Túi đựng rác là một trong những loại sản phẩm lớn nhất trên thị trường bao bì mềm toàn cầu. Hiệp hội các tổ chức tái chế nhựa châu Âu ước tính rằng chỉ riêng ở châu Âu mỗi năm có hơn 8 triệu tấn màng polyetylen được sử dụng để thu gom rác thải sinh hoạt và thương mại. Mức tiêu thụ toàn cầu cao hơn nhiều. Ở khâu sản xuất cuối cùng của chuỗi cung ứng này có một thiết bị chuyển đổi đặc biệt. Đây là một chiếc máy đặt các cuộn màng polyetylen liên tục vào các túi quấn kín, đục lỗ và lõi- rồi nạp chúng vào các thùng đựng gia dụng và công nghiệp. Để hiểu Máy làm túi đựng rác là gì và cách thức hoạt động cơ học của nó, chúng ta cần hiểu cách thức hoạt động của quá trình đùn màng, hàn kín chính xác, gấp có kiểm soát và cuộn dây tự động. Những bộ phận này quyết định chức năng của máy.
Xác định thiết bị
A Máy làm túi ráclà một hệ thống chuyển đổi xuôi dòng. Nó được cung cấp bởi-màng polyetylen ép đùn trước. Phim này có thể là phim thổi một lớp hoặc phim thổi nhiều lớp. Hoặc có thể là một tấm phẳng cần gấp lại. Sau đó, máy sẽ chạy phim qua một loạt các bước. Các bước này bao gồm niêm phong, đục lỗ, cắt và cuộn dây. Sản phẩm cuối cùng là túi thành phẩm, sẵn sàng để đóng gói và vận chuyển. Bản thân máy không tạo ra phim. Công việc đó thuộc dây chuyền sản xuất dây chuyền ép đùn màng thổi. Thay vào đó, cỗ máy được chuyển đổi về mặt cấu trúc. Nó tạo ra một lớp bịt kín đáy túi. Nó cho phép tạo đường thủng để người dùng có thể xé một túi ra khỏi cuộn. Nó tạo thành một con dấu hình ngôi sao hoặc con dấu phẳng, xác định cách mở túi và trọng lượng nó có thể chịu được.
Sự khác biệt giữa màng và túi là cách thức hoạt động. Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) có tiêu chuẩn gọi là D1709 về khả năng chống va đập của màng polyetylen. Trong tiêu chuẩn này, màng và túi chuyển đổi được đo là hai vật riêng biệt. Đặc tính vật liệu của màng và hình dạng cấu trúc của túi ảnh hưởng đến đặc tính của màng. Máy làm túi rác không làm thay đổi đặc tính vật liệu của màng. Nhưng nó ảnh hưởng lớn đến hoạt động cấu trúc của túi. Nó đạt được bằng cách kiểm soát độ chính xác hình học, độ gấp và cắt của con dấu.
Các giai đoạn làm việc cốt lõi
Giai đoạn 1: Tháo cuộn phim và kiểm soát độ căng
Quá trình bắt đầu với một cuộn phim hình ống hoặc phẳng. Cuộn giấy được gắn trên máy cuộn điện. Cuộn màng dùng trong sản xuất túi đựng rác thường có trọng lượng từ 200 đến 500 kg. Chúng có thể rộng 1.000{10}}1.500 mm. Máy tháo cuộn phải đưa màng đến trạm hàn phía sau với độ căng được kiểm soát. Đối với polyetylen mật độ thấp (LDPE), độ căng thường là 15 và 40 Newton. Nếu độ căng quá cao, màng sẽ giãn ra và thu hẹp lại. Đây được gọi là đường viền cổ áo. Nếu độ căng quá thấp, màng sẽ bị nhăn và miếng đệm sẽ bị lệch.
Hiệp hội Kỹ sư Nhựa (SPE) có ý nghĩa tham khảo kỹ thuật đối với việc xử lý màng polyolefin. Nó cho biết việc kiểm soát độ căng phải chính xác đến ± N. điều này cần thiết để giữ cho kích thước màng ổn định. Điều này đặc biệt đúng đối với các màng có kích thước 10–25 μm, loại màng thường thấy trong túi đựng rác thải sinh hoạt. Các máy hiện đại được triển khai bằng phản hồi vòng-đóng dựa trên các ô tải. Con lăn hoặc cảm biến tải trọng đo độ căng thực tế của màng trong khoảng từ 50 đến 100 lần mỗi giây. Sau đó, máy tháo cuộn truyền động servo sẽ thay đổi tốc độ để duy trì độ căng tại điểm cài đặt. Khi hết màng, đường kính cuộn co lại và tay đòn ngắn lại. Vì vậy bộ điều khiển sẽ tự động tăng tốc độ tương ứng. Điều này giữ cho lực căng tuyến tính không đổi.
Giai đoạn 2: Gấp và định tâm
Nếu màng đến là phẳng thay vì-được đặt nội khí quản trước thì lúc này nó phải được gấp lại thành ống. Tấm gấp hai bên sẽ thực hiện được công việc. Đây là những tấm kim loại có hình dạng mịn hoặc tấm polyetylen-mật độ cao. Chúng tạo ra các nếp gấp hình tam giác vào trong. Các nếp gấp thu hẹp chiều rộng phẳng và cũng cho phép bạn nhìn thấy các nếp gấp bên trên túi thành phẩm. Đối với phim có sẵn trong ống-, bước này không bắt buộc. Tuy nhiên, bộ phim vẫn trải qua một phần bị làm phẳng. Phần này đảm bảo rằng cả hai miếng lót đều có cùng độ sâu trước khi màng đi vào khu vực bịt kín.
Hệ thống ray dẫn hướng sử dụng cảm biến siêu âm hoặc quang học. Những cảm biến này có thể nhìn thấy vị trí của phim ở bên trái và bên phải. Sau đó, họ hiệu chỉnh nó theo thời gian thực thông qua khung lái trên bộ tháo cuộn. Ngay cả độ lệch 2 mm cũng có thể gây ra vấn đề. Con dấu dưới cùng sẽ lệch khỏi trung tâm. Điều này làm cho mép niêm phong của túi không đều nhau. Những chiếc túi này sẽ vỡ khi chúng được đổ đầy. TAPPI là hiệp hội kỹ thuật cho ngành giấy và bột giấy. Bộ phận Chuyển đổi của nó cũng bao gồm chuyển đổi phim polymer. TAPPI chỉ ra rằng độ chính xác dẫn hướng cạnh ±0,5 mm là tiêu chuẩn cho các thiết bị đóng bao tốc độ cao{11}}trên 200 vòng/phút.
Giai đoạn 3: Niêm phong đáy
Phần đệm đáy là bộ phận cấu trúc quan trọng nhất của túi đựng rác. Nó phải đủ chặt để ngăn chặn chất thải ướt rò rỉ ra ngoài. Nó cũng phải đủ chắc chắn để chịu được trọng lượng của một chiếc túi đầy khi túi được kéo bằng dây đai hoặc mép trên.
Có ba hình dạng con dấu chính:
Con dấu phẳng (hoặc thẳng). Đó là một miếng dán nhiệt nằm ngang trên chiều rộng của túi. Đây là cách dễ nhất và nhanh nhất. Nhưng nó gây áp lực lên các cạnh của màng. Góc nhọn giữa hạt dày và màng sẽ bị nứt khi chịu tải. Nghiên cứu do Hiệp hội Kỹ sư Nhựa công bố trong Kỷ yếu Hội nghị ANTEC cho thấy tỷ lệ vỡ túi nằm trong khoảng từ 65 đến 75% công suất gói sao. Điều này là do ứng suất ở các cạnh mép bịt kín.
Con dấu hình sao (hoặc con dấu đường may). Các nếp gấp hình tam giác mở ra ở phía dưới. Phim được thu thập theo mô hình dấu hoa thị hoặc dấu hoa thị. Sau đó, một con dấu hình tròn hoặc cong sẽ hàn tất cả các lớp cùng một lúc. Điều này giúp phân tán áp lực lên nhiều khúc cua chứ không chỉ ở hai góc. Nó cũng loại bỏ các túi có khe chứa chất lỏng trong thiết kế bịt kín. Hoa Kỳ thống nhất. Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) nghiên cứu chất thải rắn đô thị. Nó cho biết cấu trúc kín hình sao-là hình dạng chính của túi đựng rác nặng vì nó chống rò rỉ và hỗ trợ cân bằng tải.
C Dấu gấp (hoặc đáy phẳng). Đây là một thiết kế lai. Đáy được làm phẳng nhưng có nếp gấp đôi để tạo thành đế có rãnh. Điều này tạo ra một đáy phẳng cho túi, đứng trong thùng. Nhưng nó đòi hỏi một trạm niêm phong phức tạp hơn với hai thanh niêm phong song song hoạt động ở nhiệt độ hơi khác nhau.
Cơ chế niêm phong sử dụng thanh nóng hoặc dao quay. Polyetylen mật độ thấp (LDPE) được giữ ở 160–200 độ C. Nhiệt độ chính xác phụ thuộc vào thước đo màng, chỉ số nóng chảy nhựa và vận tốc tuyến tính. thanh bịt kín ép màng vào con lăn dự phòng bằng cao su silicon trong thời gian cố định là 0,15–0,4 giây. Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) có ISO 11607-2 dành cho bao bì vô trùng{10}}cuối vòng đời. Tiêu chuẩn này phải được sử dụng để thử độ bền bịt kín của nó. Nó cho biết màng polyetylen phải có độ bền kín nhiệt lớn hơn 5N trên 25 mm chiều rộng bịt kín. Điều này có thể đạt được bằng Máy làm túi rác A bằng cách giữ nhiệt độ bịt kín đồng đều trong khoảng ±5 độ trên toàn chiều rộng. Dung sai này đòi hỏi phải đặt các cặp nhiệt điện nhúng cách nhau 50 mm.
Giai đoạn 4: Đục lỗ và cắt
Khi quá trình dán đáy hoàn tất, màng sẽ di chuyển đến trạm đục lỗ. Ở đây, một con dao quay hoặc một lưỡi dao cố định tạo thành một đường chấm. Dây chuyền cho phép người dùng xé từng túi từ cuộn. Lỗ thủng phải đủ sâu để ai đó có thể xé nó bằng tay. Theo ASTM D1922, điều này thường đòi hỏi lực xé 3 -8 N để cải thiện khả năng chống rách. Nhưng không được sâu đến mức túi có thể bị rách trong quá trình cuộn dây, vận chuyển hoặc sử dụng.
Đường rạch để tách túi này với túi tiếp theo được thực hiện cùng lúc với việc niêm phong đáy túi tiếp theo. Hoặc ngay sau con dấu. Vì vậy, mỗi chu trình niêm phong là một túi hoàn chỉnh. Lưỡi cắt thường là dao tròn quay. Nó được làm bằng-thép tốc độ cao hoặc cacbua vonfram. Lưỡi dao hoạt động trên một con lăn đe có khoảng cách điều khiển là 0.02 -0.05 mm. Tạp chí Khoa học Polymer Ứng dụng được xuất bản bởi Wiley Press. Kết quả cho thấy độ sắc bén của lưỡi dao ảnh hưởng trực tiếp đến độ sạch của vết cắt. Một lưỡi dao có bán kính nhỏ hơn 2 μm được cắt sạch. Vết cắt rõ ràng này không để lại vết rách nhỏ trên phim. Nhưng những lưỡi dao có bán kính lớn hơn 5 micron có các cạnh thô. Khi túi được xếp vào, mép gồ ghề này phát triển thành hư hỏng đệm kín.
Giai đoạn 5: Gấp và quấn lõi
Túi thành phẩm được quấn quanh lõi bìa để đóng gói bán lẻ. Đường kính trong của các lõi này thường là 38 mm hoặc 76 mm. Trạm quấn phải gấp túi vải theo một mẫu nhất định. Các mẫu phổ biến là C hoặc gấp ba. Việc gấp này làm cho con lăn có đường kính nhỏ hơn. Nó cũng làm cho từng túi trở nên sạch sẽ khi kéo ra.
Máy làm túi rác sử dụng tấm gấp. Bảng nằm ở thượng nguồn của máy cuộn. Nó tạo ra kiểu gấp cần thiết trong khi màng kiểm soát độ căng. Winder là một hệ thống lái xe trung tâm. Lõi quay trên một trục có động cơ. Khi đường kính của con lăn tăng lên thì độ căng giảm đi. Điều này giúp lớp bên trong không bị nghiền nát bởi trọng lượng của lớp bên ngoài. Kiểm soát căng thẳng giảm dần này là rất quan trọng. Màng quấn mềm cũng được quy định trong Tiêu chuẩn kỹ thuật của Hiệp hội Công nghiệp Vải không dệt (INDA). INDA cho biết tỷ lệ 30 30 – 50 phần trăm là tốt nhất. Điều này có nghĩa là lực căng cuối cùng của cuộn dây bằng 30–50% lực căng ban đầu. Các tỷ lệ này ngăn cản sự giãn nở của cuộn và sự biến dạng của lõi trong cuộn nhiều lớp.
Đối với túi bìa mềm, đây là loại túi gấp riêng chứ không phải dạng cuộn, có đường đi khác. Con đường rẽ nhánh phía sau trạm cắt. Một người xếp chồng thu thập và đếm túi. Thư mục sau đó áp dụng chế độ gấp cuối cùng. Sau đó cho túi vào hộp.
Tích hợp băng kéo
Nhiều túi đựng rác thải sinh hoạt có dây treo. Đây là một dải phim hẹp, thường rộng 6 -10 mm. Nó chạy dọc theo mép trên của túi, nhô ra thành từng nút ở hai bên. Việc bổ sung quy trình sản xuất băng rút vào máy sản xuất túi đựng rác cần có thêm hai bộ phận. Đầu tiên là máy đùn băng hoặc mô-đun cắt băng. Điều này làm cho cuộn băng bị cuốn ra khỏi phim thứ hai. Thứ hai là trạm liên kết. Loại băng dính hàn nóng hoặc siêu âm này có viền trên và dưới trong chu trình hàn kín.
Phương pháp liên kết siêu âm đang trở nên phổ biến hơn. Nó không cần chất kết dính. Điều này tránh được các vấn đề nhạy cảm về nhiệt độ-. Viện hàn Edison (EWI) là đơn vị độc lập tham gia nhóm nghiên cứu. EWI đã công bố một nghiên cứu về vấn đề này. Kết quả cho thấy cường độ bong tróc siêu âm của băng keo polyethylene là 12 – 18 N/ 25 mm. Đây là mức trên ngưỡng 8N cần thiết để đóng túi đáng tin cậy. Nó sử dụng năng lượng ít hơn 60% so với liên kết nhiệt của cùng một đầu nối.
Những cân nhắc về vật chất và tính bền vững
Chất liệu chính của túi đựng rác là polyetylen mật độ thấp (LDPE) hoặc polyetylen mật độ thấp tuyến tính (LLDPE). Polyethylene mật độ cao (HDPE) được sử dụng để làm túi mỏng hơn, rẻ hơn. Cơ quan Hóa chất Châu Âu (ECHA) hoạt động theo quy định REACH. Nó giám sát các chất phụ gia được sử dụng trong nhựa, chẳng hạn như aserucamide, silica và chất tạo màu (màu đen cacbon cho túi màu đen và màu trắng titan cho túi màu trắng). Các quy tắc mới đã thu hút sự quan tâm đến nội dung-tái chế sau tiêu dùng (PCR). Quy định về chất thải bao bì và đóng gói đặt mục tiêu tái chế 35% đối với bao bì nhựa vào năm 2030. Điều này trực tiếp thay đổi việc lựa chọn vật liệu và cách xử lý máy móc.
Máy làm túi rác phải có khả năng thích ứng với các đặc tính dòng chảy khác nhau của hỗn hợp PCR. So với loại nhựa mới, polyetylen tái chế có phạm vi trọng lượng phân tử rộng hơn và sự thay đổi dòng chảy tan chảy lớn hơn. Điều này dẫn đến độ dày màng nhỏ hơn và nhiều hạt gel hơn. Đây là những đốm nhựa không tan chảy có thể gây ra vấn đề về con dấu. Những thay đổi trong máy bao gồm nhiệt độ con dấu cao hơn một chút khoảng + 5-10 độ . Thời gian dừng dài hơn khoảng +0.05 giây cũng được bao gồm. Họ cần kiểm tra các lưỡi dao thường xuyên hơn để xử lý bụi bẩn bị mài mòn trong màng PCR.
Kiểm soát và kiểm tra chất lượng
Gói hoàn thiện phải được kiểm tra tiêu chuẩn để kiểm tra hiệu suất của nó. Các bài kiểm tra chính bao gồm:
Thử nghiệm thả rơi (ASTM D5276). Một chiếc túi có trọng lượng rơi từ một độ cao nhất định. Điều này bắt chước tác động của việc bị ném vào thùng hoặc thùng rác. Túi hình ngôi sao-thường chịu được khi rơi từ độ cao 1,2 đến 1,5 mét với trọng lượng 5kg. Dưới cùng một tải trọng, gói phẳng-sẽ bị hỏng ở độ cao 0,8–1,0 m.
Độ bền của con dấu (ASTMF88). Đây là thử nghiệm bóc lớp niêm phong phía dưới. Nó đo lực cần thiết để phá vỡ con dấu. Giá trị tối thiểu được chấp nhận đối với túi nhựa gia dụng là 5 N/25 mm. Giá trị gói thầu nặng là 12 N/25 mm.
Khả năng chống đâm thủng (ASTM D4833). Điều này đo lực cần thiết để xuyên qua màng bằng hình nón. Nó mô phỏng sự tiếp xúc với chất thải sắc nhọn. Giá trị điển hình của màng LDPE 15 – 25 μm là 5-15 N.
Trung tâm Thương mại Quốc tế (ITC) là cơ quan chung của Liên hợp quốc và Tổ chức Thương mại Thế giới. ITC đã đưa các phương pháp thử nghiệm này vào hướng dẫn mua sắm kỹ thuật đối với vật tư quản lý chất thải. Những hướng dẫn này có sẵn cho người mua ở thành phố và tổ chức. Điều này đảm bảo rằng túi-làm bằng máy đáp ứng các tiêu chuẩn thực hiện hợp đồng trước khi giao hàng.
Phần kết luận
Máy làm túi rác là một hệ thống chuyển đổi nhiều{0}}giai đoạn. Công việc chính của nó là tạo màng polyetylen liên tục thành các túi kín, đục lỗ và quấn. Công việc này phụ thuộc vào sự phối hợp chính xác của lực căng, nếp gấp, gioăng nhiệt, cắt thủng và uốn các hình dạng hình học. Hiệu suất của máy không chỉ được đo bằng tốc độ sản xuất, cài đặt tiêu chuẩn thường là 150–250 chu kỳ mỗi phút. Nó cũng có thể được đo bằng độ bền kết cấu của túi được làm ra. Độ bền này phụ thuộc vào độ đồng đều nhiệt độ của con dấu, độ sắc bén của lưỡi dao, độ sâu thủng và sự phân bố ứng suất trên toàn bộ mẫu con dấu. Với các quy định mới, bộ chuyển đổi sẽ chuyển sang màng có thể tái chế, hệ thống phân loại rác thải sẽ yêu cầu nhiều loại túi hơn và khả năng xử lý các vật liệu khác nhau của máy móc trong khi vẫn duy trì chất lượng niêm phong và cắt sẽ có tác động ngày càng tăng đến giá trị sản xuất của chúng.
Tài liệu tham khảo
- Hiệp hội các tổ chức tái chế và phục hồi nhựa Châu Âu (EPRO).Thống kê thị trường tái chế nhựa châu Âu và phân tích dòng nguyên liệu.
- ASTM Quốc tế.Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D1709 - về khả năng chống va đập của màng nhựa bằng phương pháp-phi tiêu rơi tự do.
- Hiệp hội kỹ sư nhựa (SPE).Tài liệu tham khảo kỹ thuật về xử lý màng PolyolefinVàKỷ yếu hội nghị ANTEC - Đóng dấu hình học và hiệu suất tải trong túi đựng chất thải.
- Bộ phận chuyển đổi TAPPI.Hướng dẫn kỹ thuật cho hoạt động chuyển đổi phim linh hoạt.
- Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA).Nghiên cứu đặc tính chất thải rắn đô thị - Phân tích bao bì và thùng chứa.
- ISO 11607-2:2019.Bao bì dành cho các thiết bị y tế đã được tiệt trùng lần cuối - Phần 2: Yêu cầu xác nhận đối với các quy trình tạo hình, niêm phong và lắp ráp.
- Wiley -Tạp chí Khoa học Polymer Ứng dụng- Hình học cạnh lưỡi và chất lượng cắt khi chuyển đổi màng Polyethylene.
- INDA - Hiệp hội ngành công nghiệp vải không dệt.Tiêu chuẩn kỹ thuật về quản lý lõi và cuộn phim linh hoạt.
- Viện hàn Edison (EWI).Liên kết siêu âm của các mối nối màng Polyethylene - Nghiên cứu về độ bền và hiệu suất năng lượng.
- Cơ quan Hóa chất Châu Âu (ECHA).Quy định REACH - Giám sát phụ gia cho công thức màng Polyolefin.
- ASTM Quốc tế.Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D{0}} dành cho thử nghiệm thả rơi các thùng chứa đã chất hàng; Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM F{1}} về độ bền bịt kín của vật liệu rào chắn linh hoạt; Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D4833 - về khả năng chống đâm thủng của vải địa kỹ thuật.
- Trung tâm Thương mại Quốc tế (ITC) / WTO.Hướng dẫn mua sắm kỹ thuật cho vật tư quản lý chất thải.
