A popularidade das sacolas de papel pardo no varejo, serviços de alimentação e mantimentos mascara a complexidade do equipamento usado para produzi-las.Máquina automática de saco de papel marromconverte papel kraft em sacos acabados e utilizáveis por meio de uma sequência de operações mecânicas bem coordenadas, com cada estágio de construção se complementando ao anterior. Compreender como o dispositivo funciona pode esclarecer por que a sacola de papel kraft se tornou o formato dominante de embalagem sustentável-e quais decisões de engenharia determinam sua escala de produção.
Este artigo apresenta o princípio de funcionamento das máquinas de saco de papel, desde a entrada de matérias-primas até a saída do saco acabado, incluindo os subsistemas principais, sua interação e os fatores técnicos que determinam a qualidade do saco e a eficiência da produção.'
Por que papel marrom marrom?
Antes de examinar a máquina em si, descubra por que o papel kraft é o material preferido para esta classe de dispositivos.
O papel Kraft é feito por um processo químico. Este processo utiliza um líquido de sulfeto alcalino para retirar a lignina das fibras da madeira. Portanto, este método mantém as fibras por mais tempo do que outros métodos. Então, isso dá ao papel uma resistência ao rasgo e à tração muito maior. O processo kraft também transforma mais matéria-prima - incluindo madeira macia e dura - em celulose utilizável. Assim o papel mantém a cor marrom natural das fibras da madeira. E você não precisa adicionar água sanitária.
Portanto, estudos de ciência de materiais de embalagem mostraram que o papel kraft tem melhor-capacidade de carga e resistência ao desgaste do que outros tipos de papel. Isso explica por que o papel kraft é a melhor escolha para trabalhos de embalagem onde a resistência é mais importante. Essas mesmas propriedades tornam o papel kraft ideal para automação de alta-velocidade-. O material pode suportar tensões mecânicas de alimentação, dobramento e vedação sem rasgar ou decolar.
Fundação rolante: da rolagem à rede
As máquinas de saco de papel operam com alimentação por rolo, o que significa que extraem papel do rolo mestre em vez de processar papel pré-cortado. Esta escolha de projeto é fundamental para a compreensão das operações da máquina.
OMáquina automática de saco de papel marromcomeça com um rolo de papel montado em um eixo de desenrolamento, geralmente na parte traseira ou superior do rack. A teia de papel kraft-painéis de material contínuo-passam por uma série de rolos-guia e sistema de controle de tensão da teia conforme entram na linha de produção.
O controle de tensão do cilindro é uma das funções mais críticas em equipamentos de embalagem e enrolamento. A tensão estável pode evitar defeitos de formação de tecido (movimento lateral), enrugamento e formação de bolsa. A maioria das ensacadeiras modernas de papel pardo totalmente automatizadas usam sistemas-de controle de tensão em circuito fechado com elementos de medição de força ou braços dançantes que medem continuamente a tensão da folha e ajustam o torque do freio do eixo de desenrolamento em tempo real.
À medida que a rede se move pela máquina, ela passa por diversas estações funcionais dispostas em sequência. Cada site executa uma operação específica e a qualidade da produção de cada site influencia diretamente o que o próximo site pode alcançar.
Imprensa
Para sacolas que exigem marca, informações sobre o produto ou padrões decorativos, a primeira estação de processamento ativa é a unidade de impressão. As máquinas de saco de papel geralmente adotam impressão flexográfica, que é muito adequada para superfícies porosas e operação em alta-velocidade de papel kraft.
A impressão flexográfica usa uma placa flexográfica elevada montada em um cilindro giratório para transferir a tinta diretamente para a superfície da teia. Para sacolas de papel kraft, a consideração mais crítica no processo de impressão é a adesão da tinta e a precisão do registro da impressão.
As alterações no teor de umidade da superfície áspera do papel Kraft afetarão a capacidade de absorção e a adesão da tinta. As máquinas de impressão flexíveis em máquinas de ensacamento de papel kraft totalmente automatizadas de alta qualidade incluem controle de viscosidade da tinta, regulação de temperatura do rolo anilox (rolo medidor) e regulação da pressão de impressão para manter uma qualidade de impressão consistente em toda a largura da folha e em diferentes processos de produção.
O registro de impressão refere-se ao alinhamento de cada cor de impressão em relação à banda e às unidades de impressão anteriores. Erros de registro podem fazer com que os gráficos fiquem desativados. Isto é especialmente verdadeiro para sacolas de marca. Portanto, um sistema de registro de alta-precisão usa sensores de luz para ver marcas de registro no papel em movimento. Em seguida, ele move automaticamente o cilindro de impressão para corrigir o deslocamento antes que ele se acumule.
Assim, as máquinas que não precisam imprimir podem pular completamente a seção de impressão. Então o papel pode passar sem alterações. Isso é comum em sacolas kraft simples em supermercados e restaurantes.
Colagem Lateral: Formando Tubo
Após a impressão (ou não impressão através de uma impressora), o papel web entra em uma vedação lateral ou seção adesiva lateral. É quando a rede plana começa a assumir um formato cilíndrico e eventualmente se transforma em um saco.
Depois disso, as bordas do papel são dobradas para cima e trazidas em direção à linha central. Portanto, duas linhas paralelas de cola - geralmente cola quente aplicada com um bico de fenda ou cola fria aplicada com um sistema de rolo - são colocadas ao longo das duas bordas do papel. Então, quando as bordas se encontram no meio, elas formam um tubo contínuo.
A qualidade da formação do tubo determina tudo a jusante. Se o adesivo for aplicado de forma desigual ou se as bordas não estiverem na posição correta, isso pode levar a costuras laterais inconsistentes, baixa resistência de adesão ou desvio de tamanho, afetando o desempenho de enchimento e empilhamento.
A largura da rede tubular é determinada de acordo com o tamanho do saco alvo. Para uma determinada máquina, a largura do tubo geralmente é ajustável dentro de uma faixa, reposicionando a placa formadora e o rolo guia. Essa capacidade de ajuste permite que a mesma máquina produza sacos de larguras diferentes-embora uma mudança completa de formato envolva reposicionamento mecânico em vez de apenas ajuste de parâmetros.
Redução inferior e pré{0}}dobra
O tubo contínuo é então passado através da seção de moldagem inferior, que é o tubo de preparação dobrável do fundo do bolso. Esta seção geralmente inclui uma roda de vinco e uma série de placas pré-dobráveis.
Pressione uma linha de vinco definida através do tubo em um intervalo fixo correspondente à altura necessária do saco. A roda de vincagem aplica pressão controlada à bigorna de borracha através de um rolo de aço recortado, formando vincos precisos sem cortar ou danificar as fibras do papel. A profundidade e localização dos vincos devem ser cuidadosamente determinadas: vincos muito superficiais podem dificultar a formação correta; vincos muito profundos enfraquecem o papel.
Após o vinco, a placa pré-{0}}dobra dobra suavemente a parte inferior do tubo para dentro ao longo da linha de vinco em preparação para a dobra inferior final e etapa de vedação. Essa abordagem em fases-primeiro dobra e depois pré{3}}dobra-evita que o material deforme ou enrugue quando finalmente dobra, o que é especialmente importante para maior dureza em papel pardo.
Dobragem inferior e vedação inferior
O fundo pré-dobrado preparado vai para a estação de dobramento e selagem do fundo, uma das peças mecânicas mais complexas da máquina.
Aqui, um dispositivo de dobramento inferior-geralmente uma série de placas dobráveis alternativas ou rodas dobráveis rotativas-completa a dobra final, trazendo o fundo da sacola para sua posição plana de fechamento. Ao mesmo tempo, ao longo das bordas das abas dobradas são revestidas com substrato e as abas são pressionadas contra o saco sob pressão controlada.
A vedação inferior deve servir a dois propósitos: resistência de ligação suficiente para resistir à pressão de enchimento e transporte e precisão de tamanho uniforme para manter o saco plano durante o enchimento. A vedação irregular do fundo-devido a aderências inconsistentes, pressão inadequada ou posições mal dobradas-pode resultar em vazamento, decote ou bolsas que não ficam em pé.
Uma vez formada a vedação inferior, o saco é totalmente solidificado por uma seção de resfriamento (para sistemas adesivos de fusão a quente) ou por um curto tempo de residência (para sistemas de cola fria) antes de o saco ser submetido a tratamento mecânico adicional.
Insonorização: Separação de Sacos Individuais
Neste ponto, a máquina está produzindo um fluxo contínuo de mecanismos de sacos de conexão-cada um formado e selado, mas ainda conectado a um vizinho na parte superior. As estações interceptoras separam os sacos individuais deste fluxo contínuo.
As teias geralmente são cortadas em intervalos definidos com precisão com uma faca cilíndrica rotativa ou uma faca de corte servo-controlada. As posições de corte devem ser definidas em sincronia com a velocidade da rede e o comprimento do saco para garantir que cada saco seja cortado no ponto correto-geralmente na borda superior acima da parte inferior da próxima vedação do saco.
O sistema de servocontrole substituiu amplamente o sistema de acionamento por came mecânico em máquinas de saco de papel. O servocontrole permite o posicionamento preciso dos cortes em qualquer ponto do ciclo da máquina, resposta mais rápida às mudanças de velocidade e ajuste mais fácil ao alternar entre tamanhos de saco. Pesquisas sobre atualização de servo de máquinas industriais mostram que a substituição do servo acionamento por sistema de truncamento de servo came pode melhorar a precisão do posicionamento do corte em 30-50% e reduzir o desgaste mecânico e os requisitos de manutenção.
Coleta e empilhamento de sacolas
Após o corte, os sacos individuais saem da máquina por uma seção de empilhamento ou coleta. Dependendo da configuração da máquina, os espanadores podem ser divididos em:
Deitado em uma bandeja de coleta com contagem e embalagem automáticas
Transferência para estações de empacotamento a jusante para embalagem em grupo
Carregue diretamente no acessório de alça de bolsa (adequado para bolsas que exigem uma alça separada)
A transição da linha de produção para a área de coleta deve ser cuidadosamente gerenciada para evitar que os sacos se deformem, tombem ou quebrem os lacres do fundo durante o manuseio. Jatos de ar e hastes mecânicas suaves são usados para obter uma transição suave sem danificar a vedação recém-formada.
Sistema de controle: integre tudo
Por trás da operação mecânica está o sistema de controle da máquina, que coordena cada local e garante que funcionem em sincronia. As máquinas de saco de papel contam com sistemas PLC (controlador lógico programável) combinados com servo drives e painéis de interface homem-máquina (HMI).
O PLC recebe entradas de sensores em toda a máquina-medições de tensão da rede, sensores de registro impressos, sinais de codificador para cada estação de processamento, sensores de temperatura e interruptores de intertravamento de segurança-e aciona saídas, incluindo comandos de servo motor, ativações de válvulas pneumáticas, controle de sistema de ligação e saídas de alarme.
O sistema de servoacionamento merece atenção especial porque é a base técnica das máquinas modernas que as distingue dos primeiros projetos mecânicos. Cada uma das principais estações de processamento-a máquina coladora lateral, a máquina coladora inferior e o cortador-é alimentada por seu próprio servo motor, permitindo que o PLC controle de forma independente e precisa a posição, velocidade e aceleração de cada elemento móvel. Isto contrasta fortemente com os antigos projetos de cames mecânicos, nos quais um único eixo de transmissão principal controlava o movimento de todas as estações através de um acoplamento mecânico fixo.
Vantagens da arquitetura-acionada por servo de umMáquina automática de saco de papel marromincluem:
Mudança de formato mais rápida: alterar o tamanho do saco requer o ajuste dos parâmetros de posição do servo em vez de realmente substituir cames, engrenagens ou moldes de corte
Melhor sincronização: os servomotores podem coordenar com precisão os contornos dos cames eletrônicos, eliminando choques mecânicos e desgaste e reduzindo erros de sincronização em sistemas de acionamento de cames
Precisão de corte aprimorada: como mencionado anteriormente, os sistemas de corte-servo têm uma precisão de posicionamento muito melhor do que outros dispositivos mecânicos
Complexidade mecânica reduzida: menos peças desgastadas significam menores requisitos de manutenção e desempenho mais consistente ao longo do tempo
Notas sobre manuseio de materiais
As máquinas de saco de papel, ao longo de todo o processo produtivo, devem manter as propriedades mecânicas do papel kraft para manusear o papel kraft. Vários fatores influenciam o sucesso deste objetivo:
Teor de umidade do papel: O teor de umidade do papel kraft durante o processamento afeta sua flexibilidade, resistência à tração e adesão. A maioria das máquinas inclui seções de controle de umidade ou pré-tratamento para levar o papel ao nível ideal de umidade antes do início do processamento.
Planicidade da bobina: qualquer ondulação lateral em uma bobina-devido ao armazenamento inadequado da bobina, a um defeito na bobina ou a uma variação na umidade ao longo da largura da bobina-pode se propagar pela máquina e causar problemas de qualidade. Dispositivos de nivelamento de banda e sistemas de orientação de borda ajudam a corrigir esses problemas antes que cheguem a locais críticos.
Faixa de velocidade: a médiaMáquina automática de saco de papel marromproduz aproximadamente 100 a 400 sacos por minuto, dependendo do tamanho do saco, peso e configuração da máquina. O sistema de controle da máquina deve ser sincronizado em toda a faixa de velocidade, o que é muito exigente para o servoacionamento e o sistema PLC.
Dos princípios mecânicos à qualidade da bolsa
O princípio de funcionamento das máquinas de saco de papel é transformar o desempenho da matéria-prima e a precisão mecânica em um produto acabado consistente. Cada estágio-desenrolamento, controle de tensão, impressão, formação de tubo, formação de fundo, corte e coleta-deve ser executado corretamente e coordenado com todos os outros estágios.
Quando todas as estações operam dentro das tolerâncias prescritas, o resultado é um tamanho uniforme, vedação uniforme e resistência mecânica que reflete as propriedades inerentes do próprio papel pardo. Quando qualquer site falha,-seja por causa de componentes desgastados, configurações inadequadas ou variabilidade de material,-as consequências subsequentes costumam ser graves.
Ao avaliar o equipamento, os fabricantes e profissionais de compras entendem o funcionamento das máquinas de sacolas de papel para tomar decisões de compra informadas, abordar questões de produção e definir requisitos de qualidade para o fornecimento de sacolas.
Referências:
Pesquisa de engenharia sobre processos de produção de papel kraft e propriedades mecânicas de materiais de embalagem
Artigo técnico sobre sistemas de sacos alimentados por rolo para máquinas de embalagem industrial
Estudo de Engenharia sobre Substituição de Equipamentos de Embalagem Mecânica Cam por Sistemas de Acionamento Servo Motor
Impressão Flexível Documentação Técnica sobre Controle de Registro e adesão de tinta para substratos de papel kraft
