Светът се отдалечава от-пластмасите за еднократна употреба. Това промени индустрията на сламките за пиене за по-малко от десет години. Правилата станаха по-строги в Европа, Северна Америка и части от Азия. Така че производителите трябваше да работят бързо, за да променят производствените си линии. Резултатът е набор от специални машини, които превръщат навитата хартия в работещи здрави сламки за пиене. Сред тези машини,машина за производство на хартиена слама с фаскаима свое специално място. Това не се дължи на начина, по който е оформена сламата. Това е заради начина, по който се нарязва сламата.
Какво отличава машината за производство на хартиена сламка с фаска
Повечето машини за хартиени сламки произвеждат право{0}}рязани сламки. Тръбата се навива, залепва и нарязва перпендикулярно на оста си. Това работи добре за фонтани за сода и магазини за млечни шейкове, но се бори с кутии за сок, напитки в торбички и запечатани контейнери за напитки. Право{4}}отрязаният връх може да се изплъзне от точката на пробиване. Може да се сгъва. Може да не успее да пробие ламинираното фолио или пластмасовото фолио, което запечатва опаковката на сока.
Машина за направа на хартиена сламка с наклонена форма решава това, като нарязва сламата под ъгъл. Скосяването създава заострен връх-не достатъчно остър, за да бъде опасен, но достатъчно заострен, за да концентрира силата в една точка. Това превръща сламката във функционален инструмент за пробиване. Това е същият принцип, който прави писането с подострен молив по-лесно от затъпения.
Производственият работен процес на практика
Процесът-на скосено рязане е в края на по-дълга производствена верига. За да се разбере ролята на машината, помага да се проследи пълната последователност от суровината до крайния продукт.
Стъпка 1: Развиване на хартията и образуване на слой
Производството започва с ролки за хартия. Това обикновено са три{1}}слойни конструкции: вътрешен слой, среден слой и външен слой. Всеки слой може да използва различен клас хартия. Вътрешният слой, който влиза в контакт с напитката, обикновено е хранителна-крафт или сулфитна хартия. Външният слой носи отпечатани дизайни-лога, шарки или цветове на марката.
Хартията преминава през стойка за развиване и се подава в станция за лепене. Лепила на-водна основа, обикновено модифицирани нишестета или състави на-алгинатна основа, се прилагат в контролирани модели. Лепилото трябва да намокри повърхността на хартията, без да пропива. Стандартите на TAPPI за проникване на водно-лепило във влакнести субстрати осигуряват полезни отправни точки за това защо това има значение-прекалено силното проникване отслабва връзката; твърде малко произвежда сламка, която се разслоява в течност.
Стъпка 2: Спирално навиване
Нагънатата -хартия влиза в навиващ се дорник. Това е метален вал-обикновено от неръждаема стомана, често с полирана или покрита повърхност за предотвратяване на залепване. Хартията се увива около дорника в спираловиден модел. Ъгълът на навиване определя дебелината на стената на сламката и структурната плътност.
Процесът на спирално навиване е изследван много в статии за производство на композитни тръби. Проучвания в Composites Part A и други подобни списания разглеждат как ъгълът на навиване, напрежението и скоростта на втвърдяване на лепилото работят заедно. И тези неща решават колко здрава ще бъде крайната тръба. Въпреки че тези проучвания се фокусират върху усъвършенствани композити, основната механика-опън-контролирано поставяне на нишки и адхезивна консолидация-са пряко свързани с навиването на хартиени сламки.
Стъпка 3: Изсушаване и втвърдяване
Веднъж навита, тръбата все още не е стабилна. Лепилото е все още активно. Напълненият със слама-дорник преминава през сушилна секция. При високо-скоростните линии това може да е тунел с горещ-въздух или инфрачервена нагревателна секция. Целта е лепилото да се фиксира окончателно без прекалено-изсушаване на хартията. Пре-изсушената хартия става крехка; недо{10}}втвърденото лепило произвежда сламки, които омекват за минути след контакт с течност.
Машина за производство на хартиена сламка с наклонена форма може да интегрира тази стъпка на сушене или може да получи предварително изсушени тръби от машина за навиване нагоре по веригата. Конфигурацията зависи от това дали фрезата за скосяване е самостоятелна единица или част от комбинирана линия за навиване-и-рязане.
Стъпка 4: Скосено изрязване
Това е определящата операция. Изсушената сламена тръба се подава в станция за рязане. За разлика от машината за прав-рязане, която използва обикновена гилотина или въртящ се нож, перпендикулярен на оста на тръбата, станцията за рязане с фаска е под ъгъл.
Режещият нож-обикновено високо{1}}въртящ се нож или серво{2}}контролирана ъглова гилотина-прорязва тръбата под зададен ъгъл. Обичайните ъгли на скосяване варират от 15 до 45 градуса, в зависимост от предвиденото приложение. По-стръмен ъгъл създава по-остър връх, но намалява целостта на напречното-сечение на сламената стена на срязания ръб. По-плиткият ъгъл запазва повече структура на стената, но създава по-малко ефективен пиърсинг връх.
Разрезът трябва да е чист. Скъсаните или смачкани ръбове на хартията при скосяването нараняват както работата на сламката, така и начина, по който изглежда. Така че машинните дизайнери коригират това по няколко начина. Те избират правилния материал за острието (често твърда инструментална стомана или волфрамов карбид). Те използват план, за да поддържат острието остро. И те стискат здраво сламата по време на рязане.
Стъпка 5: Де-дорник и събиране
След нарязване сламките трябва да се отстранят от дорника. В някои конструкции дорникът е фиксиран вал и сламките се изтласкват от пневматична или механична система за изхвърляне. При други самият дорник е прибиращ се дорник-набор от сегментирани елементи, които се сгъват навътре, за да освободят сламката.
Изхвърлените сламки се събират, обикновено чрез улей в събирателен контейнер или върху конвейер за опаковане надолу по веригата.
Технически съображения при проектирането на машини
Няколко конструктивни параметъра определят дали машината за производство на хартиена сламка с фаска ще работи надеждно в производството.
Прецизност на ъгъла на рязане. Ъгълът на скосяване трябва да е постоянен за всяка сламка в производствен цикъл. Различните ъгли създават сламки, които пробиват непостоянно-някои ще пробият кутията за сок чисто, други ще се изплъзнат от повърхността. Серво-контролираните режещи станции вече са често срещани в-машини от по-висок клас, защото позволяват прецизно регулиране на ъгъла без механично преконфигуриране.
Живот на острието и поддръжка. Рязането на хартия е абразивно. Дори при високо-качествени материали за острието се получава влошаване на ръбовете. Някои машини включват автоматично индексиране на острието или системи за уведомяване за смяна. Други разчитат на графици на оператора. Разликата се проявява в постоянството на качеството на продукта при дълги производствени серии.
Пропускателна способност и синхронизация. Скосеното рязане често е стъпката-ограничаваща скоростта в производството на слама. Навиването може да бъде бързо; сушенето може да бъде паралелно; но рязане-особено рязане под ъгъл, което изисква прецизно позициониране на сламката-може да се превърне в пречка. Съвременните машини се справят с това с много-режещи глави, които се въртят с подаването на слама, позволявайки непрекъснато, а не периодично рязане.
Съвместимост на материалите. Не всяка хартия се държи по същия начин при рязане под ъгъл. Хартиите с високо съдържание на къси-влакна (като тези, доминирани от евкалиптов пулп) могат да се смачкат по различен начин от крафт хартиите от иглолистна дървесина с дълги-влакна. Настройките на машината, които работят за един клас хартия, може да доведат до скъсани скосявания при друг. Това е една от причините производствените изпитания да са стандартна практика при квалифициране на нов доставчик на хартия.
По-широкият контекст: Изпълнение и възприятие
Скосените хартиени сламки се намират в пресечната точка на функционалността и приемането от потребителите. Право изрязаната хартиена сламка е функционално подходяща за много приложения, но не възпроизвежда потребителското изживяване на пластмасова сламка, пробиваща запечатан контейнер. Скосеният връх възстановява това изживяване.
Изследване на приемането от потребителите на хартиени сламки идентифицира няколко повтарящи се оплаквания: усещане в устата (вкус или текстура на хартия), структурна повреда (сламката се свива или разслоява) и функционални ограничения (невъзможност за пробиване на запечатани контейнери). Скосено изрязаната слама се отнася директно до третия от тях. Той сам по себе си не решава първите две-те изискват напредък в състава на хартията, химията на лепилото и плътността на навиване.
Проучванията за оценка на жизнения цикъл (LCA) на сламки за пиене, включително тези, сравняващи хартията с PLA биопластмаси и с полипропилен, постоянно установяват, че екологичното представяне на сламката зависи в голяма степен от предположенията за край-на-живота. Хартиена сламка, която не е компостирана или рециклирана, предлага ограничено предимство пред пластмасова сламка, която е изгорена с оползотворяване на енергия. Механизмът за рязане е компонент в рамките на тази по-голяма система-той позволява формат на продукта, но ползата за околната среда зависи от това какво се случва, след като сламата напусне производствената линия.
Приложения и пазарни сегменти
Нарязаните-хартиени сламки най-често се свързват с кутии за сокове и торбички за напитки. Форматът е стандартен за европейските пазари, където регулаторният натиск върху-пластмасите за еднократна употреба се ускори по-рано, отколкото в много други региони. В Северна Америка форматът придоби популярност, тъй като основните марки за хранителни услуги се отказаха от пластмасови сламки в отговор на потребителския натиск и общинските разпоредби.
Отвъд опаковките за напитки, нарязаните-сламки се появяват в медицински и лабораторни контексти, където заостреният връх е полезен за достъп до запечатани контейнери за проби. Хартиеният субстрат е съвместим със схемите за сертифициране за компостиране (като EN 13432 в Европа или ASTM D6400 в Съединените щати), което е подходящо за институции с формализирани изисквания за устойчиво снабдяване.
Референции
- Преса TAPPI. Полезни методи на TAPPI: Лепила и якост на свързване в субстрати на-основа. TAPPI Standards, Атланта, Джорджия.
- Европейски комитет по стандартизация. EN 13432: Изисквания за опаковки, възстановими чрез компостиране и биоразграждане. CEN, Брюксел, 2000 г.
- ASTM International. ASTM D6400: Стандартна спецификация за етикетиране на пластмаси, предназначени за аеробно компостиране в общински или промишлени съоръжения. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Sjöström, E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd Edition. Academic Press, Сан Диего, 1993 г. (Глави за структурата на хартията и свързването на влакна, свързани с целостта на стената от слама.)
- Mangalam, AS, et al. „Ефекти на ориентация на влакната в навити композитни тръби при аксиална компресия.“ Композити, част A: Приложна наука и производство, том. 40, брой 7, 2009, стр. 1142–1152. (Механика на навиване, свързана с формирането на сламени тръби.)
- Агенция за опазване на околната среда на САЩ. Устойчиво управление на материалите: дълготрайни стоки, включително опаковки. EPA, Вашингтон, окръг Колумбия.
- Европейска комисия. Директива (ЕС) 2019/904 за намаляване на въздействието на някои пластмасови продукти върху околната среда. Официален вестник на Европейския съюз, 2019 г.