La máquina para fabricar bolsas biodegradables es una línea de producción de bolsas basada en polímeros biodegradables. Estos incluyen ácido poliláctico (PLA), tereftalato de polibutilo (PBAT), succinato de polibutileno (PBS), mezclas de almidón y polihidroxano (PHA). Se diferencia de una confeccionadora de bolsas estándar en que sus sistemas principales requieren un control más preciso.
El diseño mecánico básico es similar. Utiliza una máquina enrolladora, un sistema de sellado, un sistema de corte y un sistema de apilamiento. La principal diferencia es el control de estos sistemas. Las películas biodegradables se sellan a temperaturas que oscilan entre 20 y 30 grados centígrados. Las membranas de PE pueden oscilar por encima de los 50 grados. El sello mantendrá la temperatura dentro de + -1 grados. El rodillo de enfriamiento debe enfriarse y sellarse rápidamente. Esto ayuda a prevenir daños por calor. Los caminos de película delgada también deben mantenerse secos, ya que estos polímeros absorben la humedad.
Las líneas suelen ser de 80 a 150 bolsas por minuto. Esto es más lento que una línea PE del mismo ancho. Los tiempos de sellado suelen ser de 0,3 a 0,8 segundos. Esto le da a la película suficiente tiempo para formar un sello fuerte que no se queme.
El mercado de bolsas de embalaje de bioplástico se estimó en 4.040 millones de dólares estadounidenses para 2024. Según los datos de mercado recopilados por Grand View Research Tank, se espera que crezca a una tasa de alrededor del 6,3% anual hasta 2033.
En qué se diferencia de las ensacadoras convencionales
Los dos tipos de máquinas parecen similares. Ambos utilizan rollos de película en un desenrollador alimentado por eje-, alimentador, sellado térmico, cortador y apilador o transportador de bobinas. La principal diferencia se produjo cuando la película biodegradable alcanza el sello de PE.
El PE generalmente se sella entre 150 y 200 grados con una tolerancia de + -5 grados. El PLA necesita entre 110 y 140 grados. PBAT requiere 130-160 grados. Las mezclas de almidón necesitan entre 100 y 120 grados. Sólo un cambio de temperatura de 3 a 5 grados centígrados sería un problema. Las bajas temperaturas pueden provocar sellos más débiles. El calor puede provocar quemaduras, decoloración o fragilidad.
Las máquinas ensacadoras biodegradables requieren un control preciso de la temperatura. Barras de sellado multi-zona con 3 a 5 zonas controladas por PID-independientes. También utiliza calentadores de cartucho de baja-inercia y termopares Clase-A. Estos componentes pueden mantener temperaturas entre + -0.5 grados y + -1 grados C. El sistema de control puede leer la velocidad de la máquina y ajustar la potencia del calentador antes de cada sello. Esto ayuda a mantener estable la temperatura de sellado cuando el sello está en contacto con la película.
El enfriamiento también es importante. Una vez que se forme el sello, enfríelo a aproximadamente 10-20 grados con un rodillo de enfriamiento enfriado por agua. Esto ayuda a que los biopolímeros se enfríen rápidamente. También ayuda a prevenir la exposición prolongada a altas temperaturas, lo que hace que el PLA se vuelva quebradizo.
La tensión es otro factor importante. Las películas biodegradables tienen menor resistencia a la tracción y son más fáciles de estirar. La presión del rodillo y la liberación del freno suelen ser entre un 20 y un 30 % más bajas que las del PE. Los sensores de tensión accionados por servo-mantienen estable la tensión de la película. Esto ayuda a evitar que la película se estreche y cambie su espesor.
Materiales de proceso de línea de producción.
| Material | Ventanas selladas | Tiempo de permanencia | Información sobre el manejo |
|---|---|---|---|
| PLA | 110-140 grados | 0.4 -0.8 ss | Duro y transparente; demasiado rápido para enfriarse y quebradizo, y el riesgo de sobrecalentamiento es abrasador |
| PBAT | 130-160 grados | 0.3 -0.5s | La flexibilidad domina las compras y las recetas de bolsas de basura |
| PBS | 120-145 grados | 0.4 -0.6s | Flexibilidad moderada, buena resistencia al calor. |
| Mezclas de almidón | 100-120 grados | 0.4-0.7s | Sensible a la humedad; requiere trayectoria de película deshumidificada |
| PHA | 110-140 grados | 0.4 -0.6s | grado degradable; más estrecho |
Las películas de estas máquinas suelen tener entre 20 y 80 micrones de espesor. Las bolsas compostables con certificación EN 13432 suelen estar limitadas a 50 – 60 micras. Las películas más gruesas se descomponen demasiado lentamente y es posible que no cumplan con el requisito de desintegración de 12 semanas del estándar. La máquina debe producir películas con una variación de calibre inferior al 5%. Esta uniformidad se puede mantener mediante un sistema de película soplada ajustable con centrado automático del troquel.
Definición de los subsistemas de las máquinas
Cuatro opciones de ingeniería indican que la línea de producción es para películas biodegradables o solo una máquina de PE modificada.
Sistemas térmicos de precisión.Se adoptó un sello PID multizona con una estabilidad de temperatura de entre ±0,5 y 1 grado. Utilice calentadores de baja inercia y barras de sellado recubiertas de PTFE-con una capa de 0,1-0,2 mm. El recubrimiento ayuda a evitar que los bioplásticos fundidos se adhieran a las varillas. Sin el recubrimiento, la coque puede acumularse en barras en cuestión de horas. Esto reduce la calidad del sello.
Enfriamiento forzado.Utilice un rodillo-enfriado con agua a una temperatura de entre 10 y 20 °C. El rodillo debe coincidir con la velocidad de la línea. Enfrían el sello antes de que la película llegue al cortador. El enfriamiento lento endurece el PLA. También agrega tiempo de ciclo. El sistema de control regulará el enfriamiento según el tipo de película.
Deshumidificación y gestión de la humedad.El PLA absorbe la humedad. La humedad ablanda el polímero y reduce su punto de fusión. Esto puede crear burbujas de vapor en el sello. Una máquina adecuada puede seguir un recorrido de membrana con temperatura-controlada. También puede utilizar un sensor de humedad en línea. El sensor detecta películas con un contenido de humedad superior al 0,5% y ajusta la temperatura de sellado.
Construcción resistente a la corrosión-.Los polímeros biodegradables liberan ácidos cuando se calientan. Se utilizará acero inoxidable cromado para sellar las superficies, las carcasas del cortador y la película de contacto de los ejes de los rodillos. El acero dulce produce baches durante la producción-a largo plazo. Estos defectos superficiales pueden luego transferirse a la membrana.
Velocidad, rendimiento y restricción de certificación
Las máquinas ensacadoras biodegradables suelen tener un tiempo de funcionamiento de 80 a 150 BPM. Esto es más lento que líneas PE similares, que pueden funcionar entre 150 y 300 BPM. La principal limitación es el tiempo de sellado. El sello necesita entre 0,3 y 0,8 segundos de contacto para formar una conexión sólida. Por lo tanto, la velocidad de la máquina está limitada por el tiempo de sellado, no sólo por la velocidad del servo.
Las máquinas servo-con control de presión programable y sellado por impulsos pueden mejorar la velocidad. El sello por pulsos calienta la varilla solo cuando entra en contacto con la película. La uniformidad del espesor de la película puede verse afectada por una membrana certificada con velocidades superiores a 150 BPM. Esto hará que sea más difícil cumplir con los requisitos de la norma EN 13432.
El tamaño del tubo espolvoreador de bolsas biodegradables debe determinarse en función de la producción diaria requerida. No elija una máquina para fabricar bolsas biodegradables basándose únicamente en su tamaño físico.
Cumplimiento admitido por la máquina-
Esta máquina no puede probar la calidad de la bolsa. Proveedores de películas y laboratorios acreditados tramitando certificaciones. La máquina aún afecta si la membrana de certificación mantiene el rendimiento requerido después de la conversión. Tres criterios afectan los requisitos de producción:
EN 13432 (compostaje industrial europeo): Esta norma exige al menos un 90% de biodegradación en 180 días. También es necesario descomponerlo en fragmentos de menos de 2 mm en 12 semanas. También se aplican los límites de metales pesados y las pruebas de ecotoxicidad. El espesor y la uniformidad de la película afectarán el resultado de la desintegración.
ASTM D6400 e ISO 17088: esta es la norma estadounidense e internacional para plásticos sintéticos. Sus requisitos de conformación son similares.
Directiva de plástico de un solo uso de la UE ((UE 2019/904): esta directiva restringe algunas bolsas de plástico tradicionales-de un solo uso. Esto también ha aumentado la demanda de bolsas sintéticas en Europa. Como resultado, muchos convertidores necesitan modelos de máquinas para fabricar bolsas biodegradables que puedan manejar PBAT y PLA sin contaminar materiales certificados.
Las líneas de producción que siguen las prácticas de gestión de calidad ISO 9001:2015 pueden proporcionar registros de producción útiles. El almacenamiento de recetas de PLC, el registro de parámetros de lotes y el seguimiento de la resistencia del sellado ayudan a mostrar la coherencia del proceso durante la auditoría.
Preguntas frecuentes
¿Puede un fabricante de bolsas biodegradables utilizar PE tradicional?Sí, pero con algunas restricciones. Las máquinas deben admitir el rango de temperatura y los ajustes de tensión correctos para películas biodegradables. Los sellos, los rodillos de enfriamiento y las trayectorias de la película deben limpiarse antes de reemplazar los materiales. Esto ayuda a prevenir la contaminación de películas sintéticas calificadas. El problema de contaminación puede afectar la certificación de todo el lote de producción. Los convertidores que atienden a ambos mercados suelen utilizar líneas separadas de máquinas para fabricar bolsas biodegradables para bolsas biodegradables. Esto reduce el riesgo de contaminación.
¿Qué tipo de electricidad y servicios públicos necesita la línea?Capacidad instalada estimada 15 – 30 kW. Esta máquina necesita una fuente de alimentación trifásica-. También requiere un sistema de agua de refrigeración con rodillo de enfriamiento ajustado a una temperatura de 10-20 grados Celsius. 1.5 – 3 bar Aire comprimido para prensas neumáticas y unidades de perforación. Cuando la humedad ambiental es superior al 50%, se recomienda un sistema de deshumidificación de trayectoria de película delgada.
¿Con qué frecuencia es necesario limpiar los sellos?Requieren una limpieza más frecuente que los sellos de las máquinas de PPE. Los polímeros biodegradables son más fáciles de coquizar y adherirse. Una barra recubierta de PTFE-con enfriamiento activo generalmente puede funcionar durante 4 a 8 horas entre ciclos de limpieza. Es posible que sea necesario limpiar una barra sin revestimiento cada 1 o 2 horas. Esto hace que el recubrimiento adhesivo sea una propiedad mecánica importante.
Conclusión:
El diseño básico de la máquina para fabricar bolsas biodegradables es el mismo que el de la máquina para fabricar bolsas tradicional. Requiere un control de temperatura más preciso, enfriamiento forzado, control de humedad y componentes resistentes a la corrosión. El rango de temperatura de sellado de los polímeros biodegradables es menor que el del polietileno. También es necesario controlarlos más cuidadosamente durante la producción.
La máquina para fabricar bolsas biodegradables se elige según el material de la película, el certificado requerido y el tiempo de sellado. Consulta estos puntos antes de elegir el precio o tamaño de la máquina. Si necesita una revisión de las especificaciones para una mezcla de PBAT, PLA o almidón, el equipo de ingeniería de cnzhuxinmachine.com puede examinar muestras de materiales y resultados objetivo antes de recomendar configuraciones de la máquina. Esto evita el problema de que las máquinas de EPI no sellen correctamente las películas compuestas.
