ما هي آلة صنع أكياس القمامة وكيف تعمل؟

تعد أكياس القمامة واحدة من أكبر أنواع المنتجات في سوق التغليف الناعم العالمي. تقدر الرابطة الأوروبية لمنظمات إعادة تدوير البلاستيك أنه يتم استخدام أكثر من 8 ملايين طن من أفلام البولي إيثيلين في جمع النفايات المنزلية والتجارية في أوروبا وحدها كل عام. مستويات الاستهلاك العالمية أعلى من ذلك بكثير. في نهاية الإنتاج في سلسلة التوريد هذه، يوجد جهاز تحويل خاص. إنها آلة تضع لفات متواصلة من فيلم البولي إيثيلين في الأكياس الملفوفة المختومة والمثقبة والقلبية- وتحميلها في الصناديق المنزلية والصناعية. لفهم ماهية آلة تصنيع أكياس القمامة وكيف تعمل ميكانيكيًا، نحتاج إلى فهم كيفية عمل بثق الفيلم، والختم الدقيق، والطي المتحكم فيه، واللف التلقائي معًا. تحدد هذه الأجزاء وظيفة الآلة.

تعريف المعدات

A ماكينة تصنيع اكياس القمامةهو نظام تحويل المصب. ويتم تغذيته بواسطة-فيلم بولي إيثيلين مبثوق مسبقًا. يمكن أن يكون هذا الفيلم عبارة عن فيلم منتفخ بطبقة واحدة أو فيلم منتفخ-متعدد الطبقات. أو يمكن أن تكون لوحة مسطحة تحتاج للطي. ثم يقوم الجهاز بتشغيل الفيلم من خلال سلسلة من الخطوات. وتشمل هذه الخطوات الختم، والتثقيب، والقطع واللف. المنتج النهائي عبارة عن حقيبة جاهزة للتغليف والشحن. الآلة نفسها لا تصنع الفيلم. تنتمي هذه الوظيفة إلى خط إنتاج خط بثق الفيلم المنفوخ. وبدلا من ذلك، يتم تحويل الآلة هيكليا. يخلق ختم الحقيبة السفلية. إنه يسمح بخط التثقيب بحيث يمكن للمستخدمين تمزيق كيس واحد من اللفة. فهو يشكل ختمًا على شكل نجمة- أو ختمًا مسطحًا، والذي يحدد كيفية فتح الكيس ومقدار الوزن الذي يمكنه تحمله.

الفرق بين الغشاء والكيس هو طريقة عمله. لدى الجمعية الأمريكية للاختبارات والمواد (ASTM) معيار يسمى D1709 لمقاومة تأثير أفلام البولي إيثيلين. في هذه المواصفة القياسية، يتم قياس الغشاء وحقيبة التحويل كشيئين منفصلين. تؤثر خصائص مادة الفيلم والهندسة الهيكلية للحقيبة على خصائص الفيلم. لا تغير آلة تصنيع أكياس القمامة من خصائص مادة الفيلم. ولكنه يؤثر على السلوك الهيكلي للحقيبة إلى حد كبير. يتم تحقيق ذلك من خلال التحكم في الشكل الهندسي والطي ودقة القطع للختم.

مراحل العمل الأساسية

المرحلة 1: تفكيك الفيلم والتحكم في التوتر

تبدأ العملية بلفة من الفيلم الأنبوبي أو المسطح. يتم تثبيت التمرير على آلة اللف الكهربائية. يتراوح وزن لفائف الأفلام المستخدمة في إنتاج أكياس القمامة عادة ما بين 200 إلى 500 كجم. ويمكن أن يصل عرضها إلى 1000-1500 ملم. يجب أن يقوم جهاز فك اللف بتسليم الفيلم إلى محطة الختم النهائية مع التحكم في التوتر. بالنسبة للبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE)، يبلغ التوتر عادةً 15 و40 نيوتن. إذا كان التوتر مرتفعًا جدًا، فسوف يمتد الفيلم ويضيق. وهذا ما يسمى خط العنق. إذا كان التوتر منخفضًا جدًا، فسوف يتجعد الفيلم ويتفكك الختم.

تتمتع جمعية مهندسي البلاستيك (SPE) بأهمية مرجعية فنية لمعالجة أفلام البولي أوليفين. تقول أن التحكم في التوتر يجب أن يكون دقيقًا حتى ± N. وهو أمر ضروري للحفاظ على استقرار حجم الفيلم. وينطبق هذا بشكل خاص على الأفلام التي يبلغ حجمها 10-25 ميكرومتر، والتي تكون شائعة في أكياس النفايات المنزلية. يتم تنفيذ الأجهزة الحديثة من خلال ردود فعل حلقة-مغلقة تعتمد على خلايا التحميل. تقيس بكرات الرقص أو خلايا التحميل التوتر الفعلي للويب بين 50 و100 مرة في الثانية. تقوم آلة فك اللف بمحرك مؤازر بعد ذلك بتغيير سرعتها للحفاظ على التوتر عند نقطة الإعداد. عندما ينفد الفيلم، يتقلص قطر اللفة ويقصر ذراع الرافعة. لذلك تقوم وحدة التحكم تلقائيًا برفع السرعة بشكل متناسب. هذا يبقي التوتر الخطي ثابتا.

المرحلة 2: مجمعة قابلة للطي والتوسيط

إذا كان الفيلم الوارد مسطحًا ولم يتم تنبيبه مسبقًا{{0}، فيجب طيه في أنبوب في هذه المرحلة. سوف يقوم لوحان قابلان للطي بهذه المهمة. وهي عبارة عن صفائح معدنية أو صفائح بولي إيثيلين عالية الكثافة-. أنها تخلق طيات مجمعة إلى الداخل. تعمل الطيات على تضييق العرض المسطح وتسمح لك أيضًا برؤية التجاعيد الجانبية على الكيس النهائي. بالنسبة للفيلم مسبق الأنبوب-، هذه الخطوة غير مطلوبة. ومع ذلك، يمر الفيلم بمرحلة تسطيح. يضمن هذا القسم أن كلا المجمعتين لهما نفس العمق قبل دخول الفيلم إلى منطقة الختم.

يستخدم نظام السكك الحديدية أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أو البصرية. تستطيع هذه المستشعرات رؤية مكان الفيلم يمينًا ويسارًا. ثم قاموا بمعايرته في الوقت الفعلي من خلال إطار التوجيه الموجود على وحدة فك اللف. حتى انحراف 2 مم يمكن أن يسبب مشاكل. سوف ينحرف الختم السفلي عن المركز. وهذا يجعل هوامش ختم الأكياس غير متساوية. سوف تنكسر هذه الأكياس عند ملئها. TAPPI هي الجمعية الفنية لصناعة اللب والورق. يتضمن قسم التحويل أيضًا تحويل أفلام البوليمر. أشارت TAPPI إلى أن دقة توجيه الحافة ±0.5 مم هي المعيار القياسي لأجهزة التعبئة عالية السرعة-التي تزيد عن 200 لفة في الدقيقة.

المرحلة 3: ختم القاع

الختم السفلي هو الجزء الهيكلي الأكثر أهمية في كيس القمامة. يجب أن تكون محكمة بما يكفي لمنع تسرب النفايات الرطبة. ويجب أيضًا أن تكون قوية بما يكفي لتحمل وزن الحقيبة الممتلئة عندما يتم سحب الحقيبة من خلال أحزمةها أو حافتها العلوية.

هناك ثلاثة أشكال رئيسية للختم:

ختم مسطح (أو مستقيم). إنه ختم حراري أفقي عبر عرض الحقيبة. هذه هي الطريقة الأسهل والأسرع. لكنه يضغط على حواف الغشاء. سوف تتشقق الزاوية الحادة بين الحبة السميكة والفيلم تحت الحمل. أظهرت الأبحاث التي نشرتها جمعية مهندسي البلاستيك في وقائع مؤتمر ANTEC أن الأكياس المكسورة تتراوح بين 65 و 75 بالمائة من سعة العبوات النجمية. ويرجع ذلك إلى الضغط على حواف حافة الختم.

ختم النجمة (أو ختم التماس). تم فتح طيات المجمعة في الأسفل. يتم جمع الفيلم في العلامات النجمية أو نمط النجمة. ثم يقوم الختم الدائري أو المنحني بلحم جميع الطبقات في نفس الوقت. وهذا يؤدي إلى توزيع الضغط على العديد من المنحنيات، وليس على زاويتين فقط. كما أنه يتخلص من الجيوب المشقوقة التي تلتقط السائل بتصميم مسطح. الولايات المتحدة المتحدة. تقوم وكالة حماية البيئة (EPA) بدراسة النفايات الصلبة البلدية. تشير الرسالة إلى أن الهيكل النجمي-المحكم الغلق هو الشكل الرئيسي لأكياس النفايات الثقيلة لأنه يقاوم التسربات ويوازن دعم الأحمال.

C قم بطي الختم (أو-القاع المسطح). هذا تصميم هجين. الجزء السفلي مسطح ومحكم الغلق ولكن به طية مزدوجة لتكوين قاعدة مجمعة. وهذا يعطي قاعًا مسطحًا للحقيبة الموجودة في الصندوق. ولكنها تتطلب محطة إغلاق أكثر تعقيدًا مع قضبان إغلاق متوازية تعمل عند درجات حرارة مختلفة قليلاً.

آلية الختم تعتمد قضيب ساخن أو سكين دوار. يتم الاحتفاظ بالبولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) عند درجة حرارة 160-200 درجة مئوية. وتعتمد درجة الحرارة الدقيقة على مقياس الفيلم ومؤشر ذوبان الراتنج والسرعة الخطية. يقوم شريط الختم بضغط الفيلم على الأسطوانة الاحتياطية من مطاط السيليكون من أجل بقاء ثابت لمدة 0.15-0.4 ثانية. حصلت المنظمة الدولية للمعايير (ISO) على ISO 11607-2 للتغليف المعقم عند نهاية العمر-. يجب استخدام هذه المواصفة لاختبار قوة الختم. تنص على أن فيلم البولي إيثيلين يجب أن يتمتع بقوة ختم حراري أكبر من 5 نيوتن لكل 25 مم من عرض الختم. يمكن تحقيق ذلك عن طريق آلة تصنيع أكياس القمامة عن طريق الحفاظ على درجة حرارة الختم موحدة ضمن ±5 درجة في جميع أنحاء العرض. يتطلب هذا التسامح وضع المزدوجات الحرارية المدمجة كل 50 ملم.

المرحلة 4: التثقيب والقطع

عند اكتمال الختم السفلي، ينتقل الفيلم إلى محطة التثقيب. هنا، تشكل السكين الدوارة أو الشفرة الثابتة خطًا منقطًا. يسمح الخط للمستخدمين بتمزيق الأكياس الفردية من اللفائف. يجب أن يكون الثقب عميقًا بدرجة كافية حتى يتمكن شخص ما من فتحه باليد. وفقًا لمعيار ASTM D1922، يتطلب هذا عادةً قوة تمزق تبلغ 3 -8 N لتحسين مقاومة التمزق. ولكن لا يمكن أن تكون عميقة جدًا بحيث يمكن فتح الحقيبة أثناء لفها أو نقلها أو استخدامها.

يتم إجراء الشق الذي يفصل كيسًا عن الآخر في نفس الوقت الذي يتم فيه إغلاق الجزء السفلي من الكيس التالي. أو مباشرة بعد الختم. لذلك، كل دورة ختم هي حقيبة كاملة. شفرات القطع عادة ما تكون سكاكين دائرية دوارة. إنه مصنوع من الفولاذ عالي السرعة-أو كربيد التنجستن. تعمل الشفرة على أسطوانة سندانية بفجوة تحكم تبلغ 0.02 -0.05 ملم. يتم نشر مجلة علوم البوليمرات التطبيقية من قبل وايلي برس. أظهرت النتائج أن حدة الشفرة تؤثر بشكل مباشر على نظافة القطع. يتم قطع الشفرة التي يبلغ نصف قطرها أقل من 2 ميكرومتر بشكل نظيف. لا يترك هذا القطع الواضح علامة تمزق طفيفة على الفيلم. لكن الشفرات التي يبلغ نصف قطرها أكثر من 5 ميكرون لها حواف خشنة. عندما يتم تحميل الكيس، تتطور هذه الحافة الخشنة إلى فشل في الختم.

المرحلة 5: الطي واللف الأساسي

يتم لف الأكياس النهائية حول قلوب من الورق المقوى لتغليف التجزئة. يبلغ القطر الداخلي لهذه النوى عادة 38 ملم أو 76 ملم. يجب على محطة اللف أن تقوم بطي كيس القماش بنمط معين. الأنماط الشائعة هي C أو ثلاثية. هذا الطي يجعل قطر الأسطوانة أصغر. كما أنه يجعل الحقائب الفردية تخرج نظيفة عند سحبها.

آلة صنع أكياس القمامة تعتمد لوح قابل للطي. يتم وضع اللوحة أعلى آلة اللف. إنه يخلق نمط الطي المطلوب، بينما يتحكم الفيلم في التوتر. اللفاف هو نظام القيادة المركزي. يدور القلب على عمود بمحرك. مع زيادة قطر الأسطوانة، ينخفض ​​​​التوتر. وهذا يمنع الطبقة الداخلية من التكسير بسبب وزن الطبقة الخارجية. إن التحكم في التوتر المستدق مهم جدًا. يتم أيضًا تغطية أفلام اللف المرنة بالمعايير الفنية لجمعية صناعة الأقمشة غير المنسوجة (INDA). تقول INDA 30 30 - نسب 50 بالمائة هي الأفضل. وهذا يعني أن شد الملف النهائي يبلغ 30-50% من الشد الأولي. تمنع هذه النسب تمدد اللفة وتشوه القلب في لفة متعددة الطبقات.

بالنسبة للأكياس ذات الغلاف الورقي، فهي عبارة عن حقيبة منفصلة قابلة للطي، وليست لفة، بمسار مختلف. يتفرع المسار خلف محطة القطع. يقوم المعبئ بجمع الأكياس وحسابها. ثم يطبق المجلد وضع الطي النهائي. ثم ضع الحقيبة في الصندوق.

تكامل الشريط

تحتوي العديد من أكياس النفايات المنزلية على حمالات. هذا عبارة عن شريط ضيق من الفيلم، يبلغ عرضه عادةً 6 -10 مم. يمتد على طول الحافة العلوية للحقيبة، ويبرز في عقد على كلا الجانبين. تتطلب إضافة إنتاج شريط السحب إلى صانع أكياس القمامة جزأين إضافيين. الأول هو وحدة بثق الشريط أو وحدة قطع الشريط. يؤدي هذا إلى بكرة الشريط من الفيلم الثاني. والثاني هو محطة الترابط. يحتوي هذا الشريط اللاصق الملحوم على الساخن أو بالموجات فوق الصوتية على حاشية علوية وسفلية في دورة الختم.

أصبحت طريقة الترابط بالموجات فوق الصوتية أكثر شيوعًا. أنها لا تحتاج إلى مواد لاصقة. يؤدي هذا إلى تجنب المشاكل المتعلقة بدرجة الحرارة-الحساسة. يعد معهد إديسون اللحام (EWI) مادة مستقلة تنضم إلى فريق البحث. وقد نشرت EWI ​​دراسة في هذا الصدد. أظهرت النتائج أن قوة التقشير بالموجات فوق الصوتية لأشرطة سحب البولي إيثيلين هي 12 – 18 ن / 25 ملم. وهذا أعلى من عتبة 8N المطلوبة لإغلاق الحقيبة بشكل موثوق. فهو يستخدم طاقة أقل بنسبة 60 بالمائة من الترابط الحراري لنفس الموصل.

الاعتبارات المادية والاستدامة

المادة الرئيسية لأكياس النفايات هي البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LDPE) أو البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE). يتم استخدام البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) لصنع أكياس أرق وأرخص. تعمل الوكالة الأوروبية للمواد الكيميائية (ECHA) بموجب لائحة REACH. فهو يراقب المواد المضافة المستخدمة في البلاستيك، مثل السيروكاميد والسيليكا والملونات (أسود الكربون للأكياس السوداء وأبيض التيتانيوم للأكياس البيضاء). أثارت القواعد الجديدة الاهتمام بمحتوى ما بعد-المستهلك المعاد تدويره (PCR). تحدد لائحة نفايات التعبئة والتغليف هدف إعادة التدوير بنسبة 35 بالمائة للتغليف البلاستيكي بحلول عام 2030. وهذا يغير بشكل مباشر اختيار المواد وطريقة التعامل مع الآلات.

يجب أن تكون آلة صنع أكياس القمامة قادرة على التكيف مع خصائص التدفق المختلفة لمزيج PCR. بالمقارنة مع الراتينج الجديد، يتمتع البولي إيثيلين المعاد تدويره بنطاق وزن جزيئي أوسع وتنوع أكبر في تدفق الذوبان. وهذا يؤدي إلى سماكة فيلم أصغر والمزيد من جزيئات الهلام. هذه هي بقع من بقع الراتنج غير الذائبة التي يمكن أن تسبب مشاكل في الختم. تتضمن التغييرات في الماكينة درجات حرارة أعلى قليلاً للختم تصل إلى حوالي + 5-10 درجة. يتم أيضًا تضمين أوقات توقف أطول تبلغ حوالي +0.05 ثانية. إنهم بحاجة إلى فحص الشفرات بشكل متكرر للتعامل مع الأوساخ الكاشطة في أفلام PCR.


مراقبة الجودة والاختبار

تخضع الحزمة النهائية للفحص القياسي لاختبار أدائها. تشمل الاختبارات الرئيسية ما يلي:

اختبار السقوط (ASTM D5276). سقطت حقيبة ثقيلة من ارتفاع معين. وهذا يحاكي تأثير رميها في سلة المهملات أو سلة المهملات. عادة ما تتحمل الحقيبة ذات الشكل النجمي- السقوط من مسافة تتراوح بين 1.2 و1.5 متر بوزن 5 كجم. وتحت نفس الحمل، ستفشل الحزمة المسطحة- عند 0.8-1.0 متر.

قوة الختم (ASTMF88). هذا اختبار تقشير للختم السفلي. إنه يقيس القوة اللازمة لكسر الختم. الحد الأدنى للقيمة المقبولة للأكياس البلاستيكية المنزلية هو 5 نيوتن/25 ملم. قيمة حزمة المقاول الثقيل 12 ن/ 25 ملم.

مقاومة للثقب (ASTM D4833). يقيس هذا القوة المطلوبة لاختراق الفيلم بمخروط. إنه يحاكي التلامس مع النفايات الحادة. وكانت القيم النموذجية لفيلم LDPE من 15 إلى 25 ميكرومتر هي 5-15 ن.

مركز التجارة الدولية (ITC) هو وكالة مشتركة بين الأمم المتحدة ومنظمة التجارة العالمية. وقد أدرج مركز التجارة الدولية طرق الاختبار هذه في دليل المشتريات الفني الخاص بمستلزمات إدارة النفايات. هذه الأدلة متاحة للمشترين من المدن والمؤسسات. وهذا يضمن أن الأكياس المصنوعة آليًا-تفي بمعايير أداء العقد قبل الشحن.

خاتمة

آلة تصنيع أكياس القمامة عبارة عن نظام تحويل متعدد المراحل-. وظيفتها الرئيسية هي تصنيع فيلم البولي إيثيلين المستمر إلى أكياس محكمة الغلق، ومثقبة، وأكياس ملفوفة. تعتمد هذه المهمة على التنسيق الدقيق لبسط الشد، والتجاعيد، والأختام الحرارية، وقطع التثقيب، ولف الأشكال الهندسية. لا يتم قياس أداء الآلة من خلال سرعة الإنتاج فحسب، بل يكون الإعداد القياسي عادةً 150-250 دورة في الدقيقة. ويمكن أيضًا قياسها من خلال القوة الهيكلية للأكياس المصنوعة. تعتمد هذه القوة على تجانس درجة حرارة الختم، وحدة الشفرة، عمق الثقب وتوزيع الضغط في جميع أنحاء نمط الختم. مع القواعد الجديدة، ستتحول المحولات إلى الأفلام القابلة لإعادة التدوير، وستتطلب أنظمة فرز النفايات المزيد من أنواع الأكياس، كما أن قدرة الآلات على التعامل مع المواد المختلفة مع الحفاظ على جودة الختم والقطع سيكون لها تأثير متزايد على قيمة إنتاجها.

مراجع

• الرابطة الأوروبية لمنظمات إعادة تدوير واستعادة البلاستيك (EPRO).إحصائيات سوق إعادة تدوير البلاستيك الأوروبي وتحليل تدفق المواد.
• ASTM الدولية.ASTM D1709 - طرق الاختبار القياسية لمقاومة تأثير الأغشية البلاستيكية بطريقة -السهام الحرة المتساقطة.
• جمعية مهندسي البلاستيك (SPE).مرجع فني حول معالجة أفلام البولي أوليفينووقائع مؤتمر ANTEC - هندسة الختم وأداء التحميل في أكياس النفايات.
• قسم تحويل TAPPI.المبادئ التوجيهية الفنية لعمليات تحويل الأفلام المرنة.
• وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA).دراسات توصيف النفايات الصلبة البلدية - تحليل التغليف والحاويات.
• أيزو 11607-2:2019.التعبئة والتغليف للأجهزة الطبية المعقمة نهائيًا - الجزء 2: متطلبات التحقق من الصحة لعمليات التشكيل والختم والتجميع.
• وايلي -مجلة علوم البوليمرات التطبيقية- هندسة حافة الشفرة وجودة القطع في تحويل أفلام البولي إيثيلين.
• INDA - رابطة صناعة الأقمشة غير المنسوجة.المعايير الفنية لللف المرن للأفلام والإدارة الأساسية.
• معهد إديسون للحام (EWI).الربط بالموجات فوق الصوتية لمفاصل فيلم البولي إيثيلين - دراسات القوة وأداء الطاقة.
• الوكالة الأوروبية للمواد الكيميائية (ECHA).الوصول إلى اللائحة - المراقبة الإضافية لتركيبات أفلام البولي أوليفين.
• ASTM الدولية.ASTM D5276 - طريقة الاختبار القياسية لاختبار سقوط الحاويات المحملة؛ ASTM F88 - طريقة الاختبار القياسية لقوة الختم للمواد الحاجزة المرنة؛ ASTM D 4833 - طريقة الاختبار القياسية لمقاومة المنسوجات الأرضية للثقب.
• مركز التجارة الدولية (ITC) / منظمة التجارة العالمية.إرشادات المشتريات الفنية لمستلزمات إدارة النفايات.