Vuilniszakken zijn een van de grootste productsoorten op de wereldwijde markt voor zachte verpakkingen. De European Association of Plastic Recycling Organizations schat dat alleen al in Europa jaarlijks ruim 8 miljoen ton polyethyleenfolie wordt gebruikt bij de inzameling van huishoudelijk en commercieel afval. Het mondiale consumptieniveau ligt veel hoger. Aan het productieeinde van deze toeleveringsketen bevindt zich een speciaal conversieapparaat. Het is een machine die doorlopende rollen polyethyleenfolie in de verzegelde, geperforeerde en kern-gewikkelde zakken plaatst en deze in huishoudelijke en industriële bakken laadt. Om te begrijpen wat een vuilniszakmachine is en hoe deze mechanisch werkt, moeten we begrijpen hoe filmextrusie, precisieafdichting, gecontroleerd vouwen en automatisch oprollen samenwerken. Deze onderdelen bepalen de functie van de machine.
De uitrusting definiëren
A Machine voor het maken van vuilniszakkenis een stroomafwaarts conversiesysteem. Het wordt gevoed door voor-geëxtrudeerde polyethyleenfolie. Deze film kan een blaasfilm met één laag zijn of een blaasfilm met meerdere- lagen. Of het kan een plat paneel zijn dat moet worden opgevouwen. De machine laat de film vervolgens een reeks stappen doorlopen. Deze stappen omvatten sealen, perforatie, snijden en wikkelen. Het eindproduct is een afgewerkte tas, klaar om te worden verpakt en verzonden. De machine zelf maakt geen film. Die taak behoort tot de productielijn van de blaasfolie-extrusielijn. In plaats daarvan wordt de machine structureel getransformeerd. Het creëert een bodemzakafdichting. Het maakt de perforatielijn mogelijk, zodat gebruikers een enkele zak van de rol kunnen scheuren. Het vormt een ster-vormige afdichting of platte afdichting, die bepaalt hoe de zak wordt geopend en hoeveel gewicht deze kan dragen.
Het verschil tussen een membraan en een zak is de manier waarop het werkt. De American Society for Testing and Materials (ASTM) heeft een standaard genaamd D1709 voor slagvastheid van polyethyleenfilm. In deze norm worden het membraan en de conversiezak als twee afzonderlijke zaken gemeten. De materiaaleigenschappen van de film en de structurele geometrie van de zak beïnvloeden de eigenschappen van de film. Een vuilniszakvervaardigingsmachine verandert de materiaaleigenschappen van de film niet. Maar het heeft wel een grote invloed op het structurele gedrag van de tas. Dit wordt bereikt door de geometrie, vouw- en snijprecisie van de afdichting te controleren.
Kernwerkfasen
Fase 1: film afwikkelen en spanningscontrole
Het proces begint met een rol buis- of vlakke folie. De scroll is gemonteerd op een elektrische oprolmachine. Folierollen die worden gebruikt bij de productie van vuilniszakken wegen doorgaans tussen de 200 en 500 kg. Ze kunnen 1000-1500 millimeter breed zijn. De afwikkelaar moet de folie met gecontroleerde spanning afleveren bij het stroomafwaartse sealstation. Voor polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) bedraagt de spanning doorgaans 15 en 40 Newton. Als de spanning te hoog is, zal de folie uitrekken en smaller worden. Dit wordt een halslijn genoemd. Als de spanning te laag is, zal de film kreuken en zal de afdichting ontwrichten.
De Society of Plastics Engineers (SPE) heeft een technische referentiewaarde voor de verwerking van polyolefinefilms. Er staat dat de spanningsregeling nauwkeurig moet zijn tot op ± N., wat nodig is om het filmformaat stabiel te houden. Dit geldt vooral voor films van 10–25 μm, die veel voorkomen in huishoudelijke afvalzakken. Moderne machines worden geïmplementeerd met gesloten-loopfeedback op basis van loadcellen. Dansrollen of loadcellen meten de werkelijke baanspanning tussen 50 en 100 keer per seconde. De afrolmachine met servoaandrijving verandert vervolgens zijn snelheid om de spanning op het instelpunt te behouden. Wanneer de folie opraakt, krimpt de roldiameter en wordt de hefboomarm korter. De controller verhoogt dus automatisch de snelheid proportioneel. Hierdoor blijft de lineaire spanning constant.
Fase 2: Kruisje vouwen en centreren
Als de binnenkomende film vlak is in plaats van voor-geïntubeerd, moet deze op dit punt in een buis worden gevouwen. Twee zijvouwpanelen zullen het werk doen. Dit zijn fijngevormde platen van metaal of polyethyleen met hoge dichtheid. Ze creëren naar binnen gerichte vouwen. De vouwen verkleinen de platte breedte en laten je ook de zijplooien op de afgewerkte tas zien. Voor voor-buisfolie is deze stap niet vereist. Toch gaat de film door een afvlakkend gedeelte. Dit gedeelte zorgt ervoor dat beide hoekplaten dezelfde diepte hebben voordat de folie het sealgebied binnengaat.
Het geleiderailsysteem maakt gebruik van ultrasone of optische sensoren. Deze sensoren kunnen zien waar de film zich links en rechts bevindt. Vervolgens kalibreerden ze het in realtime via het stuurframe op de afwikkelaar. Zelfs een afwijking van 2 mm kan problemen veroorzaken. Bodemafdichting wijkt af van het midden. Hierdoor zijn de sealmarges van de zakken ongelijkmatig. Deze zakken gaan kapot als ze gevuld zijn. TAPPI is de technische vereniging voor de pulp- en papierindustrie. De Converting Division omvat ook de conversie van polymeerfilms. TAPPI gaf aan dat de nauwkeurigheid van de randgeleiding ±0,5 mm standaard is voor hoge-snelheidsverpakkingsapparatuur van meer dan 200 ronden per minuut.
Fase 3: Bodemafdichting
Bodemafdichting is het belangrijkste structurele onderdeel van een vuilniszak. Het moet strak genoeg zijn om te voorkomen dat nat afval naar buiten lekt. Hij moet ook sterk genoeg zijn om het gewicht van een volle tas te dragen wanneer de tas aan de riemen of de bovenrand wordt getrokken.
Er zijn drie hoofdvormen van afdichtingen:
Platte (of rechte) afdichting. Het is een horizontale heatseal over de breedte van de zak. Dit is de gemakkelijkste en snelste manier. Maar het oefent druk uit op de randen van het membraan. De scherpe hoek tussen de dikke kraal en de film zal onder belasting barsten. Onderzoek gepubliceerd door de Society of Plastics Engineers in haar ANTEC Conference Proceedings toonde aan dat zakken tussen 65 en 75 procent van de capaciteit van een sterverpakking kapot gaan. Dit komt door spanningen aan de randen van de sealrand.
Sterafdichting (of naadafdichting). De vouwen aan de onderkant zijn open. De film is verzameld in sterretjes of asteriskpatroon. Vervolgens last een cirkelvormige of gebogen afdichting alle lagen tegelijkertijd. Dit verdeelt de druk over veel bochten, niet slechts over twee bochten. Het maakt ook een einde aan de spleetzakken die vloeistof opvangen in een plat afdichtingsontwerp. Verenigde VS. Environmental Protection Agency (EPA) bestudeert vast stedelijk afval. Er staat dat de ster-afgedichte structuur de hoofdvorm is van zware afvalzakken, omdat deze bestand is tegen lekken en de ondersteuning van de lading in evenwicht houdt.
C Vouwsluiting (of platte-bodem). Dit is een hybride ontwerp. De bodem is plat afgedicht, maar heeft een dubbele vouw om een bodem met inzetstukken te maken. Hierdoor krijgt de tas een vlakke bodem, die in de bak staat. Maar er is een complexer sealstation voor nodig met twee parallelle sealbalken die bij enigszins verschillende temperaturen werken.
Het afdichtingsmechanisme maakt gebruik van een hot rod of roterend mes. Lagedichtheidpolyethyleen (LDPE) wordt op 160–200 graden C gehouden. De exacte temperatuur hangt af van de filmdikte, de harssmeltindex en de lineaire snelheid. sealbalk drukt de film tegen de siliconenrubber steunrol gedurende een vast verblijf van 0,15–0,4 seconden. De Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) heeft ISO 11607-2 voor steriele verpakkingen aan het einde-. Deze norm moet worden gebruikt voor het testen van de afdichtingssterkte. Er staat dat de polyethyleenfilm een thermische lassterkte moet hebben die groter is dan 5 N per 25 mm lasbreedte. Dit kan worden bereikt door de A Garbage Bag Making Machine door de sealtemperatuur uniform te houden binnen ± 5 graden over de gehele breedte. Deze tolerantie vereist dat er om de 50 mm een ingebed thermokoppel wordt geplaatst.
Fase 4: Perforeren en snijden
Wanneer de bodemseal voltooid is, beweegt de folie naar het perforatiestation. Hier vormt een ronddraaiend mes of vast lemmet een stippellijn. Met de lijn kunnen gebruikers individuele zakken van rollen scheuren. De perforatie moest zo diep zijn dat iemand hem met de hand zou kunnen openscheuren. Volgens ASTM D1922 vereist dit gewoonlijk een scheurkracht van 3 -8 N om de scheurweerstand te verbeteren. Maar hij mag niet zo diep zijn dat de tas opengescheurd kan worden tijdens het oprollen, transporteren of gebruiken.
De insnijding die de ene zak van de andere scheidt, wordt gemaakt op hetzelfde moment dat de bodem van de volgende zak wordt afgedicht. Of direct na de verzegeling. Daarom is elke sealcyclus een complete zak. Snijmessen zijn meestal roterende cirkelmessen. Het is gemaakt van snel-snelstaal of wolfraamcarbide. Het blad werkt op een aambeeldrol met een controleopening van 0.02 -0.05 mm. Journal of Applied Polymer Science wordt uitgegeven door Wiley Press. De resultaten laten zien dat de scherpte van het mes rechtstreeks van invloed is op de netheid van het snijden. Een mes met een straal kleiner dan 2 μm wordt schoongesneden. Deze duidelijke snit laat geen lichte scheurmarkering achter op de film. Maar messen met een straal van meer dan 5 micron hebben ruwe randen. Wanneer de zak wordt geladen, ontwikkelt deze ruwe rand zich tot een sealfout.
Fase 5: Vouwen en kernwikkelen
Afgewerkte zakken worden rond kartonnen kernen gewikkeld voor verpakking in de detailhandel. De binnendiameter van deze kernen is doorgaans 38 mm of 76 mm. Het opwindstation moet de stoffen zak in een bepaald patroon vouwen. Veel voorkomende patronen zijn C of een driebladige. Door dit vouwen wordt de rol kleiner in diameter. Het zorgt er ook voor dat individuele zakken er schoon uitkomen als ze eraan worden getrokken.
Een vuilniszakvervaardigingsmachine maakt gebruik van vouwbord. Het bord bevindt zich stroomopwaarts van de wikkelmachine. Het creëert het vereiste vouwpatroon, terwijl de folie de spanning controleert. De wikkelaar is een centraal aandrijfsysteem. De kern draait op een gemotoriseerde as. Naarmate de diameter van de rol groter wordt, neemt de spanning af. Dit voorkomt dat de binnenlaag wordt verpletterd door het gewicht van de buitenlaag. Deze taps toelopende spanningscontrole is erg belangrijk. Flexibele wikkelfilms vallen ook onder de technische normen van de The Association of Nonwoven Fabrics Industry (INDA). INDA zegt dat een verhouding van 30 30 – 50 procent het beste is. Dit betekent dat de uiteindelijke wikkelspanning 30-50 procent van de initiële spanning bedraagt. Deze verhoudingen voorkomen de uitzetting van de rol en de vervorming van de kern bij een meerlaagse rol.
Bij paperbacktassen is dit een losse vouwtas, in plaats van een rol, met een ander traject. Het pad splitste zich af achter het snijstation. Een stapelaar verzamelt en telt zakken. De vouwer past vervolgens de laatste vouwmodus toe. Plaats vervolgens de tas in de doos.
Trekband-integratie
Veel huishoudelijke afvalzakken zijn voorzien van bretels. Dit is een smalle strook film, meestal 6 -10 mm breed. Het loopt langs de bovenrand van de tas en steekt aan weerszijden in knopen uit. Voor het toevoegen van trekbandproductie aan een vuilniszakkenmaker zijn twee extra onderdelen nodig. De eerste is een tape-extruder of tape-snijmodule. Dit zorgt ervoor dat de trekband van de tweede film afrolt. De tweede is een verbindingsstation. Deze warmgelaste of ultrasone tape heeft tijdens de sealcyclus een boven- en onderzoom.
De ultrasone hechtmethode wordt steeds gebruikelijker. Er zijn geen lijmen nodig. Dit voorkomt temperatuur-gevoelige problemen. Het Edison Welding Institute (EWI) is een onafhankelijk materiaal dat zich bij het onderzoeksteam voegt. EWI publiceerde hierover een studie. De resultaten laten zien dat de ultrasone afpelsterkte van polyethyleen trekbanden 12 – 18 N/25 mm bedraagt. Dit is boven de 8N-drempel die vereist is voor een betrouwbare zaksluiting. Het verbruikt 60 procent minder energie dan thermische verbinding van dezelfde connector.
Materiaaloverwegingen en duurzaamheid
Het belangrijkste materiaal van afvalzakken is polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) of lineair polyethyleen met lage dichtheid (LLDPE). Hogedichtheidpolyethyleen (HDPE) wordt gebruikt om dunnere, goedkopere zakken te maken. Het Europees Agentschap voor chemische stoffen (ECHA) opereert onder de REACH-verordening. Het controleert de additieven die in kunststoffen worden gebruikt, zoals aserucamide, silica en kleurstoffen (carbon black voor zwarte zakken en titaniumwit voor witte zakken). Nieuwe regels hebben de belangstelling gewekt voor post-door consumenten gerecyclede inhoud (PCR). De verpakkings- en verpakkingsafvalverordening stelt een recyclingdoelstelling van 35 procent voor plastic verpakkingen in 2030. Dit verandert rechtstreeks de materiaalkeuze en de manier waarop met machines wordt omgegaan.
Een vuilniszakvervaardigingsmachine moet zich kunnen aanpassen aan de verschillende stromingseigenschappen van PCR-mengsels. Vergeleken met de nieuwe hars heeft gerecycled polyethyleen een breder molecuulgewichtsbereik en een grotere smeltvloeivariatie. Dit resulteert in een kleinere filmdikte en meer geldeeltjes. Dit zijn vlekken van niet-gesmolten harsvlekken die afdichtingsproblemen kunnen veroorzaken. Veranderingen in de machine omvatten iets hogere sealtemperaturen van ongeveer + 5-10 graden. Langere stoptijden van ongeveer +0.05 seconden zijn ook inbegrepen. Ze moeten de messen vaker onderzoeken om schurend vuil in PCR-films aan te pakken.
Kwaliteitscontrole en testen
Het voltooide pakket wordt onderworpen aan een standaardinspectie om de prestaties ervan te testen. Belangrijke tests zijn onder meer:
Valtest (ASTM D5276). Een verzwaarde tas viel van een bepaalde hoogte. Dit bootst de impact na van het in een bak of bak gegooid worden. Een ster-vormige tas overleeft gewoonlijk een val van 1,2 tot 1,5 meter met een gewicht van 5 kg. Bij dezelfde belasting zal het platte-pakket bezwijken op een hoogte van 0,8–1,0 m.
Afdichtingssterkte (ASTMF88). Dit is een afpeltest van de bodemafdichting. Het meet de kracht die nodig is om de verzegeling te verbreken. De minimaal aanvaardbare waarde voor huishoudelijke plastic zakken is 5 N/25 mm. De waarde van een zwaar aannemerspakket is 12 N/25 mm.
Lekweerstand (ASTM D4833). Dit meet de kracht die nodig is om de film met een kegel te doorboren. Het simuleert contact met scherp afval. Typische waarden van 15 – 25 μm LDPE-film waren 5-15 N.
Het International Trade Center (ITC) is een gezamenlijk agentschap van de Verenigde Naties en de Wereldhandelsorganisatie. ITC heeft deze testmethoden opgenomen in zijn technische aanbestedingsgids voor afvalbeheerbenodigdheden. Deze gidsen zijn beschikbaar voor stads- en institutionele kopers. Dit zorgt ervoor dat machinaal-gemaakte tassen vóór verzending voldoen aan de contractprestatienormen.
Conclusie
Een vuilniszakvervaardigingsmachine is een conversiesysteem dat uit meerdere- fasen bestaat. De belangrijkste taak is het maken van doorlopende polyethyleenfilm tot verzegelde, geperforeerde en gewikkelde zakken. Deze taak is afhankelijk van de precieze coördinatie van ontvouwende spanning, vouwen, thermische afdichtingen, perforatiesnijden en krullen van geometrische vormen. De prestaties van de machine worden niet alleen gemeten aan de hand van de productiesnelheid; de standaardinstelling is doorgaans 150–250 cycli per minuut. Het kan ook worden gemeten aan de hand van de structurele sterkte van de gemaakte zakken. Deze sterkte hangt af van de temperatuuruniformiteit van de afdichting, de scherpte van het mes, de perforatiediepte en de verdeling van de spanning over het afdichtingspatroon. Met de nieuwe regels zullen verwerkers overstappen op recycleerbare folies, afvalsorteersystemen zullen meer soorten zakken vereisen en het vermogen van machines om verschillende materialen te verwerken met behoud van de seal- en snijkwaliteit zal een steeds grotere impact hebben op hun productiewaarde
Referenties
- Europese vereniging van organisaties voor recycling en terugwinning van kunststoffen (EPRO).Europese marktstatistieken voor kunststofrecycling en materiaalstroomanalyse.
- ASTM Internationaal.ASTM D1709 - standaardtestmethoden voor de slagvastheid van plastic folie volgens de vrije-Falling Dart-methode.
- Vereniging van Kunststofingenieurs (SPE).Technische referentie over de verwerking van polyolefinefilmsEnANTEC Conferentieprocedure - Afdichtingsgeometrie en belastingsprestaties in afvalzakken.
- TAPPI-conversiedivisie.Technische richtlijnen voor bewerkingen op het gebied van flexibele filmconversie.
- Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA).Karakteriseringsstudies van gemeentelijk vast afval - Analyse van verpakkingen en containers.
- ISO 11607-2:2019.Verpakking voor terminaal gesteriliseerde medische hulpmiddelen - Deel 2: Validatievereisten voor vorm-, afdichtings- en assemblageprocessen.
- Wiley -Tijdschrift voor Toegepaste Polymeerwetenschappen- Mesrandgeometrie en snijkwaliteit bij het converteren van polyethyleenfilms.
- INDA - Vereniging van de non-woven stoffenindustrie.Technische normen voor flexibel filmwikkelen en kernbeheer.
- Edison Lasinstituut (EWI).Ultrasoon verbinden van polyethyleenfilmverbindingen - Onderzoek naar sterkte en energieprestaties.
- Europees Agentschap voor chemische stoffen (ECHA).REACH-verordening - Additieve monitoring voor polyolefinefilmformuleringen.
- ASTM Internationaal.ASTM D5276 - standaardtestmethode voor valtest van geladen containers; ASTM F88 - standaardtestmethode voor de afdichtingssterkte van flexibele barrièrematerialen; ASTM D4833 - standaardtestmethode voor weerstand van geotextiel tegen lekrijden.
- Internationaal Handelscentrum (ITC) / WTO.Technische inkooprichtlijnen voor afvalbeheerbenodigdheden.
