Jednorázové zásobníky papíru jsou nyní běžnou položkou ve stravovacích službách, maloobchodním balení a přepravě do továren. Mezi mnoha tvary, které se dnes vyrábí, má osmi-stranný zásobník zvláštní místo. Vyvažuje silnou stavbu, dobré využití materiálu a pěkný vzhled. Takže vědět jakosmihranný stroj na formování zásobníků papírupromění plochý papírový karton na hotový zásobník pomocí řady přesných mechanických kroků. A každý krok závisí na tom před ním.
Tento článek se tedy zabývá hlavním způsobem fungování těchto strojů, technickými důvody, které stojí za každou fází, a tím, proč osmi{0}}stranný tvar vyžaduje pečlivější práci než jednodušší obdélníkové tvary.
Čím jsou osmihranné podnosy mechanicky odlišné
Než se pustíte do provozu stroje, pomůže vám pochopit, proč je osmi{0}}hranná geometrie důležitá z hlediska výroby. Obdélník vyžaduje čtyři rohové záhyby. Osmiúhelník vyžaduje osm ohybových linií, z nichž čtyři vedou diagonálně přes rohy. Tyto diagonální rýhy zavádějí složená ohybová napětí, která interagují odlišně se směrem vláken papírového substrátu.
Výzkum v BioResources o kontrole skládání přířezů při lisování kartonových zásobníků říká, že design vzoru přehybů je velmi důležitým faktorem. Takže to přímo ovlivňuje tvar rohu a balení materiálu. Když jsou diagonální záhyby na nesprávném místě nebo nejsou dostatečně rýhované, pak blank bojuje proti skládání po správné dráze. To způsobuje špatné rohy, nerovnoměrnou výšku stěn nebo povrchové trhliny v namáhaných bodech. Osmihranný stroj na formování zásobníků papíru tedy potřebuje pečlivější fázi přípravy polotovaru než stroje vyrobené pro standardní obdélníkové tvary.
První fáze: Podávání materiálu a registrace polotovaru
Výrobní cyklus začíná, když stoh před{0}}nařezané nebo rolované{1}} lepenky vstoupí do podávacího systému stroje. Ploché polotovary -, které již byly nařezány do osmiúhelníkového tvaru s předem-rytými liniemi ohybu -, jsou vyjmuty ze stohu a přesunuty do tvářecí stanice. To se provádí pomocí přísavek, třecích válečků nebo mechanických chapadel v závislosti na konstrukci stroje.
V této fázi je tedy přesná registrace prázdného místa nutností. Jakákoli nesouosost mezi polotovarem a formovací formou způsobí problémy v každém dalším kroku. Z toho pak vznikají vaničky s nerovnými stěnami nebo křivými rohovými panely. Tak vysokorychlostní-systémy osmiúhelníkových formovacích strojů na papír mají obvykle optické nebo mechanické senzory, které kontrolují polohu přířezu předtím, než spustí cyklus tváření.
Nesprávně zarovnané polotovary jsou spíše vysunuty než zpracovány.
Rychlost podávání určuje výkon produkce, ale spolehlivost podávání určuje skutečný využitelný výnos. Stroje navržené pro náročné aplikace v gastronomii upřednostňují konzistentní podávání jednoho-přířezu před rychlostí surového materiálu, protože dvojité{2}}podání přířezu, které zasekává formovací stanici, způsobuje mnohem delší prostoje než mírně snížená rychlost cyklu.
Druhá fáze: Zahřívání prázdného prostoru (pokud je to možné)
Některé konfigurace osmiúhelníkového formovacího stroje na papír obsahují ohřívací stanici umístěnou mezi podáváním polotovaru a krokem lisování-tvarování. To platí pro lepenku s polyetylenovým nebo jiným termoplastickým povlakem, stejně jako pro aplikace, kde substrát těží z tepelné úpravy před složením.
Teplo změkčuje termoplastický povlak a umožňuje mu přizpůsobit se geometrii formy bez praskání nebo nadzvedávání v liniích ohybu. U nepotažených substrátů může řízená vlhkost nebo teplota snížit gradient tuhosti mezi směry zrn-, což je faktor, který se stává důležitým, když se stroj musí ohýbat podél i napříč orientací vláken během jediného cyklu.
Teplotní rozsah a doba prodlevy v ohřívací stanici vyžadují kalibraci na konkrétní druh lepenky a hmotnost povlaku. Nedostatečné teplo zanechává materiál příliš tuhý pro spolehlivé tvarování rohů; nadměrné teplo znehodnocuje substrát nebo způsobuje odkapávání povlaku a kontaminaci povrchů formy.
Třetí fáze: Lisování - základního provozního mechanismu
Fáze lisování{0}}formování tvoří technické srdce jakéhokoli osmihranného formovacího stroje na papír. Registrovaný polotovar je přepravován přes tvarovací dutinu-přesně{3}}obrobenou formou, která definuje vnitřní geometrii hotového zásobníku-a shora sestupuje odpovídající razník.
Jak se razník dostane do kontaktu s polotovarem, zatlačí plochý materiál dolů do dutiny. Osm ohybových linií-čtyři rovnoběžné s hlavními stranami a čtyři diagonální v rozích- se postupně aktivují, když se různé oblasti přířezu setkají se stěnami dutiny. Diagonální rohové panely se skládají dovnitř a přidržovací nástroje nebo skládací ramena současně přitlačují každý panel do kontaktu s jeho přilehlou boční stěnou.
Akademické modelování operací tváření žlabů metodou konečných prvků, publikované prostřednictvím- recenzované strojírenské literatury, ukazuje, že rozložení napětí v osmihranném polotovaru během tohoto lisovacího zdvihu je podstatně složitější než při pravoúhlém tváření. Diagonální rohové panely se současně ohýbají ve dvou rovinách, čímž vzniká trojrozměrný deformační stav, který vyžaduje, aby geometrie tvářecího nástroje vedla materiálový tok, místo aby jej pouze nutil do polohy.
Rychlost tvarování, vzdálenost děrování a doba držení při plném lisování ovlivňují konečný tvar zásobníku a jeho pevnost. Takže stroje, které jsou vyrobeny pro stálou kvalitu ve velko-objemové výrobě, obvykle používají servo-poháněné lisovací systémy. Pak vám tyto systémy umožní přesně ovládat tato nastavení. Nespoléhají se tedy na pevné mechanické profily vaček.
Čtvrtá fáze: Aplikace lepidla a vytvoření spoje
Jakmile jsou stěny vytvořeny a drženy na místě, je třeba upevnit rohové chlopně. Tato fáze tedy znamená nanesení tavného lepidla na povrchy, které se budou dotýkat. To se provádí před nebo během kroků skládání. Poté se lepené povrchy přitlačí k sobě dostatečnou silou a po dobu držení, aby se vytvořil pevný spoj.
Systémy dávkování tavného lepidla v osmihranném formovacím stroji na papírové zásobníky musí poskytovat konzistentní geometrii housenky v každém aplikačním bodě. Příliš málo lepidla vytváří slabé rohové spoje, které selhávají při zatížení. Příliš mnoho vytváří vytlačení-, které znečišťuje povrch tácu nebo ucpává součásti formy. Teplota lepidla, aplikační tlak a geometrie trysky vyžadují pravidelnou kalibraci, aby byl zachován konzistentní výstup.
Po nanesení lepidla musí rohové spoje vychladnout a ztuhnout, než plech vyjede z formy. Rychlejší-nastavení typů lepidel tedy vyžaduje kratší dobu zdržení a poskytuje vyšší rychlost cyklu. Ale silná lepidla s delší dobou zavadnutí vám umožní umístit věci přesněji, než se spoj stane trvalým.
Pátá fáze: Vyhazování a přeprava
Vytvarovaná miska je vytlačována z dutiny formy pomocí trysek pro vypouštění vzduchu, mechanických zvedáků nebo reverzace vakua. To závisí na tvaru tácu a rychlosti výroby. Tento krok tedy vyžaduje péči, protože nové podnosy mají stále nějaké zbytkové napětí z kroků ohýbání a lepení. Potom může hrubé vysunutí ohnout tvar rohu, než lepidlo zcela zatuhne na svou konečnou pevnost.
Po vyhození se tácy přesunou na dopravníku do stohovacích nebo sběrných stanic. Stohovací díly proto musí odpovídat osmi-hrannému tvaru, když se do nich zasouvají podnosy, aby bylo možné dobře manipulovat po proudu. Přirozený tvar osmi-stranných kontejnerů umožňuje těsnější stohování než některé zvláštní tvary. Potřebují však jiná mechanická vodítka ve srovnání s obdélníkovými hromádkami.
Řídicí systémy a automatizace strojů
Novější modely stroje na formování osmihranných zásobníků papíru běží na systémech programovatelného logického řídicího systému (PLC). Tyto systémy tedy řídí načasování každého kroku - podávání, ohřev, zdvih lisu, nanášení lepidla a vyhazování -, to vše v jednom přizpůsobeném cyklu. Pracovníci tedy nastavují nastavení prostřednictvím obrazovky rozhraní člověk{4}}stroj (HMI). Monitorování stavu stroje pak-poskytne živou zpětnou vazbu o rychlosti výroby, poruchových stavech a využití materiálu.
Návrhy dvou{0}}stanic tedy využívají dvě formovací formy z jednoho pohonného systému. Tím se výstup zdvojnásobí, aniž by se výrazně zvětšila plocha stroje. Samostatné nástroje pro každou stanici vám umožní vyrábět různé velikosti zásobníků současně. Nebo vám umožní rychle přecházet mezi formáty, když to váš produktový mix potřebuje.
Materiálová kompatibilita a požadavky na substrát
Rozsah druhů lepenky, které může osmiúhelníkový formovací stroj na papírové zásobníky zpracovat, závisí na kapacitě lisovací síly stroje, schopnosti ohřevu a konstrukci nástrojů. Typické substráty zahrnují desku z pevného běleného sulfátu (SBS), potaženou recyklovanou desku (CRB) a desku pro stravování s bariérovým povlakem. Hmotnost desky v rozmezí od přibližně 200 do 500 gramů na metr čtvereční představuje praktické okno pro většinu komerčních aplikací formování zásobníků.
Směr zrn vzhledem k liniím přehybu významně ovlivňuje kvalitu tváření. Lepenkový karton se složí čistěji paralelně se směrem stroje ke substrátu. Na osmiúhelníkovém polotovaru budou alespoň některé ohybové linie probíhat napříč směrem vláken, což vyžaduje přesné rýhování, aby se zabránilo poškození povrchu v těchto polohách. Předem{3}}rýhované polotovary vyrobené pomocí rýhovacích nástrojů navržených pro konkrétní jakost desky a geometrii tvarovací formy poskytují lepší výsledky než běžné rýhované polotovary přizpůsobené pro různé typy strojů.
Aplikace a průmyslový kontext
Food service představuje primární trh pro osmiúhelníkové papírové podnosy-geometrie se hodí k nádobám na kontrolu porcí, k výstavním obalům pekáren a{1}}krabičkám na jídlo. Osm stran také poskytuje větší plochu pro tištěné značky ve srovnání s ekvivalentním obdélníkovým formátem při stejné objemové kapacitě.
Kromě stravovacích služeb platí stejné principy formování i pro průmyslové balicí misky používané pro organizaci komponent a přepravu. Vzhledem k tomu, že úvahy o udržitelnosti nadále odvádějí substituci od expandovaného polystyrenu a jednorázové plasty, lisované a lisované papírové obaly- získaly pozornost napříč aplikacemi dodavatelského řetězce, kde je kromě hmotnosti a recyklovatelnosti důležité i odpružení a zadržování.
Závěr
Pracovní princip osmihranného stroje na formování zásobníků papíru odráží pečlivě navrženou sekvenci: registrace přířezu, řízené zahřívání, lisování proti přesnému obrábění, lepení a mechanické vyhazování. Každá fáze závisí na těsné koordinaci s ostatními a osmiúhelníková geometrie zvyšuje složitost v každém bodě ve srovnání s jednoduššími obdélníkovými formáty.
Znalost toho, jak tyto díly fungují, pomáhá kupujícím, balicím technikům a výrobním manažerům zkontrolovat, zda stroj dokáže dělat to, co potřebují. Takže přizpůsobují typ papíru, který může trvat, výstupní rychlost a flexibilitu nástrojů potřebám jejich vlastního produktu a počtu, který chtějí vyrobit.
Zdroje:
Tanninen a kol., "Controlling the Folding of the Blank in Paperboard Tray Press Forming," BioResources (NC State University), svazek. 10, č. 3 (2015)
Lindberg a Kulachenko, "Tray Forming Operation of Paperboard: A Case Study Using Implicit Finite Element Analysis," Packaging Technology and Science (2021)
Tanninen, "Tváření lepenky lisováním – pokrok v technologii", doktorská práce, Lappeenranta University of Technology (2017)