Tworzywa sztuczne w produkcji towarów konsumpcyjnych: siedem wskazówek dotyczących automatyzacji ekologicznego pakowania

Tworzywa sztuczne nieustannie wywołują dyskusje

Jeśli chodzi o ochronę pakowanych towarów w branży żywności i napojów i innych sektorach, wciąż trudno jest znaleźć alternatywy, które byłyby tak wszechstronne jak polimery. Są elastyczne i łatwe do formowania. Są lekkie, higieniczne, wygodne w transporcie i gwarantują atrakcyjny wygląd po umieszczeniu na półce. Z drugiej strony klienci szukają wygody, integralności i wartości produktów, lecz zwracają również coraz większą uwagę na zrównoważony rozwój. – główną bolączkę opakowań z tworzyw sztucznych. Jednocześnie opakowania te zapewniają wiele korzyści w porównaniu z alternatywnymi surowcami, takimi jak metale lub szkło, ponieważ wymagają mniejszej ilości energii do produkcji, transportu i recyklingu. To prawda, że niezapakowane jedzenie stanowi nowy trend. Niemniej jednak w wielu miejscach nie ma realnej alternatywy dla opakowań z tworzyw sztucznych ze względu na koszty, higienę lub bezpieczeństwo.

Nacisk na cztery „R”: redukcję, recykling, ponowne wykorzystanie i przeprojektowanie

Zmniejszenie ilości tworzyw sztucznych i przemyślenie opakowań: to nowe motto. Firmy zajmujące się produkcją żywności i napojów oraz towarów konsumpcyjnych w coraz większym stopniu koncentrują się na czterech „R” (ang. reduce, recycle, reuse and redesign): redukcji, recyklingu, ponownym wykorzystaniu i przeprojektowaniu. W branży spożywczej i towarów konsumpcyjnych kładzie się nacisk na minimalizację wagi w celu ograniczenia ilości wykorzystywanego tworzywa sztucznego (redukcja). Nowe składy tworzyw sztucznych ułatwiają recykling. Ponadto istnieją innowacyjne opakowania, takie jak torebki nadające się do przetworzenia, pokrywki czy torebki z możliwością ponownego zamknięcia (przeprojektowanie i ponowne wykorzystanie) — co oznacza mniej tworzyw sztucznych i odpadów na końcowym etapie produkcji. Oprócz tego opracowywane są nowe koncepcje opakowań i pojemników. Cztery „R” czyli redukcja, recykling, ponowne wykorzystanie i przeprojektowanie, wspierają zrównoważony rozwój oraz pomagają spełniać wymogi prawne i wymagania klientów.

Międzynarodowe inicjatywy na rzecz redukcji ilości tworzyw sztucznych

Konieczne jest spełnianie coraz bardziej rygorystycznych wymogów, w tym celów zrównoważonego rozwoju (SDG) ONZ, które obejmują przepisy dotyczące lepszej ochrony klimatu, odpowiedzialnej konsumpcji i bardziej ekologicznej produkcji. Ponadto istnieje wiele przepisów mających na celu zmniejszenie zużycia tworzyw sztucznych. Na przykład są to zakazy dotyczące stosowania tworzyw sztucznych jednorazowego użytku lub strategie zmniejszania ilości plastikowych toreb w UE, które są związane z dyrektywą 2019/904 i które oficjalnie wejdą w życie od lipca 2021 r. Ponadto producenci podjęli własne zobowiązania. Niektórzy pracują nad zwiększeniem ilości polietylenu, PET, z recyklingu w swoich produktach. Inni dokładają wszelkich starań, aby opakowanie było bardziej przydatne do recyklingu, lub przeprojektowują opakowania i pojemniki, aby zużywać mniejszą ilość tworzyw sztucznych.

Siedem praktycznych przykładów i wskazówek dotyczących bardziej ekologicznych opakowań

1. Szczelność: monitorowanie w czasie rzeczywistym

W przypadku zmiany składu materiału firmy muszą przeanalizować, czy maszyny, takie jak pionowe maszyny formujące, napełniające i uszczelniające (VFFS), są w stanie zachować odpowiednią kontrolę nad przepustowością i naprężeniem bez wpływu na wydajność lub jakość produktu końcowego. Tylko w przypadku dokładnego monitorowania i kontrolowania folii powstanie produkt spełniający wymagania specyfikacji, który nie zawiera zmarszczeń ani nie jest rozciągnięty, co mogłoby negatywnie wpłynąć na procesy w dalszej części produkcji.

2. Gromadzenie danych na poziomie maszyny i w czasie rzeczywistym

Producenci muszą zapewnić to, że opakowanie będzie zawsze spełniało swoje zadanie. Na przykład pionowe maszyny formujące, napełniające i uszczelniające (VFFS) wymagają wprowadzenia wielu zmiennych, takich jak prędkość, ciśnienie, synchronizacja, temperatura i inne, aby można było je precyzyjnie kontrolować i testować w czasie rzeczywistym. Aby monitorować wiele zmiennych, takich jak grubość materiału, czas kontaktu lub temperatura, producent potrzebuje rozwiązania w zakresie automatyzacji, które jest w stanie odbierać wszystkie potrzebne dane „u źródła” (na poziomie maszyny) przy użyciu powszechnie stosowanych metod komunikacji. Ponadto wymagana jest również funkcja udostępniania i wizualizacji. W przyszłości coraz więcej algorytmów sztucznej inteligencji będzie wbudowanych w sterownik, w związku z czym coraz większą rolę odgrywały będą samoczynnie optymalizujące się maszyny.

3. Formowanie: innowacyjne systemy wizyjne mają kluczowe znaczenie

Producenci tacek, butelek lub opakowań powinni zawsze zastanawiać się, jaki wpływ mogą mieć zmiany materiałów na integralność, kolor lub kształt produktu. Rozwiązania w zakresie automatyzacji pomagają im sprawdzić te właściwości. Podczas produkcji pojemnika wymagana jest ścisła kontrola temperatury i parametrów fizycznych, takich jak ciśnienie. Aby uniknąć uszkodzenia elementów, zaleca się stosowanie wydajnych systemów wizyjnych, które są wyposażone w narzędzia niezbędne do wykrywania problemów, takich jak mikrootwory w tworzywach sztucznych.

4. Owijanie: sterowanie temperaturą i ruchem

Zmiany materiału mogą również wpływać na wydajność: czy integralność i stabilność są nadal zagwarantowane, na przykład podczas owijania? Potrzebna jest aplikacja, które zapewni ścisłą kontrolę temperatury i ruchu, utrzyma naprężenie i zagwarantuje prawidłowe owijanie w przypadku opakowania drugorzędnego lub trzeciorzędnego.

5. Obsługa: zapewnienie bezproblemowej komunikacji między systemami

W miarę zmniejszania rozmiarów opakowań producenci muszą sprawdzić, czy operacje obsługiwane przez rozwiązania do sortowania lub rozwiązania typu „pick-and-place” są dokładne i łatwe do powtórzenia. Jednym z przykładów jest umieszczanie tacek w pojemnikach trzeciorzędnych gotowych do sprzedaży detalicznej. Kluczowym aspektem obsługi jest możliwość „widzenia” produktów transportowanych do obszaru pakowania, a także szybka komunikacja między systemem przetwarzania obrazu, taśmą przenośnika i robotem – przy jednoczesnym zachowaniu wymaganej przepustowości. Ponadto konfiguracja robota może wymagać zmiany ze względu na nowe materiały foliowe.

6. Zamykanie: serwomechanizmy o wysokiej rozdzielczości są niezbędne

Zmniejszenie wagi może spowodować zmiany zarówno rozmiaru, jak i kształtu pojemników, co może również wpłynąć na proces uszczelniania i inne powiązane procesy. Ponadto siły i momenty obrotowe mogą doprowadzić do generowania większej ilości odpadów lub przestojów w produkcji, co może powodować dalsze problemy. Wiele technik uszczelniania, takich jak kapslowanie, opiera się na serwosterowaniu. W związku z tym serwomechanizmy o wysokiej rozdzielczości połączone za pośrednictwem sieci maszynowej, takiej jak EtherCAT, odgrywają niezwykle istotną rolę.

7. Polegaj na doświadczonym partnerze

Walki o zrównoważony rozwój nie trzeba toczyć w pojedynkę. Wskazana jest współpraca z silnymi partnerami. Dzięki integracyjnej platformie technologicznej i-automation oraz globalnie dostępnym usługom OMRON wspiera firmy zajmujące się produkcją żywności i napojów we wszystkich wspomnianych powyżej wyzwaniach. Obecność na arenie międzynarodowej, duża sieć partnerów integrujących i współpracujących oraz skupienie się na celach WHO dotyczących zrównoważonego rozwoju sprawiają, że OMRON może być doświadczonym i kompetentnym towarzyszem w tej ważnej podróży.