Una delle scelte tecniche più importanti che gli acquirenti fanno quando valutano le apparecchiature per la produzione di sacchetti di carta è come installare il metodo di fissaggio della maniglia.Macchina automatica per sacchetti di carta con maniglia in lineain modo che la lavorazione e l'attacco alla stessa linea di produzione, la formazione del tubo di carta, il fondo pieghevole e la consegna del sacchetto finito. Per comprendere questa macchina, è importante capire come funziona il processo online e in cosa differisce dai metodi offline. Ciò può aiutare gli acquirenti a scegliere la macchina giusta e aiutare gli operatori a utilizzare e mantenere l'attrezzatura in modo più efficiente.
Online e offline: differenze di base
È importante comprendere questi termini prima di spiegare come funzionano le macchine. "Online" significa che la maniglia è la stessa del processo di imbustamento. La carta entra da un'estremità della macchina e dall'altra estremità esce ininterrottamente un sacchetto finito con maniglia. "Offline" significa prima creare borse. Vengono quindi trasferiti su un'altra macchina o area di lavoro manuale, dove successivamente viene fissata la maniglia.
Il metodo offline è inizialmente più semplice da configurare, ma richiede più passaggi di elaborazione e spazio di archiviazione aggiuntivo tra i processi. I sacchi devono essere impilati, immagazzinati e trasferiti su una seconda macchina. Durante questo periodo, la carta potrebbe assorbire umidità o danneggiarsi. UNMacchina automatica per sacchetti di carta con maniglia in linearimuove questi passaggi aggiuntivi. Le maniglie si collegano mentre i sacchi si muovono attraverso la macchina sotto tensione controllata. Di conseguenza, le maniglie vengono posizionate in modo più accurato e le borse finite sono più uniformi.
La sequenza di collegamento della maniglia in linea
Fase 1 – Produzione di reti e tubi di carta
Gli allegati della maniglia non iniziano alla Handle Station. Era qualche passo avanti. Il cilindro viene allungato e spiegazzato sotto tensione controllata per formare una piega. Le cuciture longitudinali vengono poi realizzate con adesivo. Le cuciture vengono pressate in un tubo di carta continuo. Gli adesivi sono solitamente colla PVAc a base d'acqua-o gel di amido. La ricerca di Gadhave et al. (2022) mostra che la colla deve penetrare bene nelle fibre della carta. Una forte penetrazione è più importante delle ampie aree di contatto superficiale nella resistenza alla tensione.
I tubi devono avere una larghezza costante e la posizione corretta della cucitura. Questo è importante perché la posizione della maniglia viene misurata dal centro del tubo. Se il diametro del tubo cambia, la posizione della maniglia potrebbe diventare imprecisa.
Fase 2 – Modellatura del fondo
Quindi, taglia il tubo di carta in pezzi larghi. Quindi piega e incolla il fondo. La maggior parte dei sacchetti di carta hanno una struttura a fondo quadrato con poche pieghe e toppe di rinforzo. Il peso del contenuto della borsa di supporto inferiore durante l'uso.
Il fondo e la maniglia sono le due parti principali che trasportano il carico. Dopo che il substrato è stato compresso e fissato, il sacco raggiunge una forma e una dimensione fisse. Il supporto della maniglia utilizza quindi questa forma come punto di riferimento per posizionare la maniglia in modo accurato.
Fase 3 – Pre-Foratura
Quindi spostare il sacco alla stazione di perforazione. C'erano due fori nella parte superiore della borsa e uno su ciascuna estremità del manico.
La dimensione del buco è importante. Il foro non dovrebbe essere né troppo grande né troppo piccolo. Se il foro è troppo grande, il sistema di bloccaggio della maniglia potrebbe non trattenere saldamente la borsa. Se il foro è troppo piccolo, la corda può danneggiare le fibre della carta durante l'inserimento. Ciò indebolisce l'area attorno al foro.
La norma ISO 1924-2:2008 fornisce un metodo per testare la resistenza alla trazione di carta e cartone. Questo test aiuta a determinare quanta pressione può sopportare la carta attorno al perforatore. La forza di quest'area dovrebbe essere superiore alla trazione massima della maniglia, con ulteriore margine di sicurezza.
La maggior parte delle macchine utilizza punzoni in acciaio e stampi inversi in metallo duro per creare fori. Col tempo, i pezzi si consumano. Di conseguenza, cambiano la dimensione del foro e la massa dei bordi. La stazione di punzonatura, quindi, è spesso una delle sezioni meccaniche che necessita di una costante manutenzione.
Fase 4 – Formazione della corda (assemblaggio di torsione lineare)
Questa fase è ciò che rende unMacchina automatica per sacchetti di carta con maniglia in lineadiverso da una macchina che utilizza-l'-elaborazione standard fornita dall'esterno. In questo sistema, una striscia di carta kraft viene alimentata direttamente nella macchina. Il nastro è solitamente più leggero e più stretto della carta in busta, con una grammatura base di circa 40–80 g/m².
Il nastro entra nel gruppo dell'albero rotante. Mentre il nastro avanza, il perno lo fa ruotare e trasforma la striscia di carta piatta in un filo circolare. Questo processo avviene continuamente durante la produzione.
Il parametro operativo più importante è la torsione della fune metallica. Di solito si tratta di una misura della coppia per unità di lunghezza (TPM). Il TPM dipende dalla relazione tra la velocità del mandrino e la velocità di avanzamento. Se il fuso ruotasse più velocemente, la corda verrebbe attorcigliata di più. Se la carta si muovesse più velocemente, la torsione sarebbe ridotta.
Brookstein (2002) ha scoperto che la resistenza del filo di carta ritorto aumenta con il grado di distorsione, ma solo fino a un certo punto. Successivamente, aggiungere più torsioni può ridurre la resistenza della corda perché le fibre sono troppo compresse l'una contro l'altra.
Per le operazioni della macchina, ciò significa che il TPM deve essere mantenuto entro un determinato intervallo. Una maggiore torsione non significa sempre una corda più forte. Se si aumenta la velocità del mandrino senza aumentare la velocità di avanzamento, la fune diventa troppo attorcigliata e debole. La corda può sembrare più tesa e completarsi meglio, ma la sua resistenza effettiva potrebbe essere ridotta.
Dopo la torsione, la corda entra in una sezione di raddrizzamento. Questa sezione elimina qualsiasi arricciatura residua causata dal processo di distorsione. La corda deve essere tesa il più diritta possibile prima di raggiungere la testa di inserimento. Se la corda fosse ancora arricciata, potrebbe entrare nel foro in modo non uniforme. Ciò si traduce in diverse profondità di inserimento e una qualità di bloccaggio della maniglia incoerente.
Fase 5 – Inserimento e bloccaggio della maniglia
Una volta formata la corda di carta, tagliarla a pezzi con una lama rotante. La lama funziona in sincronia con il ciclo di insacco. La maniglia della corda tagliata viene quindi spostata sopra il foro pre-perforato attraverso il sistema di trasporto.
La testa di inserimento spinge quindi entrambe le estremità della corda fuori dal sacco e nel foro corrispondente. La corda viene inserita ad una certa profondità in modo che parte della corda si estenda sotto la superficie interna della borsa.
Dopo aver inserito la corda, posizionare una rondella di carta pieghevole o un blocco di sicurezza all'estremità di ciascuna corda all'interno della borsa. Il lucchetto viene quindi premuto saldamente contro la parete interna della borsa.
La funzione principale dei lucchetti è quella di distribuire la tensione su fogli di carta più grandi. Senza l'imbottitura, la trazione si concentrerà sul bordo del foro. Questa zona è solitamente la parte più debole della struttura della carta perforata. Utilizzando i cuscinetti di bloccaggio, la forza viene distribuita su un'area più ampia. Nella maggior parte dei casi, l'area di contatto della guarnizione è circa 8-12 volte l'area del foro. Ciò aiuta a rafforzare la maniglia e a ridurre il rischio di estrarla.
Gli adesivi per i cuscinetti di bloccaggio sono diversi da quelli utilizzati per formare i tubi di carta. In questa fase, l’adesione rapida è più importante della penetrazione profonda. Il dispositivo di bloccaggio deve essere incollato saldamente al sacco prima che il sacco lasci l'area di compressione.
Di conseguenza, gli hot melt vengono spesso utilizzati per sostituire gli adesivi a base d'acqua-. Gli adesivi Thermalmelt possono raggiungere rapidamente la massima resistenza, solitamente entro 1-3 secondi dal raffreddamento. Funzionano bene anche su diversi tipi di carta e non risentono dell'assorbenza della carta.
Sincronizzazione: perché l'allegato dell'handle online è un problema di ingegneria di controllo
Il movimento di inserimento della maniglia, il processo di taglio della corda e il movimento di trasporto del sacco devono funzionare insieme in momenti precisi. Le macchine moderne lo fanno tramite un sistema di camme elettroniche basato su servo- anziché tramite riduttori meccanici convenzionali.
In questo sistema, tutti i principali movimenti della macchina sono collegati a un segnale dell'encoder master. Il trasportatore dei sacchetti, l'alimentatore a fune, la taglierina, la testa di inserimento, l'applicatore del tampone di bloccaggio seguono tutti questo segnale. Ogni parte si muove secondo una relazione temporale programmata, mantenendo il processo sincronizzato.
Il vantaggio principale del sistema a camma elettronica è la flessibilità. Gli operatori possono modificare la posizione o la spaziatura della maniglia attraverso un sistema di controllo senza dover sostituire le parti meccaniche. Ad esempio, quando si produce un sacchetto con una larghezza o una posizione della maniglia diversa, l'operatore regola semplicemente i parametri della macchina.
Ma anche i sistemi a camme elettroniche richiedono un controllo preciso. Se un servoazionamento perde il feedback dell'encoder o se le connessioni meccaniche creano spazi vuoti, l'intervallo tra i movimenti della macchina potrebbe non essere corretto. Quando ciò accade, la testa di inserimento potrebbe funzionare nel momento sbagliato. Di conseguenza, la maniglia potrebbe trovarsi nella posizione sbagliata o non essere completamente inserita nella borsa.
Per evitare ciò, la macchina utilizza sensori di registrazione per monitorare la posizione del sacco. Si tratta solitamente di sensori fotoelettrici che leggono il segno di registrazione stampato o il bordo anteriore vuoto del sacchetto di prova. Le informazioni del sensore vengono rinviate al sistema di controllo, che corregge automaticamente piccoli errori di temporizzazione e mantiene coerente il processo.
Con il passare del tempo, sulla superficie del sensore si accumulano polvere di carta e nebbia adesiva. Questa contaminazione può ridurre la precisione del sensore e causare la posizione errata della maniglia. La pulizia del sensore dovrebbe pertanto far parte della manutenzione regolare. Le ispezioni dovrebbero essere effettuate su base regolare e non solo quando sorgono problemi.
Verifica della qualità dell'attacco della maniglia online
La misurazione della qualità più importante dell'attacco della maniglia è la trazione. La trazione è il massimo che la maniglia può sopportare prima che si verifichi un malfunzionamento. Possono verificarsi guasti quando le corde si rompono, i fori di carta si strappano attorno alle stesse o i blocchi di chiusura vengono separati dai sacchetti.
I produttori in genere testano la trazione prelevando campioni di sacchetti da ciascun lotto di produzione e applicando tensione fino a quando la trazione non fallisce. È un test distruttivo perché i sacchetti dopo il test non sono utilizzabili. Standard come ASTM D5276 e ISO 2234 forniscono un metodo generale per valutare le prestazioni degli imballaggi. In questi sistemi di prova, la resistenza della maniglia è uno dei fattori chiave delle prestazioni.
Un'altra importante misura di qualità è la precisione della posizione della maniglia. Controllare misurando la distanza dal centro del foro al bordo della parte superiore della borsa e la distanza tra i due fori della maniglia.
La posizione della maniglia influisce direttamente sulle prestazioni della borsa. Se la maniglia è troppo vicina al bordo superiore, l'estremità della corda potrebbe impedire la piegatura o la chiusura della borsa. Se la maniglia non è posizionata in modo uniforme, la borsa potrebbe penzolare lateralmente durante la movimentazione. Ciò esercita una maggiore pressione sulla maniglia e può ridurre le prestazioni di trasporto della borsa.
Macchina automatica per sacchetti di carta con maniglia in lineaaiuta a mantenere la coerenza della qualità, poiché i manici sono collegati al sacchetto di carta nello stesso processo di produzione. Ogni borsa viene inserita nel sistema tramite la stessa maniglia e segue le stesse impostazioni di funzionamento. Ciò semplifica la misurazione e il controllo della posizione di trazione e movimentazione di ciascun lotto.
Invece, un allegato handle offline aggiunge un'altra fase di produzione. Questo processo aggiuntivo introduce più variazioni, rendendo più difficile individuare la causa esatta dei problemi di qualità quando si verificano.
Specifiche dei materiali in ingresso e loro effetti a valle
La qualità dell'attacco della maniglia in linea dipende in larga misura dalla qualità dei materiali utilizzati. Anche se la macchina funziona correttamente, la scarsa qualità del materiale può causare l’indebolimento dell’impugnatura, con risultati incoerenti.
Il nastro Kraft utilizzato per realizzare la corda di carta deve avere una resistenza alla trazione sufficiente nella direzione della macchina (MD) e nella direzione trasversale (CD). Secondo la norma ISO 1924-2:2008, entrambi i valori di resistenza sono importanti perché il processo di torsione spinge la carta in direzioni diverse. La fune metallica non solo viene allungata, ma subisce anche una torsione durante il processo di formazione.
Il contenuto di umidità è un altro fattore importante. Se il nastro contiene troppa umidità, la corda finita diventerà più morbida ed elastica. Quando la testa di inserimento spinge la fune nel foro, comprime la forza anziché trasmetterla uniformemente lungo la lunghezza. Pertanto, la corda può essere piegata o deformata prima di raggiungere la profondità di inserimento richiesta. Ciò può portare a un fissaggio della maniglia debole o incompleto.
Anche la carta per sacchetti deve avere una grammatura base (g/m²) costante su tutto il rotolo. La grammatura stabile della carta aiuta a mantenere prestazioni di perforazione stabili durante la produzione.
Se un pezzo di carta è più sottile del previsto, la stazione di perforazione potrebbe produrre bordi dei fori ruvidi o strappati invece di fori puliti. Quando ciò accade, l’area attorno al foro si indebolisce. La distribuzione della tensione della guarnizione di bloccaggio non è uniforme e l'area effettiva del cuscinetto è inferiore ai requisiti di progettazione. Ciò può ridurre la forza del trattamento e rendere le prestazioni della sacca più imprevedibili.
Conclusione
Il processo di lavorazione online degli accessori per le macchine per sacchetti di carta completamente automatizzati non è facile. Prevede diverse operazioni di collegamento come la formazione della fune, la foratura, l'inserimento della maniglia e il bloccaggio della maniglia. Ogni passaggio influisce sulla fase successiva del processo di produzione.
La qualità della maniglia finale dipende dalle prestazioni di ciascuna stazione. Se la corda non è formata correttamente, l'inserimento della maniglia potrebbe diventare instabile. Se la dimensione del foro non è corretta, il sistema di bloccaggio potrebbe non funzionare correttamente. Se il lucchetto non viene utilizzato correttamente, potrebbe ridurre la resistenza della maniglia.
Poiché tutte queste operazioni vengono eseguite sulla stessa linea di produzione, le impostazioni della macchina e le condizioni di processo possono essere monitorate e regolate in ciascuna stazione durante il processo di produzione.
Riferimento
Gadhave, RV et al. "Adesivi nell'industria degli imballaggi di carta: An Overview" nella rivista ad accesso aperto-Polymer Chemistry. 12(2), 2022, pp. 49-73. (Sistemi leganti PVAc e amido a base di acqua-, profondità di penetrazione delle fibre, requisiti di chiodatura rapida per applicazioni di bloccaggio a pressione-fit in imballaggi di carta)
Brookstein, DS, "Proprietà fisiche delle strutture ritorte. II. Filati industriali, corde e cordoni". Journal of Applied Polymer Science 83.2, 2002, pp. 367-378. (Ottimizzazione della torsione per unità di lunghezza, relazione funzionale tra resistenza alla trazione e angolo di torsione, meccanica delle fibre elicoidali nella corda di carta)
ISO 1924-2:2008. Determinazione delle proprietà tensili di carta e cartone - Parte 2: Metodo della velocità di allungamento costante (20 mm/min). Organizzazione internazionale per la standardizzazione, 2008. (Metodo della prova di trazione MD e CD, calcolo del carico del cuscinetto attorno al foro, verifica delle specifiche del materiale in ingresso)
ISO2234:2021. Imballaggio - Colli di trasporto completi e riempiti e carichi unitari - Test di impilamento utilizzando un carico statico. Organizzazione internazionale per la standardizzazione, 2021. (quadro delle prestazioni dei pacchetti di trasporto; gestione dei requisiti di carico nell'ambiente di simulazione della distribuzione)
ASTM D5276-98(2022). Metodo di prova standard per la prova di caduta di contenitori caricati mediante caduta libera. ASTM International, 2022. (Test delle prestazioni di caduta del pacco; gli allegati sono trattati come elementi di carico funzionale in una valutazione completa delle prestazioni del pacco)
