Хартиеното{0}}опаковане на храни стана много популярно в индустрията за хранителни услуги. Това е така, защото фирмите се отървават от-пластмасите за еднократна употреба. В центъра на тази промяна е тип машина, която превръща плоските картонени заготовки в завършени контейнери,-безопасни за храна. Тази машина често се нарича aмашина за хартиени кутии за храна. Така че знанието как работят тези машини от началото до края помага на купувачите, инженерите по опаковане и операторите на хранителни продукти да направят по-добър избор относно капацитета, къде да получат материали и как да планират поддръжката.
Какво влиза: Спецификации на материалите
Преди първото механично движение качеството на суровината определя тавана за всичко надолу по веригата. Съвременните хартиени контейнери за храна разчитат на SBS (твърд избелен сулфат) или FBB (сгънат кашон) картон, обикновено в диапазона 170–350 g/m² в зависимост от предвидената дълбочина на кутията и изискването-за натоварване.
За приложения с гореща храна-кутии с пържено пиле, купи с ориз, контейнери за юфка-субстратът трябва да носи функционален бариерен слой. Едностранно-PE (полиетилен) покритие в диапазона 12–18 g/m² е най-разпространената конфигурация, осигуряваща устойчивост на влага върху повърхността в контакт с храна-, като същевременно запазва външната страна годна за печат. Устойчивите-на мазнини степени добавят допълнителна-безфлуорна минерална обработка към структурата на влакната, оценени срещу проникване съгласно ASTM F119-82 и еквивалентни тестови протоколи от европейското законодателство за контакт с храни.
Заготовките пристигат или предварително-нарязани и предварително-набраздени от отделна операция за преобразуване, или машината за хартиени кутии за храни приема-захранван материал и извършва вградено щанцоване-. Вградените конфигурации намаляват стъпките на манипулиране, но изискват по-строго управление на напрежението на макарата и добавят сложност на инструментите.
Етап 1 - празно хранене и разделяне
Производственият цикъл започва в магазина или бункера, където вертикална или наклонена купчина предварително-заготовки чакат на опашка. Вакуумна{2}}поемаща глава-обикновено две до четири вендузи, подредени върху най-големия панел-повдига горната заготовка извън стека. Механизмът за разделяне трябва надеждно да изолира отделния лист, дори когато статичното електричество кара съседни заготовки да се слепят една за друга; анти{6}}статичните йонизаторни ленти са стандартно приспособление за по-високи{7}}скоростни линии.
Оптичните сензори потвърждават един-празен избор, преди трансферната релса да се насочи напред. Неправилно подаване-двойно-вдигане или не-вдигане-задейства автоматично спиране и врата за отхвърляне, вместо да позволи на засядането да се влее във формиращия инструмент.
Скоростите на подаване на оборудване от среден{0}}обхват обикновено са между 40 и 120 цикъла в минута. Серво-задвижваните-платформи от по-висок клас достигат 180–220 цикъла в минута, като работят с инструментална екипировка с двойни-ленти в шахматна последователност на синхронизиране, като ефективно удвояват изхода от отпечатъка на една машина.
Етап 2 - активиране на резултата и предварително-разбиване
Плоският картон не се сгъва чисто без кондициониране. Линиите на прегъване, натиснати по време на етапа на конвертиране, се активират от набор от-валци за предварително счупване или плочи, задвижвани от гърбица, които огъват заготовката леко над нейната граница на еластичност по протежение на всяка резинка. Това нарушава структурата на влакната на линията на сгъване по контролиран начин, като гарантира, че следващите станции за сгъване произвеждат плътни, последователни ъгли, а не неправилни разкъсвания или заоблени ръбове.
Пред{0}}геометрията на счупването трябва да бъде калибрирана спрямо дебеломер на дъската и съдържание на влага. Кондиционирането на картона до относителна влажност от 45–55% се препоръчва в международните насоки за-базирана опаковъчна индустрия за влакна, за да се сведе до минимум напукването в дълбоки-нагъвки-особено важен параметър в-климатично-контролирани или-съоръжения на висока-надморска височина.
Етап 3 - Нанасяне на лепило
След като заготовката е предварително-счупена, лепилото се нанася върху лепилата. Повечето дизайни на машини за хартиени кутии за храна използват една от двете системи за лепило:
Горещо{0}}топящо се лепило (EVA или полиолефин-): Това лепило се нанася при 150–180 градуса през малки дюзи. Така че отвореното време обикновено е 1–3 секунди. Бързо зададената скорост позволява по-бързи скорости на цикъла. Но това лепило се нуждае от нагрети системи от маркучи, за да го поддържа течливо, и специално внимание, за да не се блокират дюзите.
Лепило на водна- основа (декстрин или PVA): Нанася се студено или топло (40–60 градуса), отворено време 5–15 секунди. По-подходящ за външни клапи-в контакт с храни, където остатъчният разтворител отделя-газ е проблем. По-бавната настройка ограничава максималната скорост на линията, но опростява поддръжката.
Разположението на дюзата е серво{0}}индексирано, за да съответства на линейната празна позиция в рамките на ±0,3 mm. Прекомерното-нанасяне губи лепило и рискува изстискване-от замърсяване на-контактната зона с храни; под-приложението причинява разслояване в ъгъла на готовата кутия-режим на отхвърляне с най-високо качество при одити на търговско производство.
Етап 4 - Сгъване и оформяне
Това е механично сложното ядро на машината за хартиени кутии за храна. Поредица от сгъваеми плугове, направляващи релси и оформящи дорници превръща плоската, предварително-залепена заготовка в три-измерен контейнер чрез координирано движение:
Монтаж на странична стена: Две срещуположни сгъваеми рамена завъртат дългите странични панели нагоре, обикновено на 90 градуса, срещу фиксиран дорник, който определя геометрията на вътрешната кутия.
Ъглово заключване: Късите крайни панели се сгъват навътре, притискайки ъгловите щифтове или лепилните капаци към вече-изправените странични стени.
Оформяне на основа: За отворени{0}}горни тави основата е просто разгънатият централен панел, задържан от дорника. За дизайни с капак или-отваряща се горна част, втора формираща станция обработва геометрията на капака в същия цикъл на движение.
Престой при компресия: Сглобената заготовка се държи под контролирано налягане-обикновено 0,2–0,6 MPa-за време на престой, съответстващо на зададената скорост на лепилото. Серво-електрическите задвижвания на пресата позволяват времето на престой да се програмира на стъпки от 10-милисекунди, което е от решаващо значение за системите с горещо топене, където развитието на якостта на свързване е чувствително към времето.
Толерантността на дорника е ключова променлива за качество. Според публикувано изследване в Journal of Packaging Technology and Research, изменението на размерите на формованите картонени кутии корелира най-силно с износването на дорника и термичното разширение на инструментите за формоване-и двете адресируеми чрез повърхности на дорника с покритие от волфрамов-карбид-и температурно-компенсирана инструментална стомана.
Етап 5 - проверка на качеството и отхвърляне
Непосредствено надолу по веригата от формиращата станция, вградените системи за инспекция проверяват:
Правоъгълност на ъглите: Лазерни сензори за разстояние проверяват размерите на диагоналите. Така че толерансът обикновено е ±0,5 мм за стандартните кутии за храна за вкъщи.
Сила на свързване на клапата: Сензорите за налягане в притискащата плоча усещат дали съпротивлението е твърде ниско. След това те маркират кутии със слаби връзки.
Размерна височина: Контактен габарит или лазерен сензор проверява височината на кутията спрямо целта.
Отхвърлените кутии се изтласкват настрани от-флипер, задвижван с въздух, преди да достигнат изходния конвейер. Така че нивата на отхвърляне под 0,5% са възможни при добре-поддържани линии, които минават по правилния борд. Но проценти над 2% обикновено означават, че инструментите са износени, температурата на лепилото е намалена или дебелината на дъската не е постоянна.
Етап 6 - Подреждане, броене и извеждане
Приетите кутии пътуват до станция за подреждане, където контра-въртящ се механизъм за захващане ги поставя или подрежда до предварително зададен брой-обикновено 25, 50 или 100 на пакет. Модулите за автоматично опаковане-на лента или ръкав-свиваеми могат да бъдат интегрирани в линия за производство на опаковки,-готови за рафтове, без ръчно боравене.
Контролираните от PLC{0}}броячи проследяват общата производителност за смяна, за тип кутия и за ролка или партида материал, който идва. Така че тези данни влизат в таблата за управление на OEE (обща ефективност на оборудването). След това екипите за поддръжка и производство използват тези табла за управление, за да открият къде прекъсванията се случват отново и отново. Една добре-настроена машина за хартиени кутии за храна, която работи с един тип кутии на добра дъска, може да получи стойности на OEE в диапазона 78–88%. Тези данни идват от Института на производителите на опаковъчни машини.
Ключови параметри на ефективността с един поглед
| Параметър | Типичен диапазон |
|---|---|
| Скорост на производство | 40–220 кутии/мин |
| Картонени gsm гама | 170–350 g/m² |
| Тегло на PE покритието | 12–18 g/m² |
| Толерантност на нанасяне на лепило | ±0,3 мм |
| Допустимо отклонение на правоъгълността на ъглите | ±0,5 мм |
| Налягане на престой при компресия | 0,2–0,6 MPa |
| OEE на единични-SKU работи | 78–88% |
Общи режими на повреда и средства за отстраняване
| Режим на отказ | Първопричина | Коригиращи действия |
|---|---|---|
| Двойно-празно вземане | Статично натрупване, износени вендузи | Инсталирайте йонизаторни ленти; сменете чашите по график |
| Ъглово разслояване | Лепилото под-доза или изтекло отворено време | Повторно калибриране на дюзата; намалете скоростта на линията |
| Височина на кутията извън спецификацията | Износване на дорника или термично разширение | Сменете дорник; задайте температурна компенсация |
| Скъсани линии на сгъване | Ниска влажност на дъската; неправилна-дълбочина на пробиване | Кондиционирайте дъската до 45–55% RH; регулирайте камерата |
| Клапата се изстискват-навън | Свръх{0}}доза лепило | Намалете времето на престой на дюзата с 5–10 ms |
Интеграция с оборудване нагоре и надолу по веригата
Самостоятелна машина за хартиени кутии за храна обикновено е един възел в по-широка производствена клетка. Нагоре по веригата ротационна щанцо-резачка или плоска преса подготвя заготовките. Надолу по веригата автоматичен пакетиращ робот или картонер зарежда готовите кутии в кутии за транспортиране. Когато се изисква вграден печат-за кодове на партиди, изявления за алергени или QR кодове-мастиленоструйни или термични{6}}трансферни печатащи глави се монтират между инспекционната станция и стекера.
Балансирането на линията има значение: ако машината за формоване работи със 120 цикъла/мин, но картонерът надолу по веригата обработва само 80 опаковки/мин, е необходим буферен конвейер с дължина на натрупване, оразмерена за най-малко 60 секунди на производство, за да се предотврати обратното налягане нагоре по веригата.
Често задавани въпроси
Какъв картон gsm е най-подходящ за стандартна кутия за ориз за вкъщи?Повечето приложения за ориз и юфка използват плоскости с единично-PE- покритие 210–280 g/m². По-тежките класове над 300 g/m² подобряват здравината на подреждане, но увеличават разходите за материали и може да изискват предварително-регулиране на гърбицата за счупване.
Може ли една машина да произвежда множество размери кутии?да Бързо{1}}сменяемите комплекти дорници и серво-регулируемите водачи за сгъване позволяват смяна на размера за 20–45 минути на модерни платформи. Параметрите на рецептата-скорост, задържане на лепилото,-дълбочина на предварително счупване-се съхраняват в PLC и се извикват чрез SKU номер.
Как се поддържа съответствието с безопасността на храните по време на производството?Повърхността за{0}}контакт с храната е обърната навътре и никога не влиза в контакт с машинните инструменти след етапа на формоване. Адхезивните системи трябва да отговарят на ограниченията за-миграция при контакт с храни съгласно приложимите разпоредби (FDA 21 CFR за пазара в САЩ; Регламент на ЕС 10/2011 за европейския пазар). Стандартна практика са редовните хигиенни проверки на възлите на адхезивните дюзи и формовъчните дорници.
Какъв е типичният машинен отпечатък?Машините с една -форма заемат приблизително 3–5 m дължина и 1–1,5 m ширина. Дву{6}}високоскоростните-конфигурации се простират до 6–8 м, включително интегрирани модули за подреждане и свързване.
Какво води до по-висок процент на отказ? The three most frequently cited causes in industry maintenance surveys are: incoming board caliper inconsistency (>±5% deviation from spec), adhesive temperature drift (>±5 градуса от зададената точка) и износването на формовъчния дорник надвишава 0,1 mm отклонение на повърхността.
Референции
Институт на производителите на опаковъчни машини - Доклад за сравнителен анализ: OEE стандарти за линии за формоване на твърди контейнери за хартия
Journal of Packaging Technology and Research - „Точност на размерите при оформяне на картонена кутия: Променливи на инструментите и методи за компенсация“
Опаковане на храни и срок на годност (Elsevier) - „Функционални бариерни покрития за картонени контейнери за храни: ефективност при топлинен стрес и влажност“
Международни насоки за-отрасъла за опаковане на основата на влакна - Стандарти за качество на кондициониране на картон и гънки
Технология и наука за опаковане - „Режими на повреда на лепилните съединения при високо-скоростно производство на контейнери за хартия: статистически анализ“