Üleminek plastikust muudele materjalidele ühekordselt kasutatavates joogitopsides ja kõrredes on olnud üks suurimaid muutusi tarneahelates viimase kümne aasta jooksul. See algas mõne linnakeeluga rannikuäärsetes linnades. Seejärel kasvas see reeglistikuks, mis töötas koos. Need reeglid muutsid seda, kuidas restoranid, kohvikud ja joogivalmistajad oma õlekõrre saavad. Selle muudatuse keskmes on masin, mis oli kuni viimase ajani väike ja eriline toode suuremal pakendamismasinate turul. See masin onÜhekordse paberi õlgede joogimasin.
See artikkel räägib teile, milleks neid masinaid kasutatakse, kuidas need töötavad ja miks on nende roll nii kiiresti kasvanud.
Mis masin on
Ühekordselt kasutatav paberiõlgede valmistamise masin on automaatne tootmisliin. See muudab lamedad paberirullid valmis paberist joogikõrteks, mis lõigatakse õigesse pikkusesse. Nimetus "joomamasin" ei tähenda siin masinat, millest jood. Selle asemel tähendab see masinat, mis valmistab joomiseks kasutatavaid esemeid. See on tootmistööriist, mitte väljastusseade.
Masin teostab mitmeid järjestikuseid toiminguid: paberikihtide lahtikerimine ja joondamine, liimi pealekandmine, paberi kerimine vormimistoru ümber, liimi kõvendamine või kuivatamine, toru lõikamine ja valmis õlgede väljutamine. Mõned konfiguratsioonid lisavad valikuliste moodulitena tekstisisese printimise, üksiku mähkimise või kaldlõikamise. Põhiseade tegeleb aga südamiku toru moodustamise ja lõikamisega.
Miks paberkõrred vajasid uusi masinaid?
Tasub peatuda selle üle, miks spetsiaalseid masinaid vaja läks. Plastikust ekstruuderid on polüpropüleenist ja polüstüreenist kõrsi suurel kiirusel tootnud aastakümneid. Need masinad sulatavad polümeerigraanuleid ja ekstrudeerivad need läbi matriitsi, seejärel jahutavad ja lõikavad läbi pideva ahela. Protsess on kiire, odav ja andestav materjalide erinevustele.
Paber ei käitu nagu sula plastik. Te ei saa seda stantsi kaudu välja pressida. Peate selle kiht-kihi haaval ümber vormi kerima. Selleks on vaja põhimõtteliselt erinevat mehaanikat-pingekontrollisüsteeme, liimi pealekandmispunkte, kuivatustunneleid ja lõikemehhanisme, mis saavad hakkama kiulise materjaliga ilma serva muljumise või kulumiseta. Ühekordseks kasutamiseks mõeldud paberist õlgedest joogimasin on-ehitatud täpselt selliste toimingute jaoks.
Kuidas tootmisprotsess töötab
Masina kasutamise otstarbeks mõistmine nõuab selle iga tööetapi läbimist.
Lahtikerimine ja kihtide kokkupanek
Enamik paberikõrsi on valmistatud mitmest kihist. Tüüpilises konfiguratsioonis kasutatakse kolme kihti: sisemine kiht, mis puutub kokku vedelikuga, keskmine kiht, mis tagab mahu ja jäikuse, ja välimine kiht, mis kannab mis tahes pinnatrükki või kattekihti. Iga kiht võib pärineda eraldi rullilt, mis on paigaldatud eraldi kerimisalusele.
Masin tõmbab kõik kihid üheaegselt läbi registreerimissüsteemi, mis hoiab neid joondatud. Kihtide vaheline ebaühtlus tekitab viltuse põhuseina, mis nõrgendab konstruktsiooni terviklikkust ja põhjustab põhu vedelikku asetamisel ebaühtlast märgumiskäitumist.
Liimi pealekandmine
Kui kihid on joondatud, lähevad need liimiaplikaatorite alla. Liimi valik on kriitiline. Vee-põhised koostised-modifitseeritud tärklised, polüvinüülalkoholi segud ja teatud valgu-põhised liimid-on levinud, kuna need ühilduvad kompostitavuse sertifitseerimisskeemidega, nagu EN 13432 (Euroopa standard) ja ASTM D6400 (Ameerika Ühendriikide standard). Kuum-sulavliimid pakuvad kiiremat kõvenemisaega, kuid võivad sõltuvalt koostisest mõjutada kompostitavust.
Liimainete mõju paberikõrre vastupidavusele avaldatud uuringud toovad esile peamise kompromissi-: tugevam sidumine parandab vastupidavust kihistumisele, kuid võib muuta kõrre jäigemaks ja suus vähem mugavaks. Oluline on ka liimi läbitungimissügavus. Liiga sügavalt märjaks saades muudab see sisepinna jäigaks ja tekitab ebameeldiva suustunde. Kui see ei tungi piisavalt läbi, eralduvad kihid, kui põhk imab vedelikku.
Spiraalmähis
Liimitud paber siseneb mähiseossa, mis on ühekordselt kasutatava paberi õlgedest joogimasina mehaaniline süda. Siin püüab pöörlev südamik paberi esiserva kinni. Torn on tavaliselt valmistatud poleeritud roostevabast terasest või kroomitud terasest. See hakkab paberit spiraalsesse mähisesse tõmbama. Torn pöördub ja paber liigub sisse seatud kiirusega. Pöördekiiruse ja etteandekiiruse suhe määrab mähise nurga. Ja kerimisnurk reguleerib siis põhu seina paksust ja selle tihedust.
Haavakomposiittorusid on insenerialases kirjanduses põhjalikult uuritud. Uuring kiudude orientatsiooni mõjude kohta haavatorudes aksiaalse surve all näitavad, et mähise nurk mõjutab otseselt survetugevust ja paindekäitumist. Kuigi need uuringud uurivad täiustatud komposiite, kehtivad geomeetrilised põhimõtted võrdselt ka keritud pabertorude puhul: liiga madal nurk annab õhukese seinaga struktuuri, mis on altid kokkuvarisemisele; liiga järsk nurk raiskab materjali ja vähendab paindlikkust.
Kuivatamine või kuivatamine
Pärast kerimist vajab liim tardumiseks aega. Pidevates tootmisliinides toimub see köetava tunneli sees. Kuuma õhu ringlus on kõige levinum meetod; mõned masinad kasutavad südamiku pinna lähedale paigutatud infrapunakütteelemente. Eesmärk on ühtlane temperatuuriga kokkupuude kogu põhu pikkuses ilma paberikiude ülekuumenemiseta.
Ülekuumenemine ajab jääkniiskuse paberist endast välja, muutes õled rabedaks. Kuumenemisel -jäetakse liim kleepuvaks, mistõttu külgnevad kõrred kleepuvad väljaviskamisel kokku. Mõlemad tulemused tekitavad praaki, seega on temperatuuri reguleerimine kõvenemistsoonis hoolikalt jälgitav parameeter.
Lõikamine
Kuivatatud keritud toru väljub tornist ja jõuab lõikejaama. Pöördnoad või servo-ajamiga giljotiinterad viilutavad pideva toru üksikuteks ühtlase pikkusega õlgedeks. Tera disain ja teritamise sagedus on olulised, sest tuhm tera rebib paberit puhtaks, mitte ei lõika seda puhtaks, jättes räsitud serva, mis jääb huultele kinni ja tundub ebameeldiv.
Rakenduste puhul, mis nõuavad teravaid otsikuid-nagu mahlakarpide või jookide kotikeste jaoks mõeldud kõrred-, võib kaldlõikemoodul asendada või täiendada sirge-lõikejaama. See lisab keerukust, kuid avab täiendavaid tootevorminguid.
Väljaviskamine ja kogumine
Lõigatud õled libisevad tornilt maha. Need tulevad lahti gravitatsiooni, suruõhu või mehaaniliste tõukurite toimel. Seejärel langevad nad konveierile. Või kukuvad nad kogumiskasti. Või lähevad nad otse pakkimisosa juurde hiljem. Kiirliinidel võivad sel hetkel olla optilised kontrollkaamerad. Kaamerad otsivad vigu, nagu liim, mis ei kleepunud hästi, lõiked, mis pole õigesti joondatud, või mustus pinnal.
Peamised jõudlusnäitajad
Hinnates, milleks ühekordselt kasutatavast paberist õlgedest joogimasin on võimeline, on olulised mitmed mõõdikud:
Tootmiskiirus. Algtaseme-masinad toodavad umbes 60–100 meetrit keritud toru minutis, mis tähendab mitusada kõrt minutis, sõltuvalt läbimõõdust ja lõikepikkusest. Kiire{5}}mudelid ületavad 150 meetrit minutis. Kiirus on aga mõttekas ainult siis, kui kvaliteet jääb püsivaks-üle mõne protsendi kahanevad praagi määrad kiiresti majandusliku eelise.
Õle läbimõõdu vahemik. Enamik masinaid mahutab läbimõõduga umbes 6 mm kuni 12 mm. Laiemate kõrrede jaoks (smuutide või mullitee jaoks) on vaja raskemaid -tootmismasinaid ja suurema{5}}läbimõõduga komponente. Kitsad kõrred (kokteiljookide jaoks) nõuavad mähise pinge suhtes suuremat taluvust, et vältida ovaalsuse defekte.
Pikkuse reguleeritavus. Lõikepikkus peaks olema reguleeritav ilma ulatusliku mehaanilise ümbertööriistata. Servo-käitavad lõikejaamad võimaldavad operaatoritel muuta lõikepikkust juhtpaneeli liidese kaudu. Vanemad masinad võivad vajada ajastusnukkide või ülekandearvude käsitsi reguleerimist.
Vahetusaeg
Erinevate põhutüüpide vahel vahetamine võtab aega. Näiteks vahetate 6 mm laiuse ja 200 mm pikkuse sirgelt lõigatud kõrre vastu 8 mm laiuse ja 250 mm pikkuse kaldkõrre vastu. See tähendab, et peate toru vahetama. Samuti peate reguleerima mähise pinget. Liigutate lõikenurga uude kohta. Ja värskendate juhtimisprogrammi. Paindlikuks tootmiseks loodud masinad vähendavad seda kaotatud aega. Nad kasutavad kiirvahetatavaid tornihoidjaid. Samuti salvestavad nad retsepti HMI-kontrollerisse.
Toiduohutus- ja regulatiivsed kaalutlused
Kuna selle masina väljund puutub kokku inimese suuga, ei ole toiduohutuse järgimine-läbirääkitav. Kõik pinnad, mis puudutavad tootmise ajal paberit -südamik, juhtrullikud, pingutusvardad ja lõike- ja väljatõmbesektsioonide kontaktpunktid-peavad olema valmistatud toidu-kvaliteediga materjalidest, tavaliselt roostevabast terasest klassi 304 või 316L vastavalt FDA jaotise 21 CFR-i juhistele ja samaväärsetele toiduainetega kokkupuutumise materjalidele nr 2/2.{0}}}.
Liimivalik on võrdselt reguleeritud. Ameerika Ühendriikides peavad toiduga kokkupuutumise rakendustes kasutatavad liimid vastama FDA 21 CFR 175.105 (liimained) või toiduga kokkupuutuvate ainete teavitamise programmi asjakohastele jaotistele. Euroopas kehtivad liimained ELi määruse nr. 10/2011 kohta, mis käsitleb toiduga kokkupuutumiseks mõeldud plastmaterjale ja -esemeid, isegi kui liim ise ei ole plast. Kehtivad konkreetsete ainete migratsioonipiirangud ja tootjad nõuavad tavaliselt, et tarnijad esitaksid iga liimipartii kohta -vastavusdeklaratsiooni-dokumentatsiooni.
Keskkonnakontekst ja olelusringi mõjud
Paberkõrred eksisteerivad peamiselt plastikjäätmete keskkonnaprobleemide tõttu. Kuid puhaskasu keskkonnale sõltub enamast kui sellest, millest põhk on valmistatud. Elutsükli hindamine (LCA) on meetod, mis järgib ISO 14040 ja ISO 14044 reegleid. Selle meetodi puhul vaadeldakse tooraine hankimise, toote valmistamise, tarnimise ja kasutamise mõjusid ja seda, mis juhtub sellega selle eluea lõpus.
Uuringutes on võrreldud paberkõrte LCA profiile PLA bioplasti ja tavaliste polüpropüleenist õlgedega. Need uuringud on andnud erinevaid tulemusi. Tooraine hankimisel on paberkõrredel tavaliselt madalam fossiilse süsiniku emissioon. Seda seetõttu, et paber pärineb taastuvast tselluloosist. Kuid paberikõrred kasutavad kerimise, kuivatamise ja lõikamisetappide tõttu tootmise ajal rohkem energiat. Paberkõrsi saab nimetada "kompostitavaks" ainult siis, kui see läheb tõesti EN 13432 või ASTM D6400 reeglitele vastavasse tööstuslikku kompostimiskohta. Kui paberikõrs satub prügimäele, pole sealsetes tingimustes õhku. Seega laguneb põhk väga aeglaselt. Siis väheneb selle keskkonnakasu kerge plastikkõrre ees oluliselt.
Masina vaatenurgast tähendab see, et ühekordselt kasutatavat paberist õlgedest joogimasinat saab kõige paremini mõista kui võimaldavat tehnoloogiat,{0}}see loob vormingu, mis võib tuua keskkonnakasu, kui ümbritsev süsteem (kompostimise infrastruktuur, tarbijate käitumine, tarneahela logistika) neid eeliseid toetab.
Rakendused erinevates tööstusharudes
Kuigi toitlustus on kõige nähtavam rakendus, teenivad ühekordselt kasutatavad paberkõrred täiendavaid turge:
Pakendatud joogid: mahlakarbid, piimakarbid ja joogikotikesed sisaldavad sageli eelnevalt-kinnitatud või kaasas olevat paberkõrt. Need õled nõuavad sageli kaldlõike või painduvaid liigendsektsioone.
Meditsiini- ja laboriseaded: ühekordselt{0}}kasutatavad proovivõtukõrred diagnostikakomplektide jaoks, eriti juhul, kui kompostitavus või vähendatud plastisisaldus on asutuse hankepoliitikaga kohustuslik.
Külalislahkus ja üritused: suuremahulised{0}saalid (staadionid, festivalid, lennujaamad), mis seisavad silmitsi regulatiivse survega või ettevõtte jätkusuutlikkuse kohustustega, määravad kontsessioonistendide jaoks üha enam paberikõrsi.
Jaemüügipakendid: kõrred, mida müüakse mitmes{0}}pakendis koduseks kasutamiseks, sageli dekoratiivse trükiga välimisele kihile.
Iga rakendus võib seada masinale veidi erinevad nõuded{0}}erinevad läbimõõduvahemikud, lõikepikkused, otsaku geomeetria või läbilaskevõime. Enamik kaasaegseid masinaid pakuvad piisavat konfigureerimist, et teenindada rohkem kui ühte neist segmentidest ilma suuremate riistvaramuudatusteta.
Viited
- TAPPI Press. TAPPI T559: Suurpaberi (Cobb) veeimavus. TAPPI standardid, Atlanta, GA.
- Euroopa Standardikomitee. EN 13432: Nõuded kompostimise ja biolagunemise teel taaskasutatavatele pakenditele. CEN, Brüssel, 2000.
- ASTM International. ASTM D6400: munitsipaal- või tööstusrajatistes aeroobseks kompostimiseks mõeldud plastide märgistamise standardspetsifikatsioon. ASTM, West Conshohocken, PA.
- ISO tehniline komitee 207. ISO 14040: Keskkonnajuhtimine - Olelusringi hindamine - Põhimõtted ja raamistik. ISO, Genf, 2006.
- ISO tehniline komitee 207. ISO 14044: Keskkonnajuhtimine - Olelusringi hindamine - Nõuded ja juhised. ISO, Genf, 2006.
- Mangalam, AS jt. "Kiudude orientatsiooni mõju haavade komposiittorudes aksiaalse kokkusurumise all." Komposiitmaterjalid A-osa: Rakendusteadus ja tootmine, kd. 40, 7. väljaanne, 2009, lk. 1142–1152.
- Chidambarapandian, S., et al. "Polüvinüülalkoholide mõju paberiõlgede liimidele ja mõju õlgede vastupidavusele." Journal of Polymers and the Environment, Vol{3}}, 2023. (ResearchGate'i täielik-tekst juurdepääs.)
- USA Toidu- ja Ravimiamet. 21 CFR, osa 175: Kaudsed toidulisandid: liimid ja katete komponendid. FDA, Washington, DC.
- Euroopa Komisjon. Määrus (EÜ) nr{1}}/2004 toiduga kokkupuutumiseks mõeldud materjalide ja esemete kohta. ELT L 338, 2004.