Сегодня пластиковые пакеты стали неотъемлемой частью жизни людей по всему миру. Ежегодно производится более одного триллиона таких пакетов, которые используются в различных сферах деятельности человека. Они применяются для упаковки бытовой техники, переноски продуктов питания и во многих других целях.
Пластиковые пакеты производят из полимерного материала, который называется полиэтилен (PE). Он состоит из длинных цепочек атомов углерода и водорода. Структура этих цепочек может различаться в зависимости от того, какой вид полиэтилена необходимо получить. Однако практически все виды полиэтилена используются для производства различных типов пластиковых пакетов.
Например, HDPE – это полиэтилен высокой плотности, который является наиболее распространённым типом полиэтилена, используемым для производства сумок. Этот пластик состоит из прямых цепочек молекул, которые практически не ветвятся, оставаясь линейными от начала до конца. Благодаря этой линейной структуре материал получается очень прочным и выдерживает значительную нагрузку без разрывов.
LDPE – это полиэтилен низкой плотности, то есть он состоит из разветвлённых цепей полимерных материалов. Это лёгкий, почти плёночный пластик, который обычно используется для изготовления сухих чистящих мешков, необходимых для упаковки одежды.
Структура LLDPE похожа на структуру линейного полиэтилена низкой плотности, но не обладает такой же прочностью, как HDPE. Это означает, что мешки, изготовленные из LLDPE, должны быть толще и тяжелее, чтобы обеспечить необходимую прочность. Одним из распространённых примеров таких мешков являются сумки, используемые в магазинах одежды.
LDPE – это полиэтилен низкой плотности, то есть он состоит из разветвлённых цепей полимерных материалов. Это лёгкий, почти плёночный пластик, который обычно используется для изготовления сухих чистящих мешков, необходимых для упаковки одежды.
Структура LLDPE похожа на структуру линейного полиэтилена низкой плотности, но не обладает такой же прочностью, как HDPE. Это означает, что мешки, изготовленные из LLDPE, должны быть толще и тяжелее, чтобы обеспечить необходимую прочность. Одним из распространённых примеров таких мешков являются сумки, используемые в магазинах одежды.
Полиэтилен — один из самых универсальных и распространённых термопластов в мире. Он обладает множеством полезных свойств, таких как прочность, почти полное отсутствие поглощения влаги, высокая химическая инертность, низкий коэффициент трения, а также его легко обрабатывать.
Экструзия
Производство пластиковых пакетов — это технологический процесс, который включает в себя два основных этапа: изготовление полимерной плёнки и создание готового пакета.
Первый этап называется экструзией. В зависимости от того, какой результат необходимо получить, выбирают один из двух методов: экструзию литой плёнки или экструзию с выдуванием плёнки.
Литые плёнки используются для упаковки пищевых продуктов и текстиля, для обертывания цветов, ламинирования других материалов и так далее. Обычно процесс создания литой плёнки включает операцию соэкструзии. Это значит, что два или более материалов одновременно выдавливаются из одной матрицы, образуя многослойную плёнку. Это связано с тем, что для многих применений пластиковых плёнок требуется прочность, которую невозможно достичь, используя только один материал. Например, для пищевой упаковки необходимы плёнки с возможностью кислородного барьера. Количество слоёв, их расположение в соэкструдате и толщина каждого слоя могут варьироваться в зависимости от конкретного применения плёнки.
Первый этап называется экструзией. В зависимости от того, какой результат необходимо получить, выбирают один из двух методов: экструзию литой плёнки или экструзию с выдуванием плёнки.
Литые плёнки используются для упаковки пищевых продуктов и текстиля, для обертывания цветов, ламинирования других материалов и так далее. Обычно процесс создания литой плёнки включает операцию соэкструзии. Это значит, что два или более материалов одновременно выдавливаются из одной матрицы, образуя многослойную плёнку. Это связано с тем, что для многих применений пластиковых плёнок требуется прочность, которую невозможно достичь, используя только один материал. Например, для пищевой упаковки необходимы плёнки с возможностью кислородного барьера. Количество слоёв, их расположение в соэкструдате и толщина каждого слоя могут варьироваться в зависимости от конкретного применения плёнки.
В процессе экструзии литой плёнки расплавленный полимер проходит через плоскую матрицу, приобретая форму плоской плёнки. Матричная система может состоять из матрицы и блока подачи (если используется соэкструзия) или только из матрицы, если применяется технология монослойной экструзии.
Процесс начинается с подачи гранул через гравиметрическую систему подачи в один или несколько экструдеров. Затем материалы расплавляются и смешиваются с помощью экструдеров, фильтруются и подаются в матричную систему. Сразу после выхода из матрицы расплав выходит в охлаждающий блок, где его температура снижается при контакте с холодной водой через охлаждающий валик.
В цикле получения литой плёнки степень вытяжки и ориентации значительно меньше, чем в процессе производства выдувной плёнки. Кроме того, механические свойства плёнки в поперечном направлении ниже, чем у материалов, полученных в процессе выдувной плёнки, из-за более высокого уровня ориентации, который испытывает плёнка при выдувании.
Процесс начинается с подачи гранул через гравиметрическую систему подачи в один или несколько экструдеров. Затем материалы расплавляются и смешиваются с помощью экструдеров, фильтруются и подаются в матричную систему. Сразу после выхода из матрицы расплав выходит в охлаждающий блок, где его температура снижается при контакте с холодной водой через охлаждающий валик.
В цикле получения литой плёнки степень вытяжки и ориентации значительно меньше, чем в процессе производства выдувной плёнки. Кроме того, механические свойства плёнки в поперечном направлении ниже, чем у материалов, полученных в процессе выдувной плёнки, из-за более высокого уровня ориентации, который испытывает плёнка при выдувании.
Поскольку в производстве пакетов обычно не требуется использование плотных плёнок для исходного материала, экструзия с выдувом плёнки стала наиболее популярным методом для их изготовления.
На начальном этапе в этой производственной линии также используется экструдер (или несколько экструдеров), который нагревает гранулы полиэтилена до высокой температуры. При этой температуре гранулы плавятся и размягчаются. Затем расплавленный пластик поступает в матрицу машины, где задаётся толщина мешка.
Но затем процесс продолжается непрерывно: пластик выдувается до размеров, которые в несколько раз больше первоначального диаметра матрицы. При этом образуется тонкая трубчатая плёнка.
Пластиковый расплав экструдируют через матрицу сверху вниз. Воздух поступает в полученный пузырь через отверстие в центральной части формующей головки. Это позволяет наполнить пузырь, как воздушный шар.
Пластиковый расплав экструдируют через матрицу сверху вниз. Воздух поступает в полученный пузырь через отверстие в центральной части формующей головки. Это позволяет наполнить пузырь, как воздушный шар.
Чтобы охладить плёнку, поверх матрицы установлено воздушное кольцо. Оно направляет воздушные потоки от мощного вентилятора на горячую плёнку. Эти потоки охлаждают плёнку.
Затем трубчатый пузырь плёнки движется вверх. Внутри пузыря поддерживается постоянное атмосферное давление. На открытом воздухе плёнка остывает практически полностью, пока не пройдёт через систему прижимных валков. Эти валки сплющивают трубку в полотно, образуя единую ленту.
Как правило, расстояние между матрицей и выдувной трубой плёнки в 1,5–4 раза больше диаметра матрицы. Между толщиной стенки расплава и толщиной охлаждённой плёнки происходит прогиб как в радиальном, так и в продольном направлениях. Это легко регулируется путём изменения объёма воздуха внутри пузыря и скорости вылета.
В автоматическую линию производства пакетов часто внедряется машина для флексографической печати. С её помощью пакет получает соответствующее графическое оформление.
Затем трубчатый пузырь плёнки движется вверх. Внутри пузыря поддерживается постоянное атмосферное давление. На открытом воздухе плёнка остывает практически полностью, пока не пройдёт через систему прижимных валков. Эти валки сплющивают трубку в полотно, образуя единую ленту.
Как правило, расстояние между матрицей и выдувной трубой плёнки в 1,5–4 раза больше диаметра матрицы. Между толщиной стенки расплава и толщиной охлаждённой плёнки происходит прогиб как в радиальном, так и в продольном направлениях. Это легко регулируется путём изменения объёма воздуха внутри пузыря и скорости вылета.
В автоматическую линию производства пакетов часто внедряется машина для флексографической печати. С её помощью пакет получает соответствующее графическое оформление.
Чтобы краска хорошо держалась на поверхности плёнки, её нужно предварительно обработать. Один из самых распространённых методов — коронирование. Оно увеличивает поверхностную энергию плёнки и, соответственно, её поверхностное натяжение.
Система для коронирования включает в себя источник питания и станцию очистки. Источник питания преобразует электроэнергию с частотой 50/60 Гц в высокочастотную энергию с частотой от 10 до 30 кГц. Полученная высокочастотная энергия поступает на станцию обработки. Там её подают на поверхность плёнки с помощью двух электродов с высоким потенциалом. Другой электрод с низким потенциалом размещают на небольшом расстоянии (обычно от 0,5 до 1 дюйма), которое называют воздушным зазором.
Когда между электродами возникает большая разница потенциалов, происходит ионизация воздуха. Это приводит к увеличению поверхностного натяжения на поверхности плёнки.
Система для коронирования включает в себя источник питания и станцию очистки. Источник питания преобразует электроэнергию с частотой 50/60 Гц в высокочастотную энергию с частотой от 10 до 30 кГц. Полученная высокочастотная энергия поступает на станцию обработки. Там её подают на поверхность плёнки с помощью двух электродов с высоким потенциалом. Другой электрод с низким потенциалом размещают на небольшом расстоянии (обычно от 0,5 до 1 дюйма), которое называют воздушным зазором.
Когда между электродами возникает большая разница потенциалов, происходит ионизация воздуха. Это приводит к увеличению поверхностного натяжения на поверхности плёнки.
Намоточные машины применяются для преобразования экструдированной плёнки в рулоны материала. В процессе наматывания важно обеспечить сохранение свойств и размеров плёнки, чтобы при последующем разматывании и формировании пакетов они оставались неизменными.
Компоненты линии не работают сами по себе, ими управляет компьютеризированная система. Её центр – главный компьютер, который объединяет и контролирует все компоненты линии, обеспечивая их слаженную работу.
Для удобства операторов система управления должна предоставлять простой и понятный графический интерфейс или систему мониторинга.
Для удобства операторов система управления должна предоставлять простой и понятный графический интерфейс или систему мониторинга.
Основными задачами компьютера являются:
- Управление процессом запуска, остановки и скоростью работы линии.
- Контроль количества материала, подаваемого в экструдеры, а также регулировка скорости работы экструдеров для поддержания их постоянной производительности.
- Управление всеми температурными зонами и контроль температур всех материалов.
- Контроль натяжения полотна.
- Хранение и анализ всех рецептов, хранение оперативных данных и управление системой сигнализации.
Формовка (конвертирование)
Изготовление мешков, известное как конвертирование, осуществляется с помощью специальных машин. Эти машины должны обладать высокой производительностью, обеспечивать безопасность рабочего цикла, иметь надёжные элементы конструкции. Они также должны поддерживать оптимальное соотношение качества продукции и трудозатрат, а также эксплуатационных расходов.
Важным требованием к таким машинам является гибкость. Они должны легко адаптироваться к изменениям длины мешков, используемого материала и типа мешков.
Важным требованием к таким машинам является гибкость. Они должны легко адаптироваться к изменениям длины мешков, используемого материала и типа мешков.
Цикл работы станка состоит из следующих этапов: рулон плёнки разматывается и поступает в операционную зону станка. Там он подвергается различным технологическим операциям: термической сварке, резке и высеканию. Все эти операции выполняются автоматически, и вмешательство оператора требуется только для замены рулонов с сырьём и удаления готовой продукции.
В секции подачи гибкая упаковочная плёнка разматывается из рулона и наматывается на подающий вал. Чтобы обеспечить постоянную силу натяжения плёнки, используются втягивающие валы. Подача плёнки обычно осуществляется пошагово, а другие операции, такие как уплотнение и резка, выполняются во время кратковременной остановки движения плёнки.
В секции герметизации работают терморегулируемые электрические элементы. Они вступают в контакт с полотном плёнки на доли секунд, в течение которых происходит сварка швов. Температура сварки и длительность процесса зависят от типа материала и должны поддерживаться постоянными для разных скоростей машины.
Конфигурация сварочного элемента и, следовательно, формат машины зависят от типа сварки, предусмотренного конструкцией мешка. В большинстве форматов машины сварка сопровождается резанием. Готовые пакеты укладываются на приёмный стол.
В зависимости от дизайна пакета, в машине могут быть предусмотрены дополнительные функции, такие как присоединение замка-молнии, нанесение отверстий, прикрепление ручек и т. п. Соответствующие дополнительные устройства устанавливаются на базу машины как опция.
В секции герметизации работают терморегулируемые электрические элементы. Они вступают в контакт с полотном плёнки на доли секунд, в течение которых происходит сварка швов. Температура сварки и длительность процесса зависят от типа материала и должны поддерживаться постоянными для разных скоростей машины.
Конфигурация сварочного элемента и, следовательно, формат машины зависят от типа сварки, предусмотренного конструкцией мешка. В большинстве форматов машины сварка сопровождается резанием. Готовые пакеты укладываются на приёмный стол.
В зависимости от дизайна пакета, в машине могут быть предусмотрены дополнительные функции, такие как присоединение замка-молнии, нанесение отверстий, прикрепление ручек и т. п. Соответствующие дополнительные устройства устанавливаются на базу машины как опция.
Машины для производства пакетов с боковой сваркой – наиболее распространённый тип станков. Материал подаётся из двух разматывающих устройств и складывается вместе. Затем его разрезают горячим ножом, который одновременно сваривает и режет. Пакеты герметизируются только по бокам. Дно мешка закрывается благодаря операции складывания, а верхняя часть может оставаться открытой или закрытой на молнию или другой застёжкой.
В простых конфигурациях таких машин используются сервоприводы только для фидеров и частотно-регулируемые приводы (VFD) для всех остальных осей. В более современных моделях сервоприводы применяются также для сварочных механизмов и штабелеров.
В простых конфигурациях таких машин используются сервоприводы только для фидеров и частотно-регулируемые приводы (VFD) для всех остальных осей. В более современных моделях сервоприводы применяются также для сварочных механизмов и штабелеров.