Çöp torbaları küresel yumuşak ambalaj pazarındaki en büyük ürün türlerinden biridir. Avrupa Plastik Geri Dönüşüm Kuruluşları Birliği, yalnızca Avrupa'da evsel ve ticari atıkların toplanmasında her yıl 8 milyon tondan fazla polietilen filmin kullanıldığını tahmin ediyor. Küresel tüketim seviyeleri çok daha yüksek. Bu tedarik zincirinin üretim ucunda özel bir dönüşüm cihazı bulunmaktadır. Sürekli polietilen film rulolarını kapalı, delikli ve göbek sarılı torbalara yerleştirip bunları evsel ve endüstriyel silolara yükleyen bir makinedir. Çöp Torbası Yapma Makinesinin ne olduğunu ve mekanik olarak nasıl çalıştığını anlamak için film ekstrüzyon, hassas yapıştırma, kontrollü katlama ve otomatik sarmanın birlikte nasıl çalıştığını anlamamız gerekir. Bu parçalar makinenin işlevini belirler.
Ekipmanın Tanımlanması
A Çöp Torbası Yapma Makinesiaşağı yönde bir dönüşüm sistemidir. Önceden-ekstrüzyona tabi tutulmuş polietilen film ile beslenir. Bu film, tek katmanlı bir üfleme filmi veya çok-katmanlı bir üfleme filmi olabilir. Veya katlanması gereken düz bir panel olabilir. Makine daha sonra filmi bir dizi adımda çalıştırır. Bu adımlar yapıştırma, delme, kesme ve sarma işlemlerini içerir. Son ürün, paketlenmeye ve sevk edilmeye hazır, bitmiş torbadır. Makinenin kendisi film yapmaz. Bu iş, şişirilmiş film ekstrüzyon hattı üretim hattına aittir. Bunun yerine makine yapısal olarak dönüştürülür. Alt torba contası oluşturur. Kullanıcıların rulodan tek bir torbayı yırtabilmesi için delme hattına izin verir. Torbanın nasıl açılacağını ve ne kadar ağırlık taşıyabileceğini belirleyen yıldız-şeklinde bir conta veya düz bir conta oluşturur.
Membran ile torba arasındaki fark, çalışma şeklidir. Amerikan Test ve Malzeme Derneği'nin (ASTM), polietilen filmin darbe dayanımı için D1709 adı verilen bir standardı vardır. Bu standartta membran ve dönüşüm torbası iki ayrı şey olarak ölçülür. Filmin malzeme özellikleri ve torbanın yapısal geometrisi filmin özelliklerini etkiler. Çöp Torbası Yapma Makinesi filmin malzeme özelliklerini değiştirmez. Ancak torbanın yapısal davranışını büyük ölçüde etkiler. Contanın geometrisi, katlanması ve kesim hassasiyetinin kontrol edilmesiyle elde edilir.
Temel Çalışma Aşamaları
Aşama 1: Film Çözme ve Gerginlik Kontrolü
İşlem bir rulo boru veya düz film ile başlar. Kaydırma, elektrikli bir sarma makinesine monte edilir. Çöp torbası üretiminde kullanılan film rulolarının ağırlığı genellikle 200 ile 500 kg arasındadır. 1.000-1.500 milimetre genişliğinde olabilirler. Çözücü, filmi kontrollü gerginlikle alt kapatma istasyonuna iletmelidir. Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) için gerilim tipik olarak 15 ve 40 Newton'dur. Gerginlik çok yüksekse film gerilir ve daralır. Buna boyun çizgisi denir. Gerilim çok düşükse film kırışacak ve conta yerinden çıkacaktır.
Plastik Mühendisleri Derneği (SPE), poliolefin film işleme konusunda teknik referans önemine sahiptir. Film boyutunu sabit tutmak için gerilim kontrolünün ± N.'ye kadar doğru olması gerektiğini söylüyor. Bu özellikle evsel atık torbalarında yaygın olarak kullanılan 10-25 μm'lik filmler için geçerlidir. Modern makineler, yük hücrelerini temel alan kapalı-döngü geri bildirimiyle uygulanır. Dansçı silindirler veya yük hücreleri, gerçek ağ gerilimini saniyede 50 ila 100 kez ölçer. Servo tahrikli bobin açma makinesi daha sonra gerilimi ayar noktasında korumak için hızını değiştirir. Film bittiğinde rulo çapı küçülür ve kaldıraç kolu kısalır. Böylece kontrolör hızı otomatik olarak orantılı olarak artırır. Bu doğrusal gerilimi sabit tutar.
Stage 2: Gusset Folding and Centering
Gelen film önceden-entübe edilmek yerine düzse, bu noktada bir tüp şeklinde katlanması gerekir. İki yan katlanır panel işi yapacak. Bunlar ince şekillendirilmiş metal veya yüksek-yoğunluklu polietilen levhalardır. İçe doğru köşebent kıvrımları oluştururlar. Kıvrımlar düz genişliği daraltır ve aynı zamanda bitmiş çantanın yan kıvrımlarını görmenizi sağlar. Önceden tüplenmiş film için-bu adım gerekli değildir. Yine de film bir düzleşme sürecinden geçiyor. Bu bölüm, film yapıştırma alanına girmeden önce her iki köşebentin aynı derinliğe sahip olmasını sağlar.
Kılavuz ray sistemi ultrasonik veya optik sensörler kullanır. Bu sensörler filmin sağda ve solda nerede olduğunu görebiliyor. Daha sonra çözücünün üzerindeki direksiyon çerçevesi aracılığıyla bunu gerçek zamanlı olarak kalibre ettiler. 2 mm'lik bir sapma bile sorunlara neden olabilir. Alt conta merkezden sapacaktır. Bu, torbaların kapatma kenar boşluklarının dengesiz olmasına neden olur. Bu torbalar doldurulduğunda kırılacaktır. TAPPI, kağıt hamuru ve kağıt endüstrisine yönelik teknik birliktir. Dönüştürme Bölümü ayrıca polimer film dönüştürmeyi de içerir. TAPPI, dakikada 200 turu aşan yüksek hızlı torbalama cihazları için ±0,5 mm kenar yönlendirme doğruluğunun standart olduğunu belirtti.
Aşama 3: Alt Sızdırmazlık
Alt conta çöp torbasının en önemli yapısal parçasıdır. Islak atıkların dışarı sızmasını önleyecek kadar sıkı olmalıdır. Ayrıca, çanta kayışlarından veya üst kenarından çekildiğinde dolu bir çantanın ağırlığını taşıyabilecek kadar güçlü olmalıdır.
Üç ana conta şekli vardır:
Düz (veya düz) conta. Torbanın genişliği boyunca yatay bir ısı yalıtımıdır. Bu en kolay ve hızlı yoldur. Ancak zarın kenarlarına baskı uygular. Kalın boncuk ile film arasındaki keskin açı yük altında çatlayacaktır. Plastik Mühendisleri Derneği'nin ANTEC Konferans Bildirileri'nde yayınladığı araştırma, torba kırılmasının yıldız paketi kapasitesinin yüzde 65 ila 75'i arasında olduğunu gösterdi. Bunun nedeni conta kenarı kenarlarındaki gerilimdir.
Yıldız conta (veya dikiş contası). Köşebent kıvrımları altta açıldı. Film yıldız işaretleri veya yıldız işareti deseninde toplanır. Daha sonra dairesel veya kavisli bir conta tüm katmanları aynı anda kaynak yapar. Bu, baskıyı sadece iki köşeye değil, birçok viraja yayar. Ayrıca düz conta tasarımıyla sıvıyı tutan yarık ceplerden de kurtulur. Birleşik ABD. Çevre Koruma Ajansı (EPA) belediye katı atıklarını inceliyor. Yıldız-mühürlü yapının, sızıntılara karşı direnç göstermesi ve yük desteğini dengelemesi nedeniyle ağır atık torbalarının ana şekli olduğunu söylüyor.
C Katlamalı (veya düz-alt) conta. Bu hibrit bir tasarımdır. Alt kısım düz bir şekilde kapatılmıştır ancak köşebentli bir taban oluşturmak için çift katlıdır. Bu, çöp kutusunda duran torbaya düz bir taban kazandırır. Ancak biraz farklı sıcaklıklarda çalışan iki paralel kapatma çubuğuna sahip daha karmaşık bir kapatma istasyonu gerektirir.
Sızdırmazlık mekanizması sıcak çubuk veya döner bıçağı kullanır. Düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) 160–200 derece C'de tutulur. Tam sıcaklık, film göstergesine, reçine erime indeksine ve doğrusal hıza bağlıdır. Sızdırmazlık çubuğu, filmi 0,15-0,4 saniyelik sabit bir kalış için silikon kauçuk yedek silindire bastırır. Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO), kullanım ömrü sonu steril ambalajlara ilişkin ISO 11607-2'ye sahiptir. Bu standart, sızdırmazlık mukavemetinin test edilmesi için kullanılacaktır. Polietilen filmin, 25 mm'lik yalıtım genişliği başına 5N'den daha büyük bir termal yalıtım mukavemetine sahip olması gerektiğini söylüyor. Bu, A Çöp Torbası Yapma Makinesi ile conta sıcaklığının genişlik boyunca ±5 derece içerisinde sabit tutulmasıyla sağlanabilir. Bu tolerans, her 50 mm'de bir gömülü termokuplların yerleştirilmesini gerektirir.
Aşama 4: Delme ve Kesme
Alt conta tamamlandığında film delme istasyonuna hareket eder. Burada dönen bir bıçak veya sabit bir bıçak noktalı bir çizgi oluşturur. Hat, kullanıcıların bireysel çantaları parşömenlerden ayırmasına olanak tanır. Deliğin birisinin elle yırtıp açmasına yetecek kadar derin olması gerekiyordu. ASTM D1922'ye göre bu, yırtılma direncini artırmak için genellikle 3 -8 N yırtılma kuvveti gerektirir. Ancak torbanın sarma, taşıma veya kullanım sırasında yırtılıp açılmasını sağlayacak kadar derin olamaz.
Bir torbayı diğerinden ayıran kesi, bir sonraki torbanın alt kısmı kapatılırken aynı anda yapılır. Veya mühürden hemen sonra. Bu nedenle her bir kapatma döngüsü tam bir torbadır. Kesme bıçakları genellikle dönen dairesel bıçaklardır. Yüksek-hız çeliğinden veya tungsten karbürden yapılmıştır. Bıçak, 0.02 -0.05 mm'lik bir kontrol aralığına sahip bir örs silindiri üzerinde çalışır. Uygulamalı Polimer Bilimi Dergisi Wiley Press tarafından yayınlanmaktadır. Sonuçlar bıçağın keskinliğinin kesimin temizliğini doğrudan etkilediğini göstermektedir. Yarıçapı 2 μm'den az olan bir bıçak temiz bir şekilde kesilir. Bu net kesim, filmde hafif bir yırtık izi bırakmaz. Ancak yarıçapı 5 mikrondan fazla olan bıçakların kenarları pürüzlüdür. Torba yüklendiğinde bu pürüzlü kenar, sızdırmazlık arızasına dönüşür.
Aşama 5: Katlama ve Çekirdek Sarma
Bitmiş torbalar perakende ambalajlama için karton çekirdeklerin etrafına sarılır. Bu çekirdeklerin iç çapı genellikle 38 mm veya 76 mm'dir. Sarma istasyonunun bez torbayı belirli bir düzende katlaması gerekir. Yaygın desenler C veya üç katlıdır. Bu katlama silindirin çapını küçültür. Ayrıca tek tek poşetlerin çekildiğinde temiz çıkmasını sağlar.
Bir Çöp Torbası Yapma Makinesi, katlama tahtasını benimser. Tahta sarma makinesinin yukarısında bulunur. Film gerilimi kontrol ederken gerekli katlama desenini oluşturur. Sarıcı merkezi bir tahrik sistemidir. Çekirdek motorlu bir şaft üzerinde döner. Silindirin çapı arttıkça gerilim azalır. Bu, iç katmanın dış katmanın ağırlığı altında ezilmesini önler. Bu konik gerginlik kontrolü çok önemlidir. Esnek sarma filmleri ayrıca Nonwoven Kumaş Endüstrisi Birliği'nin (INDA) Teknik Standartları kapsamındadır. INDA, 30 30 – yüzde 50 oranlarının en iyisi olduğunu söylüyor. Bu, son sarma geriliminin başlangıç geriliminin yüzde 30-50'si olduğu anlamına gelir. Bu oranlar çok katmanlı bir ruloda rulonun genleşmesini ve çekirdeğin deformasyonunu önler.
Kağıt kapaklı torbalar için bu, farklı bir yola sahip, rulo yerine ayrı bir katlanır torbadır. Yol kesme istasyonunun arkasında kollara ayrılıyordu. Bir istifleyici torbaları toplar ve sayar. Klasör daha sonra son katlama modunu uygular. Daha sonra çantayı kutuya koyun.
Berat Entegrasyonu
Birçok evsel atık torbasının askıları vardır. Bu, genellikle 6 -10 mm genişliğinde dar bir film şerididir. Torbanın üst kenarı boyunca uzanıyor ve her iki taraftan düğümler halinde çıkıyor. Bir çöp torbası üreticisine büzme bandı üretimi eklemek iki ekstra parça gerektirir. Birincisi bir bant ekstrüderi veya bant kesme modülüdür. Bu, çekme bandının ikinci filmden sarılmasına neden olur. İkincisi ise bağlama istasyonu. Bu sıcak kaynaklı veya ultrasonik yapışkan bant, sızdırmazlık döngüsünde üst ve alt kenarlara sahiptir.
Ultrasonik yapıştırma yöntemi daha yaygın hale geliyor. Yapıştırıcılara ihtiyaç duymaz. Bu, sıcaklığa-hassas sorunları önler. Edison Kaynak Enstitüsü (EWI), araştırma ekibine katılan bağımsız bir malzemedir. EWI bu konuda bir çalışma yayınladı. Sonuçlar, polietilen çekme bantlarının ultrasonik soyulma mukavemetinin 12 – 18 N/ 25 mm olduğunu göstermektedir. Bu, güvenilir torba kapatma için gereken 8N eşiğinin üzerindedir. Aynı konektörün termal bağlanmasından yüzde 60 daha az enerji kullanır.
Öncelikli Hususlar ve Sürdürülebilirlik
Atık torbalarının ana malzemesi düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) veya doğrusal düşük yoğunluklu polietilendir (LLDPE). Daha ince, daha ucuz torbalar yapmak için yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) kullanılır. Avrupa Kimyasallar Ajansı (ECHA), REACH yönetmeliği kapsamında faaliyet göstermektedir. Plastiklerde kullanılan aserucamid, silika ve renklendiriciler (siyah torbalar için karbon siyahı ve beyaz torbalar için titanyum beyazı) gibi katkı maddelerini izler. Yeni kurallar,-tüketici sonrası geri dönüştürülmüş (PCR) içeriğe olan ilgiyi artırdı. Ambalaj ve Ambalaj Atıkları Yönetmeliği, 2030 yılına kadar plastik ambalajlar için yüzde 35'lik bir geri dönüşüm hedefi koyuyor. Bu, malzeme seçimini ve makinelerin kullanılma şeklini doğrudan değiştiriyor.
Bir Çöp Torbası Yapma Makinesi, PCR karışımlarının farklı akış özelliklerine uyum sağlayabilmelidir. Yeni reçineyle karşılaştırıldığında, geri dönüştürülmüş polietilen daha geniş bir moleküler ağırlık aralığına ve daha büyük erime akışı değişimine sahiptir. Bu, daha küçük film kalınlığı ve daha fazla jel partikülü ile sonuçlanır. Bunlar, sızdırmazlık sorunlarına neden olabilecek erimemiş reçine lekeleridir. Makinedeki değişiklikler arasında + 5-10 derece civarında biraz daha yüksek conta sıcaklıkları yer alıyor. Yaklaşık +0.05 saniyelik daha uzun durma süreleri de dahildir. PCR filmlerindeki aşındırıcı kirlerle başa çıkmak için bıçakları daha sık incelemeleri gerekiyor.
Kalite Kontrol ve Test
Bitmiş paket, performansının test edilmesi için standart incelemeye tabi tutulur. Anahtar testler şunları içerir:
Düşme testi (ASTM D5276). Belli bir yükseklikten ağırlıklı bir çanta düştü. Bu, bir çöp kutusuna veya çöp kutusuna atılmanın etkisini taklit eder. Yıldız-biçimli çanta genellikle 1,2 ile 1,5 metre arasındaki bir düşüşe ve 5 kg ağırlığa dayanır. Aynı yük altında, düz-paket 0,8–1,0 m'de arızalanacaktır.
Sızdırmazlık mukavemeti (ASTMF88). Bu, alt contanın soyulma testidir. Mührü kırmak için gereken kuvveti ölçer. Ev tipi plastik poşetler için kabul edilebilir minimum değer 5 N/25 mm'dir. Ağır yüklenici paketinin değeri 12 N/25 mm'dir.
Delinmeye karşı dayanıklılık (ASTM D4833). Bu, filmi bir koni ile delmek için gereken kuvveti ölçer. Keskin atıklarla teması simüle eder. 15 – 25 μm LDPE filmin tipik değerleri 5-15 N idi.
Uluslararası Ticaret Merkezi (ITC), Birleşmiş Milletler ve Dünya Ticaret Örgütü'nün ortak kuruluşudur. ITC, bu test yöntemlerini atık yönetimi malzemelerine yönelik teknik satın alma kılavuzuna dahil etmiştir. Bu kılavuzlar şehirdeki ve kurumsal alıcılara açıktır. Bu, makine-yapımı poşetlerin sevkiyattan önce sözleşme performans standartlarını karşılamasını sağlar.
Çözüm
Çöp Torbası Yapma Makinesi, çok-aşamalı bir dönüştürme sistemidir. Ana işi, sürekli polietilen filmi kapalı, delikli ve sarılı torbalara dönüştürmektir. Bu iş, açılma geriliminin, kırışıklıkların, termal yalıtımların, delikli kesimlerin ve geometrik şekillerin kıvrılmasının hassas koordinasyonuna bağlıdır. Makinenin performansı yalnızca üretim hızıyla ölçülmez; standart ayar genellikle dakikada 150-250 döngüdür. Ayrıca yapılan torbaların yapısal sağlamlığı ile de ölçülebilir. Bu güç, contanın sıcaklık homojenliğine, bıçağın keskinliğine, delik derinliğine ve conta modeli boyunca stresin dağılımına bağlıdır. Yeni kurallarla birlikte, dönüştürücüler geri dönüştürülebilir filmlere yönelecek, atık ayırma sistemleri daha fazla torba türü gerektirecek ve makinelerin, kapatma ve kesme kalitesini korurken farklı malzemeleri işleme yeteneği, üretim değerleri üzerinde artan bir etkiye sahip olacak.
Referanslar
- Avrupa Plastik Geri Dönüşüm ve Geri Kazanım Kuruluşları Birliği (EPRO).Avrupa Plastik Geri Dönüşüm Piyasası İstatistikleri ve Malzeme Akış Analizi.
- ASTM Uluslararası.ASTM D1709 - Serbest Düşen Dart Yöntemiyle Plastik Filmin Darbe Direncine İlişkin Standart Test Yöntemleri.
- Plastik Mühendisleri Derneği (SPE).Poliolefin Film İşleme Teknik ReferansıVeANTEC Konferansı Bildirileri - Atık Torbalarında Mühür Geometrisi ve Yük Performansı.
- TAPPI Dönüştürme Bölümü.Esnek Film Dönüştürme İşlemleri için Teknik Kılavuzlar.
- ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA).Belediye Katı Atık Karakterizasyon Çalışmaları - Paketleme ve Konteyner Analizi.
- ISO 11607-2:2019.Terminal olarak sterilize edilen tıbbi cihazlar için ambalajlama - Bölüm 2: Şekillendirme, kapatma ve montaj işlemleri için doğrulama gereksinimleri.
- Wiley -Uygulamalı Polimer Bilimi Dergisi- Polietilen Film Dönüştürmede Bıçak Kenarı Geometrisi ve Kesim Kalitesi.
- INDA - Nonwoven Kumaş Endüstrisi Derneği.Esnek Film Sarma ve Çekirdek Yönetimi için Teknik Standartlar.
- Edison Kaynak Enstitüsü (EWI).Polietilen Film Bağlantılarının Ultrasonik Bağlanması - Mukavemet ve Enerji Performansı Çalışmaları.
- Avrupa Kimyasallar Ajansı (ECHA).REACH Yönetmeliği - Poliolefin Film Formülasyonları için Eklemeli İzleme.
- ASTM Uluslararası.ASTM D5276 - Yüklü Konteynerlerin Düşürme Testi için Standart Test Yöntemi; ASTM F88 - Esnek Bariyer Malzemelerinin Sızdırmazlık Dayanımına İlişkin Standart Test Yöntemi; ASTM D4833 - Geotekstillerin Delinmeye Karşı Direnci için Standart Test Yöntemi.
- Uluslararası Ticaret Merkezi (ITC) / DTÖ.Atık Yönetimi Malzemeleri için Teknik Tedarik Kılavuzları.
