Упаковка для пищевых продуктов-на основе бумаги стала очень популярной в сфере общественного питания. Это связано с тем, что предприятия отказываются от одноразового-пластика. В основе этих изменений лежит тип машины, которая превращает плоские картонные заготовки в готовые контейнеры,-безопасные для пищевых продуктов. Эту машину часто называютмашина для производства бумажных пищевых коробок. Таким образом, знание того, как эти машины работают от начала до конца, помогает покупателям, инженерам по упаковке и операторам пищевой промышленности принимать более обоснованные решения относительно производительности, места получения материалов и планирования технического обслуживания.
Что входит: характеристики материалов
До первого механического движения качество сырья определяет потолок всего, что происходит дальше. В современных бумажных пищевых контейнерах используется картон SBS (твердый отбеленный сульфат) или FBB (складчатый картон), обычно плотностью 170–350 г/м2, в зависимости от предполагаемой глубины коробки и требований к -несущей нагрузке.
При приготовлении горячих блюд-коробки для жареной курицы, миски для риса, контейнеры для лапши-подложка должна иметь функциональный барьерный слой. Одностороннее-покрытие из полиэтилена (полиэтилена) плотностью 12–18 г/м² является наиболее распространенной конфигурацией, обеспечивающей влагостойкость на поверхности, контактирующей с пищевыми продуктами-, сохраняя при этом внешнюю сторону пригодной для печати. Жиростойкие марки-добавляют дополнительную-минеральную обработку, не содержащую фтора, в структуру волокна, имеющую класс защиты от проникновения в соответствии с ASTM F119-82 и эквивалентными протоколами испытаний европейского законодательства о контакте с пищевыми продуктами.
Заготовки поступают либо предварительно-разрезанными и-маркированными в ходе отдельной операции обработки, либо машина для производства бумажных коробок для пищевых продуктов принимает рулоны-подаваемого материала и выполняет поточную высечку-высечкой. Линейные конфигурации сокращают количество операций по обработке, но требуют более точного управления натяжением барабана и усложняют оснастку.
Этап 1 - Подача и разделение пустых материалов
Производственный цикл начинается в магазине или бункере, где в очереди стоит вертикальная или наклонная стопка предварительно-заготовок с надрезами. Вакуумная-головка захвата с помощью-обычно от двух до четырех присосок, расположенных над самой большой панелью-поднимает верхнюю заготовку из стопки. Механизм разделения должен надежно изолировать отдельный лист даже в том случае, когда статическое электричество приводит к слипанию соседних заготовок; антистатические ионизаторные-стержни являются стандартным оборудованием на скоростных-линиях.
Оптические датчики подтверждают выбор одной-заготовки перед тем, как направляющая направляется вперед. Неправильная подача-двойного-подхвата или отсутствия-подхвата- приводит к срабатыванию автоматической остановки и отбраковки, а не к попаданию застревания в формовочный инструмент.
Скорость подачи на оборудовании среднего-диапазона обычно составляет от 40 до 120 циклов в минуту. Более высокие-платформы с сервоприводом-приводом достигают 180–220 циклов в минуту за счет работы двух-инструментов в шахматном порядке по времени, что эффективно удваивает производительность при использовании одной машины.
Этап 2 -. Активация очков и предварительная-разбивка очков.
Плоский картон не складывается аккуратно без кондиционирования. Линии сгиба, нажатые на этапе обработки, активируются набором пред-роликов или пластин с кулачковым приводом-, которые сгибают заготовку немного выше предела упругости вдоль каждого надреза. Это контролируемым образом разрушает структуру волокна на линии сгиба, гарантируя, что последующие станции складывания будут давать плотные, ровные углы, а не неровные разрывы или закругленные края.
Предварительно-геометрия разрушения должна быть откалибрована с учетом толщины доски и содержания влаги. Кондиционирование картона до относительной влажности 45–55 % рекомендуется в Международных руководящих принципах-производства упаковки на основе волокон, чтобы свести к минимуму растрескивание в глубоких-надрезных складках-, что особенно важно на объектах с-контролируемым климатом или на высокогорных-высотных объектах.
Этап 3 - Нанесение клея
После того как заготовка предварительно-разбита, на клеевые клапаны наносится клей. В большинстве конструкций машин для изготовления бумажных коробок для пищевых продуктов используется одна из двух клеевых систем:
Горячий-клей-расплав (на основе ЭВА или полиолефина-): этот клей наносится при температуре 150–180 градусов через небольшие сопла. Таким образом, время открытия обычно составляет 1–3 секунды. Быстрая установка скорости позволяет увеличить скорость цикла. Но для этого клея требуются системы шлангов с подогревом, чтобы он оставался жидким, и особая осторожность, чтобы не допустить засорения сопел.
Клей на водной-основе (декстрин или ПВА): наносится в холодном или теплом состоянии (40–60 градусов), время схватывания 5–15 секунд. Лучше подходит для наружных клапанов,-контактирующих с пищевыми продуктами, где остаточный растворитель, выделяемый-газами, вызывает беспокойство. Более медленный режим ограничивает максимальную скорость линии, но упрощает обслуживание.
Расположение сопла серво-индексируется для соответствия линейному положению заготовки с точностью до ±0,3 мм. Чрезмерное-нанесение приводит к потере клея и риску выдавливания-загрязнения зоны-контакта с пищевыми продуктами; При -применении происходит расслоение угла готовой коробки.-режим отбраковки высшего качества при проверке коммерческого производства.
Этап 4 - Складывание и формование
Это механически сложное ядро машины для производства бумажных коробок для пищевых продуктов. Последовательность складывания плугов, направляющих и формовочных оправок превращает плоскую, предварительно -склеенную заготовку в трехмерный-контейнер посредством скоординированного движения:
Монтаж боковой стенки: два противоположных складных рычага поворачивают длинные боковые панели вверх, обычно на 90 градусов, относительно неподвижной оправки, которая определяет геометрию внутренней коробки.
Угловая фиксация: короткие торцевые панели загибаются, прижимая угловые выступы или приклеиваемые клапаны к уже-вертикальным боковым стенкам.
Формирование основания. Для лотков с открытым-верхним верхом основанием является просто развернутая центральная панель, удерживаемая оправкой. Для конструкций с крышкой или-откидной крышкой вторая формовочная станция обрабатывает геометрию крышки в том же цикле движения.
Выдержка при сжатии: собранная заготовка выдерживается под контролируемым давлением -обычно 0,2–0,6 МПа- в течение времени выдержки, соответствующего скорости набора клея. Серво-электрические приводы пресса позволяют программировать время выдержки с шагом 10-миллисекунд, что критически важно для систем горячего-расплавления, где развитие прочности соединения зависит от времени.
Допуск на оправку является ключевой переменной качества. Согласно исследованию, опубликованному в журнале «Journal of Packaging Technology and Research», изменения размеров формованных картонных коробок наиболее сильно коррелируют с износом оправки и тепловым расширением формовочных инструментов,-с которыми можно справиться с помощью поверхностей оправок с-карбидом-покрытыми вольфрамом и инструментальной стали с-температурной компенсацией.
Этап 5 - Проверка качества и отбраковка
Сразу после формовочной станции встроенные системы контроля проверяют:
Прямоугольность углов: лазерные датчики расстояния проверяют размеры диагонали. Таким образом, для стандартных коробок на вынос допуск обычно составляет ±0,5 мм.
Прочность соединения створок: датчики давления в прижимной пластине определяют, если сопротивление слишком низкое. Затем отмечают коробки со слабыми связями.
Габаритная высота: контактный датчик или лазерный датчик проверяет высоту коробки относительно цели.
Отбракованные коробки отодвигаются в сторону с помощью пневматического-переворачивателя, прежде чем они достигают выходного конвейера. Таким образом, процент брака ниже 0,5% возможен на хорошо обслуживаемых линиях,-которые используют правильную плату. Но показатели выше 2% обычно означают, что инструменты изношены, температура клея снизилась или толщина доски нестабильна.
Этап 6 - Сложение, подсчет и вывод
Принятые коробки поступают на станцию укладки, где встречно-вращающийся механизм захвата укладывает или складывает их до заданного количества-обычно 25, 50 или 100 в пачке. Автоматические модули -обертывания или рукавной- термоусадочной обработки можно интегрировать в линию для производства упаковок, готовых к хранению-, без ручной обработки.
Счетчики, управляемые ПЛК-, отслеживают общий объем производства за смену, по типу коробки, а также по рулону или партии поступающего материала. Эти данные поступают в информационные панели OEE (общая эффективность оборудования). Затем команды по техническому обслуживанию и производству используют эти информационные панели, чтобы определить, где снова и снова случаются простои. Хорошо-установленная машина для изготовления бумажных коробок для пищевых продуктов, работающая с коробками одного типа и хорошим картоном, может обеспечить значения OEE в диапазоне 78–88 %. Такие данные предоставлены Институтом производителей упаковочного оборудования.
Ключевые параметры производительности с первого взгляда
| Параметр | Типичный диапазон |
|---|---|
| Скорость производства | 40–220 коробок/мин |
| Картонный диапазон GSM | 170–350 г/м² |
| Вес полиэтиленового покрытия | 12–18 g/m² |
| Допуск на применение клея | ±0,3 мм |
| Допуск прямоугольности угла | ±0,5 мм |
| Давление выдержки сжатия | 0,2–0,6 МПа |
| OEE для отдельных-артикулов | 78–88% |
Распространенные виды отказов и способы устранения
| Режим отказа | Первопричина | Корректирующие действия |
|---|---|---|
| Двойной-пустой звукосниматель | Статическое электричество, изношенные присоски. | Установите ионизаторные планки; заменяйте чашки по графику |
| Угловое расслоение | Недостаточная-доза клея или просроченное время открытия | Повторно откалибровать сопло; уменьшить скорость линии |
| Высота коробки не соответствует спецификации | Износ оправки или тепловое расширение | Заменить оправку; установка температурной компенсации |
| Рваные линии сгиба | Низкая влажность доски; неправильная глубина предварительного-разрыва | Довести доску до 45–55% относительной влажности; отрегулировать кулачок |
| Заслонка выжимается- наружу | Передозировка клея- | Сократить время ожидания форсунки на 5–10 мс. |
Интеграция с добывающим и перерабатывающим оборудованием
Автономная машина для производства бумажных коробок для пищевых продуктов обычно представляет собой один узел в более широкой производственной ячейке. На первом этапе заготовки подготавливаются с помощью ротационного-резательного станка или планшетного пресса. Далее автоматический упаковочный робот или картонажная машина загружает готовые коробки в транспортировочные ящики. Если требуется поточная печать-кодов партий, заявлений об аллергенах или QR-кодов,-струйные или термотрансферные печатающие головки-монтируются между станцией проверки и укладчиком.
Балансировка линии имеет значение: если формовочная машина работает со скоростью 120 циклов в минуту, а следующая картонажная машина обрабатывает только 80 упаковок в минуту, то для предотвращения противодавления на входе необходим буферный конвейер с длиной накопления, рассчитанной как минимум на 60 секунд производства.
Часто задаваемые вопросы
Какой картон GSM лучше всего подходит для стандартной коробки для риса на вынос?В большинстве случаев при производстве риса и лапши используется картон плотностью 210–280 г/м² с одинарным-ПЭ-покрытием. Более тяжелые сорта толщиной более 300 г/м² улучшают прочность при штабелировании, но увеличивают стоимость материала и могут потребовать предварительной-регулировки кулачка разрыва.
Может ли одна машина производить коробки разных размеров?Да. Быстро-наборы оправок и серво-регулируемые складные направляющие позволяют менять размер за 20–45 минут на современных платформах. Параметры рецепта-скорость, выдержка клея, глубина предварительного разрыва-хранятся в ПЛК и вызываются по номеру SKU.
Как обеспечивается соблюдение требований безопасности пищевых продуктов во время производства?Поверхность,-контактирующая с пищевыми продуктами, обращена внутрь и никогда не соприкасается с инструментами станка после стадии формования. Адгезивные системы должны соответствовать ограничениям на миграцию при контакте с пищевыми продуктами-в соответствии с применимыми нормами (FDA 21 CFR для рынка США; Регламент ЕС 10/2011 для европейского рынка). Регулярные гигиенические проверки узлов насадок для клея и формовочных оправок являются стандартной практикой.
Какова типичная занимаемая площадь машины?Машины с одной-формой занимают примерно 3–5 м в длину и 1–1,5 м в ширину. Двух-высокоскоростные-конфигурации имеют длину до 6–8 м, включая встроенные устройства штабелирования и обвязки.
Что приводит к более высокому проценту брака? The three most frequently cited causes in industry maintenance surveys are: incoming board caliper inconsistency (>±5% deviation from spec), adhesive temperature drift (>±5 градусов от заданного значения), а также износ формовочной оправки, превышающий отклонение поверхности 0,1 мм.
Ссылки
Институт производителей упаковочного оборудования - Сравнительный отчет: стандарты OEE для линий формования жестких бумажных контейнеров
Журнал упаковочных технологий и исследований - «Точность размеров при формовании картонных коробок: переменные оснастки и методы компенсации»
Упаковка пищевых продуктов и срок годности (Elsevier) - «Функциональные барьерные покрытия для картонных пищевых контейнеров: эффективность в условиях термических и влажностных нагрузок»
Международные рекомендации для упаковочной отрасли-на основе волокна - Стандарты качества картона по кондиционированию и сминанию
Упаковочные технологии и наука - «Режимы разрушения клеевых соединений при высокоскоростном-производстве бумажной тары: статистический анализ»