Экологичная упаковочная промышленность: как добиться устойчивого производства
Опубликовано в 2022-02-09 15:25:25 UTC в Стабильное производство
Экологичная упаковочная промышленность: как добиться устойчивого производства
Устойчивое развитие в упаковочной промышленности является одним из ключевых аспектов борьбы с проблемой пластиковых отходов и, в конечном счете, с изменением климата. Для решения существующих задач требуется гибкая и мощная технология автоматизации.
По мере возрастания усилий, направленных на достижение экологической устойчивости, существенно необходимо находить способы разработки более экологичных упаковочных материалов, сохранения ресурсов и использования интеллектуальных и более эффективных производственных линий.
Необходимы комплексные концепции. Возьмем для примера кофейные капсулы: с одной стороны, потребители хотят быстро и просто приготовить утром чашку свежего кофе. С другой стороны, популярные одноразовые капсулы представляют значительную угрозу для окружающей среды. Потребители с более осознанным подходом к заботе об окружающей среде хотят, чтобы кофейные зерна выращивали более экологичным и бережным способом, а производство капсул было более безопасным для окружающей среды, их переработка должна стать более экологичной. Возможным решением является использование новых подходов к экологически устойчивому производству.
Нет никаких сомнений в том, что по всему миру производится и утилизируется слишком много пластика. В последние годы объемы производства пластика увеличивались в геометрической прогрессии – с 2,3 млн тонн в 1950 г. до 448 млн тонн в 2015 г., и ожидается, что к 2050 г. эта цифра снова удвоится. Существует и другая проблема: пластик часто содержит добавки, которые делают его более прочным, гибким и износостойким. Однако многие из этих добавок увеличивают срок службы изделий, когда они становятся отходами, при этом по некоторым оценкам для их разложения требуется не менее 400 лет. В этом контексте упаковочная промышленность является одной из основных сфер, в избытке производящих пластиковые отходы, объем которых необходимо срочно минимизировать. Перед отраслью стоит сложная задача по разработке экологичных альтернатив для сокращения отходов и экономии энергии, а также использованию альтернативных источников энергии.
Пять столпов экологичной упаковки
Ключевые аспекты, которые необходимо учитывать для производства более экологичной упаковки: прежде всего, необходимо снизить объем упаковочного материала – не только с точки зрения содержания исходного пластика в первичной упаковке, но и с точки зрения его количества в защитной вторичной и окончательной упаковке. Еще одним пунктом, над которым следует работать, является исключение необходимости в одноразовой упаковке. Некоторые стратегии решения этой проблемы включают увеличение объемов использования и масштабирование многоразовых и пополняемых систем, изменение конструкции упаковки с использованием альтернативных упаковочных материалов, которые упрощают переработку, являются биоразлагаемыми или оказывают меньшее воздействие на окружающую среду, если по истечению срока службы оказываются на свалке. Изготовление упаковки из монокомпозитных материалов – это еще одна стратегия, повышающая интерес к упаковочной промышленности. Такую упаковку проще переработать, но переход к ее использованию может быть непростым процессом, требующим осуществления строгого контроля каждый раз, когда потребуется адаптация или настройка упаковочного оборудования для обеспечения усовершенствованных процессов формования, заполнения и герметизации, что обеспечивает сравнимо высокие качество и эффективность процесса упаковки.
Все эти усилия по созданию более экологичной упаковки должны сопровождаться мероприятиями по сбору отходов, которые позволят исключить отходы или свести их объем к минимуму в будущем, а также изменениями в поведении потребителей, представителей отрасли, розничных продавцов и в работе всей круговой системы.
Новые требования к производственным объектам
Одной из стратегий повышения экологичности в упаковочной промышленности является сокращение объема пластика, в особенности первичного. Основная тактика – переход от жесткой к гибкой упаковке. Более тонкие стенки, меньшие размеры, более узкие швы и меньшая масса – все это хорошие способы уменьшить количество первичного пластика, используемого в первичной упаковке. К ним можно добавить использование уже упомянутых монокомпозитных материалов, материалов на основе бумаги и биополимеров, а также увеличение доли переработанных материалов в основной и защитной упаковке и упаковке для транспортировки (первичной, вторичной и окончательной упаковке). Это влияет на процессы и технологии, которые необходимо пересмотреть на предприятии: например, компаниям необходимо проверить совместимость оборудования и при необходимости отрегулировать настройки. Производственные линии должны быть гибкими для смены материалов на новые. Требуется объединение данных и управление новыми данными, передаваемыми от машины к машине. Также необходимо контролировать производительность машин в новых условиях и максимально избегать отходов.Переход к использованию новых материалов, обеспечение качества и безопасности
Если в упаковке используются более экологичные материалы, то обеспечение качества конечного продукта по-прежнему имеет наибольшее значение. На производственной линии смена материалов на более экологичные означает предотвращение типичных проблем производства первичной упаковки, таких как заедание или разрывы материала, плохая герметизация или неправильная маркировка.
Например, материалы на бумажной основе имеют разную устойчивость к разрывам и проколам, что подразумевает необходимость более точного контроля за процессом формования упаковки, свойства сжатия термоусадочной пленки из переработанного пластика очень отличается от свойств сжатия пленки из первичных материалов, требующих многостороннего, но точного контроля за температурой усадки. Кроме того, существуют и другие аспекты изготовления вторичной упаковки, которые получают распространение в последнее время. К ним относятся снижение температуры плавления клеевых составов при сборке и запечатывании картонных коробок, внедрение стратегий сокращения объемов материалов, включая легкие гофрированные материалы, а также распаковка и повторная упаковка содержимого поддона с помощью картонных коробок, изготовленных из более экологичного картона и альтернативных материалов. Все эти стратегии, направленные на повышение экологичности упаковки, требуют тщательного анализа для определения участков производственной линии, которым требуется обновление для обеспечения высокого качества и безопасности продукции.
Требуется перспективное производство с использованием технологий автоматизации и робототехники, которые обеспечивают удобство работы с различными материалами. В следующих примерах показано, на что компании должны обращать особое внимание.
1. Заедание пленки
Более тонкие пленки из переработанного материала более экологичны, но могут спутываться быстрее. Даже незначительные изменения толщины пленки приводят к неравномерным обмотке и разматыванию и увеличению натяжения пленки. Неравномерное натяжение, в свою очередь, приводит к дефектам при формовании или запечатывании пакетов, например, скручиванию, разрыву, сгибанию, смещению или неправильному совмещению. Правильное обращение с максимальной производительностью и минимальным расходом пленки является ключевым фактором общей эффективности оборудования (OEE). Таким образом, если в уплотнении образуются складки, операторы должны проверить наличие ошибок машины, которые могут стать причиной неправильной подачи пленки. К примерам относятся смещение роликов, использование разных устройств подачи или заклинивание роликов, которые не вращаются свободно. Система контроля натяжения пленки OMRON обеспечивает синхронизированное управление натяжением, подачей и резкой. Она дополняется системой обнаружения (цветных) меток для компенсации пленки за счет управления движением для обеспечения оптимального разматывания рулона. Библиотека упаковки OMRON предлагает широкий спектр функциональных блоков для обработки пленки на машинах VFFS.2. Герметичность пленки
Более тонкие материалы пленки позволяют снизить расходы и улучшить внешний вид. Однако эти материалы более чувствительны к нагреву и могут прогореть при использовании стандартных клеев и технологий герметизации. Поэтому фактическая температура запаивания должна постоянно и тщательно контролироваться и автоматически регулироваться во избежание потери производительности или возникновения дефектов запаивания, которые могут привести к браку и отходам. Компания OMRON решает эту проблему, используя алгоритм регулирования температуры на основе ИИ, синхронизированный с движением машины и технологией датчиков, которые можно расположить ближе к уплотнительной планке. Шум компенсируется функцией автоматической регулировки фильтра.3. Проверка качества упаковки и маркировки
Мягкие упаковки с крышками, которые можно открывать и закрывать несколько раз, все чаще заменяют жесткие пластиковые контейнеры. Гибкая упаковка с новыми элементами, такими как многоразовые замыкатели, предъявляет различные требования к целостности упаковки и испытаниям качества. Более тонкие пленки, биоматериалы или материалы с более высоким содержанием переработанных материалов имеют разные характеристики температуры, удлинения и прочности на прокол. Эти различия могут привести к неравномерности формы и кромок при формовании и резке. Более экологичные материалы, такие как неламинированные или монокомпозитные материалы, также меняют форму и могут снизить точность или качество печати этикеток. Чтение, проверка или утверждение информации на этикетке упаковки усложняются, если выбрана несоответствующая форма или изменяется качество печати. Компания OMRON решает эту проблему с помощью высокоскоростной системы контроля: эта простая и масштабируемая система подходит для использования с несколькими производственными линиями и прозрачной интеграции с роботизированными системами. Она представляет собой многокамерную платформу с одним контроллером для высокоскоростной съемки нескольких изображений с целью надежного обнаружения потенциальных дефектов. Усовершенствованные алгоритмы помогают обнаруживать трудночитаемые символы в условиях различной освещенности и высокой скорости.
4. Новые клеящие составы и методы склеивания
Отказ от клейких лент и минимизация количества клеевых составов повышают пригодность упаковки к переработке. Благодаря отказу от силиконовой ленты упаковка может быть полностью переработана и подвергается биологическому разложению. Для производства и герметизации картонных коробок компании все чаще полагаются на стратегически продуманное использование сокращенного объема клеевых составов. Для этого требуется высокий уровень точности и непрерывного контроля качества. Благодаря автоматизированной системе визуального контроля OMRON обеспечивает точное обнаружение схем нанесения клея. Настройки высокого разрешения и яркости позволяют обнаруживать низкоконтрастные дефекты даже в самых сложных условиях освещения или при наличии труднообнаруживаемых материалов.5. Работа с несколькими материалами
Картонные коробки из переработанных волокон имеют большую пористость и более гибкие. Использование стандартных машин или распаковка и повторная упаковка вручную без риска повреждения может оказаться сложной задачей при работе с коробками из переработанного картона. Традиционные решения по укладке на поддоны сложны в адаптации и программировании, они занимают много места и не могут быть перемещены на другие участки завода в случае необходимости. Поэтому рекомендуется использовать встроенный коллаборативный робот (кобот) со специальными захватами для безопасной работы с грузами различных неправильных форм, разными уровнями пористости и хрупкими объектами.
OMRON предлагает комплексное решение для устойчивой автоматизации упаковочной линии, которое помогает компаниям повысить эффективность и экологичность, использовать машины для работы с новыми перерабатываемыми материалами и обеспечить высокое качество продукции. Sysmac – это интегрированная платформа автоматизации, которая обеспечивает комплексное управление предприятием автоматизации. В основе этой платформы серия контроллеров оборудования поддерживает синхронное управление всеми устройствами машин и предлагает расширенные функции, такие как управление движением, робототехникой и связь с базами данных. Эта междисциплинарная концепция позволяет упростить архитектуру решения, снизить затраты на программирование и оптимизировать производительность.
