Affaldssække er en af de største produkttyper på det globale marked for blød emballage. Den europæiske sammenslutning af plastgenbrugsorganisationer anslår, at mere end 8 millioner tons polyethylenfilm bruges til indsamling af husholdnings- og erhvervsaffald alene i Europa hvert år. Det globale forbrug er meget højere. I produktionsenden af denne forsyningskæde er der en speciel konverteringsanordning. Det er en maskine, der lægger kontinuerlige ruller af polyethylenfilm i de forseglede, perforerede og kerneviklede poser- og læsser dem i husholdnings- og industribeholdere. For at forstå, hvad en skraldeposefremstillingsmaskine er, og hvordan den fungerer mekanisk, er vi nødt til at forstå, hvordan filmekstrudering, præcisionsforsegling, kontrolleret foldning og automatisk oprulning arbejder sammen. Disse dele bestemmer maskinens funktion.
Definition af udstyret
A Maskine til fremstilling af skraldeposerer et nedstrøms konverteringssystem. Den tilføres med præ-ekstruderet polyethylenfilm. Denne film kan være en enkeltlags blæsefilm eller en flerlags blæst film. Eller det kan være en fladskærm, der skal foldes sammen. Maskinen kører derefter filmen gennem en række trin. Disse trin omfatter tætning, perforering, skæring og vikling. Slutproduktet er færdig taske, klar til at blive pakket og sendt. Maskinen selv laver ikke film. Det job hører til den blæste film ekstruderingslinje produktionslinje. I stedet bliver maskinen strukturelt transformeret. Det skaber en bundposeforsegling. Det tillader perforeringslinjen, så brugerne kan rive en enkelt pose af rullen. Den danner en stjerne-formet forsegling eller flad forsegling, som bestemmer, hvordan posen åbner, og hvor meget vægt den kan holde.
Forskellen mellem en membran og en taske er den måde, den fungerer på. American Society for Testing and Materials (ASTM) har en standard kaldet D1709 for slagfasthed af polyethylenfilm. I denne standard måles membranen og konverteringsposen som to separate ting. Filmens materialeegenskaber og posens strukturelle geometri påvirker filmens egenskaber. En skraldeposefremstillingsmaskine ændrer ikke filmens materialeegenskaber. Men det påvirker i høj grad posens strukturelle adfærd. Det opnås ved at kontrollere tætningens geometri, foldning og skærepræcision.
Kernearbejdsstadier
Trin 1: Filmafvikling og spændingskontrol
Processen starter med en rulle rørformet eller flad film. Scrollen er monteret på en elektrisk spolemaskine. Filmruller, der bruges til fremstilling af affaldssække, vejer normalt mellem 200 og 500 kg. De kan være 1.000-1.500 millimeter brede. Afrulleren skal levere folien til nedstrøms tætningsstation med kontrolleret spænding. For lavdensitetspolyethylen (LDPE) er spændingen typisk 15 og 40 Newton. Hvis spændingen er for høj, vil filmen strække sig og indsnævres. Dette kaldes en halsudskæring. Hvis spændingen er for lav, vil filmen rynke, og forseglingen vil forskydes.
Society of Plastics Engineers (SPE) har teknisk referencebetydning for polyolefinfilmbehandling. Den siger, at spændingskontrollen skal være nøjagtig til ± N, hvilket er nødvendigt for at holde filmstørrelsen stabil. Det gælder især film på 10-25 μm, som er almindelige i husholdningsaffaldsposer. Moderne maskiner er implementeret ved lukket-sløjfe-feedback baseret på vejeceller. Danserruller eller vejeceller måler den faktiske banespænding mellem 50 og 100 gange i sekundet. Servodrevet afviklingsmaskine ændrer derefter sin hastighed for at opretholde spændingen ved indstillingspunktet. Når filmen løber ud, krymper rullediameteren, og vippearmen forkortes. Så regulatoren hæver automatisk hastigheden proportionalt. Dette holder den lineære spænding konstant.
Trin 2: Foldning og centrering
Hvis den indkommende film er flad i stedet for for-intuberet, skal den foldes til et rør på dette tidspunkt. To sidefoldepaneler vil gøre jobbet. Disse er fint formede metal- eller polyethylenplader med høj-densitet. De skaber indadgående kilefolder. Folderne indsnævrer den flade bredde og giver dig også mulighed for at se sidefolder på den færdige taske. For pre-film er dette trin ikke påkrævet. Alligevel gennemgår filmen et udfladningsafsnit. Dette afsnit sikrer, at begge kiler har samme dybde, før filmen kommer ind i forseglingsområdet.
Styreskinnesystemet bruger ultralyds- eller optiske sensorer. Disse sensorer kan se, hvor filmen er venstre og højre. De kalibrerede den derefter i realtid gennem styrerammen på afrulleren. Selv en afvigelse på 2 mm kan give problemer. Bundtætningen vil afvige fra midten. Dette gør posernes forseglingsmargener ujævne. Disse poser går i stykker, når de er fyldt. TAPPI er den tekniske forening for papirmasse- og papirindustrien. Dens konverteringsafdeling omfatter også konvertering af polymerfilm. TAPPI indikerede, at kantføringsnøjagtighed ±0,5 mm er standard for{11}}højhastighedsposer over 200 omgange i minuttet.
Trin 3: Bundforsegling
Bundforsegling er den vigtigste strukturelle del af affaldssækken. Den skal være tæt nok til at forhindre vådt affald i at sive ud. Den skal også være stærk nok til at holde vægten af en fuld taske, når posen trækkes i sine stropper eller overkant.
Der er tre hovedforseglingsformer:
Flad (eller lige) tætning. Det er en vandret varmeforsegling på tværs af posens bredde. Dette er den nemmeste og hurtigste måde. Men det lægger pres på membranens kanter. Den skarpe vinkel mellem den tykke perle og filmen vil revne under belastning. Forskning offentliggjort af Society of Plastics Engineers i dets ANTEC Conference Proceedings viste, at poser, der går i stykker, er mellem 65 og 75 procent af stjernepakningskapaciteten. Dette skyldes spændinger ved tætningskanterne.
Stjerneforsegling (eller sømforsegling). Kilefoldene åbnede i bunden. Filmen er samlet i stjerner eller asteriskmønster. Derefter svejser en cirkulær eller buet tætning alle lag på samme tid. Dette spreder trykket over mange kurver, ikke kun to hjørner. Den slipper også af med slidslommerne, der fanger væske i et fladt forseglingsdesign. Forenede USA. Environmental Protection Agency (EPA) undersøger kommunalt fast affald. Den siger, at den stjerne-forseglede struktur er hovedformen af tunge affaldsposer, da den modstår lækager og afbalancerer laststøtten.
C Fold (eller flad-bund) forsegling. Dette er et hybrid design. Bunden er fladforseglet, men har en dobbelt fold for at lave en kilebund. Dette giver en flad bund til posen, der står i skraldespanden. Men det kræver en mere kompleks tætningsstation med to parallelle tætningsstænger, der fungerer ved lidt forskellige temperaturer.
Tætningsmekanismen anvender hot stang eller roterende kniv. Lavdensitetspolyethylen (LDPE) holdes ved 160-200 grader C. Den nøjagtige temperatur afhænger af filmmåleren, harpikssmelteindekset og lineær hastighed. tætningsstangen presser filmen til silikonegummistøtterullen i et fast ophold på 0,15–0,4 sekunder. Den Internationale Standardiseringsorganisation (ISO) har ISO 11607-2 for udtjent steril emballage. Denne standard skal bruges til afprøvning af dens tætningsstyrke. Der står, at polyethylenfilmen skal have en termisk forseglingsstyrke på mere end 5N pr. 25 mm forseglingsbredde. Dette kan opnås med A Garbage Bag Making Machine ved at holde forseglingstemperaturen ensartet inden for ±5 grader i hele bredden. Denne tolerance kræver, at et indlejret termoelement placeres for hver 50 mm.
Trin 4: Perforering og skæring
Når bundforseglingen er færdig, bevæger filmen sig til perforeringsstationen. Her danner en snurrekniv eller fast klinge en stiplet linje. Linjen giver brugerne mulighed for at rive individuelle poser fra ruller. Perforeringen skulle være dyb nok til, at nogen kunne rive den op i hånden. Ifølge ASTM D1922 kræver dette normalt rivekraft på 3 -8 N for at forbedre rivemodstanden. Men den må ikke være så dyb, at posen kan rives op under oprulning, transport eller brug.
Snittet, der adskiller den ene pose fra den næste, laves samtidig med, at bunden af den næste pose forsegles. Eller lige efter forseglingen. Derfor er hver forseglingscyklus en komplet pose. Skæreknive er normalt roterende cirkulære knive. Den er lavet af høj-stål eller wolframcarbid. Klingen arbejder på en amboltrulle med en kontrolafstand på 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science er udgivet af Wiley Press. Resultaterne viser, at knivens skarphed direkte påvirker renheden af skæringen. En klinge med en radius på mindre end 2 μm skæres rent. Dette klare snit efterlader ikke et lille rivemærke på filmen. Men klinger med en radius på mere end 5 mikron har ru kanter. Når posen fyldes, udvikler denne ru kant sig til en forseglingsfejl.
Trin 5: Foldning og Core Winding
Færdige poser vikles omkring papkerner til detailindpakning. Den indre diameter af disse kerner er normalt 38 mm eller 76 mm. Viklestationen skal folde stofposen i et bestemt mønster. Almindelige mønstre er C eller en trifold. Denne foldning gør rullen mindre i diameter. Det får også individuelle poser til at komme rene ud, når de trækkes.
En skraldeposefremstillingsmaskine anvender foldebræt. Brættet sidder opstrøms for viklemaskinen. Det skaber det nødvendige foldemønster, mens filmen styrer spændingen. Vinderen er et centralt drivsystem. Kernen roterer på en motoriseret aksel. Når rullens diameter øges, falder spændingen. Dette forhindrer det indre lag i at blive knust af vægten af det ydre lag. Denne tilspidsede spændingskontrol er meget vigtig. Fleksible viklingsfilm er også omfattet af de tekniske standarder fra The Association of Nonwoven Fabrics Industry (INDA). INDA siger, at et 30 30-forhold på 50 procent er bedst. Det betyder, at den endelige viklingsspænding er 30-50 % af den indledende spænding. Disse forhold forhindrer udvidelse af rullen og deformation af kernen i en flerlagsrulle.
For paperback-poser er dette en separat foldepose, snarere end en rulle, med en anden vej. Stien forgrenede sig bag skærestationen. En stabler samler og tæller poser. Mappen anvender derefter den endelige foldningstilstand. Læg derefter posen i æsken.
Drawtape-integration
Mange husholdningsaffaldsposer har seler. Dette er en smal filmstrimmel, normalt 6 -10 mm bred. Den løber langs posens øverste kant og stikker ud i knuder på hver side. Tilføjelse af tegnebåndsproduktion til en skraldeposeproducent kræver to ekstra dele. Den første er en tapeekstruder eller tapeskæringsmodul. Dette får tegnetapen til at rulle fra den anden film. Den anden er limningsstation. Denne varmsvejste eller ultralydsklæbende tape har en top- og bundkant i forseglingscyklussen.
Ultralydsbindingsmetoden bliver mere almindelig. Det behøver ikke klæbemidler. Dette undgår temperatur-følsomme problemer. Edison Welding Institute (EWI) er et uafhængigt materiale, der slutter sig til forskerholdet. EWI offentliggjorde en undersøgelse i denne forbindelse. Resultaterne viser, at ultralydskrælningsstyrkestyrken af polyethylen tegnebånd er 12 – 18 N/25 mm. Dette er over tærsklen på 8N, der kræves for pålidelig poselukning. Det bruger 60 procent mindre energi end termisk binding af det samme stik.
Materielle overvejelser og bæredygtighed
Hovedmaterialet i affaldsposer er lavdensitetspolyethylen (LDPE) eller lineær lavdensitetspolyethylen (LLDPE). Højdensitetspolyethylen (HDPE) bruges til at lave tyndere, billigere poser. Det Europæiske Kemikalieagentur (ECHA) arbejder under REACH-forordningen. Den overvåger tilsætningsstoffer, der bruges i plast, såsom aserucamid, silica og farvestoffer (kønsort til sorte poser og titaniumhvid til hvide poser). Nye regler har vakt interesse for post-forbrugergenbrugsindhold (PCR). Emballage- og emballageaffaldsforordningen sætter et genanvendelsesmål på 35 procent for plastemballage i 2030. Det ændrer direkte på valget af materialer og måden, maskinerne håndteres på.
En skraldeposefremstillingsmaskine skal være i stand til at tilpasse sig de forskellige flowkarakteristika for PCR-blandinger. Sammenlignet med den nye harpiks har genbrugspolyethylen et bredere molekylvægtsområde og større smelteflowvariation. Dette resulterer i mindre filmtykkelse og flere gelpartikler. Disse er pletter af usmeltede harpikspletter, der kan forårsage tætningsproblemer. Ændringer i maskinen omfatter lidt højere forseglingstemperaturer på omkring + 5-10 grader. Længere stoptider på omkring +0.05 sekunder er også inkluderet. De skal undersøge knivene oftere for at håndtere slibende snavs i PCR-film.
Kvalitetskontrol og test
Den færdige pakke er underlagt standardinspektion for at teste dens ydeevne. Nøgletest omfatter:
Droptest (ASTM D5276). En vægtet taske faldt fra en vis højde. Dette efterligner virkningen af at blive smidt i en skraldespand eller skraldespand. Stjerneformet-pose overlever normalt et fald på mellem 1,2 og 1,5 meter med en vægt på 5 kg. Under samme belastning vil den flade-pakke fejle ved 0,8-1,0 m.
Tætningsstyrke (ASTMF88). Dette er en skrælningstest af bundtætningen. Den måler den nødvendige kraft for at bryde forseglingen. Den mindst acceptable værdi for husholdningsplastikposer er 5 N/25 mm. Værdien af tung entreprenørpakke er 12 N/25 mm.
Punkteringsmodstand (ASTM D4833). Dette måler den kraft, der kræves for at gennembore filmen med en kegle. Det simulerer kontakt med skarpt affald. Typiske værdier for 15 – 25 μm LDPE-film var 5-15 N.
International Trade Center (ITC) er et fælles agentur for FN og Verdenshandelsorganisationen. ITC har inkluderet disse testmetoder i sin tekniske indkøbsvejledning for affaldshåndteringsforsyninger. Disse vejledninger er tilgængelige for by- og institutionskøbere. Dette sikrer, at maskinfremstillede-poser opfylder kontraktens ydeevnestandarder før forsendelse.
Konklusion
En skraldeposefremstillingsmaskine er et-trins konverteringssystem. Dens hovedopgave er at lave kontinuerlig polyethylenfilm til forseglede, perforerede og opviklede poser. Dette job afhænger af den præcise koordinering af udfoldningsspænding, folder, termiske tætninger, perforeringsskæring og krølning af geometriske former. Maskinens ydeevne måles ikke kun ved produktionshastighed, standardindstillingen er typisk 150-250 cyklusser i minuttet. Det kan også måles ved den strukturelle styrke af de fremstillede poser. Denne styrke afhænger af forseglingens temperaturensartethed, knivskarpheden, perforeringsdybden og fordelingen af spænding gennem tætningsmønstret. Med de nye regler vil konvertere skifte til genanvendelige film, affaldssorteringssystemer vil kræve flere typer poser og maskiners evne til at håndtere forskellige materialer, samtidig med at forseglingen og skærekvaliteten vil have en stigende indflydelse på deres produktionsværdi
Referencer
- European Association of Plastics Recycling and Recovery Organisations (EPRO).Europæisk plastgenbrugsmarkedsstatistik og materialestrømsanalyse.
- ASTM International.ASTM D1709 - standardtestmetoder for slagfasthed af plastfilm ved hjælp af Free{1}}Falling Dart-metoden.
- Society of Plastics Engineers (SPE).Teknisk reference om polyolefinfilmbehandlingogANTEC Conference Proceedings - Seal Geometri and Load Performance in Waste Poses.
- TAPPI Konverteringsdivision.Tekniske retningslinjer for fleksible filmkonverteringsoperationer.
- US Environmental Protection Agency (EPA).Undersøgelser om karakterisering af kommunalt affald - Emballage og containeranalyse.
- ISO 11607-2:2019.Emballage til terminalt steriliseret medicinsk udstyr - Del 2: Valideringskrav til formnings-, forseglings- og monteringsprocesser.
- Wiley -Journal of Applied Polymer Science- Bladkantgeometri og skærekvalitet i polyethylenfilmkonvertering.
- INDA - Association of the Nonwoven Fabrics Industry.Tekniske standarder for fleksibel filmvikling og kernestyring.
- Edison Welding Institute (EWI).Ultralydsbinding af polyethylenfilmsamlinger - Undersøgelser af styrke og energiydelse.
- Det Europæiske Kemikalieagentur (ECHA).REACH-forordningen - Additiv overvågning for polyolefinfilmformuleringer.
- ASTM International.ASTM D5276 - standardtestmetode til faldtest af fyldte containere; ASTM F88 - standardtestmetode for tætningsstyrke af fleksible barrierematerialer; ASTM D4833 - standardtestmetode for modstand af geotekstil mod punktering.
- International Trade Center (ITC) / WTO.Tekniske retningslinjer for indkøb af affaldshåndteringsforsyninger.
