Світ відходить від-одноразового пластику. Менш ніж за десять років це змінило індустрію питної соломинки. У Європі, Північній Америці та деяких частинах Азії правила стали жорсткішими. Тому виробникам довелося швидко змінити свої виробничі лінії. Результатом є набір спеціальних машин, які перетворюють рулонний папір у робочу міцну соломинку для пиття. Серед цих машинмашина для виготовлення соломи з паперумає своє особливе місце. Це не через те, як формується солома. Це через те, як нарізана солома.
Що відрізняє машину для виготовлення паперової соломки з фаскою
Більшість машин для виготовлення паперової соломки виготовляють-прямий наріз. Трубку змотують, склеюють і розрізають перпендикулярно її осі. Це чудово працює для фонтанчиків із газованою водою та магазинів молочних коктейлів, але погано працює з коробками з-під соку, пакетиками з напоями та герметичними контейнерами для напоїв. Прямо{4}}зрізаний кінчик може зісковзнути з точки проколу. Він може складатися. Він може не пробити ламіновану фольгу або пластикову плівку, якою закривається упаковка соку.
Машина для виготовлення паперової соломки з фаскою вирішує цю проблему, розрізаючи солому під кутом. Скіс створює загострений кінчик-недостатньо гострий, щоб бути небезпечним, але достатньо звужений, щоб зосередити силу в одній точці. Це перетворює соломинку на функціональний інструмент для пірсингу. Це той самий принцип, який робить загостреним олівцем легше писати, ніж затупленим.
Робочий процес виробництва на практиці
Процес різання-з фаскою знаходиться в кінці довшого виробничого ланцюжка. Щоб зрозуміти роль машини, це допоможе відстежити повну послідовність від сировини до готового продукту.
Крок 1: Розмотування паперу та формування шару
Виробництво починається з паперових котушок. Зазвичай це три-шарові конструкції: внутрішній шар, середній шар і зовнішній шар. Для кожного шару може використовуватися різний сорт паперу. Внутрішній шар, який контактує з напоєм, зазвичай є харчовим-крафтовим або сульфітним папером. Зовнішній шар має друкований дизайн-логотипів, візерунків або фірмових кольорів.
Папір проходить через підставку для розмотування і подається на станцію склеювання. Клеї на водній-основі, як правило, модифіковані крохмалі або склади на-альгінатній основі, наносяться контрольованими схемами. Клей повинен змочувати поверхню паперу, не просочуючись наскрізь. Стандарти TAPPI щодо проникнення адгезиву на водній-основі у волокнисті основи є корисними орієнтирами щодо того, чому це важливо-занадто сильне проникнення послаблює з’єднання; занадто мало дає соломинку, яка розшаровується в рідині.
Крок 2: Намотування спіралі
Зігнутий-папір надходить у намотувальну оправку. Це металевий вал-зазвичай із нержавіючої сталі, часто з полірованою або покритою поверхнею для запобігання адгезії. Папір обертається навколо оправлення у формі спіралі. Кут намотування визначає товщину стінки та структурну щільність соломи.
Процес намотування спіралі багато вивчався в роботах із виготовлення композитних труб. Дослідження в Composites Part A та інших подібних журналах вивчали взаємодію кута намотування, натягу та швидкості затвердіння клею. І ці речі визначають, наскільки міцною буде кінцева труба. Хоча ці дослідження зосереджені на вдосконалених композитах, основна механіка-натягу-контрольованого розміщення ниток і консолідації адгезиву-має пряме відношення до намотування паперової соломки.
Крок 3: Сушка та затвердіння
Після намотування трубка ще не стабільна. Клей все ще активний. Оправка, заповнена-соломою, проходить через секцію сушіння. На високо-швидкісних лініях це може бути-тунель з гарячим повітрям або секція інфрачервоного опалення. Мета полягає в тому, щоб довести клей до остаточного схоплювання без-пересушування паперу. Пере-пересушений папір стає крихким; недостатньо{10}}затверділий клей дає соломинки, які розм’якшуються протягом кількох хвилин після контакту з рідиною.
Машина для виготовлення паперової соломки з фаскою може інтегрувати цю стадію сушіння або може отримувати попередньо-висушені трубки від передньої машини для намотування. Конфігурація залежить від того, чи є ріжучий інструмент окремою одиницею чи частиною комбінованої лінії намотування-і-різання.
Крок 4: скошений розріз
Це визначальна операція. Висушену солом’яну трубку подають у станцію різання. На відміну від машини для прямого-різання, яка використовує просту гільйотину або обертове лезо, розташоване перпендикулярно до осі труби, станція різання під кутом.
Ріжуче лезо-зазвичай високошвидкісний-роторний ніж або серво{2}}керована кутова гільйотина-прорізає трубу під заданим кутом. Загальні кути скосу коливаються від 15 до 45 градусів, залежно від передбачуваного застосування. Більш крутий кут створює гостріший кінчик, але зменшує цілісність поперечного-перерізу солом’яної стінки на зрізаному краю. Менший кут зберігає більше структури стінки, але створює менш ефективний проколюючий наконечник.
Зріз повинен бути чистим. Порвані або зім’яті краї паперу на скосі впливають як на роботу соломинки, так і на зовнішній вигляд. Тому розробники машин виправляють це кількома способами. Вони вибирають відповідний матеріал для леза (часто це тверда інструментальна сталь або карбід вольфраму). Вони використовують план, щоб тримати лезо гострим. І міцно затискають солому під час зрізу.
Крок 5: де-оправлення та збір
Після нарізки соломинки необхідно зняти з оправки. У деяких конструкціях оправка є нерухомим валом, а соломинки відштовхуються за допомогою пневматичної або механічної системи викиду. В інших сам дорн — це висувний дорн-набір сегментованих елементів, які згортаються всередину, щоб вивільнити соломинку.
Викинуті соломинки збираються, як правило, через жолоб у збірний бункер або на конвеєр для подальшого пакування.
Технічні міркування при проектуванні машини
Кілька конструктивних параметрів визначають, чи буде машина для виготовлення паперової соломки з фаскою надійно працювати у виробництві.
Точність кута різання. Кут скосу має бути однаковим для кожної соломинки під час виробництва. Неоднакові кути створюють соломинки, які проколюють нерівномірно-одні акуратно проколюють коробку від соку, інші зісковзують з поверхні. Серво{4}}керовані станції різання тепер поширені в-машинах вищого класу, оскільки вони дозволяють точно регулювати кут без механічної зміни конфігурації.
Термін служби та обслуговування леза. Ріжучий папір абразивний. Навіть із високоякісними-матеріалами леза відбувається деградація краю. Деякі машини містять автоматичну індексацію лез або системи сповіщення про заміну. Інші покладаються на розклад оператора. Різниця проявляється в стабільності якості продукції протягом тривалого виробництва.
Пропускна здатність і синхронізація. Різання під фаску часто-є обмежуючим кроком у виробництві соломи. Намотування може бути швидким; сушка може бути паралельна; але різання-особливо різання під кутом, яке вимагає точного розташування соломи-може стати вузьким місцем. Сучасні машини вирішують це за допомогою багато-різальних головок, які обертаються разом із подачею соломи, що дозволяє безперервне, а не періодичне різання.
Сумісність матеріалів. Не весь папір поводиться однаково під кутом. Папір із високим вмістом коротких-волокон (наприклад, у складі евкаліптової целюлози) може подрібнюватись інакше, ніж довго{3}}волокнистий крафт-папір з м’якої деревини. Параметри машини, які працюють для одного сорту паперу, можуть призвести до розриву фасок іншого. Це одна з причин, чому виробничі випробування є стандартною практикою під час кваліфікації нового постачальника паперу.
Широкий контекст: продуктивність і сприйняття
Паперові соломинки зі скошеною формою перебувають на перетині функціональності та визнання споживачів. Прямо{1}}паперова соломинка є функціонально достатньою для багатьох застосувань, але вона не відтворює враження від користувача пластиковою соломинкою, що проколює герметичний контейнер. Скошений наконечник повертає цей досвід.
Дослідження того, як споживачі сприймають паперові соломинки, виявило кілька повторюваних скарг: відчуття в роті (смак або текстура паперу), структурна несправність (соломинка згортається або розшаровується) і функціональні обмеження (неможливість проколоти герметичні контейнери). Скошена{1}}солома стосується третього з них. Це само по собі не вирішує перші два-вони вимагають прогресу у виготовленні паперу, хімії клею та щільності намотування.
Дослідження оцінки життєвого циклу (LCA) соломинок для напоїв, у тому числі порівняння паперу з біопластиком PLA та поліпропіленом, незмінно виявляють, що екологічні показники соломинки значною мірою залежать від припущень про кінець--життя. Паперова соломка, яку не компостують і не переробляють, має обмежені переваги перед пластиковою соломкою, яку спалюють із рекуперацією енергії. Ріжучий механізм є компонентом у цій більшій системі-він забезпечує формат продукту, але користь для навколишнього середовища залежить від того, що відбувається після того, як солома покине виробничу лінію.
Програми та сегменти ринку
Паперові соломинки зі скошеним-різом найчастіше асоціюються з коробками для соків і напоїв. Цей формат є стандартним для європейських ринків, де регулятивний тиск на одноразові-пластики посилився раніше, ніж у багатьох інших регіонах. У Північній Америці цей формат набув поширення, оскільки основні бренди громадського харчування відмовилися від пластикових соломинок у відповідь на тиск споживачів і муніципальні правила.
Крім упаковки для напоїв, скошені{0}}соломинки з’являються в медичних і лабораторних приладах, де загострений наконечник корисний для доступу до герметичних контейнерів із зразками. Паперова підкладка сумісна зі схемами сертифікації здатності до компостування (такими як EN 13432 у Європі або ASTM D6400 у Сполучених Штатах), що актуально для установ із формалізованими вимогами до екологічних закупівель.
Список літератури
- Преса TAPPI. Корисні методи TAPPI: адгезиви та міцність з’єднання на волокнистих-основах. Стандарти TAPPI, Атланта, Джорджія.
- Європейський комітет стандартизації. EN 13432: Вимоги до упаковки, яку можна відновити шляхом компостування та біологічного розкладання. CEN, Брюссель, 2000.
- ASTM International. ASTM D6400: Стандартні специфікації для маркування пластмас, призначених для аеробного компостування на муніципальних або промислових підприємствах. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Sjöström, E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd Edition. Academic Press, San Diego, 1993. (Розділи про структуру паперу та склеювання волокон, пов’язані з цілісністю солом’яної стіни.)
- Mangalam, AS та ін. "Ефекти орієнтації волокна в намотаних композитних трубах під осьовим стисненням". Композити, частина A: Прикладна наука та виробництво, Том. 40, Випуск 7, 2009, стор. 1142–1152. (Механіка намотування, пов’язана з формуванням солом’яної трубки.)
- Агентство з охорони навколишнього середовища США. Стале управління матеріалами: товари тривалого користування, включаючи упаковку. EPA, Вашингтон, округ Колумбія.
- Європейська комісія. Директива (ЄС) 2019/904 про зменшення впливу певних пластикових виробів на навколишнє середовище. Офіційний журнал Європейського Союзу, 2019.