ماشین ساخت کیسه زباله چیست و چگونه کار می کند؟

کیسه زباله یکی از بزرگترین انواع محصولات در بازار جهانی بسته بندی نرم است. انجمن اروپایی سازمان های بازیافت پلاستیک تخمین می زند که سالانه بیش از 8 میلیون تن فیلم پلی اتیلن در جمع آوری زباله های خانگی و تجاری تنها در اروپا استفاده می شود. سطح مصرف جهانی بسیار بالاتر است. در انتهای تولید این زنجیره تامین، یک دستگاه تبدیل ویژه وجود دارد. این دستگاهی است که رول های پیوسته از فیلم پلی اتیلن را در کیسه های مهر و موم شده، سوراخ شده و هسته{5}}زخم شده قرار می دهد و آنها را در سطل های خانگی و صنعتی قرار می دهد. برای درک اینکه ماشین ساز کیسه زباله چیست و چگونه به صورت مکانیکی کار می کند، باید بدانیم که چگونه اکستروژن فیلم، آب بندی دقیق، تا شدن کنترل شده و سیم پیچی خودکار با هم کار می کنند. این قطعات عملکرد دستگاه را تعیین می کنند.

تعریف تجهیزات

A دستگاه ساخت کیسه زبالهیک سیستم تبدیل پایین دستی است. توسط فیلم پلی اتیلن پیش{1} اکسترود شده تغذیه می شود. این فیلم می تواند یک فیلم دمنده تک لایه یا یک فیلم دمنده چند لایه باشد. یا می تواند یک صفحه تخت باشد که نیاز به تا شدن دارد. سپس دستگاه فیلم را از طریق یک سری مراحل اجرا می کند. این مراحل شامل آب بندی، سوراخ کردن، برش و سیم پیچی است. محصول نهایی کیسه تمام شده، آماده بسته بندی و ارسال است. خود دستگاه فیلم نمی سازد. آن شغل متعلق به خط تولید خط تولید فیلم دمیده است. در عوض، ماشین از نظر ساختاری دگرگون می شود. این یک مهر و موم کیسه پایین ایجاد می کند. این به خط سوراخ اجازه می دهد تا کاربران بتوانند یک کیسه را از رول جدا کنند. این یک مهر و موم ستاره{14} شکل یا مهر و موم صاف را تشکیل می‌دهد که نحوه باز شدن کیسه و میزان وزن آن را تعیین می‌کند.

تفاوت بین ممبران و کیسه در نحوه عملکرد آن است. انجمن آمریکایی تست و مواد (ASTM) استانداردی به نام D1709 برای مقاومت در برابر ضربه فیلم پلی اتیلن دارد. در این استاندارد غشاء و کیسه تبدیل به عنوان دو چیز مجزا اندازه گیری می شوند. خواص مواد فیلم و هندسه ساختاری کیسه بر خواص فیلم تأثیر می گذارد. ماشین ساخت کیسه زباله خواص مواد فیلم را تغییر نمی دهد. اما رفتار ساختاری کیف را تا حد زیادی تحت تاثیر قرار می دهد. این با کنترل هندسه، تاشو و دقت برش مهر و موم به دست می آید.

مراحل اصلی کار

مرحله 1: باز کردن فیلم و کنترل تنش

این فرآیند با یک رول از فیلم لوله ای یا تخت شروع می شود. طومار بر روی دستگاه سیم پیچ برقی نصب شده است. رول های فیلم مورد استفاده در تولید کیسه زباله معمولا بین 200 تا 500 کیلوگرم وزن دارند. آنها می توانند 1000-1500 میلی متر عرض داشته باشند. بازکننده باید فیلم را با کشش کنترل شده به ایستگاه آب بندی پایین دست برساند. برای پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE)، کشش معمولاً 15 و 40 نیوتن است. اگر کشش خیلی زیاد باشد، فیلم کشیده و باریک می شود. به این یقه می گویند. اگر کشش خیلی کم باشد، فیلم چروک می‌شود و مهر و موم از جای خود خارج می‌شود.

انجمن مهندسین پلاستیک (SPE) دارای اهمیت مرجع فنی برای پردازش فیلم پلی اولفین است. می گوید کنترل کشش باید ± N. دقیق باشد که برای ثابت نگه داشتن اندازه فیلم ضروری است. این امر به ویژه برای فیلم‌های 10 تا 25 میکرومتری که در کیسه‌های زباله خانگی رایج هستند، صادق است. ماشین‌های مدرن با بازخورد حلقه بسته بر اساس لودسل پیاده‌سازی می‌شوند. غلتک های رقصنده یا لودسل ها کشش واقعی وب را بین 50 تا 100 بار در ثانیه اندازه گیری می کنند. سپس دستگاه بازکردن درایو سروو سرعت خود را تغییر می دهد تا کشش را در نقطه تنظیم حفظ کند. وقتی فیلم تمام می شود، قطر رول کوچک می شود و بازوی اهرمی کوتاه می شود. بنابراین کنترلر به طور خودکار سرعت را به نسبت بالا می برد. این کشش خطی را ثابت نگه می دارد.

مرحله 2: تاشو و وسط گاست

اگر فیلم ورودی به جای اینکه{0}}پیش لوله شده باشد، صاف است، باید در این نقطه به داخل لوله تا شود. دو پانل تاشو کناری این کار را انجام می دهند. اینها ورقه های فلزی یا پلی اتیلن با چگالی بالا- هستند. آنها چین های چفتی به سمت داخل ایجاد می کنند. چین‌ها عرض صاف را باریک می‌کنند و همچنین به شما اجازه می‌دهند چین‌های جانبی روی کیسه تمام شده را ببینید. برای فیلم قبل از{7}}لوله، این مرحله لازم نیست. با این حال، فیلم از یک بخش مسطح عبور می کند. این بخش تضمین می کند که هر دو گوست قبل از ورود فیلم به ناحیه آب بندی، عمق یکسانی دارند.

سیستم راه آهن راهنما از سنسورهای اولتراسونیک یا نوری استفاده می کند. این حسگرها می توانند مکان های چپ و راست فیلم را ببینند. سپس آن را در زمان واقعی از طریق قاب فرمان روی بازکن کالیبره کردند. حتی یک انحراف 2 میلی متری نیز می تواند مشکلاتی ایجاد کند. مهر و موم پایین از مرکز منحرف خواهد شد. این باعث می شود که حاشیه های مهر و موم کیسه ها ناهموار باشد. این کیسه ها وقتی پر شوند می شکند. TAPPI انجمن فنی صنعت خمیر و کاغذ است. بخش تبدیل آن همچنین شامل تبدیل فیلم پلیمری است. TAPPI نشان داد که دقت هدایت لبه ± 0.5 میلی‌متر برای دستگاه‌های کیسه‌بندی با سرعت بالا و بیش از 200 دور در دقیقه استاندارد است.

مرحله 3: آب بندی پایین

مهر و موم پایین مهمترین بخش ساختاری کیسه زباله است. باید به اندازه کافی محکم باشد تا از نشت زباله های مرطوب به بیرون جلوگیری کند. همچنین باید به اندازه کافی قوی باشد که بتواند وزن یک کیسه پر را زمانی که کیسه توسط تسمه ها یا لبه بالایی آن کشیده می شود، نگه دارد.

سه شکل مهر و موم اصلی وجود دارد:

مهر و موم صاف (یا مستقیم). این یک آب بندی حرارتی افقی در عرض کیسه است. این ساده ترین و سریع ترین راه است. اما به لبه های غشا فشار وارد می کند. زاویه تیز بین مهره ضخیم و فیلم تحت بار ترک می خورد. تحقیقات منتشر شده توسط انجمن مهندسین پلاستیک در مجموعه مقالات کنفرانس ANTEC نشان داد که شکستن کیسه ها بین 65 تا 75 درصد ظرفیت بسته ستاره ای است. این به دلیل تنش در لبه های لبه آب بند است.

مهر و موم ستاره (یا مهر و موم درز). چین های چنگک در پایین باز شدند. فیلم به صورت ستاره یا الگوی ستاره جمع آوری می شود. سپس یک مهر و موم دایره ای یا منحنی همه لایه ها را به طور همزمان جوش می دهد. این فشار را روی بسیاری از منحنی ها پخش می کند، نه فقط در دو گوشه. همچنین از شر جیب های شکافی که مایع را در یک طرح مهر و موم صاف می گیرند خلاص می شود. ایالات متحده متحد آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) زباله های جامد شهری را مطالعه می کند. می‌گوید ساختار مهر و موم شده ستاره شکل اصلی کیسه‌های زباله سنگین است زیرا در برابر نشت مقاومت می‌کند و پشتیبانی بار را متعادل می‌کند.

C مهر و موم (یا صاف{0}}پایین). این یک طراحی ترکیبی است. قسمت پایینی صاف مهر و موم شده است اما دارای یک چین دوتایی برای ایجاد یک پایه ضخیم است. این یک کف صاف به کیسه می دهد و در سطل زباله ایستاده است. اما نیاز به یک ایستگاه آب بندی پیچیده تر با دو میله آب بندی موازی دارد که در دماهای کمی متفاوت عمل می کنند.

مکانیسم آب بندی از میله داغ یا چاقوی دوار استفاده می کند. پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) در دمای 160-200 درجه سانتیگراد نگهداری می شود. دمای دقیق به گیج فیلم، شاخص ذوب رزین و سرعت خطی بستگی دارد. نوار مهر و موم فیلم را به غلتک پشتیبان لاستیکی سیلیکونی برای ماندگاری ثابت 0.15-0.4 ثانیه فشار می دهد. سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) دارای استاندارد ISO 11607-2 برای بسته‌بندی استریل پایان عمر است. این استاندارد باید برای آزمایش استحکام مهر و موم آن استفاده شود. این نشان می دهد که فیلم پلی اتیلن باید دارای استحکام آب بندی حرارتی بیشتر از 5 نیوتن در هر 25 میلی متر از عرض آب بند باشد. این را می توان با یک دستگاه ساخت کیسه زباله با حفظ دمای آب بندی در عرض ± 5 درجه در سراسر عرض به دست آورد. این تلرانس مستلزم قرار دادن یک ترموکوپل تعبیه شده در هر 50 میلی متر است.

مرحله 4: سوراخ کردن و برش

هنگامی که مهر و موم پایین کامل شد، فیلم به ایستگاه سوراخ حرکت می کند. در اینجا، یک چاقوی چرخان یا تیغه ثابت یک خط نقطه چین را تشکیل می دهد. این خط به کاربران اجازه می دهد تا کیسه های فردی را از روی طومارها پاره کنند. سوراخ باید به اندازه ای عمیق باشد که کسی بتواند آن را با دست باز کند. طبق ASTM D1922، این معمولاً به نیروی پارگی 3 -8 N برای بهبود مقاومت در برابر پارگی نیاز دارد. اما نمی تواند آنقدر عمیق باشد که در حین پیچیدن، حمل و نقل یا استفاده، کیسه پاره شود.

برشی که یک کیسه را از کیسه بعدی جدا می کند، همزمان با مهر و موم شدن ته کیسه بعدی ایجاد می شود. یا درست بعد از مهر. بنابراین، هر چرخه آب بندی یک کیسه کامل است. تیغه های برش معمولاً چاقوهای دایره ای چرخشی هستند. از فولاد{4}}سرعت بالا یا کاربید تنگستن ساخته شده است. تیغه روی یک غلتک سندان با فاصله کنترلی 0.02 -0.05 میلی متر کار می کند. مجله علمی کاربردی پلیمر توسط Wiley Press منتشر شده است. نتایج نشان می دهد که تیزی تیغه به طور مستقیم بر تمیزی برش تأثیر می گذارد. تیغه ای با شعاع کمتر از 2 میکرومتر تمیز می شود. این برش شفاف اثر کمی پارگی روی فیلم باقی نمی گذارد. اما تیغه هایی با شعاع بیش از 5 میکرون دارای لبه های خشن هستند. هنگامی که کیسه بارگیری می شود، این لبه ناهموار به شکست مهر و موم تبدیل می شود.

مرحله 5: تاشو و سیم پیچی هسته

کیسه های تمام شده برای بسته بندی خرده فروشی دور هسته های مقوایی پیچیده می شوند. قطر داخلی این هسته ها معمولاً 38 میلی متر یا 76 میلی متر است. ایستگاه سیم پیچ باید کیسه پارچه ای را با الگوی خاصی تا کند. الگوهای رایج عبارتند از C یا سه گانه. این تاشو قطر غلتک را کوچکتر می کند. همچنین باعث می شود کیسه های فردی در هنگام کشیدن تمیز بیرون بیایند.

ماشین ساخت کیسه زباله از تخته تاشو استفاده می کند. تخته در بالادست دستگاه سیم پیچ قرار می گیرد. این الگوی چین مورد نیاز را ایجاد می کند، در حالی که فیلم در حال کنترل کشش است. بادگیر یک سیستم رانندگی مرکزی است. هسته روی یک شفت موتوری می چرخد. با افزایش قطر غلتک، کشش کاهش می یابد. این مانع از خرد شدن لایه داخلی توسط وزن لایه بیرونی می شود. این کنترل کشش مخروطی بسیار مهم است. فیلم های سیم پیچ انعطاف پذیر نیز تحت پوشش استانداردهای فنی انجمن صنعت پارچه های نبافته (INDA) قرار دارند. INDA می گوید نسبت 30 30 - 50 درصد بهترین است. این بدان معنی است که کشش سیم پیچ نهایی 30 تا 50 درصد کشش اولیه است. این نسبت ها از انبساط رول و تغییر شکل هسته در یک رول چند لایه جلوگیری می کند.

برای کیسه های شومیز، این یک کیسه تاشو جداگانه است، نه یک رول، با مسیر متفاوت. مسیر از پشت ایستگاه برش منشعب می شد. یک پشته‌کن کیسه‌ها را جمع‌آوری و شمارش می‌کند. سپس پوشه حالت تاشو نهایی را اعمال می کند. سپس، کیسه را در جعبه قرار دهید.

یکپارچه سازی نوار ترسیمی

بسیاری از کیسه های زباله خانگی دارای آویز هستند. این یک نوار باریک از فیلم است که معمولاً عرض آن 6 -10 میلی متر است. در امتداد لبه بالایی کیف قرار دارد و در دو طرف به صورت گره‌ای بیرون می‌آید. اضافه کردن تولید نوار کشی به سازنده کیسه زباله به دو قسمت اضافی نیاز دارد. اولین مورد یک اکسترودر نوار یا ماژول برش نوار است. این باعث می شود که نوار کشش از فیلم دوم بچرخد. دوم ایستگاه پیوند است. این نوار چسب جوش گرم یا اولتراسونیک دارای لبه بالایی و پایینی در چرخه آب بندی است.

روش پیوند اولتراسونیک در حال رایج شدن است. نیازی به چسب نداره این کار از مشکلات{2}}حساس دما جلوگیری می کند. موسسه جوش ادیسون (EWI) یک ماده مستقل است که به تیم تحقیقاتی می پیوندد. EWI مطالعه ای در این زمینه منتشر کرد. نتایج نشان می دهد که استحکام لایه برداری اولتراسونیک نوارهای کششی پلی اتیلن 12 تا 18 نیوتن / 25 میلی متر است. این بالاتر از آستانه 8N مورد نیاز برای بسته شدن قابل اطمینان کیسه است. 60 درصد انرژی کمتری نسبت به اتصال حرارتی همان کانکتور مصرف می کند.

ملاحظات مادی و پایداری

ماده اصلی کیسه های زباله پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) یا پلی اتیلن با چگالی کم خطی (LLDPE) است. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) برای ساخت کیسه های نازک تر و ارزان تر استفاده می شود. آژانس مواد شیمیایی اروپا (ECHA) تحت مقررات REACH فعالیت می کند. این ماده افزودنی های مورد استفاده در پلاستیک، مانند آسروکامید، سیلیس و رنگ ها (کربن سیاه برای کیسه های سیاه و سفید تیتانیوم برای کیسه های سفید) را کنترل می کند. قوانین جدید علاقه به محتوای بازیافتی پست{4}}مصرف کننده (PCR) را برانگیخته است. مقررات بسته بندی و ضایعات بسته بندی هدف بازیافت 35 درصدی را برای بسته بندی های پلاستیکی تا سال 2030 تعیین می کند. این به طور مستقیم انتخاب مواد و نحوه کار با ماشین ها را تغییر می دهد.

یک ماشین ساخت کیسه زباله باید بتواند با ویژگی های جریان مختلف مخلوط های PCR سازگار شود. در مقایسه با رزین جدید، پلی اتیلن بازیافتی دارای محدوده وزن مولکولی گسترده تر و تغییرات جریان مذاب بیشتر است. این منجر به ضخامت فیلم کوچکتر و ذرات ژل بیشتر می شود. اینها لکه های ذوب نشده رزین هستند که می توانند باعث مشکلات آب بندی شوند. تغییرات در دستگاه شامل دمای آب بندی کمی بالاتر در حدود + 5-10 درجه است. زمان های توقف طولانی تر حدود +0.05 ثانیه نیز گنجانده شده است. آنها برای مقابله با کثیفی های ساینده در فیلم های PCR نیاز به بررسی بیشتر تیغه ها دارند.


کنترل کیفیت و تست

بسته نهایی برای آزمایش عملکرد آن تحت بازرسی استاندارد قرار می گیرد. تست های کلیدی عبارتند از:

تست سقوط (ASTM D5276). یک کیسه وزن دار از ارتفاع مشخصی سقوط کرد. این اثر پرتاب شدن در سطل یا سطل زباله را تقلید می کند. کیسه{4}شکل ستاره معمولاً از 1.2 تا 1.5 متر با وزن 5 کیلوگرم زنده می ماند. تحت همین بار، بسته- مسطح در فاصله 0.8-1.0 متری از کار می افتد.

استحکام آب بندی (ASTMF88). این یک تست لایه برداری از مهر و موم پایین است. نیروی لازم برای شکستن مهر و موم را اندازه گیری می کند. حداقل مقدار قابل قبول برای کیسه های پلاستیکی خانگی 5 N/25 میلی متر است. ارزش پکیج پیمانکار سنگین 12 N/25 میلی متر است.

Puncture resistance (ASTM D4833). This measures the force required to pierce the film with a cone. It simulates contact with sharp waste. Typical values of 15 – 25 μm LDPE film were 5-15 N.

مرکز تجارت بین المللی (ITC) یک آژانس مشترک از سازمان ملل متحد و سازمان تجارت جهانی است. ITC این روش های آزمایش را در راهنمای تدارکات فنی خود برای منابع مدیریت پسماند گنجانده است. این راهنماها در دسترس خریداران شهری و سازمانی است. این تضمین می‌کند که کیسه‌های ماشینی{3}}قبل از ارسال، استانداردهای عملکرد قرارداد را رعایت می‌کنند.

نتیجه گیری

ماشین ساخت کیسه زباله یک سیستم تبدیل چند مرحله ای-است. کار اصلی آن ساخت فیلم پلی اتیلن پیوسته به کیسه های مهر و موم شده، سوراخ شده و زخمی است. این کار به هماهنگی دقیق کشش باز شدن، چین و چروک، آب بندی حرارتی، برش سوراخ و پیچش اشکال هندسی بستگی دارد. عملکرد دستگاه تنها با سرعت تولید اندازه گیری نمی شود، تنظیم استاندارد معمولاً 150-250 سیکل در دقیقه است. همچنین می توان آن را با استحکام ساختاری کیسه های ساخته شده اندازه گیری کرد. این استحکام به یکنواختی دمای آب بند، تیزی تیغه، عمق سوراخ شدن و توزیع تنش در سراسر الگوی آب بندی بستگی دارد. با قوانین جدید، مبدل‌ها به سمت فیلم‌های قابل بازیافت تغییر خواهند کرد، سیستم‌های دسته‌بندی زباله به انواع بیشتری از کیسه‌ها و توانایی ماشین‌ها برای جابجایی با مواد مختلف نیاز دارند و در عین حال کیفیت آب‌بندی و برش را حفظ می‌کنند و بر ارزش تولید آن‌ها تأثیر فزاینده‌ای خواهد داشت.

مراجع

• انجمن اروپایی سازمان های بازیافت و بازیابی پلاستیک (EPRO).آمار بازار بازیافت پلاستیک اروپا و تجزیه و تحلیل جریان مواد.
• ASTM International.روش‌های تست استاندارد ASTM D{0}} برای مقاومت در برابر ضربه فیلم پلاستیکی با استفاده از روش دارت سقوط آزاد-.
• انجمن مهندسین پلاستیک (SPE).مرجع فنی در مورد پردازش فیلم پلی الفینومجموعه مقالات کنفرانس ANTEC - هندسه مهر و عملکرد بار در کیسه های زباله.
• بخش تبدیل TAPPI.دستورالعمل های فنی برای عملیات تبدیل فیلم انعطاف پذیر.
• آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA).مطالعات شناسایی زباله جامد شهری - تجزیه و تحلیل بسته بندی و ظروف.
• ISO 11607-2:2019.بسته بندی دستگاه های پزشکی استریل شده نهایی - قسمت 2: الزامات اعتبار سنجی برای فرآیندهای شکل دهی، آب بندی و مونتاژ.
• وایلی -مجله علمی کاربردی پلیمر- هندسه لبه تیغه و کیفیت برش در تبدیل فیلم پلی اتیلن.
• INDA - انجمن صنعت پارچه های نبافته.استانداردهای فنی برای سیم پیچی فیلم انعطاف پذیر و مدیریت هسته.
• موسسه جوش ادیسون (EWI).پیوند اولتراسونیک اتصالات فیلم پلی اتیلن - مطالعات عملکرد و قدرت و انرژی.
• آژانس مواد شیمیایی اروپا (ECHA).مقررات REACH - نظارت افزودنی برای فرمولاسیون فیلم پلی الفین.
• ASTM International.ASTM D5276 - روش تست استاندارد برای آزمایش رها کردن ظروف بارگذاری شده. ASTM F{1}} روش تست استاندارد برای مقاومت مهر و موم مواد مانع انعطاف پذیر. ASTM D{2}} روش استاندارد تست مقاومت ژئوتکستایل در برابر سوراخ شدن.
• مرکز تجارت بین المللی (ITC) / WTO.دستورالعمل تدارکات فنی برای تجهیزات مدیریت پسماند.