Les bosses d'escombraries són un dels tipus de productes més grans del mercat global d'envasos tous. L'Associació Europea d'Organitzacions de Reciclatge de Plàstics estima que cada any s'utilitzen més de 8 milions de tones de pel·lícula de polietilè per a la recollida de residus domèstics i comercials només a Europa. Els nivells de consum global són molt més alts. Al final de la producció d'aquesta cadena de subministrament, hi ha un dispositiu especial de conversió. Es tracta d'una màquina que col·loca rotlles continus de pel·lícula de polietilè a les bosses segellades, perforades i enrotllades al nucli- i els carrega als contenidors domèstics i industrials. Per entendre què és una màquina de fabricació de bosses d'escombraries i com funciona mecànicament, hem d'entendre com funcionen junts l'extrusió de pel·lícules, el segellat de precisió, el plegat controlat i l'enrotllament automàtic. Aquestes parts determinen la funció de la màquina.
Definició de l'equip
A Màquina per fer bosses d'escombrariesés un sistema de conversió aigües avall. S'alimenta amb una pel·lícula de polietilè pre-extruïda. Aquesta pel·lícula pot ser una pel·lícula de bufat d'una sola capa o una pel·lícula de bufat de diverses-capes. O pot ser un panell pla que necessiti plegar. A continuació, la màquina executa la pel·lícula a través d'una sèrie de passos. Aquests passos inclouen segellat, perforació, tall i bobinat. El producte final és una bossa acabada, llesta per ser embalada i enviada. La màquina en si no fa pel·lícula. Aquest treball pertany a la línia de producció de la línia d'extrusió de pel·lícula bufada. En canvi, la màquina es transforma estructuralment. Crea un segell de la bossa inferior. Permet la línia de perforació perquè els usuaris puguin arrencar una sola bossa del rotlle. Forma un segell-en forma d'estrella o un segell pla, que determina com s'obre la bossa i quant de pes pot aguantar.
La diferència entre una membrana i una bossa és el seu funcionament. La Societat Americana de Proves i Materials (ASTM) té un estàndard anomenat D1709 per a la resistència a l'impacte de la pel·lícula de polietilè. En aquesta norma, la membrana i la bossa de conversió es mesuren com a dues coses separades. Les propietats del material de la pel·lícula i la geometria estructural de la bossa afecten les propietats de la pel·lícula. Una màquina de fabricació de bosses d'escombraries no canvia les propietats del material de la pel·lícula. Però sí que afecta el comportament estructural de la bossa en gran mesura. S'aconsegueix controlant la geometria, el plegat i la precisió de tall del segell.
Etapes bàsiques de treball
Etapa 1: Desenrotllament de la pel·lícula i control de la tensió
El procés comença amb un rotlle de pel·lícula tubular o plana. El rotllo està muntat en una màquina elèctrica d'enrotllament. Els rotlles de film utilitzats en la producció de bosses d'escombraries solen pesar entre 200 i 500 kg. Poden fer 1.000-1.500 mil·límetres d'amplada. El desbobinador ha de lliurar la pel·lícula a l'estació de segellat aigües avall amb tensió controlada. Per al polietilè de baixa densitat (LDPE), la tensió sol ser de 15 i 40 Newtons. Si la tensió és massa alta, la pel·lícula s'estirarà i s'estrenyirà. Això s'anomena escot. Si la tensió és massa baixa, la pel·lícula s'arruga i el segell es dislocarà.
The Society of Plastics Engineers (SPE) has technical reference significance for polyolefin film processing. It says the tension control must be accurate to ± N. which is necessary to keep the film size stable. This is especially true for films of 10–25 μm, which are common in household waste bags. Modern machines are implemented by closed-loop feedback based on load cells. Dancer rollers or load cells measure actual web tension between 50 and 100 times per second. The servo drive uncoiling machine then changes its speed to maintain tension at the setting point. When the film runs out, the roll diameter shrinks and the lever arm shortens. So the controller automatically raises the speed proportionally. This keeps the linear tension constant.
Etapa 2: Plegat i centrat de l'escudet
Si la pel·lícula entrant és plana en lloc d'{0}}preintubada, s'ha de doblegar en un tub en aquest punt. Dos panells plegables laterals faran la feina. Són làmines de metall finament format o de polietilè d'alta-densitat. Creen plecs de fuelle cap a dins. Els plecs redueixen l'amplada plana i també us permeten veure els plecs laterals a la bossa acabada. Per a la pel·lícula pre-tubada, aquest pas no és necessari. Tot i així, la pel·lícula passa per una secció d'aplanament. Aquesta secció garanteix que ambdós esculls tinguin la mateixa profunditat abans que la pel·lícula entri a la zona de segellat.
El sistema de guia guia utilitza sensors òptics o ultrasònics. Aquests sensors poden veure on està la pel·lícula a l'esquerra i a la dreta. Després el van calibrar en temps real a través del bastidor de direcció del desbobinador. Fins i tot una desviació de 2 mm pot causar problemes. El segell inferior es desviarà del centre. Això fa que els marges de tancament de les bosses siguin desiguals. Aquestes bosses es trencaran quan s'omplin. TAPPI és l'associació tècnica de la indústria de la pasta i el paper. La seva divisió de conversió també inclou la conversió de pel·lícules de polímer. TAPPI va indicar que la precisió de la guia de vora de ±0,5 mm és estàndard per als dispositius d'envasament d'alta velocitat-de més de 200 voltes per minut.
Etapa 3: Segellat del fons
El segell inferior és la part estructural més important de la bossa d'escombraries. Ha de ser prou ajustat per evitar que els residus humits surtin cap a fora. També ha de ser prou resistent per aguantar el pes d'una bossa plena quan la bossa s'estira per les corretges o la vora superior.
Hi ha tres formes principals de segell:
Segell pla (o recte). És un segellat tèrmic horitzontal a tota l'amplada de la bossa. Aquesta és la manera més fàcil i ràpida. Però fa pressió sobre les vores de la membrana. L'angle agut entre el cordó gruixut i la pel·lícula s'esquerdarà sota càrrega. La investigació publicada per la Society of Plastics Engineers a les seves Actes de la conferència ANTEC va demostrar que les bosses trencades representen entre el 65 i el 75 per cent de la capacitat del paquet estrella. Això es deu a la tensió a les vores del segell.
Segell estrella (o segell de costura). Els plecs del escull s'obren a la part inferior. La pel·lícula està recollida en asteriscs o patró d'asterisc. A continuació, un segell circular o corbat solda totes les capes al mateix temps. Això distribueix la pressió en moltes corbes, no només en dues cantonades. També elimina les butxaques de ranura que capturen el líquid en un disseny de segell pla. Estats Units units. L'Agència de Protecció del Medi Ambient (EPA) estudia els residus sòlids urbans. Diu que l'estructura-segellada en estrella és la forma principal de les bosses de residus pesants, ja que resisteix les fuites i equilibra el suport de càrrega.
C Segell plegable (o inferior-pla). Aquest és un disseny híbrid. La part inferior està segellada plana però té un doble plec per fer una base amb fuelleta. Això dóna un fons pla a la bossa, dempeus a la paperera. Però requereix una estació de segellat més complexa amb dues barres de segellat paral·leles que funcionen a temperatures lleugerament diferents.
El mecanisme de segellat adopta una barra calenta o un ganivet rotatiu. El polietilè de baixa densitat (LDPE) es manté a 160-200 graus C. La temperatura exacta depèn del calibre de la pel·lícula, l'índex de fusió de la resina i la velocitat lineal. La barra de segellat pressiona la pel·lícula contra el rodet de seguretat de cautxú de silicona durant una estada fixa de 0,15 a 0,4 segons. L'Organització Internacional per a l'Estandardització (ISO) té la norma ISO 11607-2 per als envasos estèrils-al final de la seva vida útil. Aquesta norma s'ha d'utilitzar per a la prova de la seva resistència al segellat. Diu que la pel·lícula de polietilè ha de tenir una força de segellat tèrmica superior a 5 N per 25 mm d'amplada del segell. Això es pot aconseguir amb la màquina de fabricació de bosses d'escombraries mantenint la temperatura del segell uniforme dins de ± 5 graus en tota l'amplada. Aquesta tolerància requereix que es col·loqui un termoparell encastat cada 50 mm.
Etapa 4: Perforació i tall
Quan s'ha completat el segellat inferior, la pel·lícula es mou a l'estació de perforació. Aquí, un ganivet giratori o una fulla fixa forma una línia de punts. La línia permet als usuaris arrencar bosses individuals dels rotlles. La perforació havia de ser prou profunda perquè algú l'obrís amb la mà. Segons ASTM D1922, això sol requerir una força de llàgrima de 3 -8 N per millorar la resistència al trencament. Però no pot ser tan profunda que la bossa es pugui trencar durant l'enrotllament, el transport o l'ús.
La incisió que separa una bossa de la següent es fa al mateix temps que es segella la part inferior de la bossa següent. O just després del segell. Per tant, cada cicle de segellat és una bossa completa. Les fulles de tall solen ser ganivets circulars giratoris. Està fet d'acer-d'alta velocitat o carbur de tungstè. La fulla funciona sobre un corró d'enclusa amb un espai de control de 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science és publicat per Wiley Press. Els resultats mostren que l'agudesa de la fulla influeix directament en la neteja del tall. Es talla una fulla amb un radi inferior a 2 μm. Aquest tall clar no deixa una lleu marca de llàgrima a la pel·lícula. Però les fulles amb un radi de més de 5 micres tenen vores aspres. Quan es carrega la bossa, aquesta vora aspra es converteix en una fallada del segell.
Etapa 5: Plegat i bobinatge del nucli
Les bosses acabades s'emboliquen al voltant dels nuclis de cartró per a l'embolcall al detall. El diàmetre interior d'aquests nuclis sol ser de 38 mm o 76 mm. L'estació de bobina ha de plegar la bossa de tela amb un patró determinat. Els patrons habituals són C o un triple. Aquest plegat fa que el corró sigui més petit de diàmetre. També fa que les bosses individuals surtin netes quan s'estiren.
Una màquina de fabricació de bosses d'escombraries adopta un tauler plegable. El tauler es troba aigües amunt de la màquina de bobinatge. Crea el patró de plec necessari, mentre que la pel·lícula controla la tensió. El bobinador és un sistema de conducció central. El nucli gira sobre un eix motoritzat. A mesura que augmenta el diàmetre del corró, la tensió disminueix. Això evita que la capa interior sigui aixafada pel pes de la capa exterior. Aquest control de tensió cònic és molt important. Les pel·lícules de bobinat flexible també estan cobertes per les normes tècniques de l'Associació de la indústria de teixits no teixits (INDA). INDA diu que una proporció 30 30 - 50 per cent és la millor. Això significa que la tensió final del bobinat és del 30 al 50% de la tensió inicial. Aquestes proporcions eviten l'expansió del rotlle i la deformació del nucli en un rotlle multicapa.
Per a les bosses de butxaca, aquesta és una bossa plegable independent, en lloc d'un rotlle, amb un camí diferent. El camí es bifurcava darrere de l'estació de tall. Un apilador recull i compta les bosses. Aleshores, la carpeta aplica el mode de plegat final. A continuació, poseu la bossa a la caixa.
Integració de Drawtape
Moltes bosses d'escombraries domèstiques tenen tirants. Aquesta és una tira de pel·lícula estreta, normalment de 6 -10 mm d'ample. Recorre la vora superior de la bossa, sobresortint en nusos a banda i banda. Afegir la producció de cinta adhesiva a un fabricant de bosses d'escombraries requereix dues parts addicionals. El primer és una extrusora de cinta o un mòdul de tall de cinta. Això fa que la cinta enrotllable de la segona pel·lícula. La segona és l'estació d'enllaç. Aquesta cinta adhesiva soldada en calent o ultrasònica té una vora superior i inferior en el cicle de segellat.
El mètode d'enllaç per ultrasons és cada cop més comú. No necessita adhesius. Això evita problemes-de temperatura. L'Edison Welding Institute (EWI) és un material independent que s'uneix a l'equip de recerca. EWI va publicar un estudi en aquest sentit. Els resultats mostren que la força de pelatge ultrasònic de les cintes de polietilè és de 12 a 18 N / 25 mm. Això està per sobre del llindar de 8N necessari per a un tancament fiable de la bossa. Utilitza un 60 per cent menys d'energia que la connexió tèrmica del mateix connector.
Consideracions materials i sostenibilitat
El material principal de les bosses de residus és el polietilè de baixa densitat (LDPE) o el polietilè lineal de baixa densitat (LLDPE). El polietilè d'alta densitat (HDPE) s'utilitza per fer bosses més primes i més barates. L'Agència Europea de Substàncies Químiques (ECHA) opera sota el reglament REACH. Controla els additius utilitzats en plàstics, com l'aserucamida, la sílice i els colorants (negre de carboni per a bosses negres i blanc de titani per a bosses blanques). Les noves regles han despertat l'interès pel contingut post-reciclat per al consumidor (PCR). La regulació d'envasos i residus d'envasos estableix un objectiu de reciclatge del 35 per cent per als envasos de plàstic per a l'any 2030. Això canvia directament la selecció de materials i la manera com es manipulen les màquines.
Una màquina de fabricació de bosses d'escombraries ha de ser capaç d'adaptar-se a les diferents característiques de flux de les barreges de PCR. En comparació amb la nova resina, el polietilè reciclat té un rang de pes molecular més ampli i una major variació del flux de fusió. Això resulta en un gruix de pel·lícula més petit i més partícules de gel. Es tracta de taques de resina no fosa que poden causar problemes de segellat. Els canvis a la màquina inclouen temperatures de segellat lleugerament més altes d'uns + 5-10 graus . També s'inclouen temps d'aturada més llargs d'uns +0.05 segons. Han d'examinar les fulles amb més freqüència per tractar la brutícia abrasiva a les pel·lícules de PCR.
Control de qualitat i proves
El paquet acabat està subjecte a una inspecció estàndard per comprovar el seu rendiment. Les proves clau inclouen:
Prova de caiguda (ASTM D5276). Una bossa amb pes va caure des d'una certa alçada. Això imita l'impacte de ser llençat a un contenidor o contenidor. La bossa-en forma d'estrella sol sobreviu a una caiguda d'entre 1,2 i 1,5 metres amb un pes de 5 kg. Amb la mateixa càrrega, el paquet pla-fallarà entre 0,8 i 1,0 m.
Resistència del segell (ASTMF88). Aquesta és una prova de pelat del segell inferior. Mesura la força necessària per trencar el segell. El valor mínim acceptable per a les bosses de plàstic domèstiques és de 5 N/25 mm. El valor del paquet de contractista pesat és de 12 N/25 mm.
Resistència a la punxada (ASTM D4833). Això mesura la força necessària per perforar la pel·lícula amb un con. Simula el contacte amb residus punxants. Els valors típics de la pel·lícula LDPE de 15-25 μm eren de 5-15 N.
El Centre de Comerç Internacional (ITC) és una agència conjunta de les Nacions Unides i l'Organització Mundial del Comerç. L'ITC ha inclòs aquests mètodes de prova a la seva guia tècnica d'adquisició de subministraments per a la gestió de residus. Aquestes guies estan disponibles per a compradors municipals i institucionals. Això garanteix que les bosses fetes a màquina-compleixin els estàndards de rendiment del contracte abans de l'enviament.
Conclusió
Una màquina de fabricar bosses d'escombraries és un sistema de conversió de diverses-etapes. La seva funció principal és fer que la pel·lícula de polietilè continu en bosses segellades, perforades i ferides. Aquest treball depèn de la coordinació precisa de la tensió de desplegament, plecs, segellats tèrmics, tall de perforació i arrissat de formes geomètriques. El rendiment de la màquina no només es mesura per la velocitat de producció, la configuració estàndard sol ser de 150 a 250 cicles per minut. També es pot mesurar per la resistència estructural de les bosses fabricades. Aquesta força depèn de la uniformitat de temperatura del segell, l'agudesa de la fulla, la profunditat de perforació i la distribució de l'esforç al llarg del patró del segell. Amb les noves regles, els transformadors passaran a pel·lícules reciclables, els sistemes de classificació de residus requeriran més tipus de bosses i la capacitat de les màquines per manejar diferents materials, mantenint la qualitat de segellat i tall, tindrà un impacte creixent en el seu valor de producció.
Referències
- Associació Europea d'Organitzacions de Reciclatge i Recuperació de Plàstics (EPRO).Estadístiques del mercat europeu de reciclatge de plàstics i anàlisi del flux de materials.
- ASTM Internacional.ASTM D1709 - Mètodes de prova estàndard per a la resistència a l'impacte de la pel·lícula plàstica mitjançant el mètode de-caiguda lliure de dards.
- Societat d'Enginyers Plàstics (SPE).Referència tècnica sobre processament de pel·lícules de poliolefinaiActes de la conferència d'ANTEC - Geometria del segell i rendiment de càrrega a les bosses de residus.
- Divisió de conversió TAPPI.Pautes tècniques per a les operacions de conversió de pel·lícules flexibles.
- Agència de Protecció Ambiental dels EUA (EPA).Estudis de caracterització de residus sòlids municipals - Anàlisi d'envasos i contenidors.
- ISO 11607-2:2019.Embalatge per a dispositius mèdics esterilitzats terminalment - Part 2: Requisits de validació per als processos de conformació, segellat i muntatge.
- Wiley -Revista de ciència de polímers aplicats- Geometria de la vora de la fulla i qualitat de tall en la conversió de pel·lícules de polietilè.
- INDA - Associació de la indústria de teixits no teixits.Estàndards tècnics per a la gestió de nuclis i bobinats de pel·lícules flexibles.
- Edison Welding Institute (EWI).Unió ultrasònica de juntes de pel·lícules de polietilè - Estudis de resistència i rendiment energètic.
- Agència Europea de Substàncies Químiques (ECHA).Regulació REACH - Monitorització d'additius per a formulacions de pel·lícules de poliolefina.
- ASTM Internacional.ASTM D5276 - Mètode de prova estàndard per a la prova de caiguda dels contenidors carregats; ASTM F88 - Mètode de prova estàndard per a la resistència del segellat de materials de barrera flexibles; ASTM D4833 - Mètode d'assaig estàndard per a la resistència del geotèxtil a la punxada.
- Centre de Comerç Internacional (ITC) / OMC.Directrius Tècniques de Contractació de Subministraments per a la Gestió de Residus.
