Kaip veikia popieriaus dėklo gamybos mašina su 8 kampų dėžute: visas vadovas

8-kampinė dėžutė tyliai tapo vienu įdomesnių struktūrinių naujovių popierinės-pakavimo srityse. Jis atrodo apgaulingai paprastas - plokščias dengto kartono ruošinys, kuris baigiasi kaip standus, maistui tinkamas padėklas su sustiprintais aštuonkampiais kampais. Tačiau mašinos, esančios už jo, nėra paprastos. Šiame vadove paaiškinama, kaip veikia popieriaus dėklų gamybos mašina, skirta 8 kampų dėžėms. Tai taip pat apima dizaino logiką. Ir tai paaiškina, kodėl ši forma tapo tokia populiari tiek maisto pakavimo, tiek pramoninės pakuotės srityse.

Kas yra 8 kampų dėžutė ir kodėl jos forma svarbi?

Prieš įsigilinant į mechaniką, verta suprasti, kodėl apskritai egzistuoja aštuoni kampai.

Standartinis keturių{0}}kampių dėklas kiekviename kampe sudaro stačius kampus -, lengvai išpjaustomas ir sulankstomas, bet struktūriškai silpnas tose jungtyse. Kai sienos sulankstytos, medžiaga arba užsisega vidiniu spinduliu, arba reikalauja klijų persidengimo, o tai padidina tūrį ir kainą. 8 kampų (aštuonkampis) dizainas tai išsprendžia, kiekviename kampe įvedant keturis įstrižus pjūvius, sukuriant du papildomus lenkimo taškus kiekviename kampe. Rezultatas – nuožulnus profilis: vietoj aštraus 90 laipsnių kampo dėžutės paviršius kiekviename iš keturių kampų yra švelnesnis.

Ši geometrija tolygiau paskirsto mechaninį įtempimą dėklo korpuse. BioResources (Šiaurės Karolinos valstijos universitetas) paskelbti tyrimai, susiję su dengto kartono termoformavimu, patvirtina, kad įtempių koncentracijos kampiniuose regionuose yra pagrindinis popierinių -konteinerių gedimo taškas esant apkrovai - aštuonkampė geometrija sumažina būtent šį silpnumą, sumažindama kampinę deformaciją, kurią turi absorbuoti kiekviena raukšlė.

Praktiškai tai taip pat reiškia:

Tvirtesnis sandarinimas kiekviename kampo krašte

Geresnis atsparumas skysčio nutekėjimui (svarbu maisto padėklams)

Stabilesnis krovimas veikiant sandėlio suspaudimo jėgoms

Žaliavos: dengtas kartonas ir PE laminatas

Dauguma padėklų, kuriuos gamina apopieriaus dėklų gamybos mašina su 8 kampų dėžutenaudokite PE-dengtą (polietilenu-laminuotą) kartoną, kartais su dviguba danga su maistu -liečiama puse. PE sluoksnis atlieka dvi funkcijas: jis veikia kaip drėgmės barjeras, neleidžiantis padėklui suminkštėti, kai liečiasi su šlapiu maistu, ir tampa šilumos-sandarinimo terpe, kuri formuojant sujungia sulankstytas kampines plokštes.

Kai kurie naujesni mišiniai PE pakeičia PLA (polipieno rūgšties) danga. Taigi tada dėklas gali geriau sugesti jį išmetus. 2024 m. Green Chemistry (Karališkoji chemijos draugija) apžvalgoje pateikiama daug biologiškai skaidžių barjerinių dangų. Taigi šios dangos išlaiko sandarinimo efektyvumą, kurio reikia termoformavimo mašinoms. Taip pat jie sumažino plastiko, pagaminto iš naftos, naudojimą.

Pats kartonas paprastai yra nuo 250 iki 380 gsm. Taigi tai priklauso nuo to, ar ant padėklo reikia gabenti sunkius maisto produktus (valgius, vaisius, mėsos porcijas), ar lengvesnius kepinius.

Kaip mašina veikia: žingsnis po žingsnio

1. Nupjauti-Iškirpti tuščią maitinimą

Procesas prasideda iš anksto -supjaustytais ruošiniais - plokščiais dengto kartono lakštais, kurie jau išpjauti iki 8-kampo profilio prieš srovę esančiu štampavimo{5}}pjaustytuvu. Šie ruošiniai sukraunami mašinos dėtuvėje ir per vakuuminius siurbtukus arba frikcinius{7}}tiekimo volelius automatiškai tiekiami į formavimo stotį. Didelės spartos-dviejų juostų modeliuose vienu metu tiekiami du ruošiniai, kad padvigubėtų pralaidumas.

Šiuolaikinėse mašinose naudojamos servo{0}}tiekimo sistemos, kurios leidžia skaitmeniniu būdu reguliuoti padavimo greitį be mechaninių perjungimų -, naudinga perjungiant dėklo dydžius.

2. Šildymo zona

Patekęs į mašiną, ruošinys praeina per šildymo stotį. Karšto oro purkštukai arba infraraudonųjų spindulių kaitinimo elementai iš anksto-šildo lankstymo zonas -, ypač kampines atvartų sritis ir sienų lankstymo linijas. Šildymas turi du tikslus:

Suminkština kartono pluoštą lankstymo linijose, sumažindamas įtrūkimus formuojant

Suaktyvina PE dangą, pakeldama ją aukščiau kristalinės lydymosi temperatūros (~120–130 laipsnių LDPE), todėl ji tampa lipni

Temperatūros langas čia įtemptas. Jei per mažai šildomas, PE neprisijungs ir susiformavus atsivers kampai. Jei per-kaitinama, danga migruoja arba apdegs. Mašinos paprastai veikia uždaros{5}kilpos temperatūros grįžtamuoju ryšiu per termoporas kiekvienoje šildymo zonoje.

3. Kampų lankstymo ir formavimo stotis

Tai yra popieriaus dėklų gamybos mašinos su 8 kampų dėžute širdis. Įkaitintas ruošinys perkeliamas į formavimo štampą - – įrankį, kuris tiksliai atitinka gatavo dėklo vidinę geometriją. Perforatorius (arba viršutinis štampas) nusileidžia, kad įspaustų ruošinį į ertmę.

Kai smūgis spaudžiasi žemyn:

Keturios šoninės sienelės sulankstomos išilgai{0}}įbrėžtų linijų.

Tada aštuoni kampiniai atvartai susilenkia į vidų. Taigi jie apsivynioja ir persidengia, kad sudarytų sandarų aštuonių kraštų kampą.

Tada mašinos sulankstomi pirštai arba kreipiamieji bėgiai įsitikinkite, kad kampiniai sklendės yra sukrautos tinkama tvarka.

Tada formavimo štampas palaiko dėklą esant slėgiui nustatytą laiką (paprastai 0,5–2 sekundes). Per tą laiką išsilydęs PE atvėsta ir sukietėja. Tada persidengiančios kampinės plokštės visam laikui suklijuojamos. Štai kodėl dėklas išlaiko savo formą be papildomų klijų. Pati PE danga yra klijai.

4. Aušinimas ir išmetimas

Po formavimo kai kurios mašinos turi trumpą aušinimo stadiją - arba pučiant orą-, arba per vėsintą štampavimo paviršių -, kad prieš išstumiant būtų nustatytos PE jungtys. Be tinkamo aušinimo, iš kartono atsilaisvinus elastingam spyruokliui, kampai gali atsidaryti.

Tada paruošti padėklai stumdomais kaiščiais arba oro srove išstumiami ant konvejerio arba krovimo žurnalo. Automatinėse linijose prieš-krautuvą sustato dėklai fiksuotais kiekiais, kad būtų galima pakuoti.

5. Išvesties ir valdymo sistema

Gamybos greitis labai skiriasi. Kompaktiškos{1}}vienos juostos mašinos paprastai išleidžia 30–40 padėklų per minutę. Dvigubos-juostos konfigūracijos gali siekti 60–80 vienetų per minutę ar daugiau. Visą procesą - tiekimas, kaitinimas, formavimas, aušinimas, išmetimas - koordinuoja PLC (programuojamas loginis valdiklis) su jutikliniu ekranu HMI. Parametrai, įskaitant temperatūros nustatytas vertes, padavimo laiką, formavimo slėgį ir laikymo laiką, yra saugomi kaip receptai, leidžiantys greitai pakeisti skirtingų dydžių padėklus.

Pagrindiniai mechaniniai komponentai

Taikymas: kur naudojamas šis dėklo formatas

Aštuonkampio dėklo formato universalumas paaiškina jo platų panaudojimą:

Maisto aptarnavimas:salotų dubenys, pietų patiekalų padėklai, pyrago pagrindo padėklai, vaisių porcijų pakuotės

Kepyklos ir konditerijos gaminiai:bandelių laikikliai, tešlos padėklai

Farmacinė pakuotė:vidiniai apsauginiai įdėklai antrinėje pakuotėje

Pramoninės dalys:lengvas vidinis įpakavimas elektroninėms dalims ar smulkiai techninei įrangai

Taigi 2023 m. Packaging Technology and Science (Wiley) tyrime buvo nagrinėjami gamyklos padėklų formavimo procesai. Jame teigiama, kad kampų stiprumas judančių apkrovų -, pvz., purtymo metu, - yra daug geresnis aštuonių-pusių dėklų formų, nei įprastų keturių-kampinių sulankstytų padėklų. Taigi sakoma, kad taip atsitinka todėl, kad papildomos lenkimo linijos taškinį įtampą paskirsto didesniame plote.

Kodėl 8 kampų formatas tampa vis aktualesnis

Tikrai susidomėjimas pluošto{0}}pakavimu, kuris pakeistų putplasčio (EPS) ir kieto plastiko padėklus. Taigi 2024 m. straipsnyje „Resources, Conservation and Recycling“ (Elsevier) buvo nagrinėjami maisto pakavimo pokyčiai visame pasaulyje. Jame rašoma, kad iš kartono suformuoti padėklai yra vienas geriausių verslo pasirinkimų artimiausiu metu{4}}. Taip yra todėl, kad jie dirba su dabartinėmis perdirbimo sistemomis. Ir jau yra mašinų, kurios gali juos pagaminti.

Popieriaus padėklų gamybos mašina su 8 kampų dėže yra ypač naudinga nišoje: ji gamina struktūriškai tvirtą, nepralaidų-dėklą iš medžiagos, kuri yra perdirbama (su PE-dengta plokšte per tam skirtus srautus) arba kompostuojama (su PLA-dengtais variantais). Pati mašina nereikalauja didelių kapitalo investicijų, palyginti su celiuliozės formavimo linijomis, o įvairių dydžių padėklų įrankių pakeitimas vyksta gana greitai.

Baigiamosios mintys

Popieriaus dėklų gamybos mašinos su 8 kampų dėže veikimo principas iš esmės yra koordinuotas terminis -mechaninis formavimo procesas: šiluma suaktyvina dangą, mechaninis formavimas sukuria aštuonkampę geometriją, o kontroliuojamas aušinimas užfiksuoja konstrukciją. 8-kampų dizainas nėra estetinis pasirinkimas – tai inžinerinis atsakas į struktūrinius lankstymo kartono apribojimus kampų sandūrose, o mašina sukurta būtent taip, kad šios aštuonios sulankstymo sekos būtų tiksliai, greičiu ir dideliu garsu.

Pakavimo pirkėjams ar pirkėjų komandoms, žiūrinčioms į šią mašiną, pagrindiniai veikimo veiksniai, kuriuos reikia patikrinti, yra formavimo greitis, šildymo zonos valdymo tikslumas ir įrankio keitimo paprastumas. Taigi šie trys dalykai dažniausiai nusprendžia, ar mašina veikia didelės-mišrainės ar didelės{2}}apimties gamybos sąlygomis.

Nuorodos

Borgqvist, E. ir kt. (2024). Kartono kompozitų pakavimui termoformavimo proceso modeliavimas. BioResources, Šiaurės Karolinos valstijos universitetas. bioresources.cnr.ncsu.edu

Guo, L. ir kt. (2024). Tvarios biologiškai skaidžios maisto pakuočių dangos: išsami apžvalga. Green Chemistry, Karališkoji chemijos draugija. DOI: 10.1039 / D3GC02647G

Vishtal, A. ir kt. (2023). Termoformavimo operacijos ir įrankių parametrų įtaka kartoninių konteinerių savybėms. Pakavimo technologija ir mokslas, Wiley. DOI: 10.1002/tšk.2762

Europos maisto saugos tarnyba (EFSA). Su maistu besiliečiančių medžiagų saugos įvertinimas: polietilenas maisto pakuotėms. EFSA žurnalas, 2023 m.

Wikström, F. ir kt. (2023). Naujausia pažanga gaminant tvarią barjerinę popierinę maisto pakuočių dangą. Organinių dangų pažanga, Elsevier. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2023.107572