كيف تلبي آلة صنع أكياس البقالة متطلبات السوبر ماركت فيما يتعلق بقدرة تحمل حمولة الأكياس؟

تقوم محلات السوبر ماركت بتوزيع الملايين من أكياس البقالة كل يوم. يجب أن تحتوي الحقائب على حوالي 5 إلى 15 كجم من البضائع. يمكن أن تكون هذه السلع المعلبة والزجاجات والمنتجات الطازجة والأطعمة المجمدة. يجب ألا يتمزق المقبض أو يتمزق أو يضيع عند حمل الحقيبة. الحقيبة المكسورة في ماكينة تسجيل المدفوعات النقدية ليست مشكلة صغيرة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى إتلاف المنتجات وإزعاج العملاء وتعريض المتاجر لخطر قانوني. ونتيجة لذلك، تفرض سلاسل البقالة متطلبات وزن صارمة لموردي الحقائب الخاصة بهم. لهذا السببآلة صنع أكياس البقالةيجب أن يتم تصميمه لتوفير الاستقرار والأداء القوي بسرعات عالية.

تقدم هذه الورقة الخصائص الميكانيكية والمادية والعملية لآلة تعبئة أكياس الطعام الحديثة، مما يجعل وزن آلة تعبئة أكياس الطعام يصل إلى معيار الوزن لشراء السوبر ماركت ويتجاوزه.

فهم متطلبات الحمل-في قطاع البيع بالتجزئة

قبل أن نفهم الهندسة الميكانيكية، يجب أن نعرف بالضبط ما تحتاجه محلات السوبر ماركت. عادةً ما تستخدم مجموعات البيع بالتجزئة الكبرى طرق الاختبار القياسية لتحديد الأداء المقبول للأكياس. تمتلك الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد (ASTM) معيار ASTM D4649. إنه يوفر طريقة لاختبار القدرة الاستيعابية لأكياس البقالة. وهذا يشمل كلا من أنواع الورق والبلاستيك. ينص المعيار على أن حقيبة البقالة النموذجية يجب أن تحمل حمولة رأسية ثابتة لا تقل عن 8 كجم لمدة 10 ثوانٍ على الأقل. يجب عدم كسر المقابض أو الدرزات أو الأجزاء السفلية (ASTM International, 2021).

ومن الناحية العملية، قامت العديد من سلاسل المتاجر الكبرى برفع القيود الخاصة بها. وعادة ما يتقاضون ما بين 10 و 12 كيلوغراما. ويشمل ذلك المعالجة الخام والمنتجات الحادة والتكديس أثناء النقل. المعيار الأوروبي EN مع قواعد المواد والحد من النفايات. ومع ذلك، فإنها ترسل تفاصيل الاختبار الميكانيكي إلى المعايير الوطنية ISO (ISO) (اللجنة الأوروبية للمعايير، 2020).

ولذلك، فإن الأكياس التي تنتجها شركة تصنيع أكياس الطعام لا ينبغي أن تلبي هذه المتطلبات فحسب، بل يجب أن تتمتع أيضًا بهامش أمان أعلى من هذه المتطلبات. يجب أن يتم ذلك لكل دفعة، مع تغيير بسيط بين الأكياس.

الميزات الميكانيكية التي تحدد سعة الحمولة

الختم السفلي والتعزيز

الجزء السفلي من حقيبة البقالة هو المنطقة الأكثر إرهاقًا. سواء كانت الحقيبة عبارة عن-كيس ورقي مسطح القاع أو كيس قميص بلاستيكي-، يجب أن يوزع الجزء السفلي وزن العنصر بالتساوي عبر مساحته. أآلة صنع أكياس البقالةيتعامل مع هذه الأساليب الهندسية.

بالنسبة لأكياس البقالة الورقية، تقوم الآلة بطي الطبقات المتعددة ولصقها بالجزء السفلي. وهذا ما نسميه "أسفل الحقيبة" أو "الكتلة". تحتوي محطة التشكيل السفلية على نمط الغراء لتغطية العرض الكامل لغطاء القاعدة. ثم اضغط على الغطاء عند الضغط ودرجة الحرارة المحددة. يجب أن تكون الأكياس البلاستيكية صلبة بالكامل قبل مغادرة الجهاز. أظهرت الأبحاث في مجلة علوم البوليمرات التطبيقية أن الغراء ذو ​​الأساس المائي-يمكن أن يتمتع بقوة قص تتراوح بين 4.5 و6.0 نيوتن/سم2 على الورق البني المعالج. وهذا يكفي لمنع الجزء السفلي من التشقق تحت أحمال البقالة العادية (Wiley, 2019).

بالنسبة للأكياس البلاستيكية، يكون الختم السفلي ملحومًا حراريًا. يستخدم الختم مزيجًا من درجة الحرارة والضغط ووقت الإقامة لإذابة طبقات البوليمر في رابطة صلبة. إذا لم يكتمل الختم-عادةً لأن درجة الحرارة لم تتجاوز الشريط-فسوف تفشل الدرزات الموجودة في الأسفل. هذا هو السبب الرئيسي لأكياس البقالة البلاستيكية المكسورة. تعمل الآلة الجديدة على حل هذه المشكلة باستخدام أنظمة الختم الخاضعة للتحكم المؤازرة. تقوم هذه المستشعرات بمراقبة درجة الحرارة حول الشريط في الوقت الفعلي.

التعامل مع المرفقات والتعامل مع الهندسة

كان المقبض هو نقطة الضعف الثانية. في الأكياس الورقية، يمكن أن يكون المقبض جزءًا من الكيس (مقبض ورق ملتوي أو مسطح) أو متصل بالكيس بشكل فردي. في أكياس القمصان البلاستيكية-، يتم قطع المعالجة من نفس الغشاء الأنبوبي الموجود في الكيس. ويجعلهم أقوى بطبيعتهم. ولكن فقط إذا كان الشكل المقطوع يوزع الضغط بشكل صحيح.

ماكينة صنع أكياس البقالةيجب أن تتأكد النماذج ذات الأكياس الورقية ذات المقبض من أن نقطة ربط المقبض بها مساحة لاصقة كافية وتغطية غراء كافية. استخدم مسدسات أو أسطوانة غراء دقيقة لوضعها على محطة الملصقات. توفر أنماط الغراء هذه أكبر مساحة اتصال. كما أنها تتجنب استخدام الكثير من الغراء، الذي يضعف ألياف الورق المحيطة. وجدت دراسة أجرتها الرابطة الدولية لمعاهد أبحاث التغليف (IAPRI) أن حوالي 63% من حالات الفشل الهيكلي في أكياس البقالة الغذائية ناجمة عن خلل في ملحق المقبض. ووجدت الدراسة أيضًا أن زيادة مساحة اللصق بنسبة 15% من شأنها أن تقلل معدل الفشل بنسبة 40% تقريبًا (IAPRI, 2022).

بالنسبة للأكياس البلاستيكية، يتم قطع المقبض بواسطة قالب دقيق داخل صانع الأكياس. يجب أن يظل القالب حادًا وضمن نطاق صارم. إذا كان القالب باهتًا أو غير متصل، فسيحدث تمزق صغير في قاعدة المقبض. تنمو التمزقات تحت الحمل، مما يتسبب في انكسار المقبض قبل الأوان.

تشكيل مجمعة وسلامة الجدار

الحشية عبارة عن-ألواح جانبية قابلة للطي إلى الداخل للحزمة. أنها مفتوحة لاستيعاب المشروع الضخم. كما أنها تساعد في توزيع وزن الحقيبة. إذا لم يتم تشكيل الطية بشكل جيد، يتم إنشاء نقطة ضغط عند الطية. قد يؤدي ذلك إلى تمزيق الكيس على طول الثنية.

محطة الطي-المجمعة على أآلة صنع أكياس البقالةتستخدم لوحات توجيه قابلة للتعديل وشفرات قابلة للطي -مؤازرة. هذه تصنع تجاعيد مجمعة متساوية وحادة. بالنسبة للأكياس الورقية، لا تتسبب التجاعيد في تشقق ألياف الورق. بالنسبة للأكياس البلاستيكية، لا يؤدي طيها إلى تبييض الضغط أو ترقق الغشاء. بالنسبة لسماكات المواد ذات أحجام الكيس المختلفة، يمكن للآلة الحفاظ على جودة مجمعة دون تغيير، مما يؤثر بشكل مباشر على تأثير تبديد وزن الكيس.

التعامل مع المواد وتوافق الركيزة

قدرة تحمل الحمولة-لا تأتي من الميكانيكا الميكانيكية وحدها. ويعتمد أيضًا على جودة ونوع العلف. يمكن للآلة المصممة جيدًا-التعامل مع مواد مختلفة مع الحفاظ على الاتساق في الإنتاج.

ركائز الورق

يجب أن تتعامل آلات أكياس الطعام التي تعمل بالورق مع ورق الكرافت بأوزان أساسية تتراوح من 80 إلى 150 جم/م2. يجب أن يحافظ نظام التحكم في الشد الخاص بالماكينة على شد الويب بشكل متساوٍ عبر عرض لفة الورق بالكامل. وهذا يمنع التجاعيد أو الاضطرابات أو التمزقات أثناء التشكيل. إذا كان التوتر مرتفعًا جدًا، فسوف يتمدد ويضعف ألياف الورق. إذا كان التوتر منخفضًا جدًا، فلن تتم محاذاة الطيات بشكل صحيح وسيلتصق الغراء ببعضه البعض بشكل غير متساوٍ.

في إرشاداتها الخاصة باستدامة التعبئة والتغليف، تقول منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو) إن ورق الكرافت المستخدم في أكياس البقالة يجب أن يتمتع بقوة شد تبلغ 5.0 كيلو نيوتن / متر في اتجاه الماكينة و 2.5 كيلو نيوتن / متر في الاتجاه العرضي. وهذا يضمن إمكانية تحميل الأكياس عندما تكون جاهزة (منظمة الأغذية والزراعة، 2022). يجب أن يحافظ نظام معالجة الويب الخاص بالجهاز- على هذه الخصائص أثناء التشكيل والقطع والختم.

ركائز الفيلم البلاستيكي

بالنسبة لأكياس البقالة البلاستيكية، تعمل الآلة بطبقة من البولي إيثيلين المنفوخ أو المصبوب. يتراوح سمك هذه الأفلام عادةً بين 15 إلى 40 ميكرون. تحدد قوة شد الفيلم واستطالة الكسر ومقاومة تأثير الفيلم لسقوط السهام سعة التحميل النهائية للحقيبة. تحدد المواصفة ISO 527 وASTM D1709 هذه الخصائص. مهمة الآلة هي معالجة الفيلم بلطف. وهذا يتجنب العيوب. يجب على الماكينة أيضًا ضبط معلمات الختم الحراري بشكل صحيح وفقًا لنوع البوليمر المحدد وسمكه.

مراقبة الجودة والاختبار المضمن

يتميز نظام أكياس الطعام الحديث بمراقبة الجودة بشكل مباشر. وهذا يضمن بقاء أداء تحمل الحمل ضمن نطاق معين طوال عملية الإنتاج. تحتوي هذه الأنظمة عادة على:

• أنظمة الفحص البصري للتحقق من تغطية الغراء وجودة الختم ودقة الأبعاد بأقصى سرعة إنتاج
• يمكن لأجهزة استشعار مراقبة التوتر اكتشاف فواصل الويب أو الانحراف قبل الإضرار بجودة الإخراج
• برنامج التحكم في العمليات الإحصائية (SPC) لتتبع الإعدادات الرئيسية مثل درجة حرارة الختم ووقت الإقامة وكمية الغراء. فإنه يشير إلى أي تغييرات خارج نطاق الإعداد.

تغطي المنظمة الدولية للمعايير (ISO) إدارة جودة التغليف من خلال ISO 9001 وISO 15378. ويتطلب كلا المعيارين من الشركات المصنعة استخدام ضوابط العمليات التي توفر أداءً متسقًا للمنتج (ISO, 2023). تعد المراقبة المضمنة على الأجهزة الطريقة الأكثر مباشرة للوفاء بهذه القواعد. ويتم اكتشافه عند حدوث خلل، بدلاً من فحص العينات بعد الإنتاج.

تحقيق السرعة دون التضحية بالقوة

أحد أصعب الأجزاء في صنع أكياس البقالة هو الحفاظ على جودة تحمل الأحمال العالية. تحتاج محلات السوبر ماركت إلى إنتاج 150-300 كيس في الدقيقة للورق و300-500 كيس في الدقيقة للبلاستيك. بهذا المعدل، يتم تقصير زمن المعالجة، زمن تبريد الختم وزمن ترسيب المواد.

تحل الشركات المصنعة للآلات هذه المشكلة من خلال المعالجة المتوازية للمحطات المتعددة. وهذا يعني أن العديد من الأكياس تكون في خطوات قولبة مختلفة في نفس الوقت. كما أنهم يستخدمون توقيتًا أفضل للعملية. على سبيل المثال، يمكن لآلة الأكياس الورقية استخدام قناة تبريد أطول بعد لصق المحطة في الأسفل. وهذا يضمن أن الأكياس البلاستيكية تصلب تمامًا قبل التجميع والعد، حتى في حالة الإنتاج العالي. وبالمثل، يمكن استخدام أختام التبريد السريع في آلات الأكياس البلاستيكية. وهذا يسمح باللحام المستقر في أقل من 0.3 ثانية. ويمكن بعد ذلك التخلص من الكيس التالي على الفور دون التعرض لخطر كسر الختم. تم ضبطها جيدًا-.آلة صنع أكياس البقالةتعمل على مزامنة جميع هذه المحطات لتحقيق مخرجات متسقة مع الحفاظ على -سلامة محمل الحمل عبر كل حقيبة.

خاتمة

يلبي صانع أكياس الطعام-احتياجات تحمل الأحمال لمحلات السوبر ماركت من خلال مزيج من التصميم الميكانيكي الدقيق وعلوم المواد والتحكم في العمليات. يجب أن يشكل الختم السفلي رابطة توزع الوزن في جميع أنحاء منطقة القاعدة. يجب أن يكون ملحق المقبض أو القطع سليمًا من الناحية الهيكلية عند نقطة الحد الأقصى من الضغط. يجب أن يوفر تشكيل المجمعة طيات مستقرة لمقاومة تراكم الضغط. يجب أن تكتشف مراقبة الجودة المضمنة المشكلات قبل وصول الأكياس السيئة إلى العملاء.

والنتيجة هي حقيبة يمكنها حمل 10 كجم أو أكثر من البقالة بشكل موثوق. يبدو الأمر وكأنه شيء بسيط، لكنه يأتي من مزيج معقد من كيمياء الغراء وفيزياء البوليمر والدقة الميكانيكية. سيتعين على الآلة أن تفعل المزيد لأن قواعد الاستدامة الجديدة تدفع الصناعة إلى استخدام مواد أقل سمكًا وإعادة تدوير المزيد من المحتوى. ونتيجة لذلك، ستصبح الهندسة القوية والتحكم في العمليات أكثر أهمية لتلبية توقعات المتجر.

مراجع

ASTM الدولية. (2021).ASTM D4649: الدليل القياسي لاختيار واستخدام أكياس الشحن الورقية الحاملة. غرب كونشوهوكين، بنسلفانيا: ASTM.

اللجنة الأوروبية للتوحيد القياسي. (2020).EN 13428: التعبئة والتغليف - المتطلبات الخاصة بالتصنيع والتركيب - الوقاية عن طريق تقليل المصدر. بروكسل: CEN.

وايلي. (2019).قوة القص للروابط اللاصقة القائمة على الماء- على ركائز ورق الكرافت المعالج. مجلة علوم البوليمرات التطبيقية، 136(18)، 47531.

IAPRI (الرابطة الدولية لمعاهد أبحاث التغليف). (2022).تحليل وضع الفشل للأداء الهيكلي لأكياس البقالة: التعامل مع المرفقات وسلامة التماس السفلي. وقائع المؤتمر السنوي IAPRI.

منظمة الأغذية والزراعة (منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة). (2022).التغليف المستدام للأغذية: مواصفات المواد لأكياس البقالة الورقية-.. روما: منظمة الأغذية والزراعة.

ISO (المنظمة الدولية للتوحيد القياسي). (2023).ISO 15378: مواد التعبئة والتغليف الأولية للمنتجات الطبية - المتطلبات الخاصة لتطبيق ISO 9001 مع الإشارة إلى GMP. جنيف: إسو.