Зайдите сегодня на любой логистический склад электронной коммерции и вы увидите рулоны амортизирующего материала, проносящиеся по упаковочной линии. Материалом все чаще становится не пластиковая пузырчатая пленка, а-это крафт-бумага, которая механически преобразуется в заполненные воздухом- купола, проходы или сотовые ячейки. Оборудование, используемое для его изготовления, называется бумагоделательной машиной из пенополистирола. Но немногие покупатели, заказывая Машина для производства пузырьковой бумаги, не ограничивайтесь данными о размерах производства и скорости, чтобы спросить о фактическом влиянии этого на оптоволокно. Важно понимать основные технологические подходы, поскольку они определяют, какая бумага будет работать чисто, какую форму подушки вы получите, насколько быстро будет двигаться линия и что действительно нужно формовочному валку.
Отправная точка: свойства основы и контроль натяжения
Прежде чем выпрессовать одиночный купол,Машина для производства пузырьковой бумагибумага должна поступать равномерно из большого рулона. Ширина рулона обычно составляет от 300 мм до 1500 мм. Снять напряжение – это не мелочь. Крафт-бумага имеет меньшую прочность на разрыв перед разрывом-обычно 60–90 г/м2, стандартная новая крафт-бумага в механическом направлении растягивается на 3–6 процентов. Это означает, что должно быть слишком сильное натяжение, прежде чем область формования растянется или разорвется, вместо того, чтобы объем волокна был аккуратно вытолкнут валиком для тиснения.
На современных заводских линиях используются магнитно-порошковые тормоза или двигатели размотки с серво-управлением, чтобы поддерживать натяжение полотна общего размера в пределах ±5–10 Н, когда большой валок выкатывается. Без этого контроля глубина формования от начала до конца рулона будет другой. Воздушные карманы, образовавшиеся в пределах первых нескольких метров нового катка, заметно отличаются от тех, которые образуются вблизи сердцевины.
Основной принцип: механическое тиснение между совпадающими формовочными валками
Основным методом работы машины для изготовления бумаги из пенополистирола является валковое тиснение. Это также известно как штамповка-роликовая штамповка или штамповка-формованием. При этом кусок крафт-бумаги проходит через зазор, образованный двумя роликами, вращающимися в противоположных направлениях. Поверхности этих роликов имеют соответствующие вогнутые и вогнутые рисунки.
Когда бумага попадает в этот зазор, происходят три вещи, независимо от того, нагревается ли она до комнатной температуры:
- Частичное волокно сжимается и перемещается– каждый поднятый охватывающий ролик вставляется в соответствующий наклонный охватывающий ролик. Волокна бумаги на этих участках постоянно изогнуты или опущены (прямо от поверхности). В результате создается купол, столбец или ячейка, которые прикрепляются к поверхности исходной бумаги.
- Он затвердевает по мере растяжения стены купола.– оптоволоконная сеть на каждой стороне пузыря растянута. Крафт-бумага обладает большей устойчивостью к изгибу, чем переработанная или-бумага для печати, не содержащая древесины, благодаря своим длинным волокнам и высокой прочности на разрыв. На стенке купола существует остаточное напряжение, которое помогает конструкции оставаться жесткой под давлением.
- Воздух захвачен– после того, как второй слой (плоский задний слой) добавлен и склеен, выдавленное пространство внутри каждого купола захватывает небольшой карман воздуха в помещении. Амортизация пузыря почти полностью происходит за счет медленного разрушения воздушного мешка под давлением, а не за счет собственной жесткости бумаги.
Эти три этапа:-сжатие, растяжение и захват воздуха- отличают пузырчатую бумагу с тиснением от сотовой бумаги. Структура сот плоская на поверхности бумаги. Структура тисненой пузырьковой бумаги поддерживается поверхностью тисненой пузырьковой бумаги, которая поглощает энергию главным образом за счет поглощения воздуха.
Конструкция формовочного ролика: переменная, которая контролирует все
Форма формовочного валика определяет почти все, что касается конечного продукта: высоту купола.
e, расстояние между куполами, соотношение отверстий и, наконец, кривая амортизации под давлением. В типичной машине для изготовления вспененной бумаги барабан изготовлен из закаленной легированной стали, а обработка поверхности (обычно нитрификация или хромирование) обеспечивает твердость поверхности HRC 55-62. Это необходимо, поскольку крафт-бумага, хотя и мягкая сама по себе, представляет собой богатые кремнеземом минеральные остатки процесса варки. При постоянной скорости 30–80 м/мин они действуют как наждачная бумага.
Ключевые переменные конструкции включают в себя:
- Диаметр купола:Большинство машин рассчитаны на диапазон толщины 8-12 мм для обычной упаковки для электронной коммерции. Меньшие купола (4–6 мм) делают пластины более твердыми и упаковывают их плотнее. Увеличенный купол (15–20 мм) обеспечивает более мягкую и легкую защиту от тяжелых предметов.
- Соотношение высоты купола к диаметру:0,4–0,6 — практический предел тиснения на крафт-бумаге без разрыва полотна. Выше бумага растягивается слишком сильно, и на плечах купола появляются небольшие разрывы.
Роликовый пресс (сила прижима):выражается как ширина валика в Н/мм и устанавливается в соответствии с плотностью бумаги. Для крафт-полотна плотностью 75 г/м² обычно требуется 60–100 Н/мм для достижения стабильной глубины купола. Для бумаги плотностью 90 г/м² может потребоваться 100–140 Н/мм. Используйте слишком сильное давление, чтобы чрезмерно сжать бумажное волокно и уменьшить отскок купола. Низкое давление может привести к тому, что мелкие купола не смогут хорошо удерживать воздух.
Нагрев и формовка в окружающей среде
На некоторых заводских линиях перед формированием зазоров добавляются зоны предварительного нагрева. Это может быть радиационный или контактный нагрев до 60-90 градусов на бумажных поверхностях. Нагревание смягчает связующие гемицеллюлозы в сетке волокон. Это временно облегчает формование бумаги и позволяет создавать более глубокие купола при меньшем давлении валков. Недостатком является высокое энергопотребление, медленное охлаждение перед ламинированием и необходимость точного контроля температуры во избежание сжигания поверхностей бумаги.
С другой стороны, при формовании при комнатной температуре используется только механическая сила. Быстрая установка и меньшее потребление энергии. Это также наиболее распространенный метод для стандартной крафт-бумаги. Но он имеет строгие ограничения по высоте купола и не может рвать бумагу. В результате машины для более глубоких купольных конструкций обычно включают в себя модуль термической формовки.
Ламинирование: герметизация воздуха
Сам тисненый слой имеет открытый купол-с незапечатанными воздушными карманами. Второй лист бумаги (обычно лайнер плотностью 40–60 г/м²) прикрепляется к обратной стороне тисненого слоя с помощью валика для тиснения или склеивающего зазора. Клеевые системы обычно включают в себя следующее:
- Термопластичный клей (ЭВА или полиолефин)наносится в пазовой-матрице или вальцовом устройстве для нанесения покрытий при температуре 130-160 градусов. Это очень эффективно для высокоскоростного склеивания, поскольку соединение происходит мгновенно.
- Полностью пригодный для вторичной переработки клей на основе-холодной воды-, не содержащей пластика (крахмальная или акриловая дисперсия).Холодному клею требуется много времени, чтобы склеиться, и обычно требуется секция сжатия для поддержания давления при высыхании клея.
- Линия склеивания должна точно соответствовать скорости формовочного валика. Любая разница во времени между рельефными полотнами и вкладышем приведет к смещению купола и вкладыша. Это либо предотвращает раскрытие пузырьков (что оставляет меньше воздуха для задержки), либо слипание краев купола (что делает их слабее под боковым давлением).
Скорость, производительность и энергопотребление
Промышленные машины для производства вспененной бумаги среднего- размера работают со скоростью 40–60 м/мин и рабочей шириной 600 мм, или около 1440–2160 погонных метров в час. При стандартном расстоянии между куполами в час требуется примерно 900–1350 м² готового амортизирующего материала. Общая подключенная мощность обычно составляет от 5-15 кВт. Сюда входит контроль натяжения при разворачивании, формовочные приводы, укладка и перемотка. Но высокоскоростные железнодорожные линии со скоростью более 80 м/мин и шириной 1000 мм могут использовать 20–30 кВт на полную мощность.
Объем мирового рынка пузырчатой и защитной упаковки в 2024 году оценивается в 6,2–6,4 млрд долларов США, включая пузырьки как из пластика, так и из бумаги-. Бумажная продукция — самый быстрорастущий-бизнес, поскольку транспортные компании, занимающиеся электронной-торговлей, сталкиваются с ужесточением правил в отношении одноразового-пластика. По оценкам многих аналитиков, среднегодовой рост к 2032 году составит от 5% до 7%.Машина для производства пузырьковой бумагинапрямую влияет на то, насколько эффективно предприятие сможет удовлетворить растущий рыночный спрос.
Чего машина не может сделать
Понимание того, какМашина для производства пузырьковой бумагиРабота также означает понимание ее пределов. Переработанная крафт-бумага имеет более короткую длину волокон и более высокую зольность. Они хуже образуют зазоры-стенки купола более склонны к разрыву и удерживают на 15–25 процентов меньше воздуха на квадратный дюйм, чем новая длинноволокнистая крафт-бумага того же веса. Сами по себе машины не могут решить проблему плохого качества бумаги. Форма фиксируется в валке, а оптимальное качество печати определяется входной бумагой.
Кроме того, этот тип формовочной машины отличается от машины для изготовления сотовой бумаги. Все они используют ролики для придания формы бумаге, но форма инструмента, способ растягивания бумаги и конечная кривая амортизации совершенно разные. Соты тянут бумагу в сторону, образуя шестистороннюю-решетку. Пузырь толкает бумагу в закрытый купол. Выбор между ними зависит не только от внешнего вида-, он зависит от веса и силовой характеристики защищаемого изделия. КаждыйМашина для производства пузырьковой бумагиспециально-создан для купольных конструкций, а не для сотовых решеток.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Может ли это устройство для формования бумажных подушек использовать в качестве подложки переработанную крафт-бумагу?
Да, но с четкими ограничениями. Длина волокон переработанной бумаги короче, а степень удлинения перед разрывом ниже. Обычно они масштабируются на 1,5–3 процента по сравнению с 4–6 процентами для новой крафт-бумаги. Купол необходимо опустить. Давление роликов должно быть тщательно отрегулировано. Производство необходимо сократить на 20–30 процентов, чтобы купол не треснул. Многие операторы смешивают переработанную крафт-бумагу с новой крафт-бумагой (70/30 или 60/40 переработанной в новую крафт-бумагу), чтобы сбалансировать затраты и формование.
Вопрос: Как часто заменяется формовочный валик?
На хорошо обслуживаемой линии-новая крафт-бумага плотностью 75 г/м² работает со скоростью 50 м/мин, а срок службы ролика обычно составляет от 12 000 до 18 000 часов, прежде чем высота купола начнет падать. Переработанная бумага или бумага с высоким содержанием кремния могут сократить срок службы роликов на 30–40 процентов. Ролики повторно-шлифоваются (чтобы воссоздать куполообразный рисунок), чтобы они дольше оставались на месте, прежде чем их потребуется полностью заменить.
Вопрос: В чем разница между машиной для производства пенополистирола и машиной для производства бумаги из пенополистирола?
Мембранная машина плавит пластик, обычно ПЭВД, через плоскую форму, затем вакуумирует его на валик с крышкой с отверстиями для образования пены, которую затем нагревают для прикрепления защитной пленки. Формируемый материал представляет собой расплавленный пластик. Машины для изготовления бумаги из пенополистирола проталкивают готовые бумажные сетки через соответствующие зазоры барабана. Бумага не нагревается и не плавится. Выходной материал другой: пластиковая пузырчатая пленка водонепроницаема и может быть переработана только в специальной системе по переработке пластиковой пленки. Обычная система переработки бумаги принимает пузырчатую пленку.
Вопрос: Влияет ли размер купола на скорость машины?
Да. Меньшее расстояние между куполами (более плотные узоры) требует более точного выравнивания валков, обычно на более низких линейных скоростях, чтобы обеспечить полную экструдацию волокон. Куполы большего размера-диаметром 15 миллиметров и более могут выдерживать более высокие скорости, но требуют большего давления роликов. Это увеличивает нагрузку на роликовые подшипники и требует большего крутящего момента от приводного двигателя.
Вопрос: Все ли машины по производству бумаги из пенополистирола требуют контроля температуры?
Нет. Стандартную новую коричневую бумагу плотностью 60–90 г/м2 можно использовать в большинстве коммерческих целей. Когда купол должен иметь температуру выше комнатной или при использовании более плотной бумаги (100+ г/м²), необходимо формование с подогревом, поскольку механическое формование требует такого большого давления, что ролик может сгибаться на большой площади.
Ссылки и источники
- Международная техническая ассоциация целлюлозно-бумажной промышленности (TAPPI) -Свойства бумаги и картона при растяжении с использованием устройства постоянной скорости удлинения, Стандарт Т 494.
- Техническая ассоциация целлюлозно-бумажной промышленности (ТАППИ) -Базовая плотность бумаги и картона, Стандарт Т 410.
- Постоянное исследование рынка/Технология SkyQuest -Отчет о мировом рынке упаковки из пузырчатой пленки, издание 2024 г.: рыночная стоимость 6,2–6,4 млрд долларов США (2024 г.), прогнозируемый среднегодовой темп роста 5–7% до 2032 г.
- ЛионделлБаселл -Руководство по экструзии пленки(ссылка на контекст сравнительной обработки PE), 2022 г.
- Европейский совет по переработке бумаги (EPRC) -Отчет о мониторинге уровня переработки бумаги в Европе, 2023 г.: показатели восстановления гибкой упаковки из бумажной-тары по государствам-членам.
- АСТМ Интернешнл -ASTM D1117, Стандартное руководство по оценке нетканых материалов(относится к сравнительному контексту измерения-веса и плотности волокна-).
- ИСО 1924-2 -Бумага и картон - Определение свойств на растяжение - Часть 2. Метод постоянной скорости удлинения, Международная организация по стандартизации.