Een van de belangrijkste technische keuzes die kopers maken bij het evalueren van productieapparatuur voor papieren zakken is de manier waarop de handgreepbevestigingsmethode moet worden geïnstalleerd.Automatische papieren zakmachine met online handvatzodat de verwerking en aan dezelfde productielijn wordt bevestigd, de papieren buis wordt gevormd, de bodem wordt opgevouwen en de afgewerkte zak wordt afgeleverd. Om deze machine te begrijpen, is het belangrijk om te begrijpen hoe het online proces werkt en hoe het verschilt van offline methoden. Dit kan kopers helpen de juiste machine te kiezen en operators te helpen de apparatuur efficiënter te gebruiken en te onderhouden.
Online versus offline: fundamentele verschillen
Het is belangrijk om deze termen te begrijpen voordat u uitlegt hoe machines werken. "Online" betekent dat het handvat hetzelfde is als het inpakproces. Papier komt aan het ene uiteinde van de machine binnen en aan het andere uiteinde komt er continu een afgewerkte zak met een handvat uit. "Offline" betekent eerst tassen maken. Vervolgens worden ze overgebracht naar een andere machine of handmatige werkruimte, waar later de handgreep wordt bevestigd.
De offlinemethode is in eerste instantie eenvoudiger in te stellen, maar vereist meer verwerkingsstappen en extra opslag tussen processen. Zakken moeten worden gestapeld, opgeslagen en overgebracht naar een tweede machine. Gedurende deze tijd kan het papier vocht opnemen of beschadigd raken. EenAutomatische papieren zakmachine met online handvatverwijdert deze extra stappen. De handvatten worden met elkaar verbonden terwijl de zakken onder gecontroleerde spanning door de machine bewegen. Hierdoor worden de handvatten nauwkeuriger geplaatst en zijn de afgewerkte tassen consistenter.
De online-handgreepbevestigingsreeks
Fase 1 – Papiergaas maken en buizen maken
Handvathulpstukken starten niet bij Handle Station. Het was een paar stappen verder. De cilinder wordt onder gecontroleerde spanning uitgerekt en gerimpeld om een vouw te vormen. Vervolgens worden de langsnaden gevormd met lijm. De naden worden in een doorlopende papieren buis geperst. Kleefstoffen zijn meestal PVAc-lijm op water-basis of zetmeelgels. Onderzoek door Gadhave et al. (2022) laat zien dat lijm goed door papiervezels moet dringen. Sterke penetratie is belangrijker dan grote contactoppervlakken bij het weerstaan van spanning.
Leidingen moeten een constante breedte en de juiste naadpositie hebben. Dit is belangrijk omdat de positie van de handgreep wordt gemeten vanaf het midden van de buis. Als de diameter van de buismaat verandert, kan de positie van de handgreep onnauwkeurig worden.
Fase 2 – Vormgeving van de onderkant
Snijd vervolgens de papieren buis in flodderige stukken. Vouw en lijm vervolgens de onderkant. De meeste papieren zakken hebben een vierkante bodemstructuur met enkele plooien en verstevigingspatches. Het gewicht van de inhoud van de onderste steuntas tijdens gebruik.
De onderkant en het handvat zijn de twee belangrijkste onderdelen die de last dragen. Nadat het substraat is samengedrukt en gefixeerd, bereikt de zak een vaste vorm en maat. De handgreepstandaard gebruikt deze vorm vervolgens als referentiepunt om de handgreep nauwkeurig te positioneren.
Fase 3 – Voor-ponsen
Verplaats de zak vervolgens naar het ponsstation. Er zaten twee gaten aan de bovenkant van de tas en één aan elk uiteinde van het handvat.
De grootte van het gat is van belang. Het gat mag niet te groot of te klein zijn. Als het gat te groot is, houdt het handvatvergrendelingssysteem de tas mogelijk niet stevig vast. Als het gat te klein is, kan het touw de papiervezels beschadigen tijdens het inbrengen. Dit verzwakt het gebied rond het gat.
ISO 1924-2:2008 biedt een methode voor het testen van de treksterkte van papier en karton. Deze test helpt bepalen hoeveel druk het papier kan weerstaan rond de pons. De sterkte van dit gebied moet hoger zijn dan de maximale trekkracht van de hendel, met extra veiligheidsmarge.
De meeste machines gebruiken stalen stempels en hardmetalen omgekeerde mallen om gaten te maken. Na verloop van tijd slijten de stukken. Als gevolg hiervan veranderen de grootte van het gat en de massa van de randen. Daarom is het ponsstation vaak een van de mechanische onderdelen die voortdurend onderhoud vereisen.
Fase 4 – Touwvorming (lineaire torsiemontage)
Deze fase maakt eenAutomatische papieren zakmachine met online handvatanders dan een machine die gebruikmaakt van de-standaard-verwerking die van buitenaf wordt geleverd. Bij dit systeem wordt een kraftpapierstrook rechtstreeks in de machine gevoerd. Tape is doorgaans lichter en smaller dan papier in zakken, met een basisgewicht van ongeveer 40–80 g/m².
De tape komt in de roterende asconstructie terecht. Terwijl het lint naar voren beweegt, roteert de spil het en verandert de platte papieren strook in een cirkelvormige draad. Dit proces vindt voortdurend plaats tijdens de productie.
De belangrijkste bedrijfsparameter is de draaiing van de staalkabel. Dit is meestal een maat voor het koppel per lengte-eenheid (TPM). TPM is afhankelijk van de relatie tussen spiltoerental en voedingssnelheid. Als de spil sneller draait, wordt het touw meer gedraaid. Als het papier sneller beweegt, wordt de draaiing verminderd.
Brookstein (2002) ontdekte dat de sterkte van getwijnd papiergaren toeneemt met de mate van vervorming, maar slechts tot op zekere hoogte. Daarna kan het toevoegen van meer twists de sterkte van het touw verminderen, omdat de vezels te strak tegen elkaar worden samengedrukt.
Voor machinebewerkingen betekent dit dat de TPM binnen een bepaald bereik moet worden gehouden. Meer draaien betekent niet altijd een sterker touw. Als de snelheid van de spil wordt verhoogd zonder de snelheid van de invoer te verhogen, wordt het touw te gedraaid en zwak. Het touw ziet er misschien strakker en completer uit, maar de werkelijke sterkte kan verminderd zijn.
Na het draaien komt het touw in een richtgedeelte. In dit gedeelte wordt eventuele resterende krul, veroorzaakt door het vervormingsproces, geëlimineerd. Het touw moet zo recht mogelijk worden uitgerekt voordat het de insteekkop bereikt. Als het touw nog steeds krult, kan het ongelijkmatig in het gat terechtkomen. Dit resulteert in verschillende insteekdieptes en een inconsistente kwaliteit van de handgreepvergrendeling.
Fase 5 – Inbrengen en vergrendelen van de handgreep
Zodra het papieren touw is gevormd, snijdt u het met een roterend mes in handgreeplengtes. Het mes werkt synchroon met de opvangcyclus. De afgehakte touwhandgreep wordt vervolgens boven het voor-gat door het draagsysteem bewogen.
De insteekkop duwt vervolgens beide uiteinden van het touw buiten de zak en in het bijpassende gat. Het touw wordt tot een bepaalde diepte ingebracht, zodat een deel van het touw onder het binnenoppervlak van de zak uitsteekt.
Nadat u het touw hebt ingebracht, plaatst u een opvouwbare papieren sluitring of slotkussentje aan het uiteinde van elk touw in de zak. Het slotkussen wordt vervolgens stevig tegen de binnenwand van de tas gedrukt.
De belangrijkste functie van de lockpads is om de spanning over grotere vellen papier te verdelen. Zonder de opvulling zal de trek zich concentreren op de rand van het gat. Dit gebied is meestal het zwakste deel van de structuur van het punchpapier. Door het gebruik van borgpads wordt de kracht over een groter oppervlak verdeeld. In de meeste gevallen is het contactoppervlak van de pakking ongeveer 8-12 maal het oppervlak van het gat. Dit helpt de handgreep te versterken en het risico te verkleinen dat deze eruit wordt getrokken.
Kleefstoffen voor vergrendelingspads verschillen van die welke worden gebruikt voor het vormen van papieren buizen. In dit stadium is snelle hechting belangrijker dan diepe penetratie. Het slotkussen moet stevig aan de tas worden vastgelijmd voordat de tas het compressiegebied verlaat.
Als gevolg hiervan worden hotmelts vaak gebruikt ter vervanging van lijmen op water-basis. Thermalmelt-lijmen kunnen snel hun volledige sterkte bereiken, meestal binnen 1-3 seconden na afkoeling. Ze werken ook goed op verschillende soorten papier en worden niet beïnvloed door het papierabsorptievermogen.
Synchronisatie: waarom online-handvatbevestiging een regeltechnisch probleem is
De beweging van het insteken van de handgreep, het doorsnijden van het touw en de beweging van het transport van zakken moeten allemaal op precieze tijdstippen samenwerken. Moderne machines doen dit via een servo-gebaseerd elektronisch nokkensysteem in plaats van conventionele mechanische versnellingsbakken.
In dit systeem worden alle belangrijke machinebewegingen verbonden met een master-encodersignaal. De zakkentransporteur, de touwtoevoer, de snijder, de invoerkop en de lockpad-applicator volgen allemaal dit signaal. Elk onderdeel beweegt volgens een geprogrammeerde timingrelatie, waardoor het proces synchroon blijft.
Het belangrijkste voordeel van een elektronisch nokkensysteem is flexibiliteit. Operators kunnen de positie of afstand van de handgreep wijzigen via een besturingssysteem zonder mechanische onderdelen te hoeven vervangen. Wanneer de operator bijvoorbeeld een zak met een andere breedte of handvatpositie produceert, past hij eenvoudig de machineparameters aan.
Elektronische nokkensystemen vereisen echter ook een nauwkeurige besturing. Als een servoaandrijving encoderfeedback verliest of als mechanische verbindingen gaten veroorzaken, kan de tijd tussen machinebewegingen onjuist worden. Wanneer dit gebeurt, kan de inbrengkop op het verkeerde moment in werking treden. Het gevolg hiervan is dat het handvat zich in de verkeerde positie bevindt of niet volledig in de tas zit.
Om dit te voorkomen maakt de machine gebruik van registratiesensoren die de positie van de zak monitoren. Dit zijn meestal foto-elektrische sensoren die het gedrukte registratieteken of de blanco voorkant van de testzak lezen. De sensorinformatie wordt teruggestuurd naar het besturingssysteem, dat automatisch kleine timingfouten corrigeert en het proces consistent houdt.
Na verloop van tijd hopen zich papierstof en lijmnevel op het oppervlak van de sensor op. Deze vervuiling kan de nauwkeurigheid van de sensor verminderen en ervoor zorgen dat de handgreep in de verkeerde positie staat. Sensorreiniging moet daarom deel uitmaken van het reguliere onderhoud. Inspecties moeten regelmatig worden uitgevoerd, en niet alleen als zich problemen voordoen.
Kwaliteitscontrole van online handgreepbevestiging
De belangrijkste kwaliteitsmeting van handgreepbevestiging is trekkracht. Trekkracht is het maximale dat de hendel kan weerstaan voordat er een storing optreedt. Er kunnen fouten optreden wanneer touwen breken, er gaten in het papier worden gescheurd of de slotblokken van tassen worden gescheiden.
Fabrikanten testen doorgaans de trekkracht door monsterzakken uit elke productiebatch te nemen en spanning uit te oefenen totdat de trekkracht mislukt. Het is een destructieve test omdat de zakken na de test niet bruikbaar zijn. Normen zoals ASTM D5276 en ISO 2234 bieden een algemene methode voor het evalueren van de prestaties van verpakkingen. In deze testsystemen is de sterkte van het handvat een van de belangrijkste prestatiefactoren.
Een andere belangrijke kwaliteitsmeting is de nauwkeurigheid van de handgreeppositie. Controleer dit door de afstand van het midden van het gat tot de rand van de bovenkant van de tas en de afstand tussen de twee handvatgaten te meten.
De positie van het handvat heeft rechtstreeks invloed op de prestaties van de tas. Als het handvat te dicht bij de bovenrand zit, kan het uiteinde van het touw het vouwen of sluiten van de tas beïnvloeden. Als het handvat niet gelijkmatig is gepositioneerd, kan de tas tijdens het hanteren opzij hangen. Hierdoor komt er meer druk op een handvat en kan het draagvermogen van de tas afnemen.
Automatische papieren zakmachine met online handvathelpt de consistentie in kwaliteit te behouden, omdat de handvatten in hetzelfde productieproces met de papieren zak worden verbonden. Elke zak wordt via hetzelfde handvat in het systeem gestoken en volgt dezelfde bedieningsinstellingen. Dit maakt het eenvoudiger om de trek- en handgreeppositie van elke batch te meten en te controleren.
In plaats daarvan voegt een offline handgreepbevestiging een extra productiestap toe. Dit extra proces introduceert meer variaties, waardoor het moeilijker wordt om de exacte oorzaak van kwaliteitsproblemen vast te stellen wanneer deze zich voordoen.
Materiaalinvoerspecificaties en hun stroomafwaartse effecten
De kwaliteit van online handgreepbevestiging is voor een groot deel afhankelijk van de kwaliteit van de gebruikte materialen. Zelfs als de machine goed werkt, kan een slechte materiaalkwaliteit ervoor zorgen dat de handgreep verzwakt, met inconsistente resultaten tot gevolg.
Krafttape die wordt gebruikt om papiertouw te maken, moet voldoende treksterkte hebben in machinerichting (MD) en dwarsrichting (CD). Volgens ISO 1924-2:2008 zijn beide sterktewaarden belangrijk omdat het torsieproces het papier in verschillende richtingen dwingt. De staalkabel is niet alleen langwerpig, maar wordt ook beïnvloed door torsie tijdens het vormingsproces.
Het vochtgehalte is een andere belangrijke factor. Als de tape te veel vocht bevat, wordt het afgewerkte touw zachter en elastischer. Wanneer de inbrengkop het touw in het gat duwt, wordt de kracht samengedrukt in plaats van soepel over de lengte te worden overgebracht. Daarom kan het touw worden gebogen of geknikt voordat de vereiste insteekdiepte wordt bereikt. Dit kan leiden tot een zwakke of onvolledige bevestiging van de handgreep.
Papier voor zakken moet ook een constant basisgewicht (g/m²) hebben over de hele rol. Een stabiel papiergewicht zorgt voor stabiele ponsprestaties tijdens de productie.
Als een stuk papier dunner is dan verwacht, kan het ponsstation ruwe of gescheurde gatenranden produceren in plaats van schone gaten. Wanneer dit gebeurt, verzwakt het gebied rond het gat. De spanningsverdeling van de borgpakking is niet uniform en het werkelijke lageroppervlak is kleiner dan de ontwerpvereiste. Dit kan de kracht van de behandeling verminderen en de prestaties van de zak onvoorspelbaarder maken.
Conclusie
Het proces waarbij volledig geautomatiseerde machines voor papieren zakken accessoires online verwerken, is niet eenvoudig. Het omvat verschillende verbindingshandelingen, zoals het vormen van kabels, boren, het inbrengen van de handgreep en het vergrendelen van de handgreep. Elke stap heeft invloed op de volgende stap in het productieproces.
De kwaliteit van de uiteindelijke handgreep hangt af van de prestaties van elk station. Als het touw niet correct is gevormd, kan het inbrengen van de handgreep instabiel worden. Als de gatgrootte niet correct is, werkt het vergrendelingssysteem mogelijk niet goed. Als het slotkussen niet op de juiste manier wordt gebruikt, kan dit de sterkte van de handgreep verminderen.
Omdat al deze handelingen op dezelfde productielijn worden uitgevoerd, kunnen machine-instellingen en procesomstandigheden op elk station tijdens het productieproces worden bewaakt en aangepast.
Referentie
Gadhave, RV, et al. "Adhesives in the Paper Packaging Industry: An Overview" in het open-access-tijdschrift Polymer Chemistry. 12(2), 2022, pp. 49-73. (water-gebaseerde PVAc- en zetmeelbindmiddelsystemen, vezelpenetratiediepte, snelle spijkervereisten voor pers-passing-vergrendelingstoepassingen in papieren verpakkingen)
Brookstein, DS, "Fysische eigenschappen van gedraaide structuren. II. Industriële garens, touw en touwwerk." Journal of Applied Polymer Science 83.2, 2002, pp. 367-378. (Optimalisatie van twist per lengte-eenheid, functionele relatie tussen treksterkte en twisthoek, spiraalvormige vezelmechanica in papieren touw)
ISO 1924-2:2008. Bepaling van de trekeigenschappen van papier en karton - Deel 2: Methode van constante reksnelheid (20 mm/min). Internationale Organisatie voor Standaardisatie, 2008. (Methode van MD- en CD-trekproef, berekening van de lagerbelasting rond de boring, verificatie van de specificatie van het invoermateriaal)
ISO2234:2021. Verpakkingen - Complete, gevulde transportverpakkingen en stukgoederen - Stapeltesten met statische belasting. Internationale Organisatie voor Standaardisatie, 2021. (Prestatieraamwerk voor transportpakketten; omgaan met belastingvereisten in een distributiesimulatieomgeving)
ASTM D5276-98(2022). Standaard testmethode voor valtest van geladen containers door vrije val. ASTM International, 2022. (Prestatietest bij het laten vallen van pakketten; bijlagen worden behandeld als functionele belastingselementen in een volledige evaluatie van de pakketprestaties)
