Тавите за хартия за еднократна употреба вече са обичаен артикул в хранително-вкусовата промишленост, опаковките на дребно и фабричните доставки. Сред многото форми, направени днес, осем{1}}странният поднос заема специално място. Той балансира здрава конструкция, добро използване на материала и хубав външен вид. Така че знаейки как анмашина за формоване на осмоъгълна тава за хартияпревръща плосък картон в завършена тава означава следване на серия от точни механични стъпки. И всяка стъпка зависи от тази преди нея.
Така че тази статия разглежда основния начин на работа на тези машини, инженерните причини зад всеки етап и защо осем{0}}странната форма се нуждае от по-внимателна работа от по-простите правоъгълни форми.
Какво прави осмоъгълните тави механично различни
Преди да започнете работа с машината, е полезно да оцените защо осем{0}}геометрията е важна от гледна точка на производството. Правоъгълникът изисква четири ъглови гънки. Осмоъгълникът изисква осем линии на сгъване, четири от които пресичат диагонално през ъглите. Тези диагонални гънки въвеждат сложни напрежения на огъване, които взаимодействат по различен начин с посоката на зърното на картонената основа.
Изследванията в BioResources за контролиране на сгъването на заготовки при пресоване на картонена тава показват, че дизайнът на модела на гънките е много важен фактор. Така че това пряко засяга формата на ъгъла и опаковката на материала. Когато диагоналните гънки са на грешното място или не са отбелязани достатъчно, тогава бланката се бори срещу сгъване по правилния път. Така че това води до лоши ъгли, неравномерни височини на стените или повърхностни пукнатини в точките на напрежение. Така че машината за оформяне на осмоъгълна тава за хартия се нуждае от по-внимателен етап на подготовка на заготовки, отколкото машините, направени за стандартни правоъгълни форми.
Първи етап: Подаване на материал и празна регистрация
Производственият цикъл започва, когато купчина предварително -нарязан или-подаден на рула картон влезе в системата за подаване на машината. Плоските заготовки -, които вече са изрязани до осмоъгълна форма с предварително-начертани линии на сгъване -, се изваждат от купчината и се преместват в станцията за формоване. Това се прави с вендузи, фрикционни ролки или механични хващачи, в зависимост от конструкцията на машината.
Така че точната празна регистрация на този етап е задължителна. Всяко несъответствие между заготовката и формовъчната форма ще причини проблеми във всяка следваща стъпка. Тогава това прави тави с неравни стени или криви ъглови панели. Така -високоскоростните машинни системи за оформяне на осмоъгълни тави за хартия обикновено имат оптични или механични сензори, които проверяват празната позиция, преди да пуснат цикъла на оформяне да започне.
Неправилно подравнените заготовки се изхвърлят, а не се обработват.
Скоростта на хранене определя производителността, но надеждността на хранене определя действителния използваем добив. Машините, проектирани за взискателни приложения за обслужване на храни, дават приоритет на последователното единично-зареждане на заготовки пред скоростта на суровия продукт, тъй като двойно-захранваната заготовка, която блокира формиращата станция, причинява много повече време на престой, отколкото леко намалена скорост на цикъла.
Втори етап: празно нагряване (където е приложимо)
Някои конфигурации на машината за оформяне на осмоъгълна тава за хартия включват нагревателна станция, разположена между подаването на заготовки и етапа на прес{0}}оформяне. Това важи за картон с полиетиленово или друго термопластично покритие, както и за приложения, при които субстратът се облагодетелства от термично кондициониране преди сгъване.
Топлината омекотява термопластичното покритие, позволявайки му да се приспособи към геометрията на матрицата без напукване или повдигане на линиите на сгъване. За субстрати без покритие, контролираната влажност или излагане на температура може да намали градиента на твърдост между посоките на зърното-фактор, който става важен, когато машината трябва да сгъне както надлъжно, така и напречно на ориентацията на влакното в рамките на един цикъл.
Температурният диапазон и времето на престой в нагревателната станция изискват калибриране спрямо специфичния клас картон и тегло на покритието. Недостатъчната топлина оставя материала твърде твърд за надеждно оформяне на ъгли; прекомерната топлина разгражда субстрата или причинява капене на покритието и замърсяване на повърхностите на формата.
Трети етап: Формиране на пресата - Основният оперативен механизъм
Етапът на прес{0}}оформяне представлява техническото сърце на всяка машина за оформяне на осмоъгълни тави за хартия. Регистрирана заготовка се транспортира през формиращата кухина-прецизно-машинно обработена форма, която определя вътрешната геометрия на завършената тава-и съвпадащ поансон се спуска отгоре.
Когато поансонът влезе в контакт със заготовката, той задвижва плоския материал надолу в кухината. Осемте линии на сгъване-четири успоредни на кардиналните страни и четири диагонални в ъглите-се активират последователно, когато различни области на заготовката се сблъскат със стените на кухината. Диагоналните ъглови панели се сгъват навътре и държащите инструменти или сгъваемите рамена едновременно притискат всеки панел в контакт със съседната му странична стена.
Академичното моделиране с крайни елементи на операции за формоване на тарелка, публикувано чрез -рецензирана литература по машиностроене, показва, че разпределението на напрежението в осмоъгълна заготовка по време на този ход на пресата е значително по-сложно, отколкото при правоъгълно формоване. Диагоналните ъглови панели изпитват едновременно огъване в две равнини, създавайки три-измерно състояние на деформация, което изисква геометрията на инструмента за формоване да направлява потока на материала, вместо просто да го принуди да заеме позиция.
Скоростта на формоване, разстоянието на движение на щанцата и времето на задържане при пълно пресоване влияят върху крайната форма на тавата и колко здрава е тя. Така че машините, които са направени за стабилно качество при голям-обем на производство, обикновено използват серво-системи за преси. Тогава тези системи ви позволяват да контролирате точно тези настройки. Така че те не разчитат на фиксирани механични гърбични профили.
Четвърти етап: Нанасяне на лепило и образуване на връзка
След като стените са оформени и задържани на място, ъгловите клапи трябва да бъдат фиксирани. Така че този етап означава поставяне на горещо стопяемо лепило върху повърхностите, които ще се допират. Това се прави преди или по време на стъпките на сгъване. След това залепените повърхности се притискат една към друга с достатъчно сила и се задържат, за да се получи силна връзка.
Системите за дозиране на топящо се лепило в машината за оформяне на осмоъгълна тава за хартия трябва да осигуряват последователна геометрия на перлите във всяка точка на приложение. Твърде малко лепило създава слаби ъглови връзки, които се провалят при натоварване. Твърде много създава изстискване, което замърсява повърхността на тавата или запушва компонентите на формата. Температурата на лепилото, налягането на нанасяне и геометрията на дюзата изискват периодично калибриране, за да се поддържа постоянна производителност.
След нанасяне на лепилото, ъгловите връзки трябва да се охладят и стегнат, преди тавата да излезе от матрицата. Така че по-бързо{1}}втвърдяващите се типове лепило се нуждаят от по-малко време на задържане и дават по-висока скорост на цикъла. Но силните лепила с по-дълго отворено време ви позволяват да позиционирате нещата по-точно, преди връзката да стане постоянна.
Пети етап: Изхвърляне и транспортиране
Оформената тава се изтласква от кухината на формата с щифтове за изхвърляне на въздух, механични повдигачи или обръщане на вакуума. Това зависи от формата на тавата и скоростта на производство. Така че тази стъпка изисква внимание, тъй като новите тави все още имат остатъчно напрежение от стъпките на огъване и залепване. След това грубото изхвърляне може да огъне ъгловата форма, преди лепилото да е напълно стегнало крайната си сила.
След изхвърляне тарелките се придвижват по конвейер към станции за подреждане или събиране. Така че подреждащите се части трябва да отчитат осем-странната форма, когато поставят тави за добра работа надолу по веригата. Естествената форма на осем-странните контейнери позволява по-плътно подреждане в сравнение с някои странни форми. Но те се нуждаят от различни механични водачи в сравнение с правоъгълните стекове.
Системи за управление и автоматизация на машини
По-новите модели на машината за оформяне на осмоъгълни тави за хартия работят под системи с програмируем логически контролер (PLC). Така че тези системи контролират времето на всяка стъпка - подаване, нагряване, ход на пресата, нанасяне на лепило и изхвърляне - всичко това в един съвпадащ цикъл. Така че работниците задават настройките чрез екран на интерфейс човек-машина (HMI). След това мониторингът-на състоянието на машината дава обратна връзка на живо за скоростта на производство, условията на повреда и използването на материали.
Така че двойните -станционни конструкции управляват две формовъчни форми от една задвижваща система. Тогава това удвоява изхода, без да прави отпечатъка на машината много по-голям. Отделните инструменти за всяка станция ви позволяват да правите различни размери тави едновременно. Или ви позволява бързо да сменяте формати, когато вашият продуктов микс се нуждае от това.
Съображения за съвместимост на материалите и субстрата
Диапазонът от класове картон, които машината за оформяне на осмоъгълна тава за хартия може да обработва, зависи от капацитета на силата на пресата на машината, способността за нагряване и дизайна на инструментите. Типичните субстрати включват твърд избелен сулфатен картон (SBS), рециклиран картон с покритие (CRB) и картон за сервиране на храна с бариерни покрития. Теглото на дъските, вариращо от приблизително 200 до 500 грама на квадратен метър, представлява практичният прозорец за повечето търговски приложения за оформяне на тави.
Посоката на зърното спрямо линиите на сгъване влияе значително на качеството на формоване. Картонът се сгъва по-чисто успоредно на машинната посока на субстрата. На осмоъгълна заготовка поне някои линии на сгъване ще преминават през посоката на влакното, което изисква прецизно нарязване на гънките, за да се предотврати повреда на повърхността в тези позиции. Предварително набраздените заготовки, произведени с инструменти за гънки, проектирани за конкретния клас плоскост и геометрията на формовъчната форма, дават по-добри резултати от обикновените набраздени заготовки, адаптирани към множество типове машини.
Приложения и контекст на индустрията
Услугите за хранене представляват основния пазар за осмоъгълно оформени хартиени тави-геометрията е подходяща за контейнери за контрол на порциите, опаковки за пекарни и-кутии за храна за храна. Осемте страни също така осигуряват по-голяма площ за печатна марка в сравнение с еквивалентен правоъгълен формат при същия обемен капацитет.
Отвъд хранително-вкусовата промишленост, същите принципи на формиране се прилагат и за промишлени опаковъчни тави, използвани за организиране на компоненти и изпращане. Тъй като съображенията за устойчивост продължават да отблъскват замяната на експандирания полистирол и пластмаси за еднократна-употреба, формованите и пресовани-хартиени опаковки привлякоха внимание в приложенията на веригата за доставки, където омекотяването и задържането имат значение заедно с теглото и рециклируемостта.
Заключение
Принципът на работа на машина за оформяне на осмоъгълни тави за хартия отразява внимателно проектирана последователност: регистриране на заготовки, контролирано нагряване, пресоване срещу прецизни инструменти, залепване с лепило и механично изхвърляне. Всеки етап зависи от тясната координация с останалите, а осмоъгълната геометрия добавя сложност във всяка точка в сравнение с по-простите правоъгълни формати.
Знанието как работят тези части помага на купувачите, инженерите по опаковане и производствените мениджъри да проверят дали машината може да направи това, от което се нуждаят. Така че те съобразяват типа хартия, която може да поеме, изходната скорост и гъвкавостта на инструментите към нуждите на техния собствен продукт и колко искат да направят.
източници:
Tanninen et al., „Контролиране на сгъването на заготовката при оформяне на преса за картонени тави“, BioResources (Щатски университет на Северна Каролина), том. 10, №. 3 (2015)
Линдберг и Кулаченко, „Операция за оформяне на тави от картон: Казус с използване на имплицитен анализ на крайните елементи“, Технология и наука за опаковане (2021)
Таннинен, „Пресово формоване на картон – напредък на технологиите“, докторска дисертация, Технологичен университет в Лапеенранта (2017 г.)