lub węglika wolframu. Ostrze pracuje na rolce oporowej ze szczeliną kontrolną wynoszącą 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science jest wydawany przez Wiley Press. Wyniki pokazują, że ostrość ostrza bezpośrednio wpływa na czystość cięcia. Ostrze o promieniu mniejszym niż 2 μm jest cięte czysto. To wyraźne cięcie nie pozostawia na folii lekkiego śladu rozdarcia. Ale ostrza o promieniu większym niż 5 mikronów mają ostre krawędzie. Kiedy worek jest załadowany, ta szorstka krawędź przekształca się w uszkodzenie uszczelnienia.
Etap 5: Składanie i nawijanie rdzenia
Gotowe torby są owijane wokół rdzeni tekturowych w celu pakowania detalicznego. Średnica wewnętrzna tych rdzeni wynosi zwykle 38 mm lub 76 mm. Stacja nawijania musi złożyć worek materiałowy według określonego wzoru. Typowe wzorce to C lub trifold. To zagięcie powoduje, że wałek ma mniejszą średnicę. Dzięki temu poszczególne torby wychodzą czyste po pociągnięciu.
Maszyna do produkcji worków na śmieci wykorzystuje składaną deskę. Deska znajduje się przed maszyną zwijającą. Tworzy wymagany wzór zagięcia, podczas gdy folia kontroluje napięcie. Nawijarka jest centralnym układem napędowym. Rdzeń obraca się na napędzanym silnikiem wale. Wraz ze wzrostem średnicy rolki naprężenie maleje. Zapobiega to zmiażdżeniu warstwy wewnętrznej pod ciężarem warstwy zewnętrznej. Ta zwężająca się kontrola napięcia jest bardzo ważna. Elastyczne folie nawojowe objęte są także Normami Technicznymi Stowarzyszenia Przemysłu Włóknin (INDA). INDA twierdzi, że najlepsze są współczynniki wynoszące 30 30 – 50 procent. Oznacza to, że końcowe napięcie uzwojenia wynosi 30–50% napięcia początkowego. Stosunki te zapobiegają rozszerzaniu się rolki i odkształceniu rdzenia w rolce wielowarstwowej.
W przypadku toreb w miękkiej oprawie jest to osobna torba składana, a nie rolka, z inną ścieżką. Ścieżka rozgałęziała się za stacją cięcia. Układarka zbiera i liczy torby. Następnie składarka zastosuje ostateczny tryb składania. Następnie włóż torbę do pudełka.
Integracja taśmy ściągającej
Wiele worków na śmieci z gospodarstw domowych ma szelki. Jest to wąski pasek folii, zwykle o szerokości 6 -10 mm. Biegnie wzdłuż górnej krawędzi torby, wystając w postaci węzłów po obu stronach. Dodanie produkcji taśmy ściągającej do maszyny do produkcji worków na śmieci wymaga dwóch dodatkowych części. Pierwszy to wytłaczarka taśm lub moduł do cięcia taśm. Powoduje to zwinięcie taśmy z drugiej folii. Druga to stacja klejenia. Ta zgrzewana na gorąco lub ultradźwiękowa taśma klejąca ma górne i dolne lamowanie w cyklu zgrzewania.
Metoda łączenia ultradźwiękowego staje się coraz bardziej powszechna. Nie potrzebuje klejów. Pozwala to uniknąć problemów-wrażliwych na temperaturę. Niezależnym materiałem dołączającym do zespołu badawczego jest Edison Welding Institute (EWI). EWI opublikowało badanie na ten temat. Wyniki pokazują, że wytrzymałość na odrywanie ultradźwiękowe taśm polietylenowych wynosi 12 – 18 N/25 mm. Jest to powyżej progu 8N wymaganego do niezawodnego zamknięcia worka. Zużywa o 60 procent mniej energii niż łączenie termiczne tego samego złącza.
Względy materiałowe i zrównoważony rozwój
Głównym materiałem worków na odpady jest polietylen o małej gęstości (LDPE) lub polietylen liniowy o małej gęstości (LLDPE). Do produkcji cieńszych i tańszych toreb wykorzystuje się polietylen o dużej gęstości (HDPE). Europejska Agencja Chemikaliów (ECHA) działa na podstawie rozporządzenia REACH. Monitoruje dodatki stosowane w tworzywach sztucznych, takie jak aserukamid, krzemionka i barwniki (sadza dla worków czarnych i biel tytanowa dla worków białych). Nowe zasady wzbudziły zainteresowanie-treściami pochodzącymi z recyklingu konsumenckiego (PCR). W rozporządzeniu w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych określono cel recyklingu opakowań z tworzyw sztucznych na poziomie 35 procent do roku 2030. Zmienia to bezpośrednio wybór materiałów i sposób obsługi maszyn.
Maszyna do produkcji worków na śmieci musi być w stanie dostosować się do różnych charakterystyk przepływu mieszanek PCR. W porównaniu z nową żywicą, polietylen z recyklingu ma szerszy zakres mas cząsteczkowych i większą zmienność przepływu stopu. Powoduje to mniejszą grubość warstwy i więcej cząstek żelu. Są to plamki niestopionej żywicy, które mogą powodować problemy z uszczelnieniem. Zmiany w maszynie obejmują nieco wyższe temperatury uszczelnień, około + 5-10 stopnia. Uwzględniono także dłuższe czasy zatrzymania, wynoszące około +0.05 sekund. Muszą częściej sprawdzać ostrza, aby poradzić sobie z brudem ściernym w filmach PCR.
Kontrola jakości i testowanie
Gotowe opakowanie poddawane jest standardowej kontroli sprawdzającej jego działanie. Kluczowe testy obejmują:
Test upadku (ASTM D5276). Obciążona torba spadła z pewnej wysokości. To naśladuje wpływ wyrzucenia do kosza lub kosza. Torba w kształcie gwiazdy-zwykle wytrzymuje upadek z wysokości od 1,2 do 1,5 metra przy wadze 5 kg. Pod tym samym obciążeniem płaski-pakiet ulegnie zniszczeniu przy wysokości 0,8–1,0 m.
Wytrzymałość uszczelnienia (ASTMF88). Jest to próba odrywania dolnej uszczelki. Mierzy siłę potrzebną do złamania uszczelki. Minimalna dopuszczalna wartość dla domowych toreb plastikowych wynosi 5 N/25 mm. Wartość pakietu ciężkiego wykonawcy wynosi 12 N/25 mm.
Odporność na przebicie (ASTM D4833). Mierzy siłę potrzebną do przebicia folii stożkiem. Symuluje kontakt z ostrymi odpadami. Typowe wartości folii LDPE o grubości 15 – 25 µm wynosiły 5-15 N.
Międzynarodowe Centrum Handlu (ITC) jest wspólną agencją Organizacji Narodów Zjednoczonych i Światowej Organizacji Handlu. ITC uwzględniła te metody testowania w swoim przewodniku technicznym dotyczącym zamówień na dostawy związane z gospodarką odpadami. Przewodniki te są dostępne dla nabywców miejskich i instytucjonalnych. Dzięki temu mamy pewność, że torby-wykonane maszynowo spełniają standardy wykonania umowy przed wysyłką.
Wniosek
Maszyna do produkcji worków na śmieci to wielostopniowy-system przetwarzający. Jej głównym zadaniem jest wytwarzanie ciągłej folii polietylenowej w zgrzewane, perforowane i zwijane worki. Praca ta polega na precyzyjnej koordynacji naprężenia rozwijającego, zagnieceń, zgrzewów termicznych, wycinania perforacji i zawijania kształtów geometrycznych. Wydajność maszyny mierzy się nie tylko szybkością produkcji, standardowe ustawienie to zazwyczaj 150–250 cykli na minutę. Można go również zmierzyć wytrzymałością konstrukcyjną wykonanych worków. Wytrzymałość ta zależy od równomierności temperatury uszczelnienia, ostrości ostrza, głębokości perforacji i rozkładu naprężeń w całym wzorze uszczelnienia. Dzięki nowym przepisom przetwórcy przejdą na folie nadające się do recyklingu, systemy sortowania odpadów będą wymagały większej liczby rodzajów worków, a zdolność maszyn do obsługi różnych materiałów przy zachowaniu jakości zgrzewania i cięcia będzie miała coraz większy wpływ na wartość ich produkcji
Referencje
- Europejskie Stowarzyszenie Organizacji ds. Recyklingu i Odzysku Tworzyw Sztucznych (EPRO).Statystyki europejskiego rynku recyklingu tworzyw sztucznych i analiza przepływu materiałów.
- Międzynarodowy ASTM.Standardowe metody badania ASTM D1709 - odporności folii z tworzywa sztucznego na uderzenia metodą-swobodnej spadającej strzałki.
- Towarzystwo Inżynierów Tworzyw Sztucznych (SPE).Dokumentacja techniczna dotycząca przetwarzania folii poliolefinowejIMateriały konferencyjne ANTEC - Geometria uszczelnień i wydajność ładunku w workach na śmieci.
- Dział Konwersji TAPPI.Wytyczne techniczne dotyczące operacji elastycznego przetwarzania folii.
- Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA).Badania charakterystyki stałych odpadów komunalnych - Analiza opakowań i pojemników.
- ISO 11607-2:2019.Opakowania na ostatecznie sterylizowane wyroby medyczne - Część 2: Wymagania dotyczące walidacji procesów formowania, uszczelniania i montażu.
- Willeya -Journal of Applied Polymer Science- Geometria krawędzi ostrza i jakość cięcia przy przetwarzaniu folii polietylenowej.
- INDA - Stowarzyszenie Przemysłu Włóknin.Standardy techniczne dotyczące nawijania elastycznej folii i zarządzania rdzeniem.
- Instytut Spawalnictwa Edisona (EWI).Łączenie ultradźwiękowe złączy folii polietylenowej - Badania wytrzymałości i wydajności energetycznej.
- Europejska Agencja Chemikaliów (ECHA).Rozporządzenie REACH - Monitorowanie dodatków do receptur folii poliolefinowych.
- Międzynarodowy ASTM.Standardowa metoda badania ASTM D5276 - dla próby upuszczenia załadowanych kontenerów; ASTM F88 - Standardowa metoda badania wytrzymałości uszczelnienia elastycznych materiałów barierowych; ASTM D4833 - Standardowa metoda badania odporności geowłókniny na przebicie.
- Międzynarodowe Centrum Handlu (ITC) / WTO.Wytyczne techniczne dotyczące zamówień na dostawy związane z gospodarką odpadami.
