เครื่องทำถุงของชำมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดของซูเปอร์มาร์เก็ตสำหรับการโหลดถุง-ความจุแบริ่งได้อย่างไร

ซูเปอร์มาร์เก็ตแจกถุงช้อปปิ้งหลายล้านใบทุกวัน กระเป๋าต้องบรรจุสินค้าได้ประมาณ 5 ถึง 15 กิโลกรัม ซึ่งอาจเป็นสินค้ากระป๋อง ขวด ​​อาหารสด และอาหารแช่แข็ง ที่จับต้องไม่ขาด ขาด หรือสูญหายเมื่อถือกระเป๋า กระเป๋าที่หักที่เครื่องบันทึกเงินสดไม่ใช่ปัญหาเล็กๆ มันสามารถสร้างความเสียหายให้กับผลิตภัณฑ์ ทำให้ลูกค้าไม่พอใจ และทำให้ร้านค้าตกอยู่ในความเสี่ยงทางกฎหมาย ส่งผลให้เครือร้านขายของชำมีข้อกำหนดด้านน้ำหนักที่เข้มงวดสำหรับซัพพลายเออร์ถุงของตน นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมเครื่องทำถุงของชำต้องสร้างมาเพื่อให้มีเสถียรภาพและประสิทธิภาพที่แข็งแกร่งในความเร็วสูง

บทความนี้จะแนะนำลักษณะทางกล วัสดุ และกระบวนการของเครื่องบรรจุถุงอาหารสมัยใหม่ ซึ่งทำให้น้ำหนักของเครื่องบรรจุถุงอาหารเข้าถึงและเกินมาตรฐานน้ำหนักของการซื้อในซูเปอร์มาร์เก็ต

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับน้ำหนักบรรทุก-ข้อกำหนดของตลับลูกปืนในภาคการค้าปลีก

ก่อนที่เราจะเข้าใจวิศวกรรมเครื่องกล เราควรรู้ก่อนว่าซูเปอร์มาร์เก็ตต้องการอะไร โดยทั่วไปกลุ่มค้าปลีกรายใหญ่จะใช้วิธีการทดสอบมาตรฐานเพื่อกำหนดประสิทธิภาพของถุงที่ยอมรับได้ American Society for Testing and Materials (ASTM) มีมาตรฐาน ASTM D4649 เป็นวิธีทดสอบความสามารถในการรับน้ำหนักของถุงใส่ของชำ รวมทั้งประเภทกระดาษและพลาสติก มาตรฐานระบุว่าถุงช้อปปิ้งทั่วไปจะต้องรับน้ำหนักในแนวตั้งคงที่อย่างน้อย 8 กก. เป็นเวลาอย่างน้อย 10 วินาที ที่จับ ตะเข็บ หรือพื้นจะต้องไม่แตกหัก (ASTM International, 2021)

ในทางปฏิบัติ เครือซูเปอร์มาร์เก็ตหลายแห่งได้ยกระดับข้อจำกัดของตนเอง โดยปกติแล้วจะมีน้ำหนักระหว่าง 10 ถึง 12 กิโลกรัม ซึ่งรวมถึงการประมวลผลแบบหยาบ ผลิตภัณฑ์ที่แหลมคม และการวางซ้อนระหว่างการขนส่ง มาตรฐานยุโรป EN พร้อมกฎเกณฑ์วัสดุและการลดของเสีย อย่างไรก็ตาม จะส่งรายละเอียดของการทดสอบทางกลไปยังมาตรฐานแห่งชาติ ISO (ISO) (European Committee for Standardization, 2020)

ดังนั้นถุงที่ผลิตโดยผู้ผลิตถุงอาหารไม่เพียงแต่ควรเป็นไปตามข้อกำหนดเหล่านี้เท่านั้น แต่ยังมีระดับความปลอดภัยที่สูงกว่าข้อกำหนดเหล่านี้ด้วย ซึ่งจะต้องดำเนินการในแต่ละชุด โดยต้องเปลี่ยนแต่ละถุงเพียงเล็กน้อย

คุณสมบัติทางกลที่กำหนดความสามารถในการรับน้ำหนัก

การปิดผนึกและการเสริมแรงด้านล่าง

ก้นถุงของชำเป็นบริเวณที่มีความเครียดมากที่สุด ไม่ว่ากระเป๋าจะเป็นถุงกระดาษก้นแบน-หรือถุงเสื้อยืดพลาสติก- ก้นกระเป๋าจะต้องกระจายน้ำหนักของสิ่งของให้เท่ากันทั่วทั้งบริเวณ กเครื่องทำถุงของชำจัดการกับวิธีการทางวิศวกรรมเหล่านี้

สำหรับถุงกระดาษ เครื่องจะพับและติดที่ด้านล่างของหลายชั้น นี่คือสิ่งที่เราเรียกว่า "ก้นกระเป๋า" หรือ "บล็อก" สถานีปั้นด้านล่างมีรูปแบบกาวเพื่อให้ครอบคลุมความกว้างทั้งหมดของพนังฐาน จากนั้นกดแผ่นพับตามความดันและอุณหภูมิที่ตั้งไว้ ถุงพลาสติกจะต้องแข็งตัวเต็มที่ก่อนออกจากเครื่อง การวิจัยใน Journal of Applied Polymer Science แสดงให้เห็นว่ากาวสูตรน้ำ-สามารถมีความต้านทานแรงเฉือนระหว่าง 4.5 ถึง 6.0 N/cm2 บนกระดาษสีน้ำตาลที่ผ่านการบำบัดแล้ว ซึ่งเพียงพอแล้วเพื่อป้องกันไม่ให้ก้นแตกเมื่อบรรทุกของในร้านขายของชำตามปกติ (Wiley, 2019)

สำหรับถุงพลาสติก ซีลด้านล่างจะถูกเชื่อมด้วยความร้อน ซีลใช้อุณหภูมิ ความดัน และเวลาคงตัวร่วมกันเพื่อหลอมชั้นโพลีเมอร์ให้กลายเป็นพันธะแข็ง หากปิดผนึกไม่เสร็จสมบูรณ์-โดยปกติแล้วเนื่องจากอุณหภูมิยังไม่ข้ามแถบ-ตะเข็บที่ด้านล่างจะล้มเหลว นี่คือสาเหตุหลักของถุงพลาสติกที่ซื้อของชำแตก เครื่องจักรใหม่แก้ปัญหานี้ด้วยระบบซีลที่ควบคุมโดยเซอร์โว- เซ็นเซอร์เหล่านี้จะตรวจสอบอุณหภูมิรอบๆ แท่งแบบเรียลไทม์

ด้ามจับและรูปทรงของด้ามจับ

ที่จับเป็นจุดอ่อนที่สอง ในถุงกระดาษ ที่จับอาจเป็นส่วนหนึ่งของถุง (ที่จับกระดาษแบบบิดหรือแบน) หรือติดเข้ากับถุงแยกกัน ในถุงเสื้อยืดพลาสติก- การรักษาจะถูกตัดจากฟิล์มท่อแบบเดียวกับถุง มันทำให้พวกเขาแข็งแกร่งขึ้นโดยเนื้อแท้ แต่เฉพาะในกรณีที่รูปร่างที่ตัดกระจายแรงกดอย่างถูกต้องเท่านั้น

เครื่องทำถุงของชำรุ่นที่มีถุงกระดาษที่จับต้องแน่ใจว่าจุดยึดที่จับมีพื้นที่กาวและครอบคลุมกาวเพียงพอ ใช้ปืนกาวหรือลูกกลิ้งที่มีความแม่นยำเพื่อนำไปใช้กับสถานีสติกเกอร์ รูปแบบกาวเหล่านี้ให้พื้นที่สัมผัสมากที่สุด นอกจากนี้ยังหลีกเลี่ยงกาวมากเกินไป ซึ่งจะทำให้เส้นใยกระดาษโดยรอบอ่อนตัวลง การศึกษาโดยสมาคมสถาบันวิจัยบรรจุภัณฑ์ระหว่างประเทศ (IAPRI) พบว่าประมาณ 63% ความล้มเหลวของโครงสร้างในถุงช้อปปิ้งอาหารมีสาเหตุมาจากการติดที่จับที่ชำรุด การศึกษายังพบว่าการเพิ่มพื้นที่ติดกาว 15% จะช่วยลดอัตราความล้มเหลวได้เกือบ 40% (IAPRI, 2022)

สำหรับถุงพลาสติก ที่จับจะถูกตัดด้วยแม่พิมพ์ที่แม่นยำภายในเครื่องทำถุง แม่พิมพ์จะต้องมีความคมและอยู่ในขอบเขตที่เข้มงวด หากแม่พิมพ์หมองคล้ำหรือออฟไลน์ จะเกิดการฉีกขาดเล็กน้อยที่ฐานของด้ามจับ น้ำตาไหลออกมาภายใต้ภาระ ส่งผลให้ด้ามจับหักก่อนเวลาอันควร

การสร้างเป้าเสื้อกางเกงและความสมบูรณ์ของผนัง

ปะเก็นคือแผงด้านข้างแบบพับเข้าด้านใน-ของบรรจุภัณฑ์ เปิดให้บริการเพื่อรองรับโครงการขนาดใหญ่ อีกทั้งยังช่วยกระจายน้ำหนักของกระเป๋าอีกด้วย หากรอยพับมีรูปแบบไม่ดีพอ จุดเค้นจะถูกสร้างขึ้นที่รอยพับ ซึ่งสามารถฉีกถุงตามรอยพับได้

เป้าเสื้อกางเกง-สถานีพับบนเครื่องทำถุงของชำใช้แผ่นนำแบบปรับได้และใบมีดพับที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โว- สิ่งเหล่านี้ทำให้มีรอยพับเป้าเสื้อกางเกงที่สม่ำเสมอและคมชัด สำหรับถุงกระดาษ รอยพับไม่ทำให้เส้นใยกระดาษแตกร้าว สำหรับถุงพลาสติก การพับไม่ทำให้ฟิล์มขาวขึ้นหรือบางลง สำหรับความหนาของวัสดุที่มีขนาดถุงแตกต่างกัน เครื่องสามารถรักษาคุณภาพของเป้าเสื้อกางเกงไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อผลการกระจายน้ำหนักของถุง

การจัดการวัสดุและความเข้ากันได้ของพื้นผิว

ความสามารถในการรับน้ำหนัก-ไม่ได้มาจากกลไกทางกลเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับคุณภาพและประเภทของฟีดด้วย เครื่องจักรที่ออกแบบมาอย่างดี-สามารถทำงานกับวัสดุที่แตกต่างกันแต่ยังคงรักษาความสม่ำเสมอในการผลิต

พื้นผิวกระดาษ

เครื่องจักรบรรจุถุงอาหารที่ทำงานกับกระดาษจะต้องจัดการกับกระดาษคราฟท์ โดยมีน้ำหนักพื้นฐาน 80 ถึง 150 กรัม/ตร.ม. ระบบควบคุมความตึงของเครื่องจะต้องรักษาความตึงของรางให้เท่ากันตลอดความกว้างทั้งหมดของม้วนกระดาษ สิ่งนี้จะช่วยป้องกันริ้วรอย การเคลื่อนตัว หรือน้ำตาไหลระหว่างการขึ้นรูป หากแรงดึงสูงเกินไป มันจะยืดตัวและทำให้เส้นใยกระดาษอ่อนตัวลง หากแรงดึงต่ำเกินไป รอยพับจะไม่เรียงกันอย่างเหมาะสม และกาวจะติดกันไม่สม่ำเสมอ

ในแนวทางความยั่งยืนของบรรจุภัณฑ์ องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) กล่าวว่ากระดาษคราฟท์สำหรับถุงของชำควรมีความต้านทานแรงดึง 5.0 kN/m ในทิศทางของเครื่องจักร และ 2.5 kN/m ในทิศทางตัดขวาง เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถบรรจุถุงได้เมื่อพร้อม (FAO, 2022) ระบบการจัดการรางของเครื่อง-จะต้องรักษาคุณลักษณะเหล่านี้ไว้ในระหว่างการขึ้นรูป การตัด และการปิดผนึก

พื้นผิวฟิล์มพลาสติก

สำหรับถุงพลาสติก เครื่องจะทำงานร่วมกับฟิล์มโพลีเอทิลีนแบบเป่าหรือแบบหล่อ โดยทั่วไปฟิล์มดังกล่าวจะมีความหนา 15 ถึง 40 ไมครอน ความต้านทานแรงดึง การยืดตัวของการแตกหัก และความต้านทานแรงกระแทกของฟิล์มต่อการตกหล่นของฟิล์มจะเป็นตัวกำหนดความสามารถในการรับน้ำหนักขั้นสุดท้ายของถุง ISO 527 และ ASTM D1709 กำหนดคุณสมบัติเหล่านี้ หน้าที่ของเครื่องคือการประมวลผลฟิล์มอย่างนุ่มนวล วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง เครื่องจะต้องตั้งค่าพารามิเตอร์การซีลความร้อนให้ถูกต้องตามประเภทและความหนาโพลีเมอร์เฉพาะ

การควบคุมคุณภาพและการทดสอบแบบอินไลน์

ระบบถุงใส่อาหารสมัยใหม่มีการตรวจสอบคุณภาพแบบอินไลน์ เพื่อให้แน่ใจว่าประสิทธิภาพของตลับลูกปืนจะคงอยู่ในช่วงที่กำหนดตลอดกระบวนการผลิต ระบบเหล่านี้มักจะมี:

• ระบบตรวจสอบด้วยสายตาเพื่อตรวจสอบการครอบคลุมของกาว คุณภาพซีล และความแม่นยำของขนาดที่ความเร็วการผลิตสูงสุด
• เซ็นเซอร์ตรวจสอบความตึงสามารถตรวจจับการขาดหรือการเคลื่อนตัวของรางก่อนที่จะสร้างความเสียหายต่อคุณภาพเอาต์พุต
• ซอฟต์แวร์ควบคุมกระบวนการทางสถิติ (SPC) เพื่อติดตามการตั้งค่าหลัก เช่น อุณหภูมิซีล เวลาพัก ปริมาณกาว โดยจะแจ้งการเปลี่ยนแปลงที่อยู่นอกช่วงการตั้งค่า

องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน (ISO) ครอบคลุมการจัดการคุณภาพบรรจุภัณฑ์ผ่าน ISO 9001 และ ISO 15378 มาตรฐานทั้งสองกำหนดให้ผู้ผลิตต้องใช้การควบคุมกระบวนการที่ให้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ที่สอดคล้องกัน (ISO, 2023) การตรวจสอบแบบอินไลน์บนเครื่องจักรเป็นวิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดในการปฏิบัติตามกฎเหล่านี้ โดยจะตรวจพบเมื่อมีข้อบกพร่องเกิดขึ้น แทนที่จะตรวจสอบตัวอย่างหลังการผลิต

บรรลุความเร็วโดยไม่ต้องเสียสละความแข็งแกร่ง

ส่วนที่ยากที่สุดประการหนึ่งในการทำถุงใส่ของชำคือการรักษาคุณภาพการรับน้ำหนัก-ให้สูง ซูเปอร์มาร์เก็ตจำเป็นต้องผลิตถุงกระดาษ 150-300 ใบต่อนาที และพลาสติก 300-500 ใบต่อนาที ในอัตรานี้ ระยะเวลาการบ่ม ระยะเวลาการทำความเย็นของซีล และเวลาการตกตะกอนของวัสดุจะลดลง

ผู้ผลิตเครื่องจักรแก้ปัญหานี้ด้วยการประมวลผลแบบขนานหลาย-สถานี ซึ่งหมายความว่าถุงหลายใบอยู่ในขั้นตอนการขึ้นรูปที่แตกต่างกันในเวลาเดียวกัน พวกเขายังใช้เวลากระบวนการที่ดีกว่าอีกด้วย ตัวอย่างเช่น เครื่องทำถุงกระดาษสามารถใช้ช่องระบายความร้อนที่ยาวขึ้นได้หลังจากวางสถานีที่ด้านล่าง เพื่อให้แน่ใจว่าถุงพลาสติกจะแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ก่อนที่จะวางซ้อนและนับจำนวน แม้ว่าจะให้ผลผลิตสูงก็ตาม ในทำนองเดียวกัน ซีลระบายความร้อนอย่างรวดเร็วสามารถใช้กับเครื่องผลิตถุงพลาสติกได้ ช่วยให้การเชื่อมมีเสถียรภาพในเวลาน้อยกว่า 0.3 วินาที ถุงถัดไปสามารถกำจัดทิ้งได้ทันทีโดยไม่เสี่ยงต่อการทำให้ซีลแตก ปรับแต่งมาอย่างดีเครื่องทำถุงของชำซิงโครไนซ์สถานีทั้งหมดเหล่านี้เพื่อให้ได้เอาต์พุตที่สม่ำเสมอในขณะที่ยังคงรักษาความสมบูรณ์ของน้ำหนักบรรทุก-ในถุงทุกใบ

บทสรุป

เครื่องผลิตถุงใส่อาหารตอบสนอง-ความต้องการในการรับน้ำหนักของซูเปอร์มาร์เก็ตผ่านการผสมผสานระหว่างการออกแบบกลไกที่แม่นยำ วัสดุศาสตร์ และการควบคุมกระบวนการ ซีลด้านล่างจะต้องสร้างพันธะที่กระจายน้ำหนักไปทั่วบริเวณฐาน การต่อหรือการตัดที่จับต้องมีโครงสร้างที่แข็งแรง ณ จุดที่เกิดความเค้นสูงสุด การสร้างเป้าเสื้อกางเกงต้องจัดให้มีรอยพับที่มั่นคงเพื่อต้านทานการสะสมของความเครียด การตรวจสอบคุณภาพแบบอินไลน์จะต้องตรวจพบปัญหาก่อนที่ถุงเสียจะถึงมือลูกค้า

ผลลัพธ์ที่ได้คือกระเป๋าที่สามารถบรรทุกของชำได้ตั้งแต่ 10 กก. ขึ้นไป ดูเหมือนเป็นสิ่งง่ายๆ แต่มาจากการผสมผสานที่ซับซ้อนระหว่างเคมีของกาว ฟิสิกส์ของโพลีเมอร์ และความแม่นยำทางกล เครื่องจักรจะต้องทำงานมากขึ้นเนื่องจากกฎความยั่งยืนใหม่ผลักดันให้อุตสาหกรรมใช้วัสดุที่บางลงและรีไซเคิลเนื้อหาได้มากขึ้น ด้วยเหตุนี้ วิศวกรรมและการควบคุมกระบวนการที่แข็งแกร่งจึงมีความสำคัญมากขึ้นในการตอบสนองความคาดหวังของร้านค้า

อ้างอิง

ASTM อินเตอร์เนชั่นแนล (2021).ASTM D4649: คำแนะนำมาตรฐานสำหรับการเลือกและการใช้กระสอบกระดาษรับน้ำหนัก. เวสต์คอนโชฮอคเกน, เพนซิลเวเนีย: ASTM

คณะกรรมาธิการยุโรปเพื่อการมาตรฐาน (2020).EN 13428: บรรจุภัณฑ์ - ข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการผลิตและองค์ประกอบ - การป้องกันโดยการลดแหล่งที่มา. บรัสเซลส์: CEN.

ไวลีย์. (2019)แรงเฉือนของพันธะกาวที่มีน้ำ-บนพื้นผิวกระดาษคราฟท์ที่ผ่านการบำบัดแล้ว. วารสารวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ประยุกต์, 136(18), 47531.

IAPRI (สมาคมสถาบันวิจัยบรรจุภัณฑ์นานาชาติ) (2022)การวิเคราะห์โหมดความล้มเหลวของประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างถุงของชำ: อุปกรณ์ยึดจับและความสมบูรณ์ของตะเข็บด้านล่าง. การประชุมประจำปีของ IAPRI

FAO (องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ) (2022)บรรจุภัณฑ์อาหารที่ยั่งยืน: ข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุสำหรับถุงใส่ของชำที่ทำจากกระดาษ-. โรม: เอฟเอโอ.

ISO (องค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน) (2023)ISO 15378: วัสดุบรรจุภัณฑ์หลักสำหรับผลิตภัณฑ์ยา - ข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการประยุกต์ใช้ ISO 9001 โดยอ้างอิงถึง GMP. เจนีวา: ISO.