سینی های کاغذ یکبار مصرف در حال حاضر یک کالای رایج در خدمات مواد غذایی، بسته بندی خرده فروشی و حمل و نقل کارخانه است. در میان بسیاری از شکلهایی که امروزه ساخته میشوند، سینی هشتوجهی-جایگاه ویژهای دارد. ساختار قوی، استفاده خوب از مواد و ظاهر زیبا را متعادل می کند. بنابراین دانستن اینکه چگونه یکدستگاه شکل دهی سینی کاغذ هشت ضلعیمقوای صاف را به یک سینی تمام شده تبدیل می کند به این معنی که یک سری مراحل مکانیکی دقیق را دنبال می کند. و هر مرحله به مرحله قبل از آن بستگی دارد.
بنابراین این مقاله به روش اصلی کار این ماشینها، دلایل مهندسی پشت هر مرحله و اینکه چرا شکل هشت ضلعی به کار دقیقتری نسبت به شکلهای مستطیلی سادهتر نیاز دارد، میپردازد.
چه چیزی سینی های هشت ضلعی را از نظر مکانیکی متمایز می کند
قبل از شروع به کار ماشین، درک اینکه چرا هندسه هشت وجهی{0}}از دیدگاه تولید اهمیت دارد کمک میکند. یک مستطیل به چهار گوشه چین نیاز دارد. یک هشت ضلعی به هشت خط چین نیاز دارد که چهار تای آن ها به صورت مورب در گوشه ها بریده می شوند. این چینهای مورب تنشهای خمشی مرکب را وارد میکنند که برهمکنش متفاوتی با جهت دانهبندی زیرلایه مقوا دارند.
تحقیقات در BioResources در مورد کنترل تا شدن خالی در شکل دهی پرس سینی مقوایی می گوید که طراحی الگوی چین عامل بسیار مهمی است. بنابراین به طور مستقیم بر شکل گوشه و بسته بندی مواد تأثیر می گذارد. وقتی چینهای مورب در جای اشتباهی قرار میگیرند یا به اندازه کافی امتیاز نمیگیرند، آنوقت جای خالی با تا شدن در مسیر درست مبارزه میکند. بنابراین این باعث ایجاد گوشه های بد، ارتفاع ناهموار دیوار، یا ترک های سطحی در نقاط تنش می شود. بنابراین دستگاه شکل دهی سینی کاغذ هشت ضلعی نسبت به دستگاه های ساخته شده برای شکل های مستطیل استاندارد به مرحله آماده سازی خالی دقیق تری نیاز دارد.
مرحله اول: تغذیه مواد و ثبت نام خالی
چرخه تولید زمانی شروع می شود که یک پشته از مقوای از پیش برش داده شده یا رول شده-به سیستم تغذیه دستگاه می رود. خالی های مسطح - که قبلاً به شکل هشت ضلعی با-خطوط تاشو از قبل علامت گذاری شده - بریده شده اند، از پشته برداشته شده و به ایستگاه شکل گیری منتقل می شوند. این کار با مکنده ها، غلتک های اصطکاکی یا گیره های مکانیکی بسته به طراحی دستگاه انجام می شود.
بنابراین ثبت نام دقیق خالی در این مرحله ضروری است. هر گونه ناهماهنگی بین قالب و قالب فرم دهنده در هر مرحله بعدی مشکلاتی را ایجاد می کند. سپس سینی هایی با دیوارهای ناهموار یا پانل های گوشه کج ایجاد می شود. بنابراین، سیستمهای دستگاه تشکیل سینی کاغذ هشت ضلعی با سرعت بالا معمولاً دارای حسگرهای نوری یا مکانیکی هستند که قبل از شروع چرخه شکلدهی، موقعیت خالی را بررسی میکنند.
جاهای خالی نادرست به جای پردازش خارج می شوند.
نرخ تغذیه خروجی تولید را تعیین می کند، اما قابلیت اطمینان تغذیه عملکرد واقعی قابل استفاده را تعیین می کند. ماشینهای طراحیشده برای برنامههای خدمات غذایی پرمخاطره، تغذیه ثابت یک-تغذیه خالی را بر سرعت خام ترجیح میدهند، زیرا یک خالی-تغذیه شده دوگانه که ایستگاه شکلدهی را مسدود میکند، باعث خرابی بسیار بیشتر از سرعت چرخه کمی کاهش میشود.
مرحله دوم: گرمایش خالی (در صورت لزوم)
برخی از پیکربندیهای دستگاه شکلدهی سینی کاغذ هشت ضلعی دارای یک ایستگاه گرمایشی است که بین تغذیه خالی و مرحله شکلدهی{0}}پرس قرار دارد. این امر در مورد مقوا با پلی اتیلن یا سایر پوششهای ترموپلاستیک و همچنین برای کاربردهایی که زیرلایه قبل از تا شدن از تهویه حرارتی بهره میبرد، صدق میکند.
گرما پوشش ترموپلاستیک را نرم می کند و به آن اجازه می دهد تا با هندسه قالب بدون ترک خوردگی یا بلند شدن در خطوط چین مطابقت داشته باشد. برای زیرلایههای بدون پوشش، قرار گرفتن در معرض رطوبت یا دما کنترلشده میتواند گرادیان سفتی بین جهتهای دانه را کاهش دهد{1}}عاملی که زمانی اهمیت مییابد که دستگاه باید هم در امتداد و هم در سراسر جهت الیاف در یک چرخه تا شود.
محدوده دما و زمان ماندن در ایستگاه گرمایشی نیاز به کالیبراسیون با درجه مقوای خاص و وزن پوشش دارد. گرمای ناکافی مواد را برای شکلدهی گوشهای بسیار سفت میکند. گرمای بیش از حد بستر را تخریب می کند یا باعث می شود که پوشش چکه کند و سطوح قالب را آلوده کند.
مرحله سوم: شکل دادن - مکانیزم عملیاتی اصلی را فشار دهید
مرحله شکل دهی پرس، قلب فنی هر دستگاه شکل دهی سینی کاغذ هشت ضلعی را تشکیل می دهد. یک قسمت خالی ثبت شده روی حفره شکلدهی منتقل میشود-یک قالب ماشینکاری دقیق-که هندسه داخلی سینی تمامشده را مشخص میکند-و یک پانچ همسان از بالا پایین میآید.
همانطور که پانچ با قسمت خالی تماس پیدا می کند، مواد صاف را به سمت پایین به داخل حفره هدایت می کند. هشت خط تا شده-چهار به موازات اضلاع اصلی و چهار خط مورب در گوشهها-بهطور متوالی فعال میشوند، زیرا نواحی مختلف فضای خالی با دیوارههای حفره مواجه میشوند. پانل های گوشه مورب به سمت داخل جمع می شوند و ابزارهای نگهدارنده یا بازوهای تاشو همزمان هر پانل را در تماس با دیواره جانبی مجاور خود فشار می دهند.
مدلسازی اجزای محدود آکادمیک عملیات شکلدهی سینی، که از طریق مقالات مهندسی مکانیک بازبینی شده{0} منتشر شده است، نشان میدهد که توزیع تنش در یک فضای خالی هشت ضلعی در طول این ضربه پرس بسیار پیچیدهتر از شکلدهی مستطیلی است. پانلهای گوشهای مورب خمش همزمان را در دو صفحه تجربه میکنند و حالت تغییر شکل سهبعدی ایجاد میکنند که به هندسه ابزار شکلدهی نیاز دارد تا جریان مواد را هدایت کند تا اینکه به سادگی آن را در موقعیت قرار دهد.
سرعت شکلدهی، مسافت حرکت پانچ و زمان نگهداشتن با فشار کامل، همگی بر شکل سینی نهایی و قدرت آن تأثیر میگذارند. بنابراین ماشینهایی که برای کیفیت ثابت در تولید-حجم بالا ساخته میشوند، معمولاً از سیستمهای پرس سروو استفاده میکنند. سپس این سیستم ها به شما اجازه می دهند آن تنظیمات را دقیقاً کنترل کنید. بنابراین آنها به پروفیل های بادامک مکانیکی ثابت تکیه نمی کنند.
مرحله چهارم: کاربرد چسب و تشکیل باند
هنگامی که دیوارها شکل گرفتند و در جای خود قرار گرفتند، فلپ های گوشه باید ثابت شوند. بنابراین این مرحله به معنای قرار دادن چسب داغ بر روی سطوحی است که لمس می شوند. این کار قبل یا در حین مراحل فولد انجام می شود. سپس سطوح چسبانده شده با نیروی کافی به هم فشرده می شوند و زمان نگه می دارند تا یک اتصال قوی ایجاد شود.
سیستمهای پخش چسب ذوب داغ در دستگاه تشکیل سینی کاغذ هشت ضلعی باید هندسه مهرهای ثابت را در هر نقطه کاربردی ارائه دهند. چسب بسیار کم باعث ایجاد اتصالات گوشه ضعیف می شود که تحت بار از بین می روند. بیش از حد باعث ایجاد فشار{2}} می شود که سطح سینی را آلوده می کند یا اجزای قالب را مسدود می کند. دمای چسب، فشار اعمال، و هندسه نازل نیاز به کالیبراسیون دوره ای برای حفظ خروجی ثابت دارند.
پس از چسباندن چسب باید قبل از اینکه سینی از قالب خارج شود، چسب های گوشه سرد شده و سفت شوند. بنابراین انواع چسبهایی که سریعتر-تنظیم میشوند، به زمان نگهداری کمتری نیاز دارند و سرعت چرخه بالاتری دارند. اما چسبهای قوی با زمان باز طولانیتر به شما امکان میدهند تا قبل از اینکه پیوند دائمی شود، چیزها را دقیقتر قرار دهید.
مرحله پنجم: تخلیه و انتقال
سینی تشکیل شده با پین های تخلیه هوا، بالابرهای مکانیکی یا وارونه خلاء از حفره قالب به بیرون رانده می شود. این بستگی به شکل سینی و سرعت تولید دارد. بنابراین این مرحله نیاز به مراقبت دارد زیرا سینی های جدید هنوز مقداری تنش باقی مانده از مراحل خمش و چسباندن دارند. سپس جهش ناهموار می تواند شکل گوشه را قبل از اینکه چسب کاملاً به استحکام نهایی خود برسد خم کند.
پس از خروج، سینی ها روی یک نوار نقاله به سمت ایستگاه های جمع آوری یا جمع آوری حرکت می کنند. بنابراین وقتی قطعات انباشته در سینیها برای جابجایی خوب در پاییندست قرار میگیرند، باید شکل هشت ضلعی-را داشته باشند. شکل طبیعی ظروف هشت- وجهی امکان انباشته شدن محکمتر از برخی اشکال عجیب و غریب را فراهم میکند. اما آنها در مقایسه با پشته های مستطیلی به راهنماهای مکانیکی متفاوتی نیاز دارند.
سیستم های کنترل و اتوماسیون ماشین
مدل های جدیدتر دستگاه تشکیل سینی کاغذ هشت ضلعی تحت سیستم های کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) اجرا می شوند. بنابراین این سیستمها زمانبندی هر مرحله - تغذیه، گرم کردن، ضربه زدن به فشار، اعمال چسب و بیرونکشی - را در یک چرخه منطبق کنترل میکنند. بنابراین کارگران تنظیمات را از طریق صفحه-واسط ماشین (HMI) تنظیم میکنند. سپس نظارت وضعیت{6}}ماشین بازخورد مستقیمی در مورد سرعت تولید، شرایط خطا و استفاده از مواد ارائه میکند.
بنابراین، طرحهای ایستگاه دوگانه، دو قالب را از یک سیستم محرک اجرا میکنند. سپس این کار خروجی را دوبرابر می کند بدون اینکه رد پای دستگاه بسیار بزرگتر شود. ابزار جداگانه برای هر ایستگاه به شما امکان می دهد اندازه های مختلف سینی را به طور همزمان بسازید. یا به شما امکان می دهد زمانی که ترکیب محصول شما به آن نیاز دارد، بین قالب ها به سرعت تغییر دهید.
سازگاری مواد و ملاحظات زیرلایه
محدوده نمرات مقوا که دستگاه تشکیل سینی کاغذ هشت ضلعی می تواند پردازش کند به ظرفیت نیروی پرس دستگاه، قابلیت گرمایش و طراحی ابزار بستگی دارد. بسترهای معمولی شامل تخته سولفات سفید شده جامد (SBS)، تخته بازیافتی پوشش داده شده (CRB) و تخته خدمات مواد غذایی با پوشش های مانع هستند. وزن تخته از حدود 200 تا 500 گرم در متر مربع، پنجره عملی برای اکثر کاربردهای تجاری سینی شکل دهی است.
جهت دانه نسبت به خطوط چین خوردگی به طور قابل توجهی بر کیفیت شکل دهی تاثیر می گذارد. مقوا به موازات جهت دستگاه زیرلایه تمیزتر تا می شود. در یک فضای خالی هشت ضلعی، حداقل برخی از خطوط تا شدگی در جهت فیبر اجرا میشوند، که برای جلوگیری از آسیب سطح در آن موقعیتها، به نمرهگذاری دقیق چین نیاز دارند. نمونههای پیش{3} نمرهگذاریشده تولید شده با ابزارهای چیندار طراحیشده برای درجه تخته خاص و هندسه قالببندی، نتایج بهتری نسبت به نمونههای نمرهگذاریشده عمومی که برای انواع ماشینها تطبیق داده شدهاند، ایجاد میکنند.
برنامه های کاربردی و زمینه صنعت
خدمات غذا بازار اصلی سینیهای کاغذی هشت ضلعی را نشان میدهد-که هندسی با ظروف کنترل بخش، بستهبندی نمایشگر نانوایی، و جعبههای غذای بیرون- مطابقت دارد. هشت ضلع همچنین سطح بزرگتری را برای چاپ مارک تجاری در مقایسه با فرمت مستطیلی معادل با همان ظرفیت حجمی فراهم می کنند.
فراتر از خدمات غذا، همان اصول شکل دهی در مورد سینی های بسته بندی صنعتی که برای سازماندهی و حمل و نقل قطعات استفاده می شود، اعمال می شود. از آنجایی که ملاحظات پایداری همچنان باعث دور شدن جایگزینی از پلی استایرن منبسط شده و پلاستیک های یک بار مصرف می شود، بسته بندی های کاغذی قالبی و پرس شده{2}}در برنامه های زنجیره تامین مورد توجه قرار گرفته است، جایی که بالشتک و مهار در کنار وزن و قابلیت بازیافت اهمیت دارند.
نتیجه گیری
اصل کار یک دستگاه تشکیل سینی کاغذ هشت ضلعی منعکس کننده یک توالی دقیق مهندسی شده است: ثبت خالی، حرارت کنترل شده، شکل دهی پرس در برابر ابزار دقیق، چسباندن چسب، و بیرون ریختن مکانیکی. هر مرحله به هماهنگی دقیق با سایر مراحل بستگی دارد، و هندسه هشت ضلعی در هر نقطه در مقایسه با فرمت های مستطیلی ساده تر، پیچیدگی را اضافه می کند.
دانستن نحوه عملکرد این قطعات به خریداران، مهندسان بسته بندی و مدیران تولید کمک می کند تا بررسی کنند که آیا ماشینی می تواند آنچه را که نیاز دارند انجام دهد یا خیر. بنابراین، نوع کاغذی که میتواند بگیرد، سرعت خروجی و انعطافپذیری ابزار را با نیازهای محصول خود و تعداد آنها مطابقت میدهند.
منابع:
Tanninen و همکاران، "Controlling the Folding of the Blank in Paperboard Tray Press Forming," BioResources (دانشگاه ایالتی NC)، جلد{1}}، شماره. 3 (2015)
لیندبرگ و کولاچنکو، "عملیات تشکیل سینی از مقوا: مطالعه موردی با استفاده از تحلیل المان محدود ضمنی"، فناوری و علم بسته بندی (2021)
Tanninen، "Press Forming of Paperboard - Advanced of Technology"، پایان نامه دکتری، دانشگاه فناوری Lappeenranta (2017)