El món s'està allunyant de les-bosses de plàstic i de paper d'un sol ús ara són habituals a les botigues i als serveis d'alimentació. Però la bossa de paper no comença amb un article acabat. Es produeix en una línia de producció que plega, segella i talla ràpidament rotllos grans de paper kraft. No es pot fer a mà. La màquina de fabricació de bosses de paper és el sistema industrial per dur a terme aquesta tasca. Per entendre com funciona, cal mirar el treball col·laboratiu de l'enginyeria mecànica, la ciència dels materials i el control de processos.
Aquest article presenta el que aMàquina de fabricació de bosses de paper.Mostra com el paper cru es pot convertir en bosses acabades. Cobreix els diferents tipus de bosses que pot fer. També es comenten les normes tècniques que en guien el funcionament i la qualitat.
Definició i funció bàsica
La màquina d'envasar paper és un sistema de producció totalment automatitzat o semi{0}}automàtic. Converteix un rotlle continu de paper, normalment paper marró, en bosses acabades. El paper pot ser normal o a prova d'humitat-. Les màquines es fan mitjançant una sèrie de passos mecànics. Aquests passos inclouen enrotllar paper i controlar la tensió, imprimir si és necessari, formar tubs, segellar, arrugar, nanses addicionals, tallar i comptar.
Aquesta màquina pot produir molts tipus de bosses. Des de bosses planes senzilles per a fleques i farmàcies, fins a bosses resistents de paret múltiple per a ciment i productes químics, fins a bosses de compra-de compra amb nanses de paper retorçat o pla. El tipus de màquina i la seva configuració determinen quin tipus d'estils de bossa pot fer, la rapidesa amb què pot funcionar i l'automatització que pot ser.
Només Europa produirà uns 91 milions de tones de paper i cartró el 2022, segons la Confederació Europea de la Indústria del Paper (CEPI). Les qualificacions d'embalatge representen més del 55% de les qualificacions totals. D'això es pot veure que la mida dels equips de fabricació de bosses de paper (CEPI, 2023).
El procés de producció: etapa per etapa
Desenrotllament web i control de tensió
El procés comença amb el rotllo. El tambor sol tenir una amplada de 800-1400 mm i un pes de 800-1500 kg. Es col·loca en un suport motoritzat. El suport disposa d'un fre, tant pneumàtic com electromagnètic, que manté constant la tensió del paper. Segons el tipus i el gruix del paper, la tensió és generalment entre 20 i 80 N/m. Si la tensió és inestable, pot causar problemes. Aquests inclouen una mala alineació d'impressió, arrugues i cola desigual. Aquests errors s'executen a través de tots els passos posteriors.
Les màquines modernes utilitzen rodets ballarins o cèl·lules de càrrega. Tot això retroalimenta la tensió en temps real. Ajusten la pressió del fre a mesura que el rotllo es fa cada cop més petit. L'estàndard TAPPI T410 ofereix un mètode per mesurar el pes i la resistència del paper. Aquesta informació s'utilitza per a l'envasat. Els operadors utilitzen aquestes dades per establir la tensió correcta (TAPPI, 2021).
Formació de tubs
Una xarxa de paper pla passa per una sèrie de plaques plegables. Aquests fan girar les vores cap a dins. Això crea un tub rodó o pla. estació de cola adhesiu enganxat a una vora del paper. Normalment és PVA-a base d'aigua o cola de fusió calenta. A continuació, doblegueu les vores i premeu l'altra vora. Això crea costures contínues. Les costures de les bosses planes poden ser simples solapaments. O pot ser un tipus de bossa de diverses capes més sofisticada amb una bossa de fons o de diverses-parets.
La secció de conformació de canonades ha de mantenir la posició correcta del plec. Una desviació de 2 mm en aquest punt pot causar problemes. La bossa pot semblar torçada. l'àrea de tancament pot ser massa petita. O, quan algú intenta omplir una bossa, és possible que no s'obri correctament. Un estudi publicat al Journal of Applied Packaging Research va trobar que si l'amplada de la bossa de la costura solapada es redueix en més d'un 3%, la força del segell es reduïa aproximadament un 25%. Això fa que sigui probable que el fons s'esquerdi sota el pes (IAPRI, 2020).
Formació i segellat de fons
Un cop format el tub, talleu el tub a la longitud adequada de la bossa. Aquesta és una eina accionada per un ganivet rotatiu o servo. Cada tub de tall entra llavors a l'estació de modelat inferior. Allà, la part inferior del tub està plegada i segellada.
Per a les bosses de fons pla-, doblegueu la part inferior cap a dins i enganxeu-la pas a pas. Per a les bosses de la part inferior de les bosses de la compra, que s'utilitzen habitualment per a queviures i venda al detall, els extrems inferiors es dobleguen cap a dins. Això fa que el terra-de dos pisos sigui més ferm i el pes es distribueixi de manera més uniforme. L'estació d'enganxament-inferior col·loca la cola en un patró fix. Normalment és un rectangle o una estrella. Aquest disseny proporciona la zona lliure més gran amb menys cola.
El Comitè Europeu de Normalització té una norma anomenada EN13590. Aquesta norma preveu la prova de caiguda de la resistència dels sacs de paper. Si la bossa de tela falla la prova de caiguda amb el pes i l'alçada de caiguda establerts, vol dir que el segell inferior és massa feble o que el paper no és prou fort. Tots dos problemes deriven de la configuració de la màquina (CEN, 2020).
Adjunt del mànec
Per a les bosses que necessiten nanses, l'estació de formació-de nansa forma part de la màquina, col·locada després del segell inferior. Les nanses de paper retorçades provenen de tires de paper estretes. Aquestes tires es tallen, es retorcen i es fan llaços. A continuació, s'enganxen a l'interior de l'obertura de la bossa. Les nanses de paper pla es tallen d'una tira de paper separada amb un encuny. S'enganxen a l'exterior de la bossa amb adhesiu.
El pas d'enganxament-és la part mecànicament més complexa d'una màquina de fabricació de bosses de paper. Necessita un temps molt exacte entre l'alimentació del mànec, l'aplicació de la cola i la posició de la bossa. Això normalment es fa amb torretes d'índex servo-. Aquestes torretes col·loquen cada bossa al seu lloc amb una precisió de ±0,5 mil·límetres.
Tallar, comptar i apilar
Tipus de bosses de paper produïdes
Normalment es configura una màquina per fer una o dues bosses. Però el disseny modular us permet canviar de format en el mateix grup. Són habituals els següents:
- Bosses planes. Aquest és el tipus més senzill. S'utilitzen en fleques, productes agrícoles i farmàcies. No tenen tanca ni nansa.
- Bosses planes amb fuelle. Tenen esculls laterals. S'amplien per acollir articles més grans o voluminosos. Són habituals en el servei de menjar.
- Cartera-bossa inferior. Els seus fons eren plans i resistents. Això els va permetre mantenir-se sols. Són tipus de bosses de queviures estàndard.
- Bosses de compra amb nanses. Es tracta de fons de motxilla amb nanses addicionals. El mànec pot ser enrotllat o pla. S'utilitzen en botigues minoristes i restaurants.
Bosses multi-de paper de paret. Són bosses pesades. Estan fets de 2-6 capes de paper kraft. S'utilitzen en ciment, farina, productes químics i productes agrícoles. Aquests requereixen diferents tipus de maquinària i també poden formar obertures per a vàlvules.
Consideracions materials i estàndards de qualitat
Especificacions del paper
La presa de paper ha de complir certs estàndards de resistència i superfície. Per a les bosses de queviures, el pes bàsic del paper sol ser de 70 a 120 g/m2. La seva direcció mecànica ha de ser una resistència a la tracció com a mínim de 5,0 kN/m. ASTM D828 és un mètode de prova per mesurar la resistència a la tracció del paper. ASTM D6894 inclou com mesurar la resistència al trencament de la vora (ASTM International, 2022).
La humitat del paper també afecta la màquina. Si el contingut d'aigua és inferior al 4%, el paper és trencadís i apareixen esquerdes als plecs. Si supera el 8%, el paper s'estovarà i es pot enganxar a la frontissa. TAPPI T412 proporciona un mètode estàndard per mesurar la humitat del paper. Els operadors de màquines generalment intenten mantenir la humitat del paper entre el 5% i el 7% per obtenir resultats òptims (TAPPI, 2021).
Rendiment adhesiu
Els adhesius utilitzats per a la formació de tubs i el segellat de fons han de formar ràpidament enllaços forts. La màquina ofereix menys de 2 segons per a l'aplicació de cola i el següent pas. Els adhesius PVA a base d'aigua-funcionen remullant el paper ràpidament. Sota una pressió constant, arriben al 50% de la seva força d'unió final en menys de tres segons.
La ISO 1924 proporciona un mètode estàndard per provar la resistència a la tracció del paper i el cartró. També inclou la força de segellat dels productes acabats. Aquest és l'estàndard de qualitat utilitzat per comprovar la producció de la màquina (ISO, 2019).
Automatització i Integració Indústria 4.0
La maquinària moderna de fabricació de bosses de paper té un gran nombre de funcions de control digital. Els controladors lògics programables (PLC) gestionen la temporització de cada estació. El tauler d'interfície humà-màquina mostra dades-en temps real dels operadors. Això inclou la velocitat de producció, la taxa de residus, l'ús de cola i l'estat de la màquina.
Les configuracions més avançades fan servir Manufacturing Execution Systems (MES). Aquests sistemes fan un seguiment del rendiment de cada producte amb els objectius de qualitat. Enregistren automàticament detalls com ara la temperatura del segell, la quantitat de cola per bossa i la tensió de cada lot de paper. Aquestes dades contribueixen a complir els requisits de traçabilitat en la gestió de la qualitat ISO 9001. També admet el control de processos estadístics. Això facilita la detecció precoç de problemes abans que provoquin productes no desitjats (ISO, 2015).
Sostenibilitat i futur de la producció de bosses de paper
Els beneficis ambientals de les bosses de paper són ben coneguts. Els envasos de paper procedents de boscos gestionats de manera sostenible són una alternativa renovable i biodegradable als plàstics de combustibles fòssils-, diu la FAO. A Europa, els envasos de paper es reciclen més del 80%. Als Estats Units, és al voltant del 68% (FAO, 2022).
Però el paper consumeix molta energia i aigua. Així que les operacions de conversió eficients són molt importants. Aquestes operacions redueixen els residus, redueixen l'ús de cola i fan que la màquina funcioni de la millor manera possible. Això ajuda a reduir l'impacte ambiental global de les bosses de paper. Els fabricants de bosses de paper utilitzen entre un 96 i un 98% de paper, estalviant unes 4 tones de paper kraft per cada milió de bosses de paper produïdes. Això es compara amb el 92% de la línia base de la indústria. L'estalvi significa menys fibra, menys aigua i menys emissions per bossa de transport.
Conclusió
La màquina d'envasar paper és un sistema complex. Combina processament web, plegat de precisió, química de cola i control digital. La seva funció és convertir el paper kraft cru en bosses resistents i-de bon aspecte. Són més de 200 bosses per minut. Aquesta rapidesa i eficiència permet substituir les bosses de plàstic a gran escala a un cost raonable. A mesura que més països i regions prohibeixen els plàstics d'un sol -ús, la demanda de màquines de bosses de paper millors, més flexibles i més ecològiques seguirà creixent. L'enginyeria d'aquestes màquines és, per tant, una part clau del pas cap a sistemes d'envasament més circulars.
Referències
CEPI (Confederació d'Indústries Papereres Europees). (2023).Estadístiques clau: indústria europea de pasta i paper 2022. Brussel·les: CEPI.
TAPPI (Associació Tècnica de la Indústria de la Celulosa i Paperera). (2021).TAPPI T410: Gramàtica de paper i cartró (pes per unitat d'àrea)iT412: Humitat en paper i cartró. Peachtree Corners, GA: TAPPI.
IAPRI (Associació Internacional d'Instituts de Recerca en Embalatge). (2020).Efecte de la desalineació de la costura solapada sobre la resistència del segell en bosses de paper convertides. Journal of Applied Packaging Research, 12(3), 17–29.
CEN (Comitè Europeu de Normalització). (2020).EN 13590: Embalatge - Bosses de paper i cartró - Determinació de la resistència dels sacs de paper mitjançant el mètode de prova de caiguda. Brussel·les: CEN.
ASTM Internacional. (2022).ASTM D828: Mètode de prova estàndard per a les propietats de tracció de paper i cartróiD6894: Mètode de prova estàndard per mesurar la resistència-a l'esquinçament de la vora. West Conshohocken, PA: ASTM.
ISO (Organització Internacional per a la Normalització). (2019).ISO 1924: Paper i cartró - Determinació de les propietats de tracció. Ginebra: ISO.
ISO (Organització Internacional per a la Normalització). (2015).ISO 9001: Sistemes de gestió de la qualitat - Requisits. Ginebra: ISO.
FAO (Organització de les Nacions Unides per l'Alimentació i l'Agricultura). (2022).Envasos sostenibles basats en paper-: materials forestals- en l'economia circular. Roma: FAO.
