מהי מכונה לייצור שקיות אשפה ואיך היא עובדת?

שקיות אשפה הן אחד מסוגי המוצרים הגדולים ביותר בשוק האריזות הרכות העולמי. האיגוד האירופי של ארגוני מיחזור פלסטיק מעריך כי יותר מ-8 מיליון טונות של סרט פוליאתילן משמשים לאיסוף פסולת ביתית ומסחרית באירופה בלבד מדי שנה. רמות הצריכה העולמיות גבוהות בהרבה. בסוף הייצור של שרשרת אספקה ​​זו, קיים התקן המרה מיוחד. זוהי מכונה שמכניסה גלילים רציפים של סרט פוליאתילן לשקיות האטומות, המחוררות והמפוגלות-הליבה ומטעינה אותם לפחים ביתיים ותעשייתיים. כדי להבין מהי מכונה לייצור שקיות אשפה וכיצד היא פועלת מבחינה מכנית, עלינו להבין כיצד שחול סרט, איטום מדויק, קיפול מבוקר וליפוף אוטומטי עובדים יחד. חלקים אלה קובעים את תפקוד המכונה.

הגדרת הציוד

A מכונה לייצור שקיות אשפההיא מערכת המרה במורד הזרם. הוא מוזן על ידי סרט פוליאתילן שחולץ מראש-. סרט זה יכול להיות סרט נופח בשכבה אחת או סרט נופח מרובה-שכבות. או שזה יכול להיות פאנל שטוח שצריך קיפול. לאחר מכן, המכונה מריצה את הסרט בסדרה של שלבים. שלבים אלה כוללים איטום, ניקוב, חיתוך וליפוף. המוצר הסופי הוא תיק מוגמר, מוכן לאריזה ולמשלוח. המכונה עצמה לא מייצרת סרט. העבודה הזו שייכת לקו הייצור של קו שחול הסרטים המנופחים. במקום זאת, המכונה עוברת טרנספורמציה מבנית. זה יוצר אטימה של התיק התחתון. זה מאפשר את קו הניקוב כך שמשתמשים יכולים לקרוע שקית בודדת מהגליל. הוא יוצר חותם בצורת-כוכב או חותם שטוח, שקובע כיצד השקית נפתחת וכמה משקל הוא יכול להכיל.

ההבדל בין ממברנה לתיק הוא הדרך שבה הוא פועל. לאגודה האמריקאית לבדיקות וחומרים (ASTM) יש תקן בשם D1709 לעמידות בפני פגיעות של סרט פוליאתילן. בתקן זה, הממברנה ושקית ההמרה נמדדים כשני דברים נפרדים. תכונות החומר של הסרט והגיאומטריה המבנית של התיק משפיעות על תכונות הסרט. מכונה לייצור שקיות אשפה אינה משנה את תכונות החומר של הסרט. אבל זה כן משפיע על ההתנהגות המבנית של התיק במידה רבה. זה מושג על ידי שליטה בגיאומטריה, בקיפול ובדיוק החיתוך של האיטום.

שלבי עבודה ליבה

שלב 1: שחרור הסרט ובקרת מתח

התהליך מתחיל עם גליל של סרט צינורי או שטוח. המגילה מותקנת על מכונת סלילים חשמלית. גלילי סרטים המשמשים לייצור שקיות אשפה שוקלים בדרך כלל בין 200 ל-500 ק"ג. רוחבם יכול להיות 1,000-1,500 מילימטרים. על המפרק להעביר את הסרט לתחנת האיטום במורד הזרם עם מתח מבוקר. עבור פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE), המתח הוא בדרך כלל 15 ו-40 ניוטון. אם המתח גבוה מדי, הסרט יימתח ויצטמצם. זה נקרא קו צוואר. אם המתח נמוך מדי, הסרט יתקמט והאטם יתנתק ממקומו.

לאגודה של מהנדסי פלסטיק (SPE) יש משמעות התייחסות טכנית לעיבוד סרטי פוליאולפין. זה אומר שבקרת המתח חייבת להיות מדויקת עד ± N. אשר הכרחי כדי לשמור על גודל הסרט יציב. זה נכון במיוחד עבור סרטים של 10-25 מיקרומטר, הנפוצים בשקיות פסולת ביתית. מכונות מודרניות מיושמות על ידי משוב-סגור בלולאה המבוססת על תאי עומס. גלילי רקדנים או תאי עומס מודדים מתח רשת בפועל בין 50 ל-100 פעמים בשנייה. מכונת הפיתול של כונן הסרוו משנה את מהירותה כדי לשמור על המתח בנקודת ההגדרה. כאשר הסרט נגמר, קוטר הגליל מתכווץ וזרוע המנוף מתקצרת. אז הבקר מעלה את המהירות באופן פרופורציונלי. זה שומר על המתח הליניארי קבוע.

שלב 2: קיפול ומרוכז

אם הסרט הנכנס הוא שטוח במקום-מחורר מראש, יש לקפל אותו לצינור בשלב זה. שני לוחות מתקפלים בצד יעשו את העבודה. אלו הן יריעות מתכת דק או יריעות פוליאתילן בצפיפות- גבוהה. הם יוצרים קפלי שקע פנימה. הקיפולים מצמצמים את הרוחב השטוח ומאפשרים גם לראות קמטים בצד התיק המוגמר. עבור סרט טרום-שפופרת, שלב זה אינו נדרש. ובכל זאת, הסרט עובר קטע השטחה. סעיף זה מבטיח שלשני השקעים יהיה אותו עומק לפני שהסרט נכנס לאזור האיטום.

מערכת מסילות המדריך משתמשת בחיישנים קוליים או אופטיים. חיישנים אלה יכולים לראות היכן הסרט מימין ומשמאל. לאחר מכן הם כיילו אותו בזמן אמת דרך מסגרת ההיגוי במפרק. אפילו סטייה של 2 מ"מ עלולה לגרום לבעיות. האיטום התחתון יחרוג מהמרכז. זה הופך את שולי האיטום של השקיות לא אחידים. שקיות אלו ישברו כאשר הן יתמלאו. TAPPI הוא האיגוד הטכני לתעשיית העיסה והנייר. חטיבת ההמרה שלה כוללת גם המרת סרט פולימר. TAPPI ציין שדיוק הנחיית הקצוות ±0.5 מ"מ הוא סטנדרטי עבור מכשירי אריזה במהירות גבוהה-מעל 200 הקפות לדקה.

שלב 3: איטום תחתון

האיטום התחתון הוא החלק המבני החשוב ביותר בשקית האשפה. זה חייב להיות הדוק מספיק כדי למנוע נזילת פסולת רטובה החוצה. הוא גם חייב להיות חזק מספיק כדי להחזיק את המשקל של תיק מלא כאשר התיק נמשך ברצועות שלו או בקצה העליון שלו.

ישנן שלוש צורות חותמות עיקריות:

איטום שטוח (או ישר). זהו אטם חום אופקי לרוחב השקית. זו הדרך הקלה והמהירה ביותר. אבל זה מפעיל לחץ על קצוות הממברנה. הזווית החדה בין החרוז העבה לסרט תיסדק בעומס. מחקר שפורסם על ידי האגודה למהנדסי פלסטיק ב-ANTEC Conference Proceedings הראה ששבירת שקיות היא בין 65 ל-75 אחוזים מקיבולת אריזת הכוכבים. זה נובע מלחץ בקצוות קצה האיטום.

חותם כוכב (או חותם תפר). קפלי השקע נפתחו בתחתית. הסרט נאסף בכוכביות או בתבנית כוכביות. ואז חותם עגול או מעוקל מרתך את כל השכבות בו זמנית. זה מפזר את הלחץ על הרבה עקומות, לא רק שתי פינות. זה גם נפטר מכיסי החריצים הלוכדים נוזלים בעיצוב חותם שטוח. ארה"ב המאוחדת. הסוכנות להגנת הסביבה (EPA) חוקרת פסולת עירונית מוצקה. כתוב שהמבנה האטום-הכוכב הוא הצורה העיקרית של שקיות פסולת כבדות מכיוון שהוא מתנגד לדליפות ומאזן את תמיכת העומס.

C איטום קיפול (או שטוח-תחתון). זהו עיצוב היברידי. התחתית אטומה שטוחה אך בעלת קיפול כפול ליצירת בסיס מכוסה. זה נותן תחתית שטוחה לתיק, עומד בפח. אבל זה דורש תחנת איטום מורכבת יותר עם שני מוטות איטום מקבילים הפועלים בטמפרטורות מעט שונות.

מנגנון האיטום מאמץ מוט חם או סכין סיבובית. פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) נשמר ב-160-200 מעלות צלזיוס. הטמפרטורה המדויקת תלויה במד הסרט, באינדקס ההיתוך של השרף ובמהירות ליניארית. פס האיטום לוחץ את הסרט לגלגלת הגיבוי מגומי הסיליקון למשך שהייה קבועה של 0.15-0.4 שניות. לארגון הבינלאומי לתקינה (ISO) יש ISO 11607-2 עבור אריזות סטריליות עד סוף החיים. תקן זה ישמש לבדיקת חוזק האיטום שלו. זה אומר שלסרט הפוליאתילן צריך להיות חוזק איטום תרמי גדול מ-5N לכל 25 מ"מ של רוחב איטום. ניתן להשיג זאת על ידי מכונת ייצור שקיות אשפה על ידי שמירה על טמפרטורת איטום אחידה בטווח של ±5 מעלות לכל הרוחב. סובלנות זו דורשת הצבת צמדים תרמיים מוטבעים כל 50 מ"מ.

שלב 4: ניקוב וחיתוך

כאשר האיטום התחתון הושלם, הסרט עובר לתחנת הניקוב. כאן, סכין מסתובבת או להב קבוע יוצרים קו מנוקד. הקו מאפשר למשתמשים לקרוע תיקים בודדים ממגילות. הנקב היה צריך להיות מספיק עמוק כדי שמישהו יקרע אותו ביד. לפי ASTM D1922, זה בדרך כלל דורש כוח קריעה של 3 -8 N כדי לשפר את ההתנגדות לקרע. אבל זה לא יכול להיות כל כך עמוק שהתיק יכול להיקרע במהלך סלילה, הובלה או שימוש.

החתך המפריד בין שקית אחת למשנהו נעשה במקביל לסגירת החלק התחתון של השקית הבאה. או מיד אחרי החותם. לכן, כל מחזור איטום הוא שקית שלמה. להבי חיתוך הם בדרך כלל סכינים עגולים מסתובבים. הוא עשוי מפלדה- במהירות גבוהה או טונגסטן קרביד. הלהב עובד על גלגלת סדן עם מרווח בקרה של 0.02 -0.05 מ"מ. Journal of Applied Polymer Science פורסם על ידי Wiley Press. התוצאות מראות שחדות הלהב משפיעה ישירות על ניקיון החיתוך. להב עם רדיוס של פחות מ-2 מיקרומטר נחתך נקי. חתך ברור זה אינו משאיר סימן קרע קל על הסרט. אבל להבים עם רדיוס של יותר מ-5 מיקרון יש קצוות גסים. כאשר התיק נטען, הקצה המחוספס הזה מתפתח לכישלון איטום.

שלב 5: קיפול וליפוף ליבה

שקיות מוגמרות עוטפות סביב ליבות קרטון לאריזה קמעונאית. הקוטר הפנימי של הליבות הללו הוא בדרך כלל 38 מ"מ או 76 מ"מ. תחנת הפיתול חייבת לקפל את שקית הבד בתבנית מסוימת. דפוסים נפוצים הם C או משולש. קיפול זה הופך את הרולר לקוטר קטן יותר. זה גם גורם לשקיות בודדות לצאת נקיות כאשר מושכים אותן.

מכונה לייצור שקיות אשפה מאמצת קרש מתקפל. הלוח יושב במעלה הזרם של המכונה המתפתלת. זה יוצר את דפוס הקיפול הנדרש, בעוד הסרט שולט במתח. הווינדר הוא מערכת נהיגה מרכזית. הליבה מסתובבת על פיר ממונע. ככל שקוטר הגליל גדל, המתח יורד. זה מונע מהשכבה הפנימית להימעך על ידי משקל השכבה החיצונית. בקרת המתח המחודדת הזו חשובה מאוד. סרטי סלילה גמישים מכוסים גם על ידי התקנים הטכניים של האיגוד של תעשיית הבדים הלא ארוגים (INDA). INDA אומר ש-30 30 – יחס של 50 אחוזים הוא הטוב ביותר. משמעות הדבר היא כי מתח הפיתול הסופי הוא 30-50% מהמתח ההתחלתי. יחסים אלו מונעים את התרחבות הגליל ואת דפורמציה של הליבה בגליל רב שכבתי.

עבור שקיות בכריכה רכה, זהו תיק מתקפל נפרד, ולא גליל, עם נתיב שונה. השביל הסתעף מאחורי תחנת החיתוך. מערם אוסף וסופר שקיות. לאחר מכן, התיקיה מיישמת את מצב הקיפול הסופי. לאחר מכן, הכניסו את השקית לקופסה.

אינטגרציה של Drawtape

לשקיות אשפה ביתיות רבות יש כתפיות. זוהי רצועה צרה של סרט ברוחב בדרך כלל 6 -10 מ"מ. הוא עובר לאורך הקצה העליון של התיק, בולט בקשרים משני הצדדים. הוספת ייצור סרטי שרטוט ליצרן שקיות אשפה דורשת שני חלקים נוספים. הראשון הוא מכבש סרט או מודול חיתוך סרט. זה גורם לסרט הציור להתגלגל מהסרט השני. השני הוא תחנת מליטה. סרט הדבקה מרותך חם או קולי זה כולל מכפלת עליונה ותחתית במחזור האיטום.

שיטת ההדבקה האולטראסונית הופכת נפוצה יותר. זה לא צריך דבקים. זה ימנע בעיות רגישות לטמפרטורה.- מכון ריתוך אדיסון (EWI) הוא חומר עצמאי המצטרף לצוות המחקר. EWI פרסם מחקר בנושא זה. התוצאות מראות כי חוזק קילוף קולי של סרטי פוליאתילן הוא 12 - 18 N/25 מ"מ. זה מעל סף 8N הנדרש לסגירת שקית אמינה. הוא משתמש ב-60 אחוז פחות אנרגיה מחיבור תרמי של אותו מחבר.

שיקולים מהותיים וקיימות

החומר העיקרי של שקיות פסולת הוא פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE) או פוליאתילן בצפיפות נמוכה ליניארי (LLDPE). פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE) משמש לייצור שקיות דקות וזול יותר. הסוכנות האירופית לכימיקלים (ECHA) פועלת תחת תקנת REACH. הוא עוקב אחר תוספים המשמשים בפלסטיק, כגון אסרוקמיד, סיליקה וחומרי צבע (פחמן שחור לשקיות שחורות ולבן טיטניום לשקיות לבנות). כללים חדשים עוררו עניין בתוכן-ממוחזר לצרכן (PCR). תקנת אריזות ופסולת אריזות קובעת יעד מיחזור של 35 אחוז לאריזות פלסטיק עד 2030. זה משנה ישירות את בחירת החומרים ואת אופן הטיפול במכונות.

מכונה לייצור שקיות אשפה חייבת להיות מסוגלת להסתגל למאפייני הזרימה השונים של תערובות PCR. בהשוואה לשרף החדש, לפוליאתילן ממוחזר יש טווח משקל מולקולרי רחב יותר ושונות זרימת נמס גדולה יותר. זה גורם לעובי סרט קטן יותר ויותר חלקיקי ג'ל. אלו הם כתמים של כתמי שרף לא נמס שיכולים לגרום לבעיות איטום. השינויים במכונה כוללים טמפרטורות איטום מעט גבוהות יותר בסביבות + 5-10 מעלות. זמני עצירה ארוכים יותר של כ-+0.05 שניות כלולים גם כן. הם צריכים לבחון את הלהבים בתדירות גבוהה יותר כדי להתמודד עם לכלוך שוחק בסרטי PCR.


בקרת איכות ובדיקות

החבילה המוגמרת כפופה לבדיקה סטנדרטית כדי לבדוק את הביצועים שלה. מבחני מפתח כוללים:

בדיקת נפילה (ASTM D5276). תיק משוקלל נפל מגובה מסוים. זה מחקה את ההשפעה של השלכה לפח או לפח. תיק בצורת-כוכב שורד בדרך כלל ירידה של בין 1.2 ל-1.5 מטר במשקל של 5 ק"ג. תחת אותו עומס, החבילה השטוחה-תכשל ב-0.8-1.0 מ'.

חוזק איטום (ASTMF88). זוהי בדיקת קילוף של החותם התחתון. הוא מודד את הכוח הדרוש לשבירת החותם. הערך המינימלי המקובל עבור שקיות ניילון ביתיות הוא 5 N/25 מ"מ. הערך של חבילת קבלן כבדה הוא 12 N/25 מ"מ.

התנגדות לנקב (ASTM D4833). זה מודד את הכוח הנדרש כדי לנקב את הסרט עם חרוט. הוא מדמה מגע עם פסולת חדה. ערכים אופייניים של 15 - 25 מיקרומטר סרט LDPE היו 5-15 N.

מרכז הסחר הבינלאומי (ITC) הוא סוכנות משותפת של האו"ם וארגון הסחר העולמי. ITC כללה את שיטות הבדיקה הללו במדריך הרכש הטכני שלה עבור אספקה ​​לניהול פסולת. מדריכים אלו זמינים לרוכשים בעיר ובמוסדות. זה מבטיח שהתיקים המיוצרים במכונה עומדים בתקני הביצועים של החוזה לפני המשלוח.

מַסְקָנָה

מכונה לייצור שקיות אשפה היא מערכת המרת-רב שלבים. תפקידו העיקרי הוא ליצור סרט פוליאתילן רציף לשקיות אטומות, מחוררות ומפותלות. עבודה זו תלויה בקואורדינציה המדויקת של מתח נפרש, קמטים, אטימות תרמיות, חיתוך ניקוב וסלסול צורות גיאומטריות. ביצועי המכונה לא נמדדים רק לפי מהירות הייצור, ההגדרה הסטנדרטית היא בדרך כלל 150-250 מחזורים לדקה. זה יכול להימדד גם על ידי החוזק המבני של התיקים שנעשו. חוזק זה תלוי באחידות הטמפרטורה של האיטום, חדות הלהב, עומק הניקוב והתפלגות המתח לאורך תבנית האיטום. עם הכללים החדשים, הממירים יעברו לסרטים הניתנים למחזור, מערכות מיון פסולת ידרשו יותר סוגי שקיות ויכולת של מכונות לטפל בחומרים שונים תוך שמירה על איכות האיטום והחיתוך תהיה השפעה גוברת על ערך הייצור שלהם

הפניות

• האיגוד האירופי של ארגוני מיחזור ושחזור פלסטיק (EPRO).סטטיסטיקה של שוק מיחזור פלסטיק באירופה וניתוח זרימת חומרים.
• ASTM הבינלאומי.ASTM D1709 - שיטות בדיקה סטנדרטיות לעמידות בפני פגיעות של סרט פלסטיק בשיטת Free-Falling Dart.
• אגודת מהנדסי פלסטיק (SPE).עיון טכני על עיבוד סרטי פוליאולפיןוהליכי כנס ANTEC - גיאומטריית חותם וביצועי עומס בשקיות פסולת.
• חטיבת המרת TAPPI.הנחיות טכניות לפעולות המרת סרטים גמישים.
• הסוכנות להגנת הסביבה של ארה"ב (EPA).מחקרי אפיון פסולת מוצקה עירונית - ניתוח אריזה ומכולות.
• ISO 11607-2:2019.אריזה למכשירים רפואיים סטריליזציה סופית - חלק 2: דרישות אימות לתהליכי יצירה, איטום והרכבה.
• ווילי -Journal of Applied Polymer Science- גיאומטריית קצוות להב ואיכות חיתוך בהמרת סרטי פוליאתילן.
• INDA - איגוד תעשיית הבדים הלא ארוגים.תקנים טכניים לליפוף סרט גמיש וניהול ליבות.
• מכון ריתוך אדיסון (EWI).הדבקה אולטרסאונד של מפרקי סרטי פוליאתילן - מחקרי חוזק וביצועי אנרגיה.
• הסוכנות האירופית לכימיקלים (ECHA).תקנת REACH - ניטור תוסף עבור פורמולציות של סרטי פוליאולפינ.
• ASTM הבינלאומי.ASTM D5276 - שיטת בדיקה סטנדרטית לבדיקת נפילה של מיכלים טעונים; ASTM F88 - שיטת בדיקה סטנדרטית לחוזק חותם של חומרי מחסום גמישים; ASTM D4833 - שיטת בדיקה סטנדרטית לעמידות גיאוטקסטיל בפני נקב.
• מרכז הסחר הבינלאומי (ITC) / WTO.הנחיות רכש טכניות לאספקה ​​לניהול פסולת.