Технологични новости при опаковането с фолио

Инструменти, материалиСп. Инженеринг ревю - брой 2/2021 • 21.04.2021

  • Четвъртата индустриална революция тласка бранша към търсенето на по-ефективни, интелигентни, дигитализирани и устойчиви решения

  • Все по-популярни в сегмента стават нанотехнологиите, които позволяват комбинирането на огромен брой единични слоеве в готов продукт с малка дебелина

  • Благодарение на новото поколение опаковъчни машини с автоматизирано управление консумацията на стреч фолио може да спадне с до 25% процента

 

Опаковъчната промишленост търпи динамично технологично развитие наред с отраслите, които обслужва, включително хранително-вкусовата, козметичната, фармацевтичната индустрия и т. н. Значителен напредък отбелязват не само разработките в сферата на материалите, но и тези при производственото оборудване, както и в сегмента на опаковъчната техника. На челните пазарни позиции през последните години се нареждат изцяло автоматичните и роботизирани системи, което е следствие от генералната тенденция в бранша към непрекъснато повишаване на степента на автоматизация на опаковъчните операции. Що се отнася до иновациите в материалознанието, нанотехнологиите постепенно си проправят път и в опаковъчната индустрия, категорични са експертите. Същевременно все по-екологосъобразните решения и възможностите за рециклиране на опаковъчно фолио осигуряват на пакетиращата индустрия възможността да се нареди сред устойчивите сектори в екосистемата на кръговата икономика.

 

Пазарни тенденции

Сред най-популярните съвременни решения в сферата на опаковането са еластичното стреч фолио, вакуумното и термосвиваемото фолио, които се отличават не само с изключително широка приложна област, но и със сериозен потенциал за технологични иновации. “Зелените” стратегии за оптимизация на бранша в прехода към по-високата му екологична устойчивост обхващат не само възможностите за повторно оползотворяване на вече използвания материал, но и влагането на по-малко материал в единица продукт чрез производството на по-тънки слоеве. И ако доскоро средната дебелина на стреч фолиото, предназначено за ръчно опаковане, беше 25 микрона, то съвременните технологии позволяват отливане/екструдиране и използване на опаковъчен филм с дебелина от порядъка на 10 микрона. При решенията за машинно опаковане прагът слиза от 35 на 15 микрона. Материалите от последно поколение в сегмента позволяват и непостигани досега скорости при навиването на ролки от около 700 метра фолио за една минута.

Сред водещите тенденции на пазара е и по-високият коефициент на разтягане на еластичния филм, при който горната граница от 200% вече е 300%. Специалистите докладват още, че са нараснали приложенията на машинното опаковане за сметка на ръчното сред крайните потребители с цел икономия на разходи за труд и повишаване на степента на автоматизация.

На база закупеното и инсталирано оборудване за опаковане със стреч фолио, генерално се е увеличила и средната скорост на опаковане – от 25 до цели 60 оборота в минута (при орбиталните машини с въртящо се рамо). Не на последно място, технологичното развитие в сферата на еластичните опаковъчни филми се дефинира и от прехода към наноматериали и многослойни системи, състоящи се от три до няколкостотин нанослоя. Наноструктурата осигурява на фолиото подобрени механични свойства, включително по-висока устойчивост на пробиване и разкъсване и позволява например производството на по-тънки слоеве от чист металоцен (един от най-скъпите полиетилени).

 

Нано- и производствени технологии

Много потребители биха се зачудили защо производителите на опаковъчно стреч фолио се стремят към производството на материали с все повече слоеве. На практика днес е достъпен доста по-широк асортимент от полимери, използвани за изработката на високоиздръжливи материали, в сравнение с преди десетилетие – металоцени, еластомери на основата на пропилен, олефинови блок съполимери, полиетилени с ниска, много ниска и ултраниска плътност и т. н. Стремежът към съчетаване на свойствата на повече материали в един-единствен продукт неизбежно води до по-голям брой слоеве. Ето защо все по-популярни в сегмента стават нанотехнологиите, които правят възможно комбинирането на огромен брой единични слоеве в готов продукт със сравнително малка дебелина.

Един нанометър реално представлява една хилядна от микрона. Дебелината на опаковъчните фолиа може да бъде измервана и в единицата мил (mil), като един мил е равен на 25 400 нанометра. При отлятото фолио слоевете обикновено са с дебелина от порядъка на 100 нанометра. При предварителното разтягане на такъв материал с над 300% дебелината на единичен слой става по-малка от 25 нанометра (или 0,0009 mil).

За да обезпечат новите потребности на крайните потребители, произтичащи от динамичното развитие на технологиите, производителите на решения за опаковане със стреч фолио залагат на софтуерни решения и инструментална екипировка от последно поколение. Блоковете за подаване на нанослоен материал например са значително по-големи от тези за конвенционално фолио с 3 до 11 слоя. Увеличаването на размерите обаче в никакъв случай не е за сметка на по-големи производствени допуски. Напротив – толерансите при производството на опаковъчни наноматериали са сведени до минимум с цел постигане на високо качество и прецизност при крайния продукт и покриване на възможно най-много практически приложения.

Еволюция претърпява и дизайнът на самите матрици, използвани за производството на лято и ко-екструдирано стреч фолио, за да е възможно ефективното и равномерно производство на слоеве с нанодебелина. Основно поле за иновации са формата и разпределението на леяковите канали.

Ключовото предимство на нанослойните опаковъчни фолиа се корени в практическото им приложение и по-конкретно – в допустимите скорости на опаковане, които са поне два пъти по-високи при нанослойните фолиа при еднакви други условия (от 20-25 оборота в минута до Ј50). За крайните клиенти това означава опаковане на два пъти повече контейнери или палети на една машина за единица време и съответно – по-голяма печалба.

 

Усъвършенстване на оборудването

Високото качество при процеса на намотаване на готовото опаковъчно фолио на ролки е от критична важност за надеждното му и безопасно последващо използване, особено в сферата на третичното опаковане. Самият етап на намотаване е свързан с множество технически предизвикателства, пряко зависещи от фазата на екструзия, ето защо е важно двата процеса да бъдат тясно интегрирани помежду си. Дори и най-малките толеранси в профила и дебелината на фолиото (от субмикронен порядък) се натрупват слой по слой в ролката и могат да причинят нейното деформиране и повреждането на опаковъчния филм вътре в намотката.

За да се избегне забавянето на скоростта на линиите за намотаване, обикновено се разработват специални системи, предполагащи по-честа смяна на ролката. При високи скорости е силно препоръчително тези системи да са напълно автоматизирани с оглед гарантиране безопасността на операторите и стабилността на процеса.

Всяко навиващо устройство от револверен тип включва три навиващи вала, за да е възможно зареждането на нови празни картонени ролки и заместването с тях на вече намотаните, без да е необходимо прекъсване.

Автоматизацията – както в производствената фаза на опаковъчните фолиа, така и при тяхната употреба в пакетажни приложения, носи множество ползи, включително по-високи скорости на работа, подобрена безопасност, минимална нужда от намеса на оператор, както и значително увеличена производителност.

По отношение на възможностите за управление, съвременните опаковъчни машини за вакуумно, термосвиваемо и стреч фолио най-често разполагат с програмиеруеми логически контролери, например индустриални компютърни системи, които осъществяват непрекъснат мониторинг на опаковъчния процес и могат да вземат автономни решения на база моментната ефективност и производителност.

Сред направленията при опаковъчното оборудване, при които се наблюдават значими технологични иновации, са оползотворяването на изходната суровина (технологични решения за по-малко загуби на материал), повишаване на степента на автоматизация редуциране на разходите за човешки труд, както и т. нар. концепция за Load unitization, съгласно която стоките за опаковане и доставка се обединяват в по-големи транспортни единици.

Модерните високопроизводителни машини за опаковане с фолио на пазара днес обикновено осигуряват предварително разтягане на стреч филма с 250 и повече процента. Самата техника гарантира по-високи експлоатационни резултати и по-ниски оперативни разходи при опаковането на палети и други транспортни единици в третичното пакетиране.

Специфика на стандартното опаковъчно оборудване за стреч фолио, особено конвенционалните машини с въртящо се рамо или платформа, е, че не могат да работят с голямо разнообразие от опаковъчни техники и модели, което ограничава приложенията и функционалността им. В търсене на по-гъвкаво и широкообхватно решение производителите разработват машини с интелигентни функции за управление, които поддържат богат асортимент от опаковъчни програми и позволяват бързо и лесно адаптиране при смяна на обекта или схемата на пакетиране.

С цел оптимална икономия на материал се препоръчва преход от ръчното и полуавтоматичното опаковане със стреч фолио към изцяло автоматизирани системи, които само за година или две успяват да възвърнат инвестицията си и да осигурят множество ползи в дългосрочен план.

Автоматизирането на опаковъчните операции далеч не спира само с пакетиращата машина. Много предприятия инвестират в конвейерни системи за доставка на контейнерите за опаковане, устройства за рязане на фолиото и транспортни линии за придвижване на пакетираните единици до следващия заводски етап. С такова цялостно решение лесно могат да бъдат обработвани от 50 до 100 палети на час.

Сред глобалните технологични тенденции, които не подминават и опаковането с фолио, безспорно е четвъртата индустриална революция, която тласка бранша към търсенето на все по-ефективни, интелигентни, дигитализирани и устойчиви решения.

 

Устойчиви опаковъчни решения

За късмет на предприятията в бранша осигуряването на по-екологично решение при опаковането с фолио означава и по-ефективно такова в разходен аспект. Или казано с по-прости думи – използването на по-малко материал не само снижава разходите, но е по-добро и за природата. Ето защо все по-често се забелязва тенденция към намаляване количеството/обема на първичните и вторични опаковки, а при третичното опаковане се цели директно редуциране на дължината на използваното фолио. Благодарение на новото поколение опаковъчни машини с автоматизирано управление консумацията на стреч филм може директно да бъде намалена с до 25% процента. Използват се и нов тип високотехнологични адхезиви на водна основа, които образуват химична връзка с опаковъчното фолио и гарантират издръжливостта на опаковката чак до крайната й дестинация. Освен с екологосъобразност, тези системи се отличават и с потенциал за редуциране на риска от повреждане на третичните опаковки и намаляване на свързаните с това разходи.

Използването на по-малко количество фолио в никакъв случай не означава по-хлабаво опаковани транспортни единици или компромис с качеството и ефективността на опаковъчните процеси. На пазара се предлагат машини за стреч филм с въртящ се ринг, които могат прецизно да определят в коя зона на контейнера да намотаят фолиото и в каква ширина и брой намотки да го направят, за да осигурят максимална устойчивост на пакета, а също и способи за вентилация на опаковката, така че дадени продукти (например хранителни) да не се спарят или задушат. Като алтернатива на праволинейното увиване с фолио с цялата му дължина и ширина, тази опаковъчна техника гарантира и значителни икономии на материал. В допълнение опаковъчният процес може да бъде спиран и подновяван по всяко време и от всяка изходна точка.

Когато говорим за устойчиво опаковане, е важно да споменем и възможностите за рециклиране. Поначало стреч фолиото е рециклируем материал, макар не всички компании, които го употребяват, да се възползват от това. Благодарение на глобалните инициативи за “по-зелена” опаковъчна индустрия за щастие все повече предприятия обмислят инвестицията в собствени системи за рециклиране на материал, които осигуряват бърза възвръщаемост и цялостна бюджетна оптимизация. За целта е необходимо единствено закупуване на съответното оборудване, а получената суровина е напълно годна за повторното производство на продукт с първоначалното високо качество, издръжливост и съвместимост. Това могат да потвърдят съответните тестови организации, създадени специално с тази цел.

 

Роботи в сегмента

Дори и най-високотехнологичните машини в някои приложения отстъпват по функционалност на роботите, които гарантират безопасна, автономна, бърза и висококачествена работа дори при тежки и повторяеми задачи. Сред тях е и ръчното опаковане с фолио, което постепенно отпада в масовата индустрия и бива заменено от машинно и роботизирано опаковане. Специализираните опаковъчни роботи са високоефективни и производителни, а функционалността им може да бъде персонализирана и надграждана на модулен принцип, така че да се постигнат капацитети от порядъка на 180 палети на час. Максималното предварително разтягане на стреч фолиото, което роботизираните системи осигуряват, гарантира оптимална издръжливост и устойчивост на опаковките, която може много трудно да бъде постигната при ръчно или полуавтоматично опаковане.

Сред предимствата на опаковъчните и палетизиращи роботи са по-високото качество на опаковъчния процес, драстично редуциране на скъсванията при високи работни скорости, икономии на материал, възможности за гъвкава експлоатация и модулно надграждане, автоматична подмяна на опаковъчните глави, намалена нужда от поддръжка, функции за отдалечена диагностика, автоматизирано актуализиране на софтуера и дистанционно отстраняване на проблеми и т. н.
В допълнение към специализираните опаковъчни роботи в модерните цехове все по-често се интегрират и интелигентни конвейери, превозни средства с автоматизирано управление (AGV) и AS/RS системи за автоматизирано съхранение и извличане, които допълват функционалността им, елиминират нуждата от човешка намеса и значително ускоряват и оптимизират складовата и транспортната дейност.

 

Top