A szemeteszsákok az egyik legnagyobb terméktípus a globális lágycsomagolási piacon. A Műanyag-újrahasznosító Szervezetek Európai Szövetsége becslése szerint évente több mint 8 millió tonna polietilén fóliát használnak fel a háztartási és kereskedelmi hulladékgyűjtés során csak Európában. A globális fogyasztási szint jóval magasabb. Ennek az ellátási láncnak a gyártási végén egy speciális átalakító berendezés található. Ez egy olyan gép, amely folyamatos polietilén fóliatekercseket helyez a lezárt, perforált és magos-sebzsákokba, és betölti azokat a háztartási és ipari kukákba. Ahhoz, hogy megértsük, mi az a szemeteszsákgyártó gép, és hogyan működik mechanikailag, meg kell értenünk, hogyan működik együtt a filmextrudálás, a precíziós tömítés, az ellenőrzött hajtogatás és az automatikus tekercselés. Ezek az alkatrészek határozzák meg a gép működését.
A berendezés meghatározása
A Szemeteszsák-készítő gépegy downstream konverziós rendszer. Előre -extrudált polietilén fólia táplálja. Ez a fólia lehet egyrétegű fúvófólia vagy több-rétegű fúvófólia. Vagy lehet egy lapos panel, amelyet össze kell hajtani. A gép ezután egy sor lépésen keresztül futtatja a filmet. Ezek a lépések magukban foglalják a tömítést, a perforálást, a vágást és a tekercselést. A végtermék kész zacskó, készen áll a csomagolásra és a szállításra. Maga a gép nem készít filmet. Ez a munka a fúvott fólia extrudáló sor gyártósorához tartozik. Ehelyett a gép szerkezetileg átalakul. Alsó zsáktömítést hoz létre. Lehetővé teszi a perforációs vonalat, így a felhasználók egyetlen zacskót is letéphetnek a tekercsről. Csillag{14}}alakú pecsétet vagy lapos pecsétet képez, amely meghatározza, hogy a táska hogyan nyílik ki, és mekkora súlyt bír el.
A membrán és a zacskó közötti különbség az, ahogyan működik. Az American Society for Testing and Materials (ASTM) rendelkezik a D1709 nevű szabványával a polietilén fólia ütésállóságára vonatkozóan. Ebben a szabványban a membránt és a konverziós zsákot két különálló dologként mérik. A fólia anyagtulajdonságai és a táska szerkezeti geometriája befolyásolja a fólia tulajdonságait. A szemeteszsákkészítő gép nem változtatja meg a fólia anyagtulajdonságait. De nagymértékben befolyásolja a táska szerkezeti viselkedését. Ezt a tömítés geometriájának, hajtogatásának és vágási pontosságának szabályozásával érik el.
Alapvető munkafázisok
1. szakasz: Filmtekercselés és feszültségszabályozás
A folyamat egy tekercs csőszerű vagy lapos fóliával kezdődik. A tekercs elektromos tekercselőgépre van felszerelve. A szemeteszsákok gyártásához használt fóliatekercsek tömege általában 200-500 kg. 1000{10}}1500 milliméter szélesek lehetnek. A letekercselőnek szabályozott feszültséggel kell eljuttatnia a fóliát az alsó záróállomásra. Az alacsony sűrűségű polietilén (LDPE) esetében a feszültség jellemzően 15 és 40 Newton. Ha a feszültség túl nagy, a fólia megnyúlik és szűkül. Ezt nyakkivágásnak nevezik. Ha a feszültség túl alacsony, a film ráncosodik, és a tömítés elmozdul.
A Műanyagmérnökök Társasága (SPE) műszaki referencia jelentőséggel bír a poliolefin fólia feldolgozásában. Azt írja ki, hogy a feszítésszabályozásnak ± N pontosságúnak kell lennie. Ez szükséges a film méretének stabilan tartásához. Ez különösen igaz a 10-25 μm-es fóliákra, amelyek a háztartási szemeteszsákokban gyakoriak. A modern gépeket a terhelési cellákon alapuló zárt{6}hurkú visszacsatolás valósítja meg. A táncoló görgők vagy mérőcellák másodpercenként 50-100-szor mérik a tényleges szalagfeszességet. A szervohajtású letekercselő gép ezután megváltoztatja a sebességét, hogy fenntartsa a feszültséget a beállítási ponton. Amikor a fólia elfogy, a tekercs átmérője zsugorodik, és a kar lerövidül. Így a vezérlő automatikusan arányosan növeli a sebességet. Ez állandóan tartja a lineáris feszültséget.
2. szakasz: szegélyhajtás és központosítás
Ha a bejövő fólia lapos, nem pedig előre{0}}intubált, akkor ezen a ponton csővé kell hajtani. Két oldalsó összecsukható panel elvégzi a feladatot. Ezek finoman formázott fém- vagy nagy-sűrűségű polietilén lemezek. Befelé húzódó ráncokat hoznak létre. A hajtások szűkítik a lapos szélességet, és lehetővé teszik, hogy az oldalsó gyűrődéseket is láthassa a kész táskán. Elő-csöves fólia esetén ez a lépés nem szükséges. Ennek ellenére a film egy lapító szakaszon megy keresztül. Ez a szakasz biztosítja, hogy mindkét horony ugyanolyan mélységű legyen, mielőtt a fólia belép a tömítési területre.
A vezetősínrendszer ultrahangos vagy optikai érzékelőket használ. Ezek az érzékelők láthatják, hol van a film bal és jobb oldala. Ezután valós időben kalibrálták a letekercselő kormánykeretén keresztül. Már 2 mm-es eltérés is problémákat okozhat. Az alsó tömítés el fog térni a középponttól. Ez egyenetlenné teszi a zsákok tömítési széleit. Ezek a zacskók megtöltéskor eltörnek. A TAPPI a cellulóz- és papíripar műszaki egyesülete. Átalakító részlege a polimer filmek átalakítását is magában foglalja. A TAPPI jelezte, hogy a ±0,5 mm-es élvezetési pontosság szabványos a nagy sebességű, 200 kör/percnél nagyobb sebességű zsákoló eszközöknél.
3. szakasz: Alsó tömítés
Az alsó tömítés a szemeteszsák legfontosabb szerkezeti része. Elég szorosnak kell lennie ahhoz, hogy a nedves hulladék ne szivárogjon ki. Elég erősnek kell lennie ahhoz is, hogy elbírja a teli táska súlyát, amikor a táskát a pántjainál vagy a felső szélénél fogva húzzák.
Három fő pecsétforma létezik:
Lapos (vagy egyenes) tömítés. Ez egy vízszintes hőzárás a zsák szélességében. Ez a legegyszerűbb és leggyorsabb módja. De nyomást gyakorol a membrán széleire. A vastag gyöngy és a fólia közötti éles szög terhelés hatására megreped. A Műanyagmérnökök Társasága által az ANTEC Conference Proceedings című kiadványában közzétett kutatás kimutatta, hogy a zacskók törése a csillagcsomag kapacitásának 65-75 százaléka. Ennek oka a tömítés szélein jelentkező feszültség.
Csillagtömítés (vagy varrattömítés). Alul kinyíltak a ráncok. A film csillagokba vagy csillagmintába van gyűjtve. Ezután egy kör alakú vagy íves tömítés egyszerre hegeszti az összes réteget. Ez a nyomást több ívre is szétosztja, nem csak két sarkon. Megszabadul a folyadékot felfogó rés zsebektől is, lapos tömítéssel. Egyesült USA. A Környezetvédelmi Ügynökség (EPA) tanulmányozza a települési szilárd hulladékot. Azt írja, hogy a csillagzáras szerkezet a nehéz hulladékzsákok fő formája, mivel ellenáll a szivárgásnak és kiegyensúlyozza a terhelést.
C Hajts (vagy lapos{0}}alsó) tömítés. Ez egy hibrid kialakítás. Az alja lapos tömítésű, de van egy dupla hajtás, amivel redőzött alapot képez. Ez lapos aljút ad a táskának, amely a szemetesben áll. De ehhez bonyolultabb tömítőállomásra van szükség, két párhuzamos tömítőrúddal, amelyek kissé eltérő hőmérsékleten működnek.
A tömítő mechanizmus forró rudat vagy forgókést alkalmaz. Az alacsony sűrűségű polietilént (LDPE) 160-200 °C-on tartják. A pontos hőmérséklet a fóliamérőtől, a gyanta olvadási indexétől és a lineáris sebességtől függ. tömítőrúd rányomja a fóliát a szilikongumi támasztógörgőre, 0,15–0,4 másodperces fix tartózkodásra. A Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (ISO) ISO 11607-2 szabványt alkalmaz az elhasználódott-steril csomagolásra. Ezt a szabványt kell használni a tömítési szilárdság vizsgálatára. Azt írja ki, hogy a polietilén fólia hőszigetelő szilárdságának nagyobbnak kell lennie, mint 5 N/25 mm tömítési szélesség. Ezt úgy érheti el az A szemeteszsákkészítő gép, hogy a tömítés hőmérsékletét a teljes szélességben ±5 fokon belül egyenletesen tartja. Ez a tűrés megköveteli, hogy 50 mm-enként beágyazott hőelemeket helyezzenek el.
4. szakasz: Perforáció és vágás
Amikor az alsó tömítés elkészült, a fólia a perforációs állomásra kerül. Itt egy forgó kés vagy rögzített penge szaggatott vonalat alkot. A vonal lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy letépjék az egyes zacskókat a tekercsekből. A perforációnak elég mélynek kellett lennie ahhoz, hogy valaki kézzel fel tudja tépni. Az ASTM D1922 szerint ehhez általában 3 -8 N szakítóerő szükséges a szakítószilárdság javításához. De nem lehet olyan mély, hogy feltekerés, szállítás vagy használat közben felszakadjon a táska.
Az egyik zacskót a másiktól elválasztó bemetszést a következő zacskó aljának lezárásával egy időben készítik el. Vagy közvetlenül a pecsét után. Ezért minden lezárási ciklus egy komplett zacskó. A vágópengék általában forgó körkések. Gyorsacélból- vagy volfrám-karbidból készül. A penge egy üllőgörgőn működik, amelynek vezérlési hézaga 0.02 -0.05 mm. A Journal of Applied Polymer Science kiadója a Wiley Press. Az eredmények azt mutatják, hogy a fűrészlap élessége közvetlenül befolyásolja a vágás tisztaságát. A 2 μm-nél kisebb sugarú pengét tisztára vágják. Ez a tiszta vágás nem hagy enyhe szakadásnyomot a filmen. Az 5 mikronnál nagyobb sugarú pengék azonban durva élekkel rendelkeznek. A zacskó betöltésekor ez a durva él tömítés meghibásodását eredményezi.
5. szakasz: Hajtogatás és magtekercselés
A kész zacskókat kartonpapír magok köré tekerik a kiskereskedelmi csomagoláshoz. Ezeknek a magoknak a belső átmérője általában 38 mm vagy 76 mm. A tekercselő állomásnak bizonyos minta szerint össze kell hajtania a textilzacskót. A gyakori minták a C vagy a trifold. Ez az összehajtás kisebb átmérőjűvé teszi a görgőt. Ezenkívül az egyes táskák tisztán jönnek ki húzáskor.
A szemeteszsákkészítő gép összecsukható deszkát használ. A tábla a tekercselőgép előtt helyezkedik el. Létrehozza a szükséges hajtásmintát, miközben a fólia szabályozza a feszültséget. A csévélő egy központi hajtásrendszer. A mag egy motoros tengelyen forog. A görgő átmérőjének növekedésével a feszültség csökken. Ez megakadályozza, hogy a belső réteg összetörjön a külső réteg súlya miatt. Ez a kúpos feszültségszabályozás nagyon fontos. A flexibilis tekercselő fóliákra a The Association of Nonwoven Fabrics Industry (INDA) műszaki szabványai is vonatkoznak. Az INDA szerint az 30 30 – 50 százalékos arány a legjobb. Ez azt jelenti, hogy a végső tekercsfeszültség a kezdeti feszültség 30-50%-a. Ezek az arányok megakadályozzák a tekercs tágulását és a mag deformálódását egy többrétegű hengerben.
A puhafedeles zacskók esetében ez egy külön összehajtható zacskó, nem pedig egy tekercs, eltérő útvonallal. Az ösvény a vágóállomás mögött ágazott el. Egy rakodógép összegyűjti és megszámolja a zsákokat. A mappa ezután a végső hajtogatási módot alkalmazza. Ezután tegye a zacskót a dobozba.
Drawtape integráció
Sok háztartási hulladékgyűjtő zsákon harisnyatartó van. Ez egy keskeny filmcsík, általában 6 -10 mm széles. A táska felső szélén fut végig, mindkét oldalán csomókban kilóg. A húzószalaggyártás hozzáadásához egy szemeteszsák-készítőhöz két extra alkatrész szükséges. Az első egy szalagextruder vagy szalagvágó modul. Emiatt a húzószalag feltekercselődik a második filmről. A második a kötőállomás. Ez a meleghegesztett vagy ultrahangos ragasztószalag felső és alsó szegéllyel rendelkezik a tömítési ciklusban.
Az ultrahangos kötési módszer egyre elterjedtebb. Nem kell hozzá ragasztó. Ezzel elkerülhető a hőmérséklet-{2}}érzékeny problémák. Az Edison Welding Institute (EWI) egy független anyag, amely csatlakozik a kutatócsoporthoz. Az EWI ezzel kapcsolatban publikált egy tanulmányt. Az eredmények azt mutatják, hogy a polietilén húzószalagok ultrahangos lehúzási szilárdsága 12-18 N/25 mm. Ez meghaladja a 8N küszöbértéket, amely a zacskó megbízható zárásához szükséges. 60 százalékkal kevesebb energiát használ fel, mint ugyanazon csatlakozó termikus kötése.
Anyagi megfontolások és fenntarthatóság
A hulladékzsákok fő anyaga kis sűrűségű polietilén (LDPE) vagy lineáris kis sűrűségű polietilén (LLDPE). A nagy sűrűségű polietilént (HDPE) vékonyabb, olcsóbb zacskók készítésére használják. Az Európai Vegyianyag-ügynökség (ECHA) a REACH rendelet alapján működik. Figyelemmel kíséri a műanyagokban használt adalékanyagokat, például az azerukamidot, a szilícium-dioxidot és a színezőanyagokat (a fekete zacskók esetében a szénfeketét, a fehér zacskóknál a titánfehéret). Az új szabályok felkeltették az érdeklődést a poszt-fogyasztói újrahasznosított (PCR) tartalom iránt. A csomagolási és csomagolási hulladékokról szóló rendelet 35 százalékos újrahasznosítási célt tűz ki a műanyag csomagolások esetében 2030-ra. Ez közvetlenül megváltoztatja az anyagok kiválasztását és a gépek kezelésének módját.
A szemeteszsákgyártó gépnek képesnek kell lennie alkalmazkodni a PCR keverékek különböző áramlási jellemzőihez. Az új gyantához képest az újrahasznosított polietilénnek szélesebb a molekulatömeg-tartománya és nagyobb az olvadékáramlási változása. Ez kisebb rétegvastagságot és több gélszemcsét eredményez. Ezek olvadatlan gyantafoltok, amelyek tömítési problémákat okozhatnak. A gép változásai közé tartozik a valamivel magasabb, + 5-10 fok körüli tömítési hőmérséklet. A hosszabb, körülbelül +0.05 másodperces megállási időket is tartalmazza. Gyakrabban kell megvizsgálniuk a pengéket, hogy megbirkózzanak a PCR-filmekben található koptató szennyeződésekkel.
Minőségellenőrzés és tesztelés
A kész csomagot szabványos ellenőrzésnek vetik alá, hogy teszteljék a teljesítményét. A legfontosabb tesztek a következők:
Csepp teszt (ASTM D5276). Egy súlyozott táska leesett egy bizonyos magasságból. Ez utánozza a szemetesbe vagy szemetesbe dobás hatását. A csillag-alakú táska általában 1,2 és 1,5 méter közötti ejtést is kibír 5 kg tömeg mellett. Ugyanazon terhelés mellett a lapos-csomag 0,8–1,0 méternél meghibásodik.
Tömítési szilárdság (ASTMF88). Ez az alsó tömítés lehúzási tesztje. Méri a tömítés feltöréséhez szükséges erőt. A háztartási műanyag zacskók minimálisan elfogadható értéke 5 N/25 mm. A nehéz kivitelezői csomag értéke 12 N/25 mm.
Szúrásállóság (ASTM D4833). Ez azt az erőt méri, amely a fólia kúppal történő átszúrásához szükséges. Az éles hulladékkal való érintkezést szimulálja. A 15-25 μm-es LDPE film jellemző értékei 5-15 N voltak.
A Nemzetközi Kereskedelmi Központ (ITC) az Egyesült Nemzetek Szervezete és a Kereskedelmi Világszervezet közös ügynöksége. Az ITC ezeket a vizsgálati módszereket beépítette a hulladékgazdálkodási kellékekre vonatkozó műszaki beszerzési útmutatójába. Ezek az útmutatók a városi és intézményi vásárlók rendelkezésére állnak. Ez biztosítja, hogy a géppel-készített táskák a szállítás előtt megfeleljenek a szerződéses teljesítményszabványoknak.
Következtetés
A szemeteszsákgyártó gép egy több{0}}lépcsős átalakító rendszer. Fő feladata a folyamatos polietilén fólia készítése lezárt, perforált és tekercselt zacskókká. Ez a munka a kibontakozó feszültség, a gyűrődések, a termikus tömítések, a perforációs vágás és a geometriai formák felgöndörítése pontos összehangolásán múlik. A gép teljesítményét nem csak a gyártási sebesség méri, az alapbeállítás jellemzően 150-250 ciklus/perc. Az elkészített zacskók szerkezeti szilárdságával is mérhető. Ez a szilárdság függ a tömítés hőmérsékleti egyenletességétől, a penge élességétől, a perforáció mélységétől és a feszültség eloszlásától a tömítés mintájában. Az új szabályokkal a feldolgozók áttérnek az újrahasznosítható fóliákra, a hulladékválogató rendszerek több fajta zacskót igényelnek, és a gépek azon képessége, hogy a tömítési és vágási minőség megőrzése mellett kezelni tudjanak a különböző anyagokat, egyre nagyobb hatással lesz a termelési értékükre.
Hivatkozások
- Műanyag-újrahasznosítási és -hasznosítási szervezetek európai szövetsége (EPRO).Európai műanyag-újrahasznosítási piac statisztika és anyagáramlás-elemzés.
- ASTM International.ASTM D{0}} szabványos vizsgálati módszer a műanyag fólia ütésállóságára a szabadeső-dart módszerrel.
- Műanyagmérnökök Társasága (SPE).Műszaki referencia a poliolefin fólia feldolgozásáhozésANTEC konferencia előadásai - A tömítések geometriája és a terhelési teljesítmény a hulladékzsákokban.
- TAPPI Átalakító Divízió.Műszaki irányelvek a rugalmas fólia-átalakítási műveletekhez.
- US Environmental Protection Agency (EPA).Települési szilárdhulladék-jellemző tanulmányok - Csomagolás és konténerelemzés.
- ISO 11607-2:2019.Csomagolás terminálisan sterilizált orvosi eszközökhöz - 2. rész: Az alakítási, lezárási és összeszerelési folyamatok érvényesítési követelményei.
- Wiley -Journal of Applied Polymer Science- Pengeél geometriája és vágási minősége a polietilén fólia átalakításakor.
- INDA - Nemszőtt Szövetipari Szövetség.A rugalmas fólia tekercselés és a magkezelés műszaki szabványai.
- Edison Welding Institute (EWI).Polietilén fólia ízületek ultrahangos ragasztása - Szilárdsági és energiahatékonysági tanulmányok.
- Európai Vegyianyag-ügynökség (ECHA).REACH-rendelet - Poliolefin filmkészítmények adalékanyag-ellenőrzése.
- ASTM International.ASTM D{0}} szabványos vizsgálati módszer a betöltött tartályok leejtésének vizsgálatára; ASTM F{1}} Szabványos vizsgálati módszer a rugalmas záróanyagok tömítési szilárdságára; ASTM D4833 - Szabványos vizsgálati módszer a geotextília átszúrással szembeni ellenállására.
- Nemzetközi Kereskedelmi Központ (ITC) / WTO.Hulladékgazdálkodási kellékek műszaki beszerzési irányelvei.
