Industria ambalajelor ecologice: Cum se ajunge la o fabricare sustenabilă
Publicat la 09 februarie 2022 în Sustainable Manufacturing
Industria ambalajelor ecologice: Cum se ajunge la o fabricare sustenabilă
Sustenabilitatea în industria ambalajelor este unul dintre aspectele cele mai importante în lupta împotriva problemei deşeurilor din plastic şi, în cele din urmă, a încălzirii globale. Dificultăţile pe care le presupune necesită o tehnologie flexibilă şi puternică de automatizare.
În momentele în care eforturile de sustenabilitate sunt în creştere, este esenţial să se găsească moduri de a dezvolta ambalaje mai ecologice, de a conserva resursele şi de a conta pe linii de producţie inteligente şi mai eficiente.
Este nevoie de concepte cuprinzătoare. Să luăm exemplul capsulelor de cafea. Pe de o parte, consumatorii doresc un mod simplu şi rapid de a-şi face o cană de cafea proaspătă dimineaţa. Pe de altă parte, capsulele de unică folosinţă atât de populare reprezintă o povară ecologică imensă. Un consumator cu o mai mare conştiinţă ecologică vrea ca boabele de cafea să fie crescute mai sustenabil şi mai echitabil, capsulele să fie produse într-un mod mai prietenos cu mediul, iar reciclarea lor să devină mai ecologică. Noile abordări ale producţiei sustenabile sunt cheia.
Este clar că peste tot în lume se produce şi se aruncă prea mult plastic. Producţia de plastic a crescut exponenţial în ultima perioadă – de la 2,3 milioane de tone în 1950 la 448 de milioane de tone în 2015 şi se preconizează că valoarea se va dubla din nou până în 2050. O altă problemă: plasticul conţine deseori aditivi pentru a-l face mai puternic, mai flexibil şi mai durabil. Totuşi mulţi dintre aceşti aditivi prelungesc viaţa produselor când devin deşeuri, cu o estimare de cel puţin 400 de ani până la descompunere. În aceste condiţii, industria ambalajelor este una dintre principalele contribuitoare la această suprasaturare cu plastic, care trebuie redusă urgent. Industria se confruntă cu sarcina uriaşă de a dezvolta variante sustenabile, minimizând deşeurile, dar economisind concomitent energie şi folosind surse de energie alternative.
Cei cinci piloni ai ambalajelor sustenabile
Aspecte esenţiale de luat în calcul pentru ambalaje mai sustenabile: Primul lucru de abordat este reducerea materialelor din ambalaje – nu numai în ceea ce priveşte conţinutul de plastic virgin din ambalajul principal, ci şi cantitatea de ambalaj protector secundar şi final. Un alt aspect la care trebuie să se lucreze este să se elimine nevoia de ambalaje de unică folosinţă. Anumite strategii pentru abordarea acestei probleme încep cu folosirea tot mai frecventă şi dimensionarea sistemelor reutilizabile şi reîncărcabile, reproiectând ambalajul cu materiale alternative care simplifică reciclarea, sunt biodegradabile, compostabile sau au un impact scăzut asupra mediului dacă ajung la gropile de gunoi. Ambalajele făcute din monomateriale reprezintă o altă strategie care atrage tot mai mult interes în industria de profil. Au o reciclabilitate mai mare, dar migrarea către ele ar putea fi un proces dificil care necesită un control strict, deoarece de multe ori echipamentul de ambalare trebuie adaptat sau personalizat pentru a ajunge la un proces avansat de modelare, umplere şi etanşare care să garanteze aceeaşi calitate şi performanţă a ambalajelor.
Toate aceste eforturi de a realiza ambalaje mai sustenabile trebuie însoţite de o infrastructură de colectare care face posibil un viitor fără sau cu puţine deşeuri, împreună cu o schimbare urgentă a comportamentului din partea consumatorilor, industriei, comercianţilor şi întregului sistem circular.
Noi cerinţe pentru unităţile de producţie
Una dintre strategiile pentru o mai mare sustenabilitate în industria ambalajelor este reducerea cantităţii de plastic, în special dacă este virgin. O tactică importantă de aplicat este trecerea de la ambalajele rigide la cele flexibile. Pereţi mai subţiri, dimensiuni mai mici, îmbinări mai înguste şi greutăţi mai reduse reprezintă o bună modalitate de a reduce cantitatea de plastic virgin folosit în recipientul primar. Se mai adaugă utilizarea de monomateriale, deja menţionată, de polimeri bio sau produse pe bază de hârtie, dar şi creşterea proporţiei de materiale reciclate din ambalajul principal şi cel protector şi de transport (primar, secundar şi final). Acest lucru are consecinţe asupra proceselor şi tehnologiilor din halele fabricilor, care trebuie regândite: de exemplu, companiile trebuie să verifice compatibilitatea echipamentului şi să regleze setările dacă este necesar. Liniile trebuie să fie flexibile pentru a trece la noi materiale. Este nevoie să se conecteze şi să se administreze noile informaţii de la maşină la maşină, să se controleze performanţa maşinilor în noile condiţii şi să se evite cât mai mult posibil pierderile.Trecerea la materiale noi asigură calitatea şi securitatea
Chiar dacă se folosesc materiale mai sustenabile la ambalare, cea mai mare importanţă o are asigurarea calităţii produsului final. Pe linia de producţie, trecerea la materiale mai sustenabile înseamnă să se evite problemele obişnuite ale ambalajelor primare, precum blocările sau ruperile materialului, etanşarea de calitate slabă sau etichetarea incorectă.
De exemplu, materialele pe bază de hârtie au o rezistenţă diferită la rupere şi găurire, ceea ce presupune un control mai precis în modelarea ambalajelor, iar folia termocontractabilă din plastic reciclat are proprietăţi de contractare foarte diferite faţă de folia făcută din materiale virgine, necesitând un control variat, dar precis al temperaturii de contractare. În plus, există alte aspecte de luat în calcul la ambalajele secundare şi care dobândesc o importanţă mai mare în ultima vreme. Reducerea punctelor de topire ale adezivilor la formarea şi sigilarea ambalajelor de carton, implementarea strategiilor de reducere a materialelor, inclusiv a celor ondulate uşoare, sau despachetarea şi reîmpachetarea conţinutului unui palet făcut din carton mai sustenabil şi materiale alternative sunt doar câteva dintre acestea. Toate strategiile respective de a face ambalajele mai sustenabile necesită o analiză atentă pentru a identifica aspectele care ar trebui actualizate pentru a asigura calitatea şi siguranţa produselor.
Este nevoie de o fabricare pregătită pentru viitor, cu tehnologie robotizată şi automatizată care poate lucra flexibil cu diferite materiale. Următoarele exemple arată ce anume ar trebui să caute companiile.
1. Problema blocării foliilor
Foliile mai subţiri şi reciclate sunt mai sustenabile, dar se pot şi încurca mai repede. Chiar şi schimbările mici în grosimea foliei duc la desfăşurarea şi înfăşurarea inegală şi la creşterea tensiunii foliei. La rândul ei, tensiunea inegală duce la defecte în timpul formării pungilor sau al etanşării, precum încreţiri, ruperi, plieri sau deplasări ori nealinieri laterale. Gestionarea corectă, cu capacitate maximă şi consum minim de folie, este esenţială pentru OEE (eficienţa generală a echipamentului). Prin urmare, dacă se formează încreţituri în etanşare, operatorii ar trebui să verifice dacă nu există erori la maşini care duc la o alimentare incorectă cu folie. Poate fi vorba, de exemplu, de role nealiniate, dispozitive de alimentare diferite sau role blocate care nu se rotesc liber. Sistemul de control al tensiunii foliei de la OMRON furnizează un control sincronizat al tensiunii, alimentării şi tăierii. Acest lucru este completat de detectarea marcajelor (culorilor) pentru compensarea foliei prin controlul mişcării, pentru a asigura derularea optimă a rolei. Biblioteca dedicată ambalajelor de la OMRON oferă o mare varietate de blocuri de funcţii pentru procesarea foliilor în maşini VFFS.2. Problema sigilării foliilor
Materialele mai subţiri ale foliilor oferă costuri mai scăzute şi un aspect mai estetic. Totuşi, aceste materiale sunt mai sensibile la căldură şi predispuse la ardere când se folosesc tehnici de lipire şi adezivi tradiţionali. Aşadar, temperatura efectivă de lipire trebuie controlată des şi precis şi reglată automat pentru a evita scăderea productivităţii sau defectele de etanşare, care ar genera rebuturi şi deşeuri. OMRON răspunde acestei provocări cu un algoritm de control al temperaturii bazat pe IA, sincronizat cu mişcarea maşinii, şi senzori cu o tehnologie care poate fi amplasată mai aproape de bara de etanşare. Zgomotul este compensat de o funcţie automată de reglare a filtrului.3. Problema controlului calităţii ambalajelor şi etichetelor
Ambalajele resigilabile sau pungile cu duze înlocuiesc tot mai mult recipientele din plastic rigid. Ambalajele flexibile cu elemente noi, precum închiderea resigilabilă, solicită în moduri diferite integritatea ambalajelor şi testarea calităţii. Foliile mai subţiri, materialele cu bază biologică sau cele cu un conţinut reciclat mai ridicat au un profil diferit de rezistenţă la temperatură, alungire şi găurire. Aceste diferenţe pot duce la neregularităţi de formă şi margini în timpul formării şi tăierii. Multe materiale sustenabile, precum cele nelaminate sau monomaterialele, îşi schimbă forma şi pot reduce fidelitatea sau performanţa imprimării etichetelor. Citirea şi verificarea informaţiilor etichetei de pe ambalaj sunt dificile când forma este neregulată sau calitatea imprimării este schimbătoare. OMRON răspunde cu sistemul său de inspecție de mare viteză: acest sistem simplu şi dimensionabil este adecvat pentru linii multiple şi integrare transparentă cu sistemele robotice. Oferă o platformă cu mai multe camere cu un singur controler, pentru surprinderea de imagini multiple la mare viteză, în scopul de a detecta fiabil posibilele defecte. Algoritmii avansaţi ajută la detectarea caracterelor greu de citit, în condiţii de lumină variabilă şi la viteze mari.
4. Problema noilor adezivi şi tehnici de lipire
Eliminarea benzilor adezive şi reducerea adezivilor creşte reciclabilitatea cartoanelor. Eliminarea nevoii unei benzi de silicon le face 100% reciclabile şi biodegradabile. Pentru a produce şi sigila cartoane, companiile depind tot mai mult de o aplicare strategică şi redusă a adezivilor. Aceasta necesită un nivel ridicat de precizie şi un control continuu al calităţii. Datorită sistemului său automat de inspecţie vizuală, OMRON susţine detectarea precisă a tiparelor de aplicare a adezivilor. Setările de luminozitate şi rezoluţie mare permit detectarea unor defecte cu contrast mic, chiar şi în cele mai dificile condiţii de lumină sau la materiale dificil de detectat.5. Problema gestionării materialelor multiple
Cutiile de carton făcute din fibre reciclate au o porozitate mai mare şi sunt mai flexibile. Utilizând maşini tradiţionale sau despachetând şi împachetând manual, manevrarea cutiilor din carton reciclat fără a le deteriora poate fi problematică. Soluţiile tradiţionale de paletizare sunt complicat de adaptat şi programat, ocupă mult loc şi nu pot fi mutate în alte părţi ale fabricii când este necesar. Prin urmare, este recomandabil să fie integrată o soluţie cu robot colaborativ (cobot) şi cu sisteme de prindere dedicate, pentru a gestiona o mare varietate de forme neregulate, niveluri de porozitate şi obiecte delicate.
OMRON oferă o soluţie completă pentru automatizarea liniilor de ambalaje sustenabile, care ajută companiile să devină mai eficiente şi mai verzi, utilizând maşinile pentru materiale reciclabile noi şi asigurând calitatea produselor. Sysmac este o platformă de automatizare integrată care furniează controlul complet şi gestionarea instalaţiei de automatizare. În centrul acestei platforme, seria de controlere pentru maşini susţine controlul sincronizat al tuturor dispozitivelor maşinilor şi oferă funcţii avansate, precum mişcare, robotică şi conectivitate la baza de date. Acest concept multidisciplinar permite simplificarea arhitecturii soluţiei, reduce efortul de programare şi optimizează productivitatea.
