Zöld csomagolóipar: hogyan érhető el a fenntartható gyártás
Közzétéve: 2022. február 9. hely: Sustainable Manufacturing
Zöld csomagolóipar: hogyan érhető el a fenntartható gyártás
A csomagolóipar fenntarthatósága az egyik kulcsfontosságú szempont a műanyaghulladék-kérdésben és végső soron az éghajlatváltozás elleni küzdelemben. Az ezzel járó kihívások rugalmas és hatékony automatizálási technológiát igényelnek.
A fenntarthatóság érdekében tett fokozott erőfeszítések idején alapvető fontosságú, hogy módokat találjunk a még inkább környezetbarát csomagolás fejlesztésére, az erőforrások kímélésére, valamint az intelligens és hatékonyabb gyártósorokra való támaszkodásra.
Holisztikus koncepciókra van szükség. Vegyük például a kávékapszulákat: egyrészt a fogyasztók gyors és egyszerű módot szeretnének arra, hogy reggelente friss kávét készítsenek. Másrészt a népszerű eldobható kapszulák hatalmas környezeti terhet jelentenek. A környezettudatosabb fogyasztó megköveteli, hogy a kávészemeket fenntarthatóbb és tisztességesebb módon termesszék, a kapszulákat környezetbarátabb módon állítsák elő, és újrahasznosításuknak is zöldebbé kell válnia. Az új fenntartható gyártási megközelítések kulcsfontosságúak.
Az nem kérdés, hogy világszerte túl sok műanyagot gyártanak és dobnak ki. A műanyaggyártás az elmúlt években exponenciálisan nőtt – az 1950-es 2,3 millió tonnáról 2015-ben 448 millió tonnára –, és ez a szám 2050-re várhatóan ismét megkétszereződik. Egy másik probléma: a műanyagok gyakran tartalmaznak olyan adalékanyagokat, amelyek erősebbé, rugalmasabbá és tartósabbá teszik őket. Sok ilyen adalékanyag azonban meghosszabbítja a termékek élettartamát, amikor hulladékká válnak, egyes becslések szerint legalább 400 év telik el a lebomlásig. Ebben az összefüggésben a csomagolóipar az egyik fő felelőse ennek a műanyag-felhalmozódásnak, amelyet sürgősen minimalizálni kell. Az iparág azzal a hatalmas feladattal szembesül, hogy fenntartható alternatívákat fejlesszen ki, minimalizálja a hulladékot, miközben energiát takarít meg, és alternatív energiaforrásokat használ.
A fenntartható csomagolás öt pillére
A fenntarthatóbb csomagolás szempontjából megfontolandó legfontosabb szempontok: először is a csomagolóanyag mennyiségének csökkentésével kell foglalkozni – nemcsak az elsődleges csomagolás primer műanyagtartalma, hanem a másodlagos és végső védőcsomagolás mennyisége tekintetében is. Egy másik pont, amin dolgozni kell: az egyszer használatos csomagolások szükségességének kiküszöbölése. A probléma kezelésének néhány stratégiája az újrahasználható és újratölthető rendszerek használatának és méretének növelésével, a csomagolás újratervezésével kezdődik, olyan alternatív csomagolóanyagokkal, amelyek megkönnyítik az újrahasznosítást, biológiailag lebomlanak, komposztálhatók vagy kisebb környezeti hatással járnak, ha a hulladéklerakóba kerülnek. A monomateriális csomagolás egy másik olyan stratégia, amely egyre nagyobb érdeklődésre tart számot a csomagolóiparban. Jobban újrahasznosítható, de az erre való áttérés kihívást jelentő folyamat lehet, amely sokszor szigorú folyamatellenőrzést igényel, mivel a csomagolóberendezéseket sokszor át kell alakítani vagy testre kell szabni a fejlett formázási, töltési és lezárási folyamat megvalósításához, amely azonos csomagolási minőséget és teljesítményt biztosít.
Mindezeket a fenntarthatóbb csomagolás megvalósítására irányuló erőfeszítéseket olyan gyűjtőinfrastruktúrának kell kísérnie, amely lehetővé teszi a hulladékmentes vagy hulladékszegény jövőt, valamint a fogyasztók, az ipar, a kiskereskedők és a teljes körforgásos rendszer sürgős magatartásváltozását.
A gyártólétesítményekre vonatkozó új követelmények
A csomagolóiparban a nagyobb fenntarthatóság egyik stratégiája a műanyag mennyiségének csökkentése, különösen, ha az primer műanyag. Ennek egyik legfontosabb módszere a merev csomagolásról a rugalmas csomagolásra való áttérés. A vékonyabb falak, kisebb méretek, keskenyebb varratok és könnyebb súlyok egy jó módot jelentenek arra, hogy csökkentsük az elsődleges tartályban felhasznált primer műanyag mennyiségét. Ehhez hozzáadódik a már említett monomateriális csomagolások, a papír alapúak és a biopolimerek használata, valamint az újrahasznosított anyagok arányának növekedése a fő, a védő- és a szállítási csomagolásokban (elsődleges, másodlagos és végső csomagolás). Mindez hatással van az üzemi folyamatokra és technológiákra, amelyeket felül kell vizsgálni: például a vállalatoknak ellenőrizniük kell berendezéseik kompatibilitását, és szükség esetén módosítaniuk kell a beállításokat. A csomagolósoroknak rugalmasnak kell lenniük az új anyagokra való átálláshoz. Az új gépek közötti információk összekapcsolására és kezelésére van szükség. Az új körülmények között a gépek teljesítményét is ellenőrizni kell, és a lehető legnagyobb mértékben el kell kerülni a pazarlást.Új anyagokra való átállás, a minőség és biztonság garantálása
Ha a csomagolásban fenntarthatóbb anyagokat használunk, akkor is rendkívül fontos a végtermék minőségének biztosítása. A csomagolósoron a fenntarthatóbb anyagokra való áttérés azt jelenti, hogy elkerülhetők az elsődleges csomagolásban jelentkező tipikus problémák, mint például az anyag elakadása vagy szakadása, a rossz minőségű lezárás vagy a helytelen címkézés.
A papír alapú anyagok például eltérő szakítószilárdsággal és átszúrásállósággal rendelkeznek, ami a csomagolás formázása során pontosabb ellenőrzést igényel, a primer anyagokból készült fóliához képest az újrahasznosított műanyagból készült zsugorfóliának nagyon eltérőek a zsugorodási tulajdonságai, ami a zsugorodási hőmérséklet sokoldalú, de pontos szabályozását igényli. A másodlagos csomagolásban más szempontokat is figyelembe kell venni, amelyek az utóbbi időben egyre nagyobb teret nyernek. Ilyen például a ragasztók olvadáspontjának csökkentése a kartondobozok felállításakor és lezárásakor, az anyagcsökkentési stratégiák megvalósítása, beleértve a könnyű hullámpapír anyagokat, vagy a raklap tartalmának kicsomagolását és újracsomagolását fenntarthatóbb kartonból és alternatív anyagokból készült kartondobozokkal. A csomagolás fenntarthatóbbá tétele érdekében e stratégiák mindegyike gondos elemzést igényel a csomagolósor azon pontjának meghatározásához, amelyet aktualizálni kell a termék minőségének és biztonságának garantálása érdekében.
Olyan automatizálási és robotikai technológiával rendelkező, jövőbiztos gyártásra van szükség, amely a különböző anyagokkal rugalmasan működik. Az alábbi példák azt mutatják, hogy a vállalatoknak mire kell különösen odafigyelniük.
1. kihívás: a fólia elakadása
A vékonyabb, újrahasznosított fóliák fenntarthatóbbak, de gyorsabban összegabalyodhatnak. A fólia vastagságának csupán enyhe változása is egyenetlen felcsévéléshez és lecsévéléshez vezet, és növeli a fólia feszességét. Az egyenetlen feszesség viszont a tasak formázása vagy lezárása során olyan hibákat okoz, mint például a göndörödés, szakadás, behajlás vagy oldalirányú elmozdulás vagy helytelen igazodás. A helyes kezelés a maximális teljesítmény és a minimális fóliafelhasználás mellett kulcsfontosságú a teljes OEE (eredeti berendezés hatékonysága) szempontjából. Ezért, ha gyűrődések képződnek a lezárásban, a kezelőknek ellenőrizniük kell, hogy a gép hibái hozzájárulnak-e a fólia nem megfelelő adagolásához. Ilyenek például a rosszul beállított görgők, a különböző adagolóeszközök vagy a nem szabadon forgó, beragadt görgők. AZ OMRON fóliafeszesség-szabályozó rendszere biztosítja a feszítés, az adagolás és a vágás szinkronizált vezérlését. Ezt egészíti ki a fóliakompenzációhoz a (színes) jelölésérzékelés a mozgásvezérlésen keresztül, hogy biztosítsa a tekercs optimális letekerését. Az OMRON Packaging Library (csomagolási könyvtár) a VFFS-gépekben történő fóliafeldolgozáshoz szükséges funkcióblokkok széles választékát kínálja.2. kihívás: a fólia lezárása
A vékonyabb fóliaanyagok alacsonyabb költségeket és jobb esztétikát kínálnak. Ezek az anyagok azonban érzékenyebbek a hőre, és hagyományos ragasztók és lezárási technológiák használatakor hajlamosak az átégésre. A tényleges lezárási hőmérsékletet ezért folyamatosan és pontosan kell szabályozni, és automatikusan be kell állítani, hogy ne veszítse el a termelékenységet vagy a lezárási hibákat, amelyek selejtet és hulladékot eredményeznek. Az OMRON ezt a kihívást a gép mozgásával szinkronizált, mesterséges intelligencián alapuló hőmérséklet-szabályozó algoritmussal és a lezáró rúdhoz közelebb helyezhető érzékelő technológiával oldja meg. A zajt egy automatikus szűrőbeállítási funkció kompenzálja.3. kihívás: a csomagolás és a címke minőség-ellenőrzése
A visszazárható csomagolás vagy a zárókupakos tasakok egyre inkább felváltják a merev műanyag tartályokat. Az új elemekkel, például az újrazárható záróelemekkel ellátott rugalmas csomagolások más követelményeket támasztanak a csomagolás integritásával és a minőségvizsgálattal szemben. A vékonyabb fóliák, a bioalapú anyagok vagy a magasabb újrahasznosított tartalmú anyagok eltérő hő-, nyúlás- és átszúrásállósági profillal rendelkeznek. Ezek a különbségek a formázás és a vágás során a forma és a szélek egyenetlenségeihez vezethetnek. A fenntarthatóbb anyagok, mint például a nem laminált vagy a monomateriális csomagolások szintén megváltoztatják az alakot, és csökkenthetik a címkenyomtatás hűségét vagy teljesítményét. A csomagoláson lévő címkén szereplő információk olvasása, ellenőrzése vagy hitelesítése nehézkes, ha az alak nem következetes vagy a nyomtatás minősége változik. AZ OMRON ezt nagy sebességű ellenőrző rendszerével kezeli: ez az egyszerű és skálázható rendszer több csomagolósorra és a robotrendszerekkel való átlátható integrációra is alkalmas. Több kamerás platformot kínál egyetlen vezérlővel több kép nagy sebességű rögzítéséhez, hogy megbízhatóan felismerje a lehetséges hibákat. A nehezen olvasható karakterek felismerésében fejlett algoritmusok segítenek – változó fényviszonyok és nagy sebesség mellett.
4. kihívás: új ragasztók és ragasztási technikák
A ragasztószalagok kiküszöbölése és a ragasztóanyagok minimalizálása növeli a kartondobozok újrahasznosíthatóságát. A szilikoncsík szükségességének megszüntetése 100%-ban újrahasznosíthatóvá és biológiailag lebomlóvá teszi azt. A kartondobozok előállításához és lezárásához a vállalatok egyre inkább a ragasztóanyagok stratégiai és csökkentett alkalmazására támaszkodnak. Ez nagyfokú precizitást és folyamatos minőség-ellenőrzést igényel. Az OMRON automatizált vizuális ellenőrző rendszerével támogatja a ragasztóminták pontos észlelését. A nagy felbontás és a fényerő-beállítások lehetővé teszik az alacsony kontrasztú hibák felismerését még a legrosszabb fényviszonyok között vagy nehezen észlelhető anyagok esetén is.5. kihívás: több anyag kezelése
Az újrahasznosított szálakból készült kartondobozok porozitása nagyobb, és rugalmasabbak is. Hagyományos gépek használatával vagy kézzel történő kicsomagolással és újracsomagolással az újrahasznosított kartonból készült dobozok sérülésmentes kezelése nehézkes lehet. A hagyományos raklapozási megoldásokat bonyolult adaptálni és programozni, sok helyet foglalnak, és szükség esetén nem lehet őket az üzem más részeire áthelyezni. Ezért célszerű egy integrált kollaboratív robot (cobot) megoldás, amely dedikált befogókkal rendelkezik a szabálytalan formák, porozitási szintek és kényes tárgyak széles skálájának biztonságos kezeléséhez.
Az OMRON teljes körű megoldást kínál a fenntartható csomagolósorok automatizálására, amely új, újrahasznosítható anyagok felhasználásával és a termékminőség biztosításával segít a vállalatoknak hatékonyabbá és környezetbarátabbá válni. A Sysmac egy integrált automatizálási platform, amely az automatizálási üzem teljes körű vezérlését és kezelését biztosítja. A platform középpontjában a vezérlősorozat támogatja az összes gépi eszköz szinkron vezérlését, és olyan fejlett funkciókat kínál, mint a mozgás, a robotika és az adatbázis-kapcsolat. Ez a multidiszciplináris koncepció lehetővé teszi a megoldás architektúrájának egyszerűsítését, a programozási ráfordítások csökkentését és a termelékenység optimalizálását.
