Die Maschine zur Herstellung biologisch abbaubarer Beutel ist eine Produktionslinie für Beutel, die auf biologisch abbaubaren Polymeren basiert. Dazu gehören Polymilchsäure (PLA), Polybutylterephthalat (PBAT), Polybutylensuccinat (PBS), Stärkemischungen und Polyhydroxan (PHA). Er unterscheidet sich von einem herkömmlichen Beutelhersteller dadurch, dass seine Hauptsysteme eine präzisere Steuerung erfordern.
Der grundlegende mechanische Aufbau ist ähnlich. Es verwendet eine Wickelmaschine, ein Siegelsystem, ein Schneidsystem und ein Stapelsystem. Der Hauptunterschied besteht in der Steuerung dieser Systeme. Biologisch abbaubare Folien werden bei Temperaturen zwischen 20 und 30 Grad Celsius versiegelt. PE-Membranen können Temperaturen über 50 Grad aufweisen. Die Dichtung muss die Temperatur innerhalb von + -1 Grad halten. Die Kühlwalze muss schnell abgekühlt und abgedichtet werden. Dies hilft, Hitzeschäden zu vermeiden. Auch Dünnschichtbahnen müssen trocken gehalten werden, da diese Polymere Feuchtigkeit absorbieren.
Die Linien haben typischerweise eine Leistung von 80 – 150 Beuteln pro Minute. Dies ist langsamer als eine PE-Linie gleicher Breite. Die Versiegelungszeiten betragen typischerweise 0,3–0,8 Sekunden. Dies gibt der Folie genügend Zeit, eine starke Versiegelung zu bilden, die nicht verbrennt.
Der Markt für Biokunststoff-Verpackungsbeutel wird bis 2024 auf 4,04 Milliarden US-Dollar geschätzt. Den von Grand View Research Tank zusammengestellten Marktdaten zufolge soll er bis 2033 jährlich um etwa 6,3 % wachsen.
Der Unterschied zu herkömmlichen Verpackungsmaschinen
Die beiden Maschinentypen sehen ähnlich aus. Beide verwenden Folienrollen auf einem Abwickler mit Wellenzuführung, Vorschub, Heißsiegelung, Schneid- und Stapelvorrichtung oder Spulenförderer. Der Hauptunterschied besteht darin, dass die biologisch abbaubare Folie die PE-Dichtung erreicht.
PE wird normalerweise bei 150–200 Grad mit einer Toleranz von + -5 Grad versiegelt. PLA benötigt 110-140 Grad. PBAT erfordert 130–160 Grad. Stärkemischungen benötigen 100–120 Grad. Lediglich eine Temperaturänderung von 3-5 Grad Celsius wäre ein Problem. Niedrige Temperaturen können zu schwächeren Dichtungen führen. Hitze kann zu Verbrennungen, Verfärbungen oder Sprödigkeit führen.
Biologisch abbaubare Verpackungsmaschinen erfordern eine präzise Temperaturkontrolle. Mehrzonen-Schweißbalken mit 3–5 unabhängigen PID--gesteuerten Zonen. Es werden außerdem Heizpatronen mit geringer-Trägheit und Thermoelemente der Klasse-A verwendet. Diese Komponenten können Temperaturen zwischen + -0.5 Grad und + -1 Grad C halten. Das Steuerungssystem kann die Maschinengeschwindigkeit ablesen und die Heizleistung vor jeder Versiegelung anpassen. Dies trägt dazu bei, die Siegeltemperatur stabil zu halten, wenn die Siegelung mit der Folie in Kontakt ist.
Auch Kühlung ist wichtig. Sobald sich die Versiegelung gebildet hat, kühlen Sie sie mit einer wassergekühlten Kühlwalze auf etwa 10-20 Grad ab. Dies trägt dazu bei, dass Biopolymere schnell abkühlen. Es trägt auch dazu bei, eine längere Einwirkung hoher Temperaturen zu verhindern, wodurch PLA spröde wird.
Spannung ist ein weiterer wichtiger Faktor. Biologisch abbaubare Folien haben eine geringere Zugfestigkeit und lassen sich leichter dehnen. Rollendruck und Bremslösekraft sind in der Regel 20 – 30 % geringer als bei PE. Servo-angetriebene Spannungssensoren halten die Folienspannung stabil. Dadurch wird verhindert, dass die Folie schmaler wird und sich die Dicke ändert.
Prozessmaterialien für die Produktionslinie
| Material | Versiegelte Fenster | Verweilzeit | Informationen zur Handhabung |
|---|---|---|---|
| PLA | 110–140 Grad | 0.4 -0.8 ss | Hart und transparent; Es kühlt zu schnell ab, ist spröde und die Gefahr einer Überhitzung ist groß |
| PBAT | 130–160 Grad | 0.3 -0.5s | Beim Einkaufen und bei den Müllsack-Rezepten dominiert Flexibilität |
| PBS | 120–145 Grad | 0.4 -0.6s | Mäßige Flexibilität, gute Hitzebeständigkeit |
| Stärkemischungen | 100–120 Grad | 0.4-0.7s | Empfindlich gegenüber Feuchtigkeit; erfordert einen entfeuchteten Filmweg |
| PHA | 110–140 Grad | 0.4 -0.6s | abbaubare Qualität; schmaler |
Die Folien auf diesen Maschinen sind typischerweise 20–80 Mikrometer dick. Nach EN 13432 zertifizierte kompostierbare Beutel sind in der Regel auf 50 – 60 Mikrometer begrenzt. Dickere Filme zersetzen sich zu langsam und erfüllen möglicherweise nicht die 12-wöchige Zerfallsanforderung der Norm. Die Maschine muss Folien mit einer Dickenschwankung von weniger als 5 % produzieren. Diese Gleichmäßigkeit kann durch ein einstellbares Blasfoliensystem mit automatischer Düsenzentrierung aufrechterhalten werden.
Definition der Subsysteme von Maschinen
Vier technische Entscheidungen deuten darauf hin, dass es sich bei der Produktionslinie um biologisch abbaubare Folien oder nur um eine modifizierte PE-Maschine handelt.
Präzisions-Thermosysteme.Es wurde eine Mehrzonen-PID-Dichtung mit einer Temperaturstabilität von ±0,5–1 Grad eingesetzt. Verwenden Sie Heizgeräte mit geringer Trägheit und PTFE-beschichtete Schweißstäbe mit einer Beschichtung von 0,1–0,2 mm. Die Beschichtung verhindert, dass geschmolzener Biokunststoff an den Stäben haften bleibt. Ohne die Beschichtung kann sich Koks innerhalb von Stunden in Riegeln ansammeln. Dies verringert die Qualität der Dichtung.
Zwangskühlung.Verwenden Sie eine wassergekühlte Walze bei 10–20 °C. Die Walze sollte zur Liniengeschwindigkeit passen. Sie kühlen die Versiegelung, bevor die Folie den Cutter erreicht. Langsames Abkühlen härtet das PLA aus. Es erhöht auch die Zykluszeit. Das Steuerungssystem soll die Kühlung entsprechend der Folienart regeln.
Entfeuchtung und Feuchtigkeitsmanagement.PLA nimmt Feuchtigkeit auf. Feuchtigkeit macht das Polymer weicher und senkt seinen Schmelzpunkt. Dadurch können Dampfblasen in der Dichtung entstehen. Eine geeignete Maschine kann einem temperaturgesteuerten Membranpfad folgen. Es kann auch ein Inline-Feuchtigkeitssensor verwendet werden. Der Sensor erkennt Folien mit einem Feuchtigkeitsgehalt von über 0,5 % und passt die Siegeltemperatur an.
Korrosionsbeständige-Konstruktion.Biologisch abbaubare Polymere setzen beim Erhitzen Säuren frei. Für die Abdichtung von Oberflächen, Messergehäusen und Walzenwellen-Kontaktfolien wird chromverchromter Edelstahl verwendet. Baustahl erzeugt bei langfristiger Produktion Schlaglöcher. Diese Oberflächenfehler können dann auf die Membran übertragen werden.
Geschwindigkeit, Durchsatz und die Zertifizierungsbeschränkung
Biologisch abbaubare Verpackungsmaschinen haben typischerweise eine Betriebszeit von 80–150 Schlägen pro Minute. Dies ist langsamer als bei ähnlichen PE-Linien, die mit 150–300 BPM laufen können. Die Hauptbeschränkung ist die Versiegelungszeit. Der Kontakt der Dichtung dauert 0,3–0,8 Sekunden, um eine feste Verbindung herzustellen. Daher wird die Geschwindigkeit der Maschine durch die Zeit der Versiegelung begrenzt, nicht nur durch die Geschwindigkeit des Servos.
Servo-angetriebene Maschinen mit programmierbarer Drucksteuerung und Impulsversiegelung können die Geschwindigkeit verbessern. Die Impulsversiegelung erhitzt den Stab nur, wenn er mit der Folie in Kontakt kommt. Die Gleichmäßigkeit der Filmdicke kann durch eine zertifizierte Membran mit Geschwindigkeiten über 150 BPM beeinträchtigt werden. Dadurch wird es schwieriger, die Anforderungen der EN 13432 zu erfüllen.
Die Größe des biologisch abbaubaren Staubbeutels sollte auf der Grundlage der erforderlichen Tagesproduktion bestimmt werden. Wählen Sie eine biologisch abbaubare Beutelherstellungsmaschine nicht nur aufgrund ihrer physischen Größe.
Maschinen-Unterstützte Compliance
Diese Maschine kann die Qualität der Tasche nicht nachweisen. Filmlieferanten und akkreditierte Labore, die Zertifizierungen bearbeiten. Die Maschine beeinflusst weiterhin, ob die Zertifizierungsmembran nach der Umstellung ihre erforderliche Leistung beibehält. Drei Kriterien beeinflussen die Produktionsanforderungen:
EN 13432 (Europäische industrielle Kompostierung): Diese Norm fordert einen biologischen Abbau von mindestens 90 % innerhalb von 180 Tagen. Außerdem muss es innerhalb von 12 Wochen in Fragmente kleiner als 2 mm zerlegt werden. Darüber hinaus gelten Schwermetallgrenzwerte und Ökotoxizitätstests. Dicke und Gleichmäßigkeit des Films beeinflussen das Desintegrationsergebnis.
ASTM D6400 und ISO 17088: Dies ist der US-amerikanische und internationale Standard für synthetische Kunststoffe. Ihre Exterieuranforderungen sind ähnlich.
EU-Richtlinie über Einwegkunststoffe ((EU 2019/904): Diese Richtlinie schränkt einige herkömmliche Einweg-Plastiktüten ein. Dies hat auch die Nachfrage nach synthetischen Taschen in Europa erhöht. Daher benötigen viele Verarbeiter biologisch abbaubare Beutelherstellungsmaschinenmodelle, die PBAT und PLA verarbeiten können, ohne zertifizierte Materialien zu kontaminieren.
Produktionslinien, die den Qualitätsmanagementpraktiken ISO 9001:2015 folgen, können nützliche Produktionsaufzeichnungen liefern. Die Speicherung von SPS-Rezepten, die Aufzeichnung von Chargenparametern und die Verfolgung der Siegelfestigkeit tragen dazu bei, die Prozesskonsistenz während des Audits anzuzeigen.
Häufig gestellte Fragen
Kann ein Hersteller von biologisch abbaubaren Beuteln herkömmliches PE verwenden?Ja, aber mit einigen Einschränkungen. Maschinen müssen den richtigen Temperaturbereich und die richtigen Spannungseinstellungen für biologisch abbaubare Folien unterstützen. Dichtungen, Kühlwalzen und Folienwege müssen vor dem Materialwechsel gereinigt werden. Dies trägt dazu bei, eine Kontamination qualifizierter Kunststofffolien zu verhindern. Ein Kontaminationsproblem kann sich auf die Zertifizierung der gesamten Produktionscharge auswirken. Verarbeiter, die beide Märkte bedienen, nutzen in der Regel separate Maschinenlinien zur Herstellung biologisch abbaubarer Beutel für biologisch abbaubare Beutel. Dadurch wird das Kontaminationsrisiko verringert.
Welche Art von Strom und Versorgungsleistungen benötigt die Leitung?Geschätzte installierte Leistung 15 – 30 kW. Diese Maschine benötigt eine dreiphasige Stromversorgung. Außerdem ist ein Kühlwassersystem für die Kühlwalze erforderlich, das auf eine Temperatur von 10-20 Grad Celsius. 1.5 – 3 bar Druckluft für pneumatische Walzenspalte und Perforationseinheiten eingestellt ist. Bei einer Umgebungsfeuchtigkeit über 50 % wird ein Dünnschicht-Entfeuchtungssystem empfohlen.
Wie oft müssen Dichtungen gereinigt werden?Sie müssen häufiger gereinigt werden als PPE-Maschinendichtungen. Biologisch abbaubare Polymere lassen sich leichter verkoken und haften leichter daran. Eine PTFE-beschichtete Stange mit aktiver Kühlung kann zwischen den Reinigungszyklen normalerweise 4–8 Stunden lang laufen. Eine unbeschichtete Stange muss möglicherweise alle 1–2 Stunden gereinigt werden. Damit ist die Klebebeschichtung eine wichtige mechanische Eigenschaft.
Abschluss:
Das grundlegende Design der biologisch abbaubaren Beutelmaschine ist das gleiche wie das der herkömmlichen Beutelmaschine. Es erfordert eine präzisere Temperaturkontrolle, Zwangskühlung, Feuchtigkeitskontrolle und korrosionsbeständige Komponenten. Der Siegeltemperaturbereich biologisch abbaubarer Polymere ist kleiner als der von Polyethylen. Sie müssen auch während der Produktion sorgfältiger kontrolliert werden.
Die Maschine zur Herstellung biologisch abbaubarer Beutel wird entsprechend dem Folienmaterial, dem erforderlichen Zertifikat und der Versiegelungszeit ausgewählt. Überprüfen Sie diese Punkte, bevor Sie den Preis oder die Größe der Maschine auswählen. Wenn Sie eine Spezifikationsüberprüfung für eine PBAT-, PLA- oder Stärkemischung benötigen, kann das Engineering-Team von cnzhuxinmachine.com Materialproben und Zielergebnisse untersuchen, bevor es Maschinenkonfigurationen empfiehlt. Dadurch wird das Problem vermieden, dass PPE-Maschinen Verbundfolien nicht richtig verschweißen.
