I supermercati distribuiscono ogni giorno milioni di sacchetti della spesa. Le borse devono contenere dai 5 ai 15 chilogrammi di carico. Possono trattarsi di prodotti in scatola, bottiglie, prodotti freschi e alimenti surgelati. La maniglia non deve essere strappata, strappata o persa durante il trasporto della borsa. La borsa rotta alla cassa non è un problema da poco. Può danneggiare i prodotti, turbare i clienti e mettere i negozi a rischio legale. Di conseguenza, le catene di generi alimentari impongono severi requisiti di peso per i propri fornitori di sacchetti. Ecco perché ilmacchina per fare sacchetti della spesadeve essere costruito per fornire stabilità e prestazioni elevate alle alte velocità.
Questo documento presenta le caratteristiche meccaniche, dei materiali e del processo della moderna confezionatrice per sacchetti per alimenti, che fa sì che il peso della confezionatrice per sacchetti per alimenti raggiunga e superi lo standard di peso dell'acquisto del supermercato.
Comprensione dei-requisiti di carico nel settore della vendita al dettaglio
Prima di comprendere l’ingegneria meccanica, dovremmo sapere esattamente di cosa hanno bisogno i supermercati. I principali gruppi di vendita al dettaglio utilizzano in genere metodi di test standard per stabilire prestazioni accettabili dei sacchetti. L'American Society for Testing and Materials (ASTM) ha lo standard ASTM D4649. Fornisce un modo per testare la capacità di carico dei sacchetti della spesa. Ciò include sia i tipi di carta che quelli di plastica. Lo standard afferma che una tipica borsa della spesa deve sostenere un carico verticale statico di almeno 8 kg per almeno 10 secondi. Maniglie, cuciture o fondi non devono essere rotti (ASTM International, 2021).
In pratica, molte catene di supermercati hanno alzato le proprie restrizioni. Di solito caricano tra i 10 e i 12 chili. Ciò include la lavorazione grossolana, i prodotti taglienti e l'impilamento durante il trasporto. La norma europea EN con norme sui materiali e riduzione dei rifiuti. Tuttavia, invia i dettagli delle prove meccaniche agli standard nazionali ISO (ISO) (Comitato europeo di standardizzazione, 2020).
Pertanto, i sacchetti prodotti dal produttore di sacchetti per alimenti non solo dovrebbero soddisfare questi requisiti, ma avere anche un margine di sicurezza più elevato rispetto a questi requisiti. Questo deve essere fatto per ogni lotto, con poche variazioni tra i sacchetti.
Caratteristiche meccaniche che determinano la capacità di carico
Sigillatura e rinforzo del fondo
Il fondo della borsa della spesa è la zona più stressante. Che si tratti di un sacchetto di carta-con fondo piatto o di una borsa di plastica per magliette-, il fondo deve distribuire uniformemente il peso dell'articolo su tutta la sua area. UNmacchina per fare sacchetti della spesagestisce questi metodi di ingegneria.
Per i sacchetti della spesa in carta, la macchina si piega e aderisce al fondo in più strati. Questo è ciò che chiamiamo "fondo della borsa" o "blocco". La stazione di modellatura inferiore contiene il modello di colla per coprire l'intera larghezza del lembo di base. Quindi premere l'aletta alla pressione e alla temperatura impostate. I sacchetti di plastica devono essere completamente solidificati prima di lasciare la macchina. Una ricerca pubblicata sul Journal of Applied Polymer Science ha dimostrato che la colla a base di acqua- può avere una resistenza al taglio compresa tra 4,5 e 6,0 N/cm2 su carta marrone trattata. Ciò è sufficiente per evitare che il fondo si rompa sotto i normali carichi di generi alimentari (Wiley, 2019).
Per i sacchetti di plastica la saldatura inferiore è termosaldata. Il sigillo utilizza una combinazione di temperatura, pressione e tempo di permanenza per fondere gli strati polimerici in un legame solido. Se la tenuta non è completa-di solito perché la temperatura non ha nemmeno superato la barriera-le cuciture sul fondo falliscono. Questa è la causa principale della rottura dei sacchetti di plastica della spesa. La nuova macchina risolve questo problema con sistemi di tenuta servo-controllati. Questi sensori monitorano la temperatura attorno al bar in tempo reale.
Attacco della maniglia e geometria della maniglia
La maniglia era il secondo punto debole. Nei sacchetti di carta, la maniglia può far parte della borsa (una maniglia di carta attorcigliata o piatta) o attaccata alla borsa singolarmente. Nelle borse in plastica per magliette-, il trattamento viene tagliato dalla stessa pellicola tubolare della borsa. Li rende intrinsecamente più forti. Ma solo se la forma tagliata disperde correttamente la pressione.
Macchina per fare sacchetti della spesai modelli con maniglia per sacchetti di carta devono garantire che il punto di attacco della maniglia abbia un'area adesiva e una copertura di colla sufficienti. Utilizzare una pistola per colla di precisione o un rullo da applicare alla stazione degli adesivi. Questi modelli di colla forniscono la maggior area di contatto. Evitano anche una quantità eccessiva di colla, che indebolisce le fibre di carta circostanti. Uno studio condotto dall'Associazione internazionale degli istituti di ricerca sull'imballaggio (IAPRI) ha rilevato che circa il 63% dei guasti strutturali nei sacchetti della spesa alimentare sono causati da un malfunzionamento dell'attacco della maniglia. Lo studio ha inoltre rilevato che un aumento del 15% dell’area di incollaggio ridurrebbe il tasso di fallimento di quasi il 40% (IAPRI, 2022).
Per i sacchetti di plastica, il manico viene tagliato da uno stampo preciso all'interno della macchina per sacchetti. Lo stampo deve rimanere affilato e entro un intervallo ristretto. Se lo stampo è opaco o offline, si verificherà un piccolo strappo alla base del manico. Gli strappi crescono sotto carico, causando lo scatto prematuro della maniglia.
Formazione dei fazzoletti e integrità della parete
La guarnizione è un pannello laterale-piegabile verso l'interno di una confezione. Si aprono per accogliere l'enorme progetto. Aiutano anche a distribuire il peso della borsa. Se la piega non è ben formata, si crea un punto di stress in corrispondenza della piega. Ciò potrebbe strappare la borsa lungo la piega.
La stazione di piegatura del tassello-su amacchina per fare sacchetti della spesautilizza piastre guida regolabili e lame pieghevoli-azionate da servomotori. Questi creano pieghe del tassello uniformi e nitide. Nel caso dei sacchetti di carta, le pieghe non provocano la rottura delle fibre della carta. Per i sacchetti di plastica, la piegatura non provoca sbiancamento da pressione o assottigliamento del film. Per spessori di materiale di diverse dimensioni del sacchetto, la macchina può mantenere invariata la qualità del tassello, il che influisce direttamente sull'effetto di dissipazione del peso del sacchetto.
Movimentazione dei materiali e compatibilità del substrato
La capacità di carico-non deriva solo dalla meccanica. Dipende anche dalla qualità e dal tipo di mangime. Una macchina ben-progettata può lavorare materiali diversi mantenendo comunque una produzione coerente.
Substrati di carta
Le macchine per confezionare alimenti che lavorano con la carta devono trattare carta kraft, con grammature comprese tra 80 e 150 g/m2. Il sistema di controllo della tensione della macchina deve mantenere la tensione del nastro uniforme su tutta la larghezza del rotolo di carta. Ciò impedisce rughe, dislocazioni o strappi durante lo stampaggio. Se la tensione è troppo elevata, allungherà e indebolirà le fibre della carta. Se la tensione è troppo bassa, le pieghe non si allineeranno correttamente e la colla aderirà in modo non uniforme.
Nelle sue linee guida sulla sostenibilità degli imballaggi, l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO) afferma che la carta kraft per i sacchetti della spesa dovrebbe avere una resistenza alla trazione di 5,0 kN/m nella direzione della macchina e 2,5 kN/m nella direzione trasversale. Ciò garantisce che i bagagli possano essere caricati quando sono pronti (FAO, 2022). Il sistema di movimentazione del nastro della macchina-deve mantenere queste caratteristiche durante la formatura, il taglio e la sigillatura.
Substrati di film plastico
Per i sacchetti della spesa in plastica, la macchina lavora con film di polietilene soffiato o colato. Tali film hanno tipicamente uno spessore compreso tra 15 e 40 micron. La resistenza alla trazione del film, l'allungamento alla frattura e la resistenza all'impatto del film con la caduta dei dardi determinano la capacità di carico finale del sacco. ISO 527 e ASTM D1709 definiscono queste proprietà. Il compito della macchina è quello di elaborare delicatamente la pellicola. Questo evita difetti. La macchina deve inoltre impostare correttamente i parametri di termosaldatura in base al tipo e allo spessore specifico del polimero.
Controllo qualità e test in linea
Il moderno sistema di sacchetti per alimenti dispone di un monitoraggio della qualità in linea. Ciò garantisce che le prestazioni di carico rimangano entro un certo intervallo durante tutto il processo di produzione. Questi sistemi solitamente hanno:
- Sistemi di ispezione visiva per controllare la copertura della colla, la qualità delle guarnizioni e l'accuratezza delle dimensioni a piena velocità di produzione
- I sensori di monitoraggio della tensione sono in grado di rilevare rotture o spostamenti del nastro prima di danneggiare la qualità di stampa
- Software di controllo statistico del processo (SPC) per tenere traccia delle impostazioni chiave come temperatura della sigillatura, tempo di permanenza, quantità di colla. Segnala eventuali modifiche al di fuori dell'intervallo di impostazione.
L'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) copre la gestione della qualità degli imballaggi attraverso ISO 9001 e ISO 15378. Entrambi gli standard richiedono ai produttori di utilizzare controlli di processo che forniscano prestazioni di prodotto coerenti (ISO, 2023). Il monitoraggio in linea sulle macchine è il modo più semplice per soddisfare queste regole. Viene rilevato quando si verifica un difetto, anziché controllare i campioni dopo la produzione.
Raggiungere la velocità senza sacrificare la forza
Uno degli aspetti più difficili nella produzione delle borse della spesa è mantenere un'elevata qualità di-carico. I supermercati devono produrre 150-300 sacchetti al minuto per la carta e 300-500 sacchetti al minuto per la plastica. A questo ritmo, il tempo di indurimento, il tempo di raffreddamento della guarnizione e il tempo di assestamento del materiale vengono ridotti.
I produttori di macchine risolvono questo problema con l'elaborazione parallela multi-stazione. Ciò significa che più sacchetti si trovano contemporaneamente in diverse fasi di stampaggio. Usano anche tempi di processo migliori. Ad esempio, una macchina per confezionare sacchetti di carta può utilizzare un canale di raffreddamento più lungo dopo aver incollato la stazione sul fondo. Ciò garantisce che i sacchetti di plastica si solidifichino completamente prima di impilarli e contarli, anche in caso di rese elevate. Allo stesso modo, i sigilli a raffreddamento rapido possono essere utilizzati sulle macchine per sacchetti di plastica. Ciò consente una saldatura stabile in meno di 0,3 secondi. Il sacchetto successivo può quindi essere smaltito immediatamente senza il rischio di rompere il sigillo. Ben-sintonizzatomacchina per fare sacchetti della spesasincronizza tutte queste stazioni per ottenere risultati coerenti mantenendo l'integrità del carico-di ogni bagaglio.
Conclusione
Il produttore di sacchetti per alimenti soddisfa le-esigenze di carico dei supermercati attraverso una combinazione di progettazione meccanica precisa, scienza dei materiali e controllo del processo. La sigillatura inferiore deve formare un legame che distribuisca il peso su tutta l'area della base. L'attacco o il taglio della maniglia devono essere strutturalmente sani nel punto di massimo stress. La formazione del tassello deve fornire pieghe stabili per resistere all'accumulo di stress. Il monitoraggio della qualità in linea deve rilevare i problemi prima che i bagagli difettosi raggiungano i clienti.
Il risultato è una borsa che può trasportare in modo affidabile 10 kg o più di generi alimentari. Sembra una cosa semplice, ma nasce da una complessa combinazione di chimica della colla, fisica dei polimeri e precisione meccanica. La macchina dovrà fare di più poiché le nuove regole di sostenibilità spingono l’industria a utilizzare materiali più sottili e a riciclare più contenuti. Di conseguenza, un forte controllo ingegneristico e di processo diventerà più importante per soddisfare le aspettative del negozio.
Riferimenti
ASTM Internazionale. (2021).ASTM D4649: Guida standard per la selezione e l'uso di sacchi di carta portanti per spedizioni. Conshohocken occidentale, Pennsylvania: ASTM.
Comitato europeo di normalizzazione. (2020).EN 13428: Imballaggio - Requisiti specifici di produzione e composizione - Prevenzione mediante riduzione alla fonte. Bruxelles: CEN.
Wiley. (2019).Resistenza al taglio degli adesivi a base d'acqua-su substrati di carta kraft trattata. Giornale di scienza applicata dei polimeri, 136(18), 47531.
IAPRI (Associazione Internazionale degli Istituti di Ricerca sull'Imballaggio). (2022).Analisi delle modalità di guasto delle prestazioni strutturali dei sacchetti della spesa: attacco della maniglia e integrità della cucitura inferiore. Atti del convegno annuale IAPRI.
FAO (Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura). (2022).Imballaggi alimentari sostenibili: specifiche dei materiali per sacchetti della spesa a base di carta-. Roma: FAO.
ISO (Organizzazione internazionale per la standardizzazione). (2023).ISO 15378: Materiali di imballaggio primario per prodotti medicinali - Requisiti particolari per l'applicazione della norma ISO 9001 con riferimento alle GMP. Ginevra: ISO.
