Pladnji za papir za enkratno uporabo so zdaj običajen izdelek v gostinski strežbi, maloprodajnem pakiranju in tovarniškem pošiljanju. Med številnimi oblikami, ki jih izdelujemo danes, ima osem{1}}stranski pladenj posebno mesto. Združuje močno zgradbo, dobro uporabo materiala in lep videz. Torej vedeti, kako anosmerokotni stroj za oblikovanje pladnja za papirpretvori ploski karton v končni pladenj, kar pomeni, da sledi vrsti natančnih mehanskih korakov. In vsak korak je odvisen od tistega pred njim.
Ta članek obravnava glavni način delovanja teh strojev, inženirske razloge za vsako fazo in zakaj je treba osem{0}}stransko obliko obdelati bolj previdno kot preprostejše pravokotne oblike.
Kaj dela osmerokotne pladnje mehansko različne
Preden se lotite delovanja stroja, je koristno razumeti, zakaj je osem{0}}stranska geometrija pomembna s proizvodnega vidika. Pravokotnik zahteva štiri kotne gube. Osmerokotnik zahteva osem pregibnih linij, od katerih so štiri diagonalno prerezane čez vogale. Te diagonalne gube uvajajo sestavljene upogibne napetosti, ki različno vplivajo na smer zrn kartonske podlage.
Raziskave v BioResources o nadzoru zgibanja surovcev pri preoblikovanju kartonskih pladnjev pravijo, da je oblikovanje vzorca gub zelo pomemben dejavnik. Tako neposredno vpliva na obliko kota in pakiranje materiala. Ko so diagonalne gube na napačnem mestu ali niso dovolj zadeljene, se slepec bori proti zgibanju po pravi poti. To torej povzroči slabe vogale, neenakomerne višine sten ali površinske razpoke na točkah napetosti. Stroj za oblikovanje osmerokotnega pladnja za papir torej potrebuje skrbnejšo pripravljalno fazo praznega dela kot stroji, izdelani za standardne pravokotne oblike.
Prva faza: dovajanje materiala in slepa registracija
Proizvodni cikel se začne, ko gre sveženj vnaprej-kartona ali-kartona, podajenega v zvitke, v sistem podajanja stroja. Ploščati surovci -, ki so že razrezani v osmerokotno obliko s predhodno-zarezanimi pregibnimi linijami -, se vzamejo iz sklada in premaknejo v postajo za oblikovanje. To se naredi s priseski, tornimi valji ali mehanskimi prijemali, odvisno od zasnove stroja.
Zato je natančna prazna registracija na tej stopnji nujna. Kakršna koli neusklajenost med surovcem in oblikovalnim kalupom bo povzročila težave v vsakem kasnejšem koraku. Potem so pladnji z neravnimi stenami ali ukrivljenimi kotnimi ploščami. Visokohitrostni sistemi strojev za oblikovanje osemkotnih pladnjev za papir imajo tako-običajno optične ali mehanske senzorje, ki preverjajo prazni položaj, preden pustijo, da se cikel oblikovanja začne.
Neporavnane prazne plošče se namesto obdelave izvržejo.
Hitrost hranjenja določa proizvodnjo, vendar zanesljivost hranjenja določa dejanski uporaben donos. Stroji, zasnovani za zahtevne aplikacije za strežbo hrane, dajejo prednost doslednemu eno-slepemu podajanju pred surovo hitrostjo, saj dvojno-dodani surovec, ki zagozdi postajo za oblikovanje, povzroči veliko več izpadov kot nekoliko zmanjšana hitrost cikla.
Druga stopnja: slepo ogrevanje (kjer je primerno)
Nekatere konfiguracije stroja za oblikovanje osmerokotnega pladnja za papir vključujejo grelno postajo, nameščeno med podajanjem surovca in korakom oblikovanja-stiskanja. To velja za karton s polietilensko ali drugo termoplastično prevleko, kot tudi za aplikacije, pri katerih ima substrat pred prepogibanjem prednost toplotne obdelave.
Toplota zmehča termoplastično prevleko, kar ji omogoča, da se prilagodi geometriji kalupa brez razpok ali dvigov na pregibnih linijah. Pri nepremazanih substratih lahko nadzorovana vlaga ali izpostavljenost temperaturi zmanjšata gradient togosti med smerema zrn-dejavnik, ki postane pomemben, ko mora stroj v enem samem ciklu prepogibati vzdolž in prečno usmeritev vlaken.
Temperaturno območje in čas zadrževanja v ogrevalni postaji zahtevata kalibracijo glede na specifično vrsto kartona in težo premaza. Zaradi nezadostne toplote je material preveč trd za zanesljivo oblikovanje vogalov; prekomerna toplota razgradi substrat ali povzroči kapljanje premaza in onesnaženje površin kalupa.
Tretja stopnja: oblikovanje stiskalnice - osrednjega operativnega mehanizma
Stopnja-oblikovalne stiskalnice predstavlja tehnično srce katerega koli stroja za oblikovanje osmerokotnih pladnjev za papir. Registrirani surovec se prevaža čez oblikovalno votlino-natančno-obdelan kalup, ki določa notranjo geometrijo končnega pladnja-in usklajen luknjač se spusti od zgoraj.
Ko udarec pride v stik s surovcem, požene ploščati material navzdol v votlino. Osem pregibnih linij-štiri vzporedne s kardinalnimi stranicami in štiri diagonalne na vogalih-se zaporedno aktivirajo, ko različna področja surovca naletijo na stene votline. Diagonalne vogalne plošče se zložijo navznoter in držala ali zložljive roke hkrati pritisnejo vsako ploščo v stik s sosednjo stransko steno.
Akademsko modeliranje operacij oblikovanja pladnja s končnimi elementi, objavljeno v -strokovno pregledani literaturi o strojništvu, dokazuje, da je porazdelitev napetosti po osmerokotnem surovcu med tem hodom stiskalnice precej bolj zapletena kot pri pravokotnem oblikovanju. Diagonalne vogalne plošče se sočasno upogibajo v dveh ravninah, kar ustvarja tri-dimenzionalno stanje deformacije, ki zahteva, da geometrija oblikovalnega orodja vodi tok materiala, namesto da ga preprosto prisili v položaj.
Hitrost oblikovanja, potovalna razdalja luknjača in čas zadrževanja pri polnem stiskanju vplivajo na končno obliko pladnja in na to, kako močna je. Tako stroji, ki so narejeni za enakomerno kakovost v -serijski proizvodnji, običajno uporabljajo servo{2}}sisteme stiskalnice. Nato ti sistemi omogočajo natančen nadzor teh nastavitev. Zato se ne zanašajo na fiksne mehanske profile odmikačev.
Četrta stopnja: nanos lepila in tvorba vezi
Ko so stene oblikovane in pritrjene, je treba vogalne lopute pritrditi. Ta stopnja torej pomeni nanašanje vročega talilnega lepila na površine, ki se bodo dotikale. To se naredi pred ali med koraki zlaganja. Nato zlepljene površine stisnemo skupaj z zadostno silo in časom zadrževanja, da nastane močan spoj.
Sistemi za doziranje talilnega lepila v stroju za oblikovanje osmerokotnih pladnjev za papir morajo zagotoviti dosledno geometrijo kroglic na vsaki točki nanašanja. Premalo lepila povzroči šibke vogalne vezi, ki pod obremenitvijo odpovejo. Preveč povzroči iztis-ven, ki onesnaži površino pladnja ali zamaši komponente plesni. Temperatura lepila, tlak nanosa in geometrija šob zahtevajo redno kalibracijo, da se ohrani dosleden učinek.
Ko nanesete lepilo, se morajo vogalne vezi ohladiti in strditi, preden pladenj pride iz kalupa. Tako hitrejše{1}}vezne vrste lepila potrebujejo manj časa zadrževanja in zagotavljajo višjo hitrost cikla. Toda močna lepila z daljšimi odprtimi časi vam omogočajo natančnejšo namestitev stvari, preden postane vez trajna.
Peta stopnja: Izmet in transport
Oblikovani pladenj se potisne iz votline kalupa z zatiči za izmet zraka, mehanskimi dvigali ali vakuumskim obračanjem. To je odvisno od oblike pladnja in hitrosti izdelave. Zato je pri tem koraku potrebna previdnost, saj imajo novi pladnji še vedno nekaj preostale obremenitve zaradi korakov upogibanja in lepljenja. Potem lahko grobi izmet upogne kotno obliko, preden se lepilo popolnoma strdi do končne trdnosti.
Po izmetu se pladnji premikajo po tekočem traku do postaj za zlaganje ali zbiranja. Zato morajo deli za zlaganje upoštevati osem-stransko obliko, ko vgnezdijo pladnje za dobro ravnanje na koncu. Naravna oblika osem{3}}stranskih posod omogoča tesnejše zlaganje kot nekatere nenavadne oblike. Vendar potrebujejo drugačna mehanska vodila v primerjavi s pravokotnimi skladi.
Krmilni sistemi in avtomatizacija strojev
Novejši modeli strojev za oblikovanje osmerokotnih pladnjev za papir delujejo pod sistemi programirljivega logičnega krmilnika (PLC). Tako ti sistemi nadzirajo časovni razpored vsakega koraka - dovajanje, segrevanje, pritisk, nanašanje lepila in izmet - vse v enem ujemajočem se ciklu. Tako delavci nastavljajo nastavitve prek zaslona vmesnika človek-stroj (HMI). Nato spremljanje-stanja stroja daje povratne informacije v živo o hitrosti proizvodnje, pogojih napak in porabi materiala.
Tako zasnove dvojne-postaje poganjajo dva oblikovalna kalupa iz enega pogonskega sistema. To nato podvoji izhod, ne da bi se odtis stroja bistveno povečal. Ločeno orodje za vsako postajo vam omogoča istočasno izdelavo pladnjev različnih velikosti. Ali pa vam omogoča hitro preklapljanje med formati, ko to potrebuje vaša kombinacija izdelkov.
Združljivost materiala in upoštevanje podlage
Razpon vrst kartona, ki jih lahko obdela stroj za oblikovanje osmerokotnih pladnjev za papir, je odvisen od zmogljivosti stiskalne sile stroja, zmogljivosti segrevanja in zasnove orodja. Tipični substrati vključujejo plošče iz trdnega beljenega sulfata (SBS), premazane reciklirane plošče (CRB) in plošče za postrežbo hrane z zaščitnimi premazi. Teža plošč v razponu od približno 200 do 500 gramov na kvadratni meter predstavlja praktično okno za večino komercialnih aplikacij oblikovanja pladnjev.
Smer zrn glede na pregibne linije pomembno vpliva na kakovost oblikovanja. Karton se čisteje zgiba vzporedno s strojno smerjo podlage. Na osmerokotnem surovcu bo vsaj nekaj pregibnih linij potekalo čez smer vlaken, kar zahteva natančno zarezovanje gub, da se prepreči poškodba površine na teh mestih. Pred-obrezani surovci, izdelani z orodji za gubanje, zasnovanimi za določeno kakovost plošče in geometrijo kalupa, dajejo boljše rezultate kot generični zarezani surovci, prilagojeni več vrstam strojev.
Aplikacije in kontekst industrije
Storitve prehrane predstavljajo primarni trg za osmerokotno oblikovane papirnate pladnje-geometrija ustreza posodam za nadzor porcij, razstavni embalaži za pekarne in-škatlam za hrano. Osem strani zagotavlja tudi večjo površino za natisnjeno blagovno znamko v primerjavi z enakovrednim pravokotnim formatom pri enaki prostorninski zmogljivosti.
Poleg strežbe hrane enaka načela oblikovanja veljajo za pladnje za industrijsko embalažo, ki se uporabljajo za organizacijo komponent in pošiljanje. Ker vidiki trajnosti še naprej odganjajo nadomeščanje ekspandiranega polistirena in plastike-za enkratno uporabo, je oblikovana in-oblikovana papirna embalaža pridobila pozornost v aplikacijah dobavne verige, kjer sta oblazinjenje in zadrževanje pomembna poleg teže in možnosti recikliranja.
Zaključek
Delovni princip osmerokotnega stroja za oblikovanje pladnja za papir odraža skrbno zasnovano zaporedje: registracija surovcev, nadzorovano ogrevanje, stiskanje z natančnimi orodji, lepljenje z lepilom in mehanski izmet. Vsaka stopnja je odvisna od tesne koordinacije z drugimi, osmerokotna geometrija pa doda kompleksnost na vsaki točki v primerjavi s preprostejšimi pravokotnimi formati.
Poznavanje, kako ti deli delujejo, pomaga kupcem, inženirjem za pakiranje in vodjem proizvodnje preveriti, ali lahko stroj naredi, kar potrebujejo. Tako prilagodijo vrsto papirja, ki ga lahko sprejme, izhodno hitrost in prilagodljivost orodja potrebam lastnega izdelka in temu, koliko jih želijo izdelati.
Viri:
Tanninen et al., "Kontroliranje zgibanja surovca v stiskalnici za kartonski pladenj," BioResources (NC State University), Vol. 10, No. 3 (2015)
Lindberg in Kulachenko, "Tray Forming Operation of Paperboard: A Case Study Using Implicit Finite Element Analysis," Packaging Technology and Science (2021)
Tanninen, "Press Forming of Paperboard – Advancement of Technology," Doktorska disertacija, Lappeenranta University of Technology (2017)