يعد صنع أكياس القمامة ذات الرباط أحد أصعب الأعمال في مجال التغليف الناعم. على عكس أكياس الغلق العادية على شكل نجمة- أو الأكياس المسطحة- ذات القاع، يتطلب الرباط مزيجًا معقدًا من غشاء النفخ والزخرفة وتصنيع القنوات والتحرير المرن. لذا فإن اختيار المواد لا يتعلق فقط بالتكلفة. إنه العامل الأساسي الذي يحدد ما إذا كانت الآلة تعمل وأداء المنتج النهائي. إن معرفة المواد التي تعمل مع آلة صندوق الجر يعني النظر في خصائص تدفق البوليمر، وقيود التصميم الميكانيكي، والقواعد الجديدة. يركز هذا الدليل على أنواع الراتنجات الرئيسية، وأنظمة الإضافات، والخيارات المستدامة الجديدة التي تشكل إنتاج الأكياس ذات الرباط الحديث.
راتنجات البولي ايثيلين: مؤسسة الصناعة
لا يزال البولي إيثيلين هو المادة الرئيسية لأكياس القمامة ذات الرباط. هذا لأنه يتمتع بتوازن جيد في القوة وقابلية الغلق وسهولة المعالجة. ولكن ليس كل البولي إيثيلين يلعب نفس الدور في هذه الوظيفة. يستخدم البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) على نطاق واسع لقوة الشد العالية والصلابة. يتيح ذلك للمصنعين إنتاج أكياس أرق يمكنها حمل أحمال ثقيلة. يتمتع الهيكل البلوري للبولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) بمقاومة جيدة للثقب. ومع ذلك، فإن نقطة الانصهار الأعلى تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة أثناء اللف والختم.
اكتسب البولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)، وخاصة أنواع الميتالوسين-المحفزة (LLDPE)، حصة كبيرة في السوق. ويرجع ذلك إلى استطالة أفضل وقوة تأثير السهام. تتمدد هذه الراتنجات ولا تتمزق تحت الأحمال المفاجئة. هذه ميزة أمان مهمة لأكياس النفايات المختلطة. عند إعداد أآلة أكياس القمامة الرباطيجب على المشغل التعامل مع لزوجة الذوبان وخصائص التبريد المختلفة لكل راتينج. يتطلب البولي إيثيلين منخفض الكثافة - (LDPE) عادةً درجة حرارة أولية أقل للغلق، ولكنه يستغرق وقتًا أطول للاحتفاظ بالحرارة مقارنة بالبولي إيثيلين عالي الكثافة - (HDPE). لذلك، تتطلب محطات التطويق وإغلاق القاع-ملفات تسخين قابلة للتعديل. تظهر بيانات الصناعة الصادرة عن مجلس الكيمياء الأمريكي زيادة بنسبة 28% في استخدام LLDPE، وهو معدن أرضي نادر، في أكياس القمامة من عام 2019 إلى عام 2023. ويعود ذلك بشكل أساسي إلى الجهود المبذولة لتقليل استخدام المواد دون المساس بالأداء [1].
تعتبر الخلطات المخلوطة من البولي إيثيلين-عالي الكثافة (HDPE) والبولي إيثيلين-المنخفض الكثافة (LLDPE) شائعة بالفعل. يتيح ذلك للمحول ضبط الصلابة-توازن الصلابة مع أهداف قياس محددة. تتطلب هذه الخلائط فحوصات توافق دقيقة. إذا لم يتم خلط مادتين بشكل جيد، فإن فصل الطور يمكن أن يخلق نقاط ضعف في قنوات التأرجح للأسفل حيث يوجد الرباط. يوصى باستخدام قياس اللزوجة الشعرية للاختبار الريولوجي قبل تشغيل نسب مزيج جديدة. وهذا يضمن التدفق الثابت من خلال قوالب البثق وحتى سمك الفيلم عبر عرض الويب. لأيآلة أكياس القمامة الرباط، فإن التحقق من صحة نسبة المزج يظل خطوة حاسمة-في مرحلة ما قبل الإنتاج.
الأنظمة المضافة والمعدلات الوظيفية
نادرًا ما يستخدم الراتنج القاعدي في صناعة الأكياس ذات الرباط وحده. تعتبر الأصبغة المضافة أساسية لضمان المعالجة المستقرة والمظهر الجمالي والوظيفة الخاصة. تعتبر الشرائح، والتي تكون عادة الألوكاميد أو الأوليميد، مهمة جدًا. أنها تقلل الاحتكاك على سطح الفيلم. بدون انزلاق كافٍ، يمكن أن يلتصق الفيلم ببعضه البعض أو يفشل في الفتح بشكل صحيح عند الجرح. ولكن الكثير من المواد المضادة للانزلاق-يمكن أن تنتقل إلى السطح وتكسر موانع التسرب الحرارية. كما يسمح للرباط بالانزلاق إلى قناة الحاشية. وقد أدى الخلل إلى جعل الحقيبة عديمة الفائدة.
إضافات الاحتواء، غالبًا ما تكون السيليكا الاصطناعية أو التراب الدياتومي، تمنع طبقات الفيلم من الالتصاق بالفيلم بسبب ضغط اللفة أثناء التخزين والنقل. بالنسبة للأكياس ذات الرباط، يجب ضبط الاحتواء بشكل صحيح. أسباب قليلة جدًا للحظر. عند سحب الحبل، فإن الكثير من الحبل سيجعل سطح الحبل خشنًا، مما يزيد الاحتكاك. يمكن لتكنولوجيا الفلوروبوليمر أن تمنع تكسر الذوبان عند سرعات البثق العالية. وهذا يسمحآلة أكياس القمامة الرباطللعمل بشكل أسرع دون فقدان جودة السطح. تنص التعليمات الفنية الخاصة بشركة SPE على أن الكمية المثالية من مساعدات معالجة البوليمر الفلوري هي 50 إلى 200 جزء في المليون من أكياس قمامة الأفلام المنفوخة. ويعتمد أدائها على معدل القص وشكل القالب [2].
تضيف الأصبغة الملونة والإضافات المحايدة للروائح- المزيد من المتغيرات. يُستخدم صبغة الكربون الأسود بشكل شائع في أكياس القمامة السوداء كعامل نووي. كل هذه الأمور تغير سرعة التبلور وتؤثر على قوة الختم. قد تحتوي كبسولات العطر وماصات الروائح على راتنجات حاملة غير مخلوطة بالبوليمر الأساسي. يمكن أن يؤدي ذلك إلى ظهور بقع هلامية أو ضباب. لا تزال هناك حاجة إلى مخططات التوافق والاختبارات الصغيرة- للتحقق من كل شيء قبل الإنتاج الكامل.
المحتوى المعاد تدويره-والراتنجات الاستهلاكية
تضع اللوائح وأهداف الاستدامة للشركات المزيد من المواد القابلة لإعادة التدوير في أكياس القمامة ذات الرباط. يأتي البولي إيثيلين -المعاد تدويره من قبل المستهلك (PCR) من إعادة التدوير على جانب الرصيف. ويطرح مشاكل فريدة من نوعها. بالمقارنة مع الراتنجات الجديدة، يتمتع تفاعل البوليميراز المتسلسل بنطاق وزن جزيئي أوسع، ومؤشر ذوبان غير مستقر، وإمكانية الأوساخ. تؤثر هذه العوامل بشكل مباشر على تساوي الفيلم وموثوقية الختم وجودة قناة سحب الأسلاك.
عند التعامل مع خلط PCR عالي، يصبح توافق الآلة مهمًا جدًا. أآلة أكياس القمامة الرباطيحتوي على أنظمة ترشيح قوية، ومعالجة الإكليل لتحديد الطاقة السطحية، والتحكم في درجة الحرارة القابلة للتعديل للتعامل مع PCR بشكل أفضل من الآلة القديمة فقط للراتنجات الجديدة. أظهرت الأبحاث في مجلة علوم البوليمر التطبيقية أن تركيز أكثر من 30 بالمائة من تفاعل البوليميراز المتسلسل PCR) يقلل بشكل كبير من قوة تأثير السهام. يمكن القيام بذلك عن طريق البثق المشترك مع طبقات ربط جديدة أو عن طريق إضافة معدلات التأثير [3]. تضع الهياكل ذات البثق المشترك تفاعل البوليميراز المتسلسل في الطبقة الوسطى والراتنج الجديد في الخارج. يحافظ هذا على إغلاق السطح والجودة البصرية مع استخدام المزيد من المواد المعاد تدويرها.
معايير المحتوى المتداولة لخدمات SCS العالمية وبرامج الشهادات مثل ECOLOGO من UL توفر فحوصات من طرف ثالث تؤثر على اختيارات المواد. ويجب توثيق تحويل هذه الشهادات في سلسلة واضحة من الحراسة وتخضع لعمليات تدقيق دورية. وهذا يضيف إلى الأعمال الورقية لشراء المواد.
البدائل القابلة للتحلل والسماد
تستخدم المناطق الاصطناعية علوم مواد مختلفة جدًا. لا تتمتع المخاليط القائمة على حمض البوليلاكتيك (PLA)، والبولي بيوتيلين أديبات تيريفثاليت (PBAT) والنشا- بقوة الانصهار أو الثبات الحراري للبولي إيثيلين. تتحلل هذه المواد بسرعة تحت الحرارة والضغط الميكانيكي. ونتيجة لذلك، فإنها تتطلب تصميمات لولبية خاصة، ودرجات حرارة معالجة أقل، وإعدادات إغلاق متغيرة. من الصعب بشكل خاص صنع قنوات الهيم. تتميز الأفلام القابلة للتحلل بلزوجة حرارية أقل وتحترق بسهولة أكبر.
يجب أن يتحقق المحول من التوافق المعدني للأسطوانة والمسامير عندما لا تتعامل وظيفة كيس القمامة ذات الرباط مع المواد القابلة للتحلل. تنتج بعض البوليمرات الحيوية منتجات تحلل حمضية تؤدي إلى صدأ الأجزاء الفولاذية القياسية. قد تتطلب المصانع التي تصنع المنتجات التقليدية والقابلة للتحلل أدوات مخصصة أو أنظمة استبدال سريعة. تظهر جامعة وأبحاث Wageningen أن خلطات PBAT/PLA/النشا حققت خصائص ميكانيكية جيدة فقط في نطاق نسب مزيج صغير. ولذلك، فإن اتساق الصياغة أكثر أهمية من أنظمة البولي إيثيلين [4]. عند تقييم أآلة أكياس القمامة الرباطبالنسبة للمواد البديلة، يجب أن تؤخذ قيود المعالجة هذه في الاعتبار عند اتخاذ قرار الشراء.
بروتوكولات الاختبار والتحقق من الجودة
لا يمكن أن يعتمد اختيار المواد فقط على جدول بيانات المورد. يتطلب اختباره في ظل ظروف التحويل الحقيقية. تم وضع معايير الأداء الأساسية من خلال اختبار قوة الختم لكل ASTMF88، وتأثير السهم لكل ASTMD1709، وتمزق Elmendorf لكل ASTMD1922. بالنسبة لأكياس الرباط، يتم فحص الاتصال بين الفيلم والرباط عن طريق اختبار تفجير القناة السفلية وقياس شد الرباط. تركز دراسات الشيخوخة المتسارعة على الحركة المضافة والثبات-على المدى الطويل للأغشية الرقيقة. هذا يوقف مواطن الخلل بعد بضعة أشهر من الإنتاج. ويظل الاختبار المشترك بين موردي الراتينج ومصنعي المواد المضافة ومشغلي الآلات هو أفضل طريقة للحصول على مادة معتمدة-متطابقة مع الآلة. يجب أن تستوفي هذه التطابقات متطلبات الأداء والقواعد التنظيمية. في نهاية المطاف، مجموعة المواد الأمثل لأيآلة أكياس القمامة الرباطينبثق من الاختبار المنهجي، وليس من المواصفات العامة وحدها.
مرجع
[1] مجلس الكيمياء الأمريكي (2023). مراجعة الراتنج: اتجاهات سوق البولي إيثيلين وتحولات التطبيق. التقرير الفني لقسم البلاستيك في ACC.
[2] جمعية مهندسي البلاستيك (2022). تحسين عملية المساعدة في عملية بثق الأغشية المنفوخة لتطبيقات المقاييس الرقيقة-. وقائع المؤتمر الفني السنوي SPE.
[3] مجلة علوم البوليمرات التطبيقية (2023). الخواص الميكانيكية لأغشية البولي إيثيلين المعاد تدويرها بعد الاستهلاك- للتغليف المرن. دوريات وايلي.
[4] جامعة وأبحاث فاجينينجن (2022). تعبئة مزيج البوليمر القابل للتحلل الحيوي: معالجة النوافذ وتوصيف الأداء. منشورات WUR للأغذية والأبحاث الحيوية.
