Pytle na odpadky jsou jedním z největších typů produktů na celosvětovém trhu s měkkými obaly. Evropská asociace organizací pro recyklaci plastů odhaduje, že jen v Evropě se každý rok spotřebuje více než 8 milionů tun polyetylenové fólie při sběru domácího a komerčního odpadu. Celosvětová spotřeba je mnohem vyšší. Na produkčním konci tohoto dodavatelského řetězce je speciální konverzní zařízení. Je to stroj, který vkládá souvislé role polyetylenové fólie do uzavřených, perforovaných a vinutých sáčků-a nakládá je do domácích a průmyslových nádob. Abychom pochopili, co je stroj na výrobu sáčků na odpadky a jak mechanicky funguje, musíme porozumět tomu, jak spolu funguje vytlačování fólie, přesné těsnění, řízené skládání a automatické navíjení. Tyto díly určují funkci stroje.
Definování zařízení
A Stroj na výrobu pytlů na odpadkyje následný konverzní systém. Je napájen před-extrudovanou polyetylenovou fólií. Tato fólie může být jednovrstvá vyfukovaná fólie nebo více-vrstvá vyfukovaná fólie. Nebo to může být plochý panel, který je třeba složit. Zařízení poté spustí film řadou kroků. Tyto kroky zahrnují těsnění, perforaci, řezání a navíjení. Konečným produktem je hotová taška, připravená k zabalení a odeslání. Samotný stroj nevytváří film. Tato práce patří do výrobní linky vytlačovací linky vyfukovaných fólií. Místo toho je stroj konstrukčně přeměněn. Vytváří spodní těsnění vaku. Umožňuje perforaci, takže uživatelé mohou odtrhnout jeden sáček z role. Tvoří těsnění ve tvaru hvězdy{14}}nebo ploché těsnění, které určuje, jak se pytel otevírá a jakou váhu unese.
Rozdíl mezi membránou a vakem je ve způsobu, jakým funguje. Americká společnost pro testování a materiály (ASTM) má normu D1709 pro odolnost polyetylenové fólie proti nárazu. V této normě se membrána a konverzní vak měří jako dvě samostatné věci. Vlastnosti fólie a strukturální geometrie sáčku ovlivňují vlastnosti fólie. Stroj na výrobu sáčků na odpadky nemění materiálové vlastnosti fólie. Ale to do značné míry ovlivňuje strukturální chování tašky. Toho je dosaženo kontrolou geometrie, skládání a přesnosti řezu těsnění.
Základní pracovní fáze
Fáze 1: Odvíjení fólie a kontrola napětí
Proces začíná rolí tubulární nebo ploché fólie. Svitek je namontován na elektrickém navíjecím stroji. Role fólie používané při výrobě pytlů na odpad váží obvykle 200 až 500 kg. Mohou být široké 1 000-1 500 milimetrů. Odvíječ musí dodávat fólii do následné svařovací stanice s kontrolovaným napětím. Pro nízkohustotní polyethylen (LDPE) je napětí typicky 15 a 40 Newtonů. Pokud je napětí příliš vysoké, fólie se natáhne a zúží. Tomu se říká výstřih. Pokud je napětí příliš nízké, fólie se pomačká a těsnění se posune.
Společnost Plastics Engineers (SPE) má technický referenční význam pro zpracování polyolefinových fólií. Říká, že ovládání napětí musí být přesné na ± N, což je nezbytné pro udržení stabilní velikosti filmu. To platí zejména pro fólie 10–25 μm, které jsou běžné v pytlích na domovní odpad. Moderní stroje jsou implementovány pomocí zpětné vazby s uzavřenou-smyčkou založenou na snímačích zatížení. Taneční válce nebo siloměry měří skutečné napětí pásu 50 až 100krát za sekundu. Odvíjecí stroj se servopohonem poté změní svou rychlost, aby udržoval napětí v nastaveném bodě. Když fólie dojde, průměr role se zmenší a rameno páky se zkrátí. Regulátor tedy automaticky úměrně zvýší rychlost. To udržuje lineární napětí konstantní.
Fáze 2: Skládání a centrování vyztužení
Pokud je příchozí fólie plochá a nikoli předintubovaná, musí být v tomto bodě složena do zkumavky. Dva boční skládací panely odvedou svou práci. Jedná se o jemně tvarované kovové nebo -polyethylenové desky s vysokou hustotou. Vytvářejí dovnitř klínové záhyby. Záhyby zužují plochou šířku a také umožňují vidět boční záhyby na hotové tašce. U před-tubulovaných filmů tento krok není vyžadován. Přesto film prochází zploštělou sekcí. Tato sekce zajišťuje, že oba klíny mají stejnou hloubku předtím, než fólie vstoupí do oblasti těsnění.
Systém vodicích lišt využívá ultrazvukové nebo optické senzory. Tyto senzory mohou vidět, kde je film vlevo a vpravo. Ten pak v reálném čase zkalibrovali přes rám řízení na odvíječi. I odchylka 2 mm může způsobit problémy. Spodní těsnění se bude odchylovat od středu. Díky tomu jsou okraje sáčků nerovnoměrné. Tyto sáčky se po naplnění rozbijí. TAPPI je technické sdružení pro průmysl celulózy a papíru. Její divize Converting zahrnuje také konverzi polymerních filmů. Společnost TAPPI uvedla, že přesnost navádění okrajů ±0,5 mm je standardní pro vysokorychlostní{11}zařízení pro pytlování nad 200 kol za minutu.
Fáze 3: Spodní těsnění
Spodní těsnění je nejdůležitější konstrukční částí pytle na odpadky. Musí být dostatečně těsné, aby se zabránilo úniku vlhkého odpadu. Musí být také dostatečně pevné, aby udrželo váhu plné tašky, když je taška tažena za popruhy nebo horní okraj.
Existují tři hlavní tvary těsnění:
Ploché (nebo rovné) těsnění. Jedná se o horizontální tepelný spoj přes šířku sáčku. Toto je nejjednodušší a nejrychlejší způsob. Ale vyvíjí tlak na okraje membrány. Ostrý úhel mezi silnou housenkou a fólií při zatížení praskne. Výzkum publikovaný Společností plastických inženýrů ve sborníku ANTEC Conference Proceedings ukázal, že rozbití sáčků je mezi 65 a 75 procenty kapacity hvězdicového balení. To je způsobeno napětím na okrajích těsnění.
Hvězdicové těsnění (nebo těsnění švu). Záhyby klínu se otevřely ve spodní části. Film je shromážděn v hvězdičkách nebo hvězdičkovém vzoru. Potom kruhové nebo zakřivené těsnění svaří všechny vrstvy současně. Tím se tlak rozloží do mnoha zatáček, nejen do dvou rohů. Zbavuje se také štěrbinových kapes, které zachycují kapalinu v designu plochého těsnění. Spojené USA. Environmental Protection Agency (EPA) studuje komunální pevný odpad. Říká se, že hvězdicová-struktura je hlavním tvarem pytlů na těžký odpad, protože odolává prosakování a vyrovnává podporu nákladu.
C Přeložené (nebo ploché-dolní) těsnění. Jedná se o hybridní provedení. Spodní část je plochá, ale má dvojitý záhyb, aby se vytvořila klínová základna. To poskytuje ploché dno sáčku, který stojí v koši. Vyžaduje to však složitější těsnicí stanici se dvěma paralelními těsnicími tyčemi, které pracují při mírně odlišných teplotách.
Těsnicí mechanismus využívá horkou tyč nebo rotační nůž. Nízkohustotní polyethylen (LDPE) se udržuje na 160–200 °C. Přesná teplota závisí na tloušťce filmu, indexu toku taveniny pryskyřice a lineární rychlosti. těsnicí lišta přitlačuje fólii k opěrnému válci ze silikonové pryže na pevnou dobu 0,15–0,4 sekundy. Mezinárodní organizace pro normalizaci (ISO) má ISO 11607-2 pro sterilní obaly po skončení životnosti. Tato norma se použije pro zkoušku její těsnosti. Říká se, že polyetylenová fólie by měla mít pevnost tepelného spoje větší než 5 N na 25 mm šířky spoje. Toho lze dosáhnout pomocí stroje na výrobu sáčků na odpadky udržováním stejnoměrné teploty těsnění v rozmezí ±5 stupňů po celé šířce. Tato tolerance vyžaduje umístění zapuštěných termočlánků každých 50 mm.
Fáze 4: Perforace a řezání
Po dokončení spodního spoje se fólie přesune do perforační stanice. Točivý nůž nebo pevná čepel zde tvoří tečkovanou čáru. Linka umožňuje uživatelům trhat jednotlivé sáčky ze svitků. Perforace musela být dostatečně hluboká, aby ji někdo roztrhl rukou. Podle ASTM D1922 to obvykle vyžaduje trhací sílu 3 -8 N, aby se zlepšila odolnost proti roztržení. Nesmí být ale tak hluboko, aby se taška při navíjení, přepravě nebo používání roztrhla.
Řez, který odděluje jeden sáček od dalšího, se provede současně se zatavením dna dalšího sáčku. Nebo hned po těsnění. Proto je každý svařovací cyklus kompletním sáčkem. Řezné čepele jsou obvykle rotační kruhové nože. Je vyroben z rychlořezné-oceli nebo karbidu wolframu. Čepel pracuje na kovadlinovém válečku s ovládací mezerou 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science vydává Wiley Press. Výsledky ukazují, že ostrost ostří přímo ovlivňuje čistotu řezu. Čepel s poloměrem menším než 2 μm se ořízne čistě. Tento čistý řez nezanechává na fólii lehkou stopu. Ale čepele s poloměrem větším než 5 mikronů mají drsné hrany. Když je sáček naplněn, tato drsná hrana se rozvine v selhání těsnění.
Fáze 5: Skládání a navíjení jádra
Hotové pytle jsou ovinuty kolem lepenkových jader pro maloobchodní balení. Vnitřní průměr těchto jader je obvykle 38 mm nebo 76 mm. Navíjecí stanice musí látkovou tašku složit v určitém vzoru. Běžné vzory jsou C nebo trifold. Toto skládání zmenšuje průměr válečku. Po vytažení také jednotlivé sáčky vyjdou čisté.
Stroj na výrobu pytlů na odpadky využívá skládací desku. Deska je umístěna před navíjecím strojem. Vytváří požadovaný skladový vzor, zatímco fólie kontroluje napětí. Navíječ je centrální hnací systém. Jádro se otáčí na motorizovaném hřídeli. S rostoucím průměrem válečku se napětí snižuje. Tím se zabrání rozdrcení vnitřní vrstvy vahou vnější vrstvy. Tato zúžená regulace napětí je velmi důležitá. Flexibilní navíjecí fólie jsou rovněž pokryty technickými normami Asociace průmyslu netkaných textilií (INDA). INDA říká, že poměr 30 30 – 50 procent je nejlepší. To znamená, že konečné napětí vinutí je 30–50 procent počátečního napětí. Tyto poměry zabraňují expanzi role a deformaci jádra ve vícevrstvé roli.
U brožovaných tašek se jedná spíše o samostatný skládací pytel, než o roli, s jinou cestou. Za řezací stanicí se cesta rozvětvovala. Stohovač sbírá a počítá pytle. Složka pak použije konečný režim skládání. Poté vložte sáček do krabice.
Integrace pásku
Mnoho pytlů na domácí odpad má podvazky. Jedná se o úzký proužek filmu, obvykle široký 6 -10 mm. Vede podél horního okraje tašky a na obou stranách vyčnívá v uzlech. Přidání výroby stahovací pásky k výrobníku pytlů na odpad vyžaduje dvě další části. První je páskový extruder nebo modul pro řezání pásky. To způsobí, že se páska odvíjí od druhého filmu. Druhá je spojovací stanice. Tato za tepla svařovaná nebo ultrazvuková lepicí páska má horní a spodní lem v pečicím cyklu.
Metoda ultrazvukového spojování je stále častější. Nepotřebuje lepidla. Vyhnete se tak problémům -citlivým na teplotu. Edison Welding Institute (EWI) je nezávislý materiál, který se připojuje k výzkumnému týmu. EWI v tomto ohledu zveřejnila studii. Výsledky ukazují, že pevnost v odlupování polyetylenových pásků ultrazvukem je 12 – 18 N/25 mm. To je nad prahem 8N požadovaným pro spolehlivé uzavření sáčku. Spotřebuje o 60 procent méně energie než tepelné spojení stejného konektoru.
Materiálové aspekty a udržitelnost
Hlavním materiálem odpadních pytlů je nízkohustotní polyethylen (LDPE) nebo lineární nízkohustotní polyethylen (LLDPE). Polyethylen o vysoké hustotě (HDPE) se používá k výrobě tenčích a levnějších sáčků. Evropská agentura pro chemické látky (ECHA) funguje podle nařízení REACH. Sleduje aditiva používaná v plastech, jako je aserukamid, oxid křemičitý a barviva (uhlíková čerň pro černé tašky a titanová běloba pro bílé tašky). Nová pravidla podnítila zájem o-spotřebitelsky recyklovaný (PCR) obsah. Nařízení o obalech a odpadech z obalů stanovuje cíl recyklace plastových obalů ve výši 35 procent do roku 2030. To přímo mění výběr materiálů a způsob zacházení se stroji.
Stroj na výrobu sáčků na odpadky musí být schopen přizpůsobit se různým průtokovým charakteristikám směsí PCR. Ve srovnání s novou pryskyřicí má recyklovaný polyethylen širší rozsah molekulové hmotnosti a větší variace toku taveniny. To má za následek menší tloušťku filmu a více gelových částic. Jsou to skvrny neroztavené pryskyřice, které mohou způsobit problémy s těsněním. Změny ve stroji zahrnují mírně vyšší teploty těsnění kolem + 5-10 stupňů. Zahrnuty jsou také delší doby zastavení kolem +0.05 sekund. Potřebují častěji zkoumat čepele, aby se vypořádali s abrazivní špínou ve filmech PCR.
Kontrola kvality a testování
Hotový obal je podroben standardní kontrole, aby se otestoval jeho výkon. Mezi klíčové testy patří:
Pádový test (ASTM D5276). Z určité výšky spadl zatížený pytel. To napodobuje dopad vhození do koše nebo koše. Taška ve tvaru hvězdy- obvykle vydrží pád z výšky 1,2 až 1,5 metru s hmotností 5 kg. Při stejném zatížení plochý-balík selže na 0,8–1,0 m.
Pevnost těsnění (ASTMF88). Jedná se o odlupovací test spodního těsnění. Měří sílu potřebnou k porušení těsnění. Minimální přijatelná hodnota pro domácí plastové tašky je 5 N/25 mm. Hodnota balíku těžkého dodavatele je 12 N/25 mm.
Odolnost proti proražení (ASTM D4833). Tím se měří síla potřebná k proražení fólie kuželem. Simuluje kontakt s ostrým odpadem. Typické hodnoty 15 – 25 μm LDPE fólie byly 5-15 N.
Mezinárodní obchodní centrum (ITC) je společná agentura Organizace spojených národů a Světové obchodní organizace. ITC zahrnulo tyto zkušební metody do své technické příručky pro nákup dodávek pro nakládání s odpady. Tyto příručky jsou k dispozici městským a institucionálním kupujícím. Tím je zajištěno, že stroje-vyrobené tašky splňují před odesláním smluvní výkonnostní normy.
Závěr
Stroj na výrobu sáčků na odpadky je vícestupňový{0} systém přeměny. Jeho hlavním úkolem je vyrábět souvislou polyetylenovou fólii do uzavřených, perforovaných a vinutých sáčků. Tato práce závisí na přesné koordinaci rozvinovacího napětí, záhybů, tepelného těsnění, perforačního řezání a zvlnění geometrických tvarů. Výkon stroje se neměří pouze rychlostí výroby, standardní nastavení je typicky 150–250 cyklů za minutu. Lze ji také měřit konstrukční pevností vyrobených tašek. Tato pevnost závisí na rovnoměrnosti teploty těsnění, ostrosti čepele, hloubce perforace a rozložení napětí v celém vzoru těsnění. S novými pravidly přejdou zpracovatelé na recyklovatelné fólie, systémy třídění odpadu budou vyžadovat více typů pytlů a schopnost strojů manipulovat s různými materiály při zachování kvality těsnění a řezání bude mít stále větší dopad na jejich výrobní hodnotu.
Reference
- Evropská asociace organizací pro recyklaci a využití plastů (EPRO).Statistika evropského trhu s recyklací plastů a analýza materiálových toků.
- Mezinárodní ASTM.Standardní zkušební metody ASTM D1709 - pro odolnost plastové fólie proti nárazu metodou volného-padajícího šipky.
- Společnost plastických inženýrů (SPE).Technical Reference on Polyolefin Film ProcessingaSborník konference ANTEC - Utěsnění geometrie a výkonu v odpadních pytlích.
- Konverzní divize TAPPI.Technické pokyny pro flexibilní operace převádění filmů.
- US Environmental Protection Agency (EPA).Studie charakterizace tuhého komunálního odpadu - Analýza obalů a kontejnerů.
- ISO 11607-2:2019.Obaly pro terminálně sterilizované zdravotnické prostředky - Část 2: Požadavky na validaci procesů tvarování, těsnění a montáže.
- Wiley -Journal of Applied Polymer Science- Geometrie hran čepele a kvalita řezu při konverzi polyetylenové fólie.
- INDA - Asociace průmyslu netkaných textilií.Technické normy pro flexibilní navíjení fólie a správu jádra.
- Edison Welding Institute (EWI).Ultrazvukové lepení spojů polyetylenové fólie - Studie pevnosti a energetické náročnosti.
- Evropská agentura pro chemické látky (ECHA).Nařízení REACH - Monitorování aditiv pro formulace polyolefinového filmu.
- Mezinárodní ASTM.ASTM D5276 - standardní zkušební metoda pro pádový test naložených kontejnerů; ASTM F88 - standardní zkušební metoda pro pevnost těsnění flexibilních bariérových materiálů; ASTM D4833 - Standardní zkušební metoda pro odolnost geotextilie proti proražení.
- Mezinárodní obchodní centrum (ITC) / WTO.Technické pokyny pro zadávání zakázek na dodávky odpadového hospodářství.
