Supermarketit jakavat miljoonia ruokakasseja päivittäin. Laukuissa on oltava noin 5-15 kiloa tavaraa. Tämä voi olla säilykkeitä, pulloja, tuoretuotteita ja pakasteita. Kahva ei saa repeytyä, repeytyä tai kadota pussia kuljetettaessa. Kassan rikkinäinen laukku ei ole pieni ongelma. Se voi vahingoittaa tuotteita, järkyttää asiakkaita ja asettaa kaupat oikeudelliseen vaaraan. Tämän seurauksena päivittäistavaraketjuilla on tiukat painovaatimukset laukkutoimittajilleen. Siksiruokakassien valmistuskoneon rakennettava tarjoamaan vakautta ja vahvaa suorituskykyä suurilla nopeuksilla.
Tässä artikkelissa esitellään nykyaikaisen ruokapussien säkityskoneen mekaaniset, materiaali- ja prosessiominaisuudet, joiden ansiosta elintarvikepussien pakkauskoneen paino saavuttaa ja ylittää supermarketin ostojen painostandardin.
Vähittäiskaupan{0}}kantavuusvaatimusten ymmärtäminen
Ennen kuin ymmärrämme konetekniikkaa, meidän pitäisi tietää tarkalleen, mitä supermarketit tarvitsevat. Suuret vähittäismyyntiryhmät käyttävät tavallisesti standarditestausmenetelmiä pussin hyväksyttävän suorituskyvyn määrittämiseksi. American Society for Testing and Materials (ASTM) käyttää ASTM D4649 -standardia. Se antaa tavan testata päivittäistavarakassien kantokykyä. Tämä sisältää sekä paperi- että muovityypit. Standardin mukaan tyypillisen ruokakassin on kestettävä vähintään 8 kg:n staattinen pystykuorma vähintään 10 sekunnin ajan. Kahvoja, saumoja tai pohjia ei saa rikkoa (ASTM International, 2021).
Käytännössä monet supermarketketjut ovat nostaneet omia rajoituksiaan. Ne maksavat yleensä 10-12 kiloa. Tämä sisältää karkean käsittelyn, terävät tuotteet ja pinoamisen kuljetuksen aikana. Eurooppalainen standardi EN materiaalisäännöillä ja jätteen vähentämisellä. Se kuitenkin lähettää mekaanisen testauksen yksityiskohdat ISO (ISO) kansallisiin standardeihin (European Committee for Standardization, 2020).
Siksi elintarvikepussien valmistajan valmistamien pussien ei tulisi ainoastaan täyttää näitä vaatimuksia, vaan niillä on myös oltava näitä vaatimuksia suurempi turvamarginaali. Tämä on tehtävä jokaiselle erälle siten, että pussien välillä vaihdetaan vain vähän.
Mekaaniset ominaisuudet, jotka määrittävät kuormituskyvyn
Pohjan tiivistys ja vahvistus
Ruokakassin pohja on stressaavin alue. Olipa pussi litteä-pohjainen paperisäkki tai muovinen T--paitapussi, pohjan tulee levittää esineen paino tasaisesti koko alueelle. Aruokakassien valmistuskonekäsittelee näitä suunnittelumenetelmiä.
Paperisille ruokakasseille kone taittuu ja kiinnittyy useiden kerrosten pohjaan. Tätä kutsumme "pussin pohjaksi" tai "lohkoksi". Pohjavaluasema pitää liimakuvion peittääkseen pohjaläpän koko leveyden. Paina sitten läppä asetetussa paineessa ja lämpötilassa. Muovipussien tulee olla täysin jähmettyneet ennen koneen luota poistumista. Journal of Applied Polymer Science -lehdessä julkaistu tutkimus on osoittanut, että vesi{5}}pohjaisen liiman leikkauslujuus voi olla 4,5–6,0 N/cm2 käsitellyllä ruskealla paperilla. Tämä riittää estämään pohjan halkeilun normaaleissa päivittäistavarakuormissa (Wiley, 2019).
Muovipussien pohjatiiviste on lämpöhitsattu. Tiiviste käyttää lämpötilan, paineen ja viipymäajan yhdistelmää sulattaakseen polymeerikerrokset kiinteäksi sidokseksi. Jos tiiviste ei ole täydellinen-yleensä koska lämpötila ei ole edes ylittänyt palkkia-, pohjan saumat epäonnistuvat. Tämä on suurin syy rikkoutuneille muovikasseille. Uusi kone ratkaisee tämän ongelman servo--ohjatuilla tiivistysjärjestelmillä. Nämä anturit valvovat lämpötilaa tangon ympärillä reaaliajassa.
Kahvan kiinnitys ja kahvan geometria
Kahva oli toinen heikkous. Paperikassissa kahva voi olla osa pussia (kierretty tai litteä paperikahva) tai kiinnitetty pussiin erikseen. Muovisissa T--paitapusseissa käsittely leikataan samasta putkimaisesta kalvosta kuin pussi. Se tekee niistä luonnostaan vahvempia. Mutta vain, jos leikkausmuoto hajottaa paineen oikein.
Ruokakassien valmistuskonekädensijalla varustetuissa paperipusseissa on varmistettava, että kahvan kiinnityskohdassa on riittävä liimapinta ja liimapeitto. Kiinnitä tarra-asemaan tarkkuusliimapistooleilla tai -telalla. Nämä liimakuviot antavat eniten kosketusaluetta. Ne myös välttävät liiallista liimaa, joka heikentää ympäröiviä paperikuituja. Kansainvälisen pakkaustutkimuslaitosten liiton (IAPRI) tutkimuksessa havaittiin, että noin 63 % elintarvikekassien rakenteellisista vaurioista johtui viallisesta kahvan kiinnityksestä. Tutkimuksessa todettiin myös, että 15 prosentin lisäys liimausalalla vähentäisi epäonnistumisastetta lähes 40 prosentilla (IAPRI, 2022).
Muovipussien kahva on leikattu tarkasti pussivalmistajan sisällä olevalla muotilla. Muotin tulee pysyä terävänä ja tiukan alueen sisällä. Jos muotti on tylsä tai offline-tilassa, kahvan pohjassa tapahtuu pieni repeämä. Kyyneleet kasvavat kuormituksen alaisena, jolloin kahva katkeaa ennenaikaisesti.
Kierteen muodostuminen ja seinän eheys
Tiiviste on pakkauksen sisäänpäin{0}}taittuva sivupaneeli. Ne avautuvat massiiviseen projektiin. Ne auttavat myös levittämään pussin painoa. Jos taitos ei ole hyvin muotoiltu, taitteeseen muodostuu jännityspiste. Tämä voi repiä pussin rypyä pitkin.
Kiinnitys{0}}taittoasema aruokakassien valmistuskonekäyttää säädettäviä ohjauslevyjä ja servo{0}}käyttöisiä taittoteriä. Nämä tekevät tasaisia ja teräviä ryppyjä. Paperikasseissa rypyt eivät aiheuta paperikuitujen halkeilua. Muovipussien taittaminen ei aiheuta painevalkaisua tai kalvon ohenemista. Eri pussikoon materiaalipaksuuksilla kone voi pitää kulman laadun muuttumattomana, mikä vaikuttaa suoraan pussin painon hajoamiseen.
Materiaalinkäsittely ja alustan yhteensopivuus
Kantavuus-ei tule pelkästään mekaanisesta mekaniikasta. Se riippuu myös rehun laadusta ja tyypistä. Hyvin-suunniteltu kone voi työstää erilaisia materiaaleja, mutta säilyttää tuotannon yhtenäisenä.
Paperialustat
Paperia käyttävien elintarvikepussikoneiden tulee käsitellä voimapaperia, jonka neliömassa on 80–150 g/m2. Koneen kireydensäätöjärjestelmän tulee pitää rainan kireys tasaisesti koko paperirullan leveydeltä. Tämä estää ryppyjä, siirtymiä tai repeämiä muovauksen aikana. Jos jännitys on liian suuri, se venyy ja heikentää paperikuituja. Jos jännitys on liian alhainen, taitokset eivät asetu kunnolla ja liima tarttuu yhteen epätasaisesti.
YK:n elintarvike- ja maatalousjärjestö FAO sanoo pakkaussuosituksessaan, että päivittäistavarakassien voimapaperin vetolujuuden tulee olla konesuunnassa 5,0 kN/m ja poikkisuunnassa 2,5 kN/m. Tämä varmistaa, että pussit voidaan ladata, kun ne ovat valmiita (FAO, 2022). Koneen radan{5}}käsittelyjärjestelmän on säilytettävä nämä ominaisuudet muotoilun, leikkaamisen ja saumauksen aikana.
Muovikalvosubstraatit
Muovisille ruokakasseille kone toimii puhalletulla tai valetulla polyeteenikalvolla. Tällaiset kalvot ovat tyypillisesti 15 - 40 mikronia paksuja. Kalvon vetolujuus, murtumavenymä ja kalvon iskunkestävyys tikkien putoamista vastaan määräävät pussin lopullisen kantavuuden. ISO 527 ja ASTM D1709 määrittelevät nämä ominaisuudet. Koneen tehtävänä on käsitellä kalvo hellävaraisesti. Näin vältytään virheiltä. Koneen on myös asetettava kuumasaumaparametrit oikein tietyn polymeerityypin ja paksuuden mukaan.
Laadunvalvonta ja sisäinen testaus
Nykyaikaisessa ruokapussijärjestelmässä on sisäänrakennettu laadunvalvonta. Tämä varmistaa, että kantavuus pysyy tietyllä alueella koko tuotantoprosessin ajan. Näissä järjestelmissä on yleensä:
- Visuaaliset tarkastusjärjestelmät liiman peittävyyden, tiivisteen laadun ja mittojen tarkkuuden tarkistamiseksi täydellä tuotantonopeudella
- Jännitysvalvontaanturit voivat havaita radan katkeamisen tai ajautumisen ennen kuin heikentää tulostuslaatua
- Tilastollinen prosessinohjaus (SPC) -ohjelmisto, joka seuraa keskeisiä asetuksia, kuten tiivisteen lämpötilaa, viipymisaikaa, liiman määrää. Se ilmoittaa kaikki muutokset asetusalueen ulkopuolella.
Kansainvälinen standardointijärjestö ISO (International Organisation for Standardization) kattaa pakkausten laadunhallinnan ISO 9001- ja ISO 15378 -standardien kautta. Molemmat standardit vaativat valmistajia käyttämään prosessinohjausta, joka takaa tuotteen tasaisen suorituskyvyn (ISO, 2023). Koneiden sisäänrakennettu valvonta on yksinkertaisin tapa täyttää nämä säännöt. Se havaitaan, kun vika ilmenee, sen sijaan, että tarkastettaisiin näytteitä tuotannon jälkeen.
Nopeuden saavuttaminen voimasta tinkimättä
Yksi vaikeimmista osista päivittäistavaralaukun valmistuksessa on korkean{0}}kuormankestävyyden ylläpitäminen. Supermarkettien on tuotettava 150-300 pussia minuutissa paperille ja 300-500 pussia minuutissa muoville. Tällä nopeudella kovettumisaika, tiivisteen jäähtymisaika ja materiaalin laskeutumisaika lyhenevät.
Konevalmistajat ratkaisevat tämän ongelman usean{0}}aseman rinnakkaiskäsittelyllä. Tämä tarkoittaa, että useat pussit ovat eri muovausvaiheissa samanaikaisesti. He käyttävät myös parempaa prosessin ajoitusta. Esimerkiksi paperipussikone voi käyttää pidempää jäähdytyskanavaa, kun asema on liitetty pohjaan. Tämä varmistaa, että muovipussit jähmettyvät kokonaan ennen pinoamista ja laskemista, jopa suurilla saannoilla. Vastaavasti pikajäähdytystiivisteitä voidaan käyttää muovipussikoneissa. Tämä mahdollistaa vakaan hitsauksen alle 0,3 sekunnissa. Seuraava pussi voidaan sitten hävittää välittömästi ilman sinetin rikkomisen vaaraa. Hyvin{10}}viritettyruokakassien valmistuskonesynkronoi kaikki nämä asemat tasaisen tehon saavuttamiseksi säilyttäen samalla kuorman{0}}eheyden jokaisessa laukussa.
Johtopäätös
Ruokapussien valmistaja vastaa supermarketien{0}}kantotarpeisiin tarkan mekaanisen suunnittelun, materiaalitieteen ja prosessiohjauksen yhdistelmällä. Pohjatiivisteen tulee muodostaa sidos, joka jakaa painon koko pohja-alueelle. Kahvan kiinnityksen tai leikkauksen tulee olla rakenteellisesti vakaa maksimirasituskohdassa. Kierteen muodostuksen tulee tarjota vakaat taitokset vastustaakseen jännityksen muodostumista. Sisäisen laadunvalvonnan on havaittava ongelmat ennen kuin huonot laukut saavuttavat asiakkaita.
Tuloksena on laukku, johon mahtuu luotettavasti 10 kg tai enemmän elintarvikkeita. Se näyttää yksinkertaiselta asialta, mutta se tulee liimakemian, polymeerifysiikan ja mekaanisen tarkkuuden monimutkaisesta yhdistelmästä. Koneen on tehtävä enemmän, kun uudet kestävän kehityksen säännöt pakottavat teollisuuden käyttämään ohuempia materiaaleja ja kierrättämään enemmän sisältöä. Tämän seurauksena vahva suunnittelu ja prosessinhallinta tulee entistä tärkeämmäksi myymälän odotusten täyttämiseksi.
Viitteet
ASTM kansainvälinen. (2021).ASTM D4649: Vakioopas kantavien paperikuljetussäkkien valintaan ja käyttöön. West Conshohocken, PA: ASTM.
Euroopan standardointikomitea. (2020).EN 13428: Pakkaus - Valmistusta ja koostumusta koskevat vaatimukset - Ennaltaehkäisy lähteen vähentämisellä. Bryssel: CEN.
Wiley. (2019).Vesipohjaisten{0}}liimautumien leikkauslujuus käsitellyillä voimapaperisubstraateilla. Journal of Applied Polymer Science, 136(18), 47531.
IAPRI (International Association of Packaging Research Institutes). (2022).Päivittäistavarakassin rakenteellisen suorituskyvyn vikatilan analyysi: Kahvan kiinnitys ja pohjasauman eheys. IAPRIn vuosikonferenssin aineisto.
FAO (YK:n elintarvike- ja maatalousjärjestö). (2022).Kestävä elintarvikepakkaus: paperi{0}}pohjaisten ruokakassien materiaalivaatimukset. Rooma: FAO.
ISO (International Organisation for Standardization). (2023).ISO 15378: Lääkkeiden ensisijaiset pakkausmateriaalit - Erityisvaatimukset ISO 9001:n soveltamiselle GMP:n osalta. Geneve: ISO.
