Supermarketid jagavad iga päev miljoneid toidukotte. Kotid peavad mahutama umbes 5–15 kilogrammi lasti. Need võivad olla konservid, pudelid, värsked tooted ja külmutatud toiduained. Käepide ei tohi koti kandmisel rebeneda, rebeneda ega kaotsi minna. Kassa katkine kott pole väike probleem. See võib kahjustada tooteid, ärritada kliente ja seada kauplused seaduslikku ohtu. Seetõttu on toidupoekettidel kotitarnijatele ranged kaalunõuded. Sellepärast ontoidukottide valmistamise masinpeab olema ehitatud nii, et see tagab stabiilsuse ja tugeva jõudluse suurtel kiirustel.
See artikkel tutvustab kaasaegse toidukottide pakkimismasina mehaanilisi, materjali- ja protsessiomadusi, mille tõttu toidukottide pakkimismasina kaal ulatub ja ületab supermarketite ostmise kaalustandardi.
Jaemüügisektori{0}}koormusnõuete mõistmine
Enne masinaehituse mõistmist peaksime täpselt teadma, mida supermarketid vajavad. Suured jaemüügikontsernid kasutavad koti vastuvõetava jõudluse määramiseks tavaliselt standardseid testimismeetodeid. American Society for Testing and Materials (ASTM) omab ASTM D4649 standardit. See annab võimaluse testida toidukottide kandevõimet. See hõlmab nii paberit kui ka plastikut. Standard ütleb, et tüüpiline toidukott peab taluma staatilist vertikaalkoormust vähemalt 8 kg vähemalt 10 sekundit. Käepidemeid, õmblusi ega põhja ei tohi katki teha (ASTM International, 2021).
Praktikas on paljud supermarketite ketid oma piiranguid tõstnud. Tavaliselt laeb need 10–12 kilo. See hõlmab töötlemata töötlemist, teravaid tooteid ja virnastamist transpordi ajal. Euroopa standard EN materjalireeglite ja jäätmete vähendamisega. Siiski saadab see mehaanilise testimise üksikasjad ISO (ISO) riiklikele standarditele (Euroopa Standardikomitee, 2020).
Seetõttu ei peaks toidukottide valmistaja toodetud kotid mitte ainult nendele nõuetele vastama, vaid neil peab olema ka nendest nõuetest kõrgem ohutusvaru. Seda tuleb teha iga partii puhul, muutes kotte vähe.
Mehaanilised omadused, mis määravad kandevõime
Põhja tihendus ja tugevdamine
Toidukoti põhi on kõige pingelisem koht. Olenemata sellest, kas kott on lameda-põhjaga paberkott või plastikust T-särgikott, peab põhi jaotama eseme kaalu ühtlaselt üle kogu selle ala. Atoidukottide valmistamise masinkäsitleb neid tehnilisi meetodeid.
Paberist toidukottide puhul voldib masin kokku ja kleepub mitme kihi põhjale. Seda me nimetame "koti põhjaks" või "plokiks". Alumine vormimisjaam hoiab liimimustrit, mis katab kogu alusklapi laiuse. Seejärel vajutage klappi seadistatud rõhul ja temperatuuril. Kilekotid peavad olema enne masina juurest lahkumist täielikult tahkunud. Ajakirjas Journal of Applied Polymer Science avaldatud uurimustöö on näidanud, et veepõhise -liimi nihketugevus võib töödeldud pruunil paberil olla vahemikus 4,5–6,0 N/cm2. See on piisav, et vältida põhja pragunemist tavalise toidupoe koorma korral (Wiley, 2019).
Kilekottide puhul on alumine tihend termiliselt keevitatud. Tihend kasutab temperatuuri, rõhu ja viibimisaja kombinatsiooni, et sulatada polümeerikihid tahkeks sidemeks. Kui tihend ei ole valmis,-tavaliselt seetõttu, et temperatuur pole isegi ületanud riba-, siis alt õmblused ebaõnnestuvad. See on toidupoe kilekottide purunemise peamine põhjus. Uus masin lahendab selle probleemi servo{6}}juhitavate tihendussüsteemidega. Need andurid jälgivad temperatuuri riba ümber reaalajas.
Käepideme kinnitus ja käepideme geomeetria
Käepide oli teine nõrkus. Paberkottides võib käepide olla koti osa (väänatud või lame paberist käepide) või eraldi koti külge kinnitada. Plastikust T-särgikottides on töötlus lõigatud samast torukujulisest kilest, mis kott. See muudab need oma olemuselt tugevamaks. Kuid ainult siis, kui lõigatud kuju hajutab survet õigesti.
Toidukottide valmistamise masinkäepidemega paberkottidega mudelid peavad tagama käepideme kinnituskoha piisava kleepuva ala ja liimikatte. Kleebise kohale kandmiseks kasutage täppisliimipüstoleid või -rulli. Need liimimustrid annavad kõige rohkem kontaktpinda. Samuti väldivad nad liigset liimi, mis nõrgendab ümbritsevaid paberikiude. Rahvusvahelise Pakendiuuringute Instituutide Assotsiatsiooni (IAPRI) uuring näitas, et umbes 63% toidupoekottide konstruktsioonitõrkeid on põhjustatud vigasest käepideme kinnitusest. Uuring näitas ka, et liimimispinna 15% suurendamine vähendaks rikete määra peaaegu 40% (IAPRI, 2022).
Kilekottide jaoks lõikab käepideme kotivalmistaja sees olev täpne vorm. Vorm peab jääma teravaks ja ranges vahemikus. Kui vorm on tuhm või ühenduseta, tekib käepideme põhjas väike rebend. Pisarad kasvavad koormuse all, põhjustades käepideme enneaegse klõpsamise.
Kiilude moodustumine ja seina terviklikkus
Tihend on pakendi sissepoole{0}}volditavad külgpaneelid. Need avanevad mahuka projekti jaoks. Samuti aitavad need koti raskust hajutada. Kui volt ei ole hästi moodustatud, luuakse volti pingepunkt. See võib koti mööda kortsu rebeneda.
Klappimisjaam-atoidukottide valmistamise masinkasutab reguleeritavaid juhtplaate ja servo{0}}ajamiga kokkupandavaid labasid. Need moodustavad ühtlased ja teravad kortsud. Paberkottide puhul ei põhjusta kortsud paberikiudude pragunemist. Kilekottide puhul ei põhjusta voltimine survevalgendust ega kile õhenemist. Erineva koti suuruse ja paksuse materjali paksuse korral suudab masin hoida kiilude kvaliteeti muutumatuna, mis mõjutab otseselt koti kaalu hajumise efekti.
Materjalikäsitlus ja substraadi ühilduvus
Kandevõime-ei tulene ainult mehaanilisest mehaanikast. See sõltub ka sööda kvaliteedist ja tüübist. Hästi-konstrueeritud masin võib töötada erinevatest materjalidest, kuid säilitab tootmise järjepidevuse.
Paberist aluspinnad
Paberiga töötavad toidukotimasinad peavad käsitlema jõupaberit, mille ruutmeetrikaal on 80–150 g/m2. Masina pingekontrollisüsteem peab hoidma kanga pinget ühtlaselt kogu paberirulli laiuses. See hoiab ära kortsude, nihestuste või rebenemise vormimise ajal. Kui pinge on liiga suur, venib see välja ja nõrgestab paberikiude. Kui pinge on liiga madal, ei joondu voldid korralikult ja liim kleepub ebaühtlaselt kokku.
ÜRO Toidu- ja Põllumajandusorganisatsioon (FAO) ütleb oma pakendite jätkusuutlikkuse juhistes, et toidukottide jaoks mõeldud jõupaberi tõmbetugevus peaks olema masina suunas 5,0 kN/m ja ristsuunas 2,5 kN/m. See tagab, et kotte saab laadida, kui need on valmis (FAO, 2022). Masina veebi{5}}käitlussüsteem peab säilitama need omadused vormimise, lõikamise ja tihendamise ajal.
Plastkile aluspinnad
Toidukaupade kilekottide jaoks töötab masin puhutud või valatud polüetüleenkilega. Selliste kilede paksus on tavaliselt 15 kuni 40 mikronit. Koti lõpliku kandevõime määravad kile tõmbetugevus, purunemispikenemine ja kile löögikindlus noolelöögile. ISO 527 ja ASTM D1709 määratlevad need omadused. Masina ülesanne on kilet õrnalt töödelda. See väldib defekte. Samuti peab masin vastavalt konkreetsele polümeeri tüübile ja paksusele õigesti seadistama kuumtihenduse parameetrid.
Kvaliteedikontroll ja tekstisisene testimine
Kaasaegsel toidukottide süsteemil on sisseehitatud kvaliteedi jälgimine. See tagab, et kandevõime püsib kogu tootmisprotsessi vältel teatud vahemikus. Nendel süsteemidel on tavaliselt:
- Visuaalsed kontrollisüsteemid liimi katvuse, tihendi kvaliteedi ja mõõtmete täpsuse kontrollimiseks kogu tootmiskiirusel
- Pinge jälgimise andurid suudavad enne väljundkvaliteedi kahjustamist tuvastada võrgu katkemise või triivimise
- Statistilise protsessijuhtimise (SPC) tarkvara põhisätete, näiteks tihendi temperatuuri, viibimisaja, liimikoguse jälgimiseks. See märgib kõik muudatused väljaspool seadistusvahemikku.
Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon (ISO) hõlmab pakendikvaliteedi juhtimist standardite ISO 9001 ja ISO 15378 kaudu. Mõlemad standardid nõuavad, et tootjad kasutaksid protsessi juhtelemente, mis tagavad toote ühtlase jõudluse (ISO, 2023). Masinate sisemine jälgimine on nende reeglite täitmiseks kõige lihtsam viis. See tuvastatakse defekti ilmnemisel, mitte proovide kontrollimisel pärast tootmist.
Kiiruse saavutamine jõudu ohverdamata
Üks toidukoti valmistamise raskemaid osi on kõrge{0}}kandevõime säilitamine. Supermarketid peavad tootma 150–300 kotti minutis paberi ja 300–500 kotti minutis plastmassi jaoks. Selle kiirusega lüheneb kõvenemisaeg, tihendi jahutusaeg ja materjali settimise aeg.
Masinatootjad lahendavad selle probleemi mitme{0}jaama paralleeltöötlusega. See tähendab, et mitu kotti on korraga erinevates vormimisetappides. Nad kasutavad ka paremat protsessi ajastust. Näiteks võib paberkotimasin pärast jaama põhja kleepimist kasutada pikemat jahutuskanalit. See tagab kilekottide täieliku tahkumise enne virnastamist ja loendamist isegi suure saagikuse korral. Samamoodi saab kiirjahutusega tihendeid kasutada kilekotimasinatel. See võimaldab stabiilset keevitust vähem kui 0,3 sekundiga. Järgmise koti saab seejärel kohe ära visata, ilma et oleks oht, et tihend puruneks. Hästi{10}}häälestatudtoidukottide valmistamise masinsünkroonib kõiki neid jaamu, et saavutada ühtlane väljund, säilitades samal ajal{0}}koorma kandmise terviklikkuse igas kotis.
Järeldus
Toidukottide valmistaja vastab supermarketite{0}}koormusvajadustele täpse mehaanilise disaini, materjaliteaduse ja protsessijuhtimise kombinatsiooni kaudu. Alumine tihend peab moodustama sideme, mis jaotab raskuse kogu aluspinna ulatuses. Käepideme kinnitus või lõikamine peab olema maksimaalse pinge kohas konstruktsiooniliselt kindel. Kiilude moodustumine peab pakkuma stabiilseid volte, et vastu seista pinge suurenemisele. Sisseehitatud kvaliteediseire peab tuvastama probleemid enne, kui halvad kotid jõuavad klientideni.
Tulemuseks on kott, mis mahutab usaldusväärselt 10 kg või rohkem toiduaineid. Tundub lihtne asi, kuid see tuleneb liimikeemia, polümeerifüüsika ja mehaanilise täpsuse keerulisest kombinatsioonist. Masin peab tegema rohkem, kuna uued jätkusuutlikkuse eeskirjad sunnivad tööstust kasutama õhemaid materjale ja ringlusse võtma rohkem sisu. Selle tulemusena muutub kaupluse ootuste täitmiseks olulisemaks tugev inseneritöö ja protsesside juhtimine.
Viited
ASTM International. (2021).ASTM D4649: Standardne juhend kandepaberist transpordikottide valiku ja kasutamise kohta. West Conshohocken, PA: ASTM.
Euroopa Standardikomitee. (2020).EN 13428: Pakend - Tootmise ja koostise spetsiifilised nõuded - Vältimine allika vähendamise teel. Brüssel: CEN.
Wiley. (2019).Vesi{0}}põhiste liimsidemete nihketugevus töödeldud jõupaberist aluspindadel. Journal of Applied Polymer Science, 136(18), 47531.
IAPRI (Rahvusvaheline Pakendiuuringute Instituutide Liit). (2022).Toidupoekoti konstruktsiooni toimivuse tõrkerežiimi analüüs: käepideme kinnitus ja põhjaõmbluse terviklikkus. IAPRI aastakonverentsi materjalid.
FAO (ÜRO Toidu- ja Põllumajandusorganisatsioon). (2022).Säästev toidupakendamine: paber{0}}toidukaupade kottide materjalispetsifikatsioonid. Rooma: FAO.
ISO (Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon). (2023).ISO 15378: esmased ravimite pakkematerjalid - Erinõuded standardi ISO 9001 rakendamiseks seoses hea tootmistavaga. Genf: ISO.
