เครื่องทำถุงย่อยสลายได้ทางชีวภาพคืออะไร?

เครื่องทำถุงย่อยสลายได้เป็นสายการผลิตถุงที่ใช้โพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งรวมถึงกรดโพลีแลกติก (PLA), โพลีบิวทิลเทเรฟทาเลต (PBAT), โพลีบิวทิลีนซัคซิเนต (PBS), แป้งผสม และโพลีไฮดรอกเซน (PHA) มันแตกต่างจากผู้ผลิตถุงมาตรฐานตรงที่ระบบหลักต้องการการควบคุมที่แม่นยำยิ่งขึ้น

การออกแบบกลไกขั้นพื้นฐานจะคล้ายกัน ใช้เครื่องขดม้วน ระบบซีล ระบบตัด และระบบซ้อน ความแตกต่างที่สำคัญคือการควบคุมระบบเหล่านี้ ฟิล์มย่อยสลายได้ทางชีวภาพจะถูกปิดผนึกที่อุณหภูมิตั้งแต่ 20 ถึง 30 องศาเซลเซียส เมมเบรน PE สามารถมีอุณหภูมิสูงกว่า 50 องศา ซีลจะต้องรักษาอุณหภูมิภายใน + -1 องศา ลูกกลิ้งทำความเย็นจะต้องระบายความร้อนและปิดผนึกอย่างรวดเร็ว ซึ่งจะช่วยป้องกันความเสียหายจากความร้อน ทางเดินของฟิล์มบางจะต้องแห้งไว้ด้วย เนื่องจากโพลีเมอร์เหล่านี้ดูดซับความชื้น

โดยทั่วไปสายการผลิตจะอยู่ที่ 80 – 150 ถุงต่อนาที ซึ่งช้ากว่าเส้น PE ที่มีความกว้างเท่ากัน โดยทั่วไปเวลาในการผนึกจะอยู่ที่ 0.3–0.8 วินาที ซึ่งจะทำให้ฟิล์มมีเวลาเพียงพอที่จะสร้างการผนึกที่แข็งแกร่งซึ่งไม่ไหม้

ตลาดถุงบรรจุภัณฑ์พลาสติกชีวภาพมีมูลค่าประมาณ 4.04 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2567 จากข้อมูลตลาดที่รวบรวมโดยสถาบันวิจัย Grand View Research คาดว่าจะเติบโตในอัตราประมาณ 6.3% ต่อปีจนถึงปี 2576

แตกต่างจากเครื่องบรรจุถุงทั่วไปอย่างไร

เครื่องทั้งสองประเภทมีลักษณะคล้ายกัน ทั้งสองใช้ม้วนฟิล์มบนเพลา AA- ที่ป้อนเครื่องคลี่คลาย เครื่องดึงฟีด ซีลความร้อน เครื่องตัด และเครื่องเรียงซ้อน หรือสายพานลำเลียงแบบม้วน ความแตกต่างที่สำคัญเกิดขึ้นเมื่อฟิล์มย่อยสลายได้ทางชีวภาพถึงซีล PE

โดยปกติ PE จะถูกปิดผนึกที่ 150–200 องศา โดยมีความทนทาน + -5 องศา PLA ต้องการ 110-140 องศา PBAT ต้องใช้ 130-160 องศา ส่วนผสมแป้งต้องใช้อุณหภูมิ 100-120 องศา การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพียง 3-5 องศาเซลเซียสเท่านั้นที่จะเกิดปัญหา อุณหภูมิต่ำอาจทำให้ซีลอ่อนแอลง ความร้อนอาจทำให้เกิดรอยไหม้ สีซีดจาง หรือเปราะได้

เครื่องบรรจุถุงแบบย่อยสลายได้ต้องมีการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ แถบปิดผนึกหลาย-โซนพร้อมโซนควบคุม PID อิสระ 3-5 โซน- นอกจากนี้ยังใช้เครื่องทำความร้อนแบบคาร์ทริดจ์ความเฉื่อยต่ำ-และเทอร์โมคัปเปิลคลาส- ส่วนประกอบเหล่านี้สามารถรักษาอุณหภูมิระหว่าง + -0.5 องศาถึง + -1 องศา C ระบบควบคุมสามารถอ่านความเร็วของเครื่องจักรและปรับกำลังเครื่องทำความร้อนก่อนการซีลแต่ละครั้ง ซึ่งช่วยรักษาอุณหภูมิการซีลให้คงที่เมื่อซีลสัมผัสกับฟิล์ม

การระบายความร้อนก็มีความสำคัญเช่นกัน เมื่อซีลก่อตัวขึ้น ให้ทำให้ซีลเย็นลงที่ประมาณ 10-20 องศาด้วยลูกกลิ้งระบายความร้อนด้วยน้ำ ช่วยให้โพลีเมอร์ชีวภาพเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน ทำให้ PLA เปราะ

ความตึงเครียดเป็นอีกปัจจัยสำคัญ ฟิล์มที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพมีความต้านทานแรงดึงต่ำกว่าและยืดได้ง่ายกว่า ความดันลูกกลิ้งและการคลายเบรกมักจะต่ำกว่า PE 20 – 30% เซ็นเซอร์ความตึงที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โว-ช่วยให้ความตึงของฟิล์มคงที่ ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้ฟิล์มแคบลงและความหนาเปลี่ยนแปลงไป

วัสดุกระบวนการสายการผลิต

โดยทั่วไปฟิล์มบนเครื่องเหล่านี้จะมีความหนา 20–80 ไมครอน โดยทั่วไปถุงที่ย่อยสลายได้ซึ่งได้รับการรับรอง EN 13432 จะมีขนาดจำกัดอยู่ที่ 50 – 60 ไมครอน ฟิล์มที่หนากว่าจะสลายตัวช้าเกินไปและอาจไม่เป็นไปตามข้อกำหนดการสลายตัว 12 สัปดาห์ของมาตรฐาน เครื่องจะต้องผลิตฟิล์มที่มีความแปรผันของเกจน้อยกว่า 5% ความสม่ำเสมอนี้สามารถรักษาได้ด้วยระบบฟิล์มเป่าแบบปรับได้พร้อมระบบดายเซ็นเตอร์อัตโนมัติ

การกำหนดระบบย่อยของเครื่องจักร

ตัวเลือกทางวิศวกรรมสี่ตัวเลือกระบุว่าสายการผลิตมีไว้สำหรับฟิล์มย่อยสลายทางชีวภาพหรือเฉพาะเครื่องจักร PE ที่ได้รับการดัดแปลงเท่านั้น

ระบบระบายความร้อนที่แม่นยำมีการนำการซีล PID แบบหลาย-โซนที่มีความคงตัวของอุณหภูมิ ±0.5–1 องศามาใช้ ใช้เครื่องทำความร้อนแรงเฉื่อยต่ำและแท่งซีลเคลือบ PTFE- เคลือบด้วย 0.1-0.2 มม. การเคลือบช่วยป้องกันไม่ให้พลาสติกชีวภาพที่หลอมละลายเกาะติดกับแท่ง หากไม่มีการเคลือบ โค้กสามารถสะสมเป็นแท่งได้ภายในไม่กี่ชั่วโมง ซึ่งจะลดคุณภาพของซีล

บังคับระบายความร้อนใช้ลูกกลิ้งระบายความร้อนด้วยน้ำ-ที่อุณหภูมิ 10-20C ลูกกลิ้งควรตรงกับความเร็วของเส้น พวกมันทำให้ซีลเย็นลงก่อนที่ฟิล์มจะถึงเครื่องตัด การระบายความร้อนช้าจะทำให้ PLA แข็งตัว นอกจากนี้ยังเพิ่มรอบเวลาอีกด้วย ระบบควบคุมจะควบคุมความเย็นตามประเภทของฟิล์ม

การลดความชื้นและการจัดการความชื้นPLA ดูดซับความชื้น ความชื้นทำให้โพลีเมอร์อ่อนตัวลงและลดจุดหลอมเหลวลง สิ่งนี้สามารถสร้างฟองไอน้ำในซีลได้ เครื่องจักรที่เหมาะสมสามารถเดินตามเส้นทางเมมเบรนที่ควบคุมอุณหภูมิ-ได้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เซ็นเซอร์วัดความชื้นแบบอินไลน์ได้อีกด้วย เซ็นเซอร์ตรวจจับฟิล์มที่มีความชื้นมากกว่า 0.5% และปรับอุณหภูมิการซีล

โครงสร้างที่ทนต่อการกัดกร่อน-โพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจะปล่อยกรดออกมาเมื่อถูกความร้อน ควรใช้สแตนเลสชุบโครเมียมโครเมี่ยมสำหรับพื้นผิวการปิดผนึก ตัวเรือนเครื่องตัด และฟิล์มสัมผัสเพลาลูกกลิ้ง เหล็กเหนียวทำให้เกิดหลุมบ่อในระหว่าง-การผลิตในระยะยาว ข้อบกพร่องที่พื้นผิวเหล่านี้สามารถถ่ายโอนไปยังเมมเบรนได้

ความเร็ว ปริมาณงาน และข้อจำกัดด้านการรับรอง

โดยทั่วไปเครื่องบรรจุถุงที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจะมีเวลาทำงาน 80–150 BPM ซึ่งช้ากว่าเส้น PE ที่คล้ายกัน ซึ่งสามารถวิ่งได้ที่ 150–300 BPM ข้อจำกัดหลักคือเวลาในการปิดผนึก ซีลใช้เวลาสัมผัส 0.3–0.8 วินาทีเพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่มั่นคง ดังนั้นความเร็วของเครื่องจึงถูกจำกัดด้วยเวลาในการซีล ไม่ใช่แค่ความเร็วของเซอร์โวเท่านั้น

เครื่องจักรที่ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โว-พร้อมการควบคุมแรงดันที่ตั้งโปรแกรมได้และการซีลแบบพัลส์สามารถปรับปรุงความเร็วได้ ซีลแบบพัลส์จะให้ความร้อนแก่ก้านเฉพาะเมื่อสัมผัสกับฟิล์มเท่านั้น ความสม่ำเสมอของความหนาของฟิล์มที่สม่ำเสมออาจได้รับผลกระทบจากเมมเบรนที่ผ่านการรับรองซึ่งมีความเร็วเกิน 150 BPM ซึ่งจะทำให้การปฏิบัติตามข้อกำหนด EN 13432 ยากขึ้น

ขนาดของท่อปัดฝุ่นถุงที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพควรพิจารณาจากการผลิตรายวันที่ต้องการ อย่าเลือกเครื่องทำถุงย่อยสลายได้ทางชีวภาพโดยพิจารณาจากขนาดทางกายภาพเพียงอย่างเดียว

เครื่องจักร-รองรับการปฏิบัติตามข้อกำหนด

เครื่องนี้ไม่สามารถพิสูจน์คุณภาพของถุงได้ ซัพพลายเออร์ภาพยนตร์และห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรองการประมวลผลการรับรอง เครื่องจักรยังคงส่งผลต่อว่าเมมเบรนรับรองจะรักษาประสิทธิภาพที่ต้องการไว้หลังการแปลงหรือไม่ เกณฑ์สามประการส่งผลต่อข้อกำหนดการผลิต:

EN 13432 (การทำปุ๋ยหมักทางอุตสาหกรรมของยุโรป): มาตรฐานนี้กำหนดให้ต้องย่อยสลายทางชีวภาพอย่างน้อย 90% ภายใน 180 วัน นอกจากนี้ยังต้องแยกย่อยออกเป็นชิ้นเล็กกว่า 2 มม. ภายใน 12 สัปดาห์ รวมถึงการทดสอบขีดจำกัดของโลหะหนักและความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมด้วย ความหนาและความสม่ำเสมอของฟิล์มจะส่งผลต่อการแตกตัว

ASTM D6400 และ ISO 17088: นี่คือมาตรฐานของสหรัฐอเมริกาและสากลสำหรับพลาสติกสังเคราะห์ ข้อกำหนดด้านโครงสร้างคล้ายกัน

คำสั่งพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียวของสหภาพยุโรป ((EU 2019/904): คำสั่งนี้จำกัดถุงพลาสติกแบบใช้ครั้งเดียว-แบบดั้งเดิมบางรายการ นอกจากนี้ยังเพิ่มความต้องการถุงสังเคราะห์ในยุโรปด้วย ด้วยเหตุนี้ ผู้แปรรูปจำนวนมากจึงต้องการเครื่องทำถุงที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งสามารถจัดการ PBAT และ PLA โดยไม่ทำให้วัสดุที่ผ่านการรับรองปนเปื้อน

สายการผลิตที่ปฏิบัติตามหลักปฏิบัติการจัดการคุณภาพ ISO 9001:2015 สามารถให้บันทึกการผลิตที่เป็นประโยชน์ได้ การจัดเก็บสูตร PLC การบันทึกพารามิเตอร์เป็นชุด และการติดตามความแข็งแรงของซีล ช่วยแสดงความสอดคล้องของกระบวนการในระหว่างการตรวจสอบ

คำถามที่พบบ่อย

ผู้ผลิตถุงย่อยสลายได้ทางชีวภาพสามารถใช้ PE แบบดั้งเดิมได้หรือไม่ใช่ แต่มีข้อจำกัดบางประการ เครื่องจักรต้องรองรับช่วงอุณหภูมิและการตั้งค่าความตึงที่ถูกต้องสำหรับฟิล์มที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ต้องทำความสะอาดซีล ลูกกลิ้งทำความเย็น และทางเดินฟิล์มก่อนเปลี่ยนวัสดุ ซึ่งจะช่วยป้องกันการปนเปื้อนของฟิล์มสังเคราะห์ที่ผ่านการรับรอง ปัญหาการปนเปื้อนอาจส่งผลต่อการรับรองชุดการผลิตทั้งหมด โดยทั่วไปแล้วผู้แปรรูปที่ให้บริการทั้งสองตลาดจะใช้สายการผลิตเครื่องทำถุงที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพแยกต่างหากสำหรับถุงที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของการปนเปื้อน

ต้องใช้ไฟฟ้าและสาธารณูปโภคประเภทใด?กำลังผลิตติดตั้งโดยประมาณ 15 – 30 กิโลวัตต์ เครื่องนี้ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟสาม-เฟส นอกจากนี้ยังต้องใช้ระบบน้ำหล่อเย็นแบบลูกกลิ้งทำความเย็นที่ตั้งอุณหภูมิ 10-20 องศาเซลเซียส. 1.5 – 3 บาร์ อากาศอัดสำหรับหัวฉีดลมและชุดเจาะ เมื่อความชื้นโดยรอบสูงกว่า 50% แนะนำให้ใช้ระบบลดความชื้นแบบฟิล์มบาง

ต้องทำความสะอาดซีลบ่อยแค่ไหน?พวกเขาต้องการการทำความสะอาดบ่อยกว่าซีลเครื่อง PPE โพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพนั้นง่ายต่อการโค้กและเกาะติด แท่งเคลือบ PTFE- ที่มีการระบายความร้อนแบบแอคทีฟโดยปกติสามารถทำงานได้เป็นเวลา 4–8 ชั่วโมงระหว่างรอบการทำความสะอาด อาจต้องทำความสะอาดแท่งที่ไม่เคลือบทุกๆ 1-2 ชั่วโมง ทำให้การเคลือบกาวเป็นคุณสมบัติเชิงกลที่สำคัญ

บทสรุป:

การออกแบบพื้นฐานของเครื่องทำถุงย่อยสลายได้ทางชีวภาพนั้นเหมือนกับของเครื่องทำถุงแบบดั้งเดิม ต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำยิ่งขึ้น การบังคับความเย็น การควบคุมความชื้น และส่วนประกอบที่ทนต่อการกัดกร่อน ช่วงอุณหภูมิการปิดผนึกของโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพนั้นน้อยกว่าโพลีเอทิลีน พวกเขายังต้องได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวังมากขึ้นในระหว่างการผลิต

เครื่องทำถุงย่อยสลายได้ทางชีวภาพถูกเลือกตามวัสดุฟิล์ม ใบรับรองที่ต้องการ และเวลาในการปิดผนึก ตรวจสอบจุดเหล่านี้ก่อนเลือกราคาหรือขนาดเครื่อง หากคุณต้องการการตรวจสอบข้อมูลจำเพาะสำหรับ PBAT, PLA หรือส่วนผสมแป้ง ทีมวิศวกรที่ cnzhuxinmachine.com สามารถตรวจสอบตัวอย่างวัสดุและผลลัพธ์เป้าหมายก่อนที่จะแนะนำการกำหนดค่าเครื่องจักร เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเครื่อง PPE ปิดผนึกฟิล์มคอมโพสิตไม่ถูกต้อง