Въпросът звучи просто. Човек прави пръчици от хартия. Другият прави пръчици от пластмаса. Но истинската работа зад всяка машина не е просто смяна на материала. Хартиените пръти и машините за формоване на пластмасови пръчки са два напълно различни метода на производство. Всеки материал е най-подходящ за различни видове материали (полимери или растителни влакна), различен метод на формоване и различни крайни приложения. Разбирането на тези разлики е ключово за всеки, който иска да види кои машини отговарят на техния продукт, правила и пазарен път.
Този документ въвежда тези два модела от шест аспекта: въвеждане на суровина, основен метод на формоване, метод за контрол на размерите, допълнителни стъпки след формоване, влияние върху свойствата и редовността и състав на разходите.
Вложени суровини: растителни влакна срещу термопласти
Papermache използва хартиени материали. Това са ленти крафт хартия, ролки от вестникарска хартия или специални целулозни листове, усукани във формата на тръба. Материалът е люспест материал с фиксирано тегло (обикновено 60–120 g/m²), водно съдържание (до 5–7%, когато се получи стабилно заплитане) и здравина, свързана с ориентацията на влакната в машинна посока (MD) и напречна посока (CD). ISO 1924-2:2008 дава метод за изпитване за тези стойности на якост. Тези стойности са важни за производството на хартиени пръчки, тъй като негъвкавостта на тръбата по време на навиване определя дали завършената тръба остава кръгла или елипсовидна.
Машините за пластмасови стикове използват термопластични пелети или гранули. Тя може да бъде полипропилен (PP), полиетилен (PE), полистирен (PS) или растителна -полимлечна киселина (PLA). Материалът влиза в машината като плътно свредло. Трябваше да се стопи, преди да приеме форма. Това разграничение - започващо с твърди частици, а не с предварително-приготвени листове - означава, че всяка машина за пластмасови стикове има система за топене (хопер, шнеков варел, нагревателни зони, матрица), която линията за хартиени стикове няма.
Разликите в материалите засягат други части на процеса. Растителните влакна абсорбират вода от въздуха. Толкова малко надут. По време на производството, ако влажността на въздуха се промени, размерът на крайния прът се променя. Термопластмасата не абсорбира вода. Но те реагират на топлина. Дебелината на стопилката им варира не-линейно с температурата. Малка промяна в температурата на зоната на топене ще доведе до голяма промяна в изходния размер. Контролът на поведението на тези два много различни материала изисква напълно различни сензори и контролни компоненти.
Метод на формоване на сърцевината: навиване срещу топене и формоване
Това е най-голямата работна разлика между двата вида.
Машината за хартиени пръти използва процес на спирално навиване. Стабилна лента хартия се подава във въртящия се прът под фиксиран ъгъл. Всяко завъртане на пръта обвиваше слой хартия около последния. Това постепенно ще увеличи дебелината на стената, докато се достигне целевият външен размер. Лепило-обикновено поливинилалкохол (PVA), нишестена основа или гореща стопилка, в зависимост от крайната употреба-се поставя между слоевете по време на навиване. Gadhave et al (2022), в своя преглед на системите за лепило за хартиени опаковки, отбелязват, че силата на сцеплението между слоевете определя способността на лепилото да не се напука при натоварване. Следователно, независимо от вида на хартията, изборът или дори прилагането на лепило е ключов фактор при определяне на качеството на хартията.
Ъгълът на навиване (ъгълът между посоката на хартиената лента и вала на пръта) контролира скоростта, с която се формират размерите, и здравината на готовата тръба. По-плиткият ъгъл на навиване (близо до 90 градуса, почти по обиколката) дава на всяка пръчка по-висок интензитет на въртене, но размерите растат бавно. Стръмните ъгли (по-близо до посоката на дължината) могат да увеличат размера по-бързо, но намаляват силата на обиколката и увеличават вероятността от наслояване при натоварване на усукване.
Машините за пластмасови пръчици се разтопяват и формоват, след което се определя размерът. Частиците се топят в цевта на винта. След това те се избутват в кръгла форма, която оформя разтопения полимер във формата на куха тръба. След това тръбата отива директно в гилзата за суспензия (обикновено охлаждана с вода), за да се определи външният размер, преди полимерът да се втвърди напълно. Процесът не спира-. Материал в единия край. Готовата пръчка стърчеше от другия край. Те се нарязват на дължина чрез движещи се ножове или въртящи се ножове, които се движат със същата скорост като екструдирането.
Пластмасовата екструзия няма слоеста структура. Дебелината на стената се определя от междината на матрицата и съотношението на опън (съотношението на изходната скорост на матрицата към скоростта на излитане). Така че пластмасовите пръти имат еднаква структура на стената (всички в една и съща посока). Хартиените пръти имат различна якост в различни посоки (по обиколката на кръга, за разлика от дължината) поради слоестия модел на навиване. Тази структурна разлика е най-важната техническа разлика, която всеки, който купува машина за формоване на хартиен стик и пластмасов стик, трябва да вземе предвид, когато съпоставя мощността на машината с изискванията за натоварване на продукта.
Контрол на размера: Как да поддържате правилния размер на всяка машина
Толерансът на размера на пръчиците-независимо дали се използва като дръжки за близалки, валове за памучни тампони, блендери или промишлени инструменти-обикновено се определя от толеранса на външния диаметър (OD), плоскостта на дебелината на стената, толеранса на дължината и правотата. ISO 286 предоставя обща рамка за ограничение и толеранс на кръгли части. Но по-строги вътрешни правила често се използват в определени области (експозиция на храни, лекарства, козметика).
За Paper Stick и Plastic Stick за създаване на машинни системи, методите за поддържане на тези толеранси са много различни.
Контрол на диаметъра на пръта: зависи от точността на размера на пръта (който определя вътрешния диаметър), броя на навиващите се слоеве и еднаквостта на дебелината на хартията. Ако теглото на хартията се промени с повече от ±3% в рамките на една ролка, натрупването на слоеве по време на производството води до отклонение на OD. Автоматичното откриване на диаметъра на лазерните сензори се използва за изпращане на обратна връзка към издърпването или скоростта на подаване на хартиената лента, за да се коригира това отклонение в реално време на машини от висок-клас.
Контрол на диаметъра на пластмасовата пръчка: зависи от прецизността на формата на матрицата, стабилността на налягането на стопилката, равномерността на скоростта на охлаждане, стабилността на скоростта на излитане. Вълни от налягане на топене-причинени от промени в промяната на скоростта на шнека, циркулация на температурния контролер или неравномерно подаване на пелети-се превръщат в OD импулси директно със същата честота. Съвременните машини за етикетиране на пластмаса използват зъбни помпи (дозиращи помпи за топене), които се поставят между шнека и матрицата. Това разделя колебанията на налягането от вариациите на изходящия размер. При стабилна работа допустимите отклонения на OD са ± 0,05 mm или по-високи.
Равномерност на дебелината на стената: При хартиените пръчици това се определя от равномерността на припокриване между последователните минавания на навиване. Всички празнини между близките ивици могат да причинят локални люспи. При пластмасовите пръти се определя от точността на центриране на матрицата (щанцовият прът трябва да бъде напълно центриран с външния пръстен на матрицата) и факта, че няма увисване в тръбата, което се стопява, преди да влезе в инструмента за настройка на пътя.
Допълнителни стъпки след оформяне
Нито един модел не може да осигури завършен продукт в края на навиващата глава или изхода на матрицата. И двете изискват допълнителни стъпки за увеличаване на разходите и времето.
Допълнителни стъпки за залепване на хартия:
- Рязане:С помощта на движещ се нож или ротационна ножица отрязва стабилна навита тръба до целевата дължина. Качеството на рязане е важно. Накъсаните ръбове могат да доведат до раздробяване. Това не е разрешено при контакт с храна или грижа за устната кухина.
- Крайна обработка:Някои употреби изискват заоблен край, заострени върхове или скосен ръб. Те се изработват чрез въртящи се шлифовъчни колела, нагревателни форми или ултразвукови режещи инструменти, които се подреждат зад режещата станция.
- Сухо:Лепилото на-водна основа се нуждае от сух канал след навиване, за да установи правилно връзката. Сушилните с горещ въздух или инфрачервените тунели могат да добавят 2–10 метра подово пространство в зависимост от скоростта на тръбата и сместа от лепило.
- Проверете:Проверете за дефекти на слоя, диаметър, надвишаващ спецификацията, проблем с праволинейността. Системите за автоматично виждане, които използват жични-сканиращи камери, са по-често срещани на високо-скоростните линии.
Допълнителни стъпки за пластмасова пръчка:
- Рязане:ротационен нож със същата скорост на излитане. Чистотата на рязаните повърхности зависи от остротата на острието и температурата на рязане. Толкова е студено, а чиповете с ръбовете. Толкова е горещо, ръбовете се огъват.
- Охлаждане:След като напусне оразмеряващата втулка, прътът преминава през конвейер с водна баня или въздушно{0}}охлаждане. Това гарантира пълно втвърдяване преди обработка (за полу-кристални полимери като полипропилен и полиетилен). Недостатъчното охлаждане причинява изкривяване може да доведе до изкривяване на пръчиците след опаковането.
- Печат/декорация:Повърхностният печат (флексо или тампонен печат) е по-лесен за пластмасови пръти поради гладкото им покритие без -дупки. Пръчките могат да бъдат отпечатани, но първо е необходимо повърхностно уплътнение или грунд, за да се предотврати проникването на мастило във влакната.
Въздействие върху природата и правилата
Свойствата на хартиените и пластмасовите пръчки не са лесни за сравнение. Може да е погрешно да се направи иск, без да се вземе предвид целият жизнен цикъл. Хартията и пластмасовата пръчка работят по двойки в две много различни системи за отпадъци, рамки за броене на въглерод и среди с правила.
Хартиените клечки се произвеждат от дървесна маса и са възобновяем ресурс. В съответствие с правилата на EN 13432 промишлени съоръжения за компостиране (по-голямо или равно на 90% разлагане в рамките на 12 седмици, по-малко от или равно на 10% след-филтрационно разлагане, изисквания за екотоксичност). Но самата хартия консумира много енергия. Той също така използва процеси на химическо производство на целулоза, които изискват пречистване на отпадъчните води. В своя преглед от 2020 г., сравняващ въздействието върху жизнения-цикъл на пластмасовите и хартиените опаковки, NCASI установи, че хартиените продукти имат по-висок въглероден отпечатък на етапа на производство в сравнение с подобни пластмасови продукти. Това се компенсира само ако използвате повторно или рециклирате повече от веднъж.
Пластмасовите пръчки, направени от изкопаеми горива PP или PE, не се разпадат при нормални природни условия. Ако не се третира правилно, може да увеличи замърсяването с пластмаса в океаните и на сушата. Въпреки това, енергийната консумация на единица качество при модерното производство на пластмасови пръчки е по-ниска от тази на линията за производство на хартиени пръчици. Системите за механично рециклиране на полиолефин са добре установени на много пазари. Базираните на-растения избори, като преминаването на PLA към хартия, балансират това, което се случва в края на живота. Но те също имат собствена зависимост от използването на фермата и съоръженията за компостиране.
Тенденцията в правилата, особено в Европейския съюз, ограничава-пластмасовите артикули за еднократна употреба в хранителните услуги и личната хигиена, в съответствие с Регламент (ЕС) 2024/1251 (променящ директивата за пластмасите за еднократна{3}}употреба от 2026 г.) и подобни правила на други места. За стик продукти в категории като близалки, бъркалки за напитки и памучни тампони за еднократна употреба правилата предпочитат растителни -материали. Това не означава, че машините с пластмасови пръчици няма да работят. Това означава, че техният пазарен фокус се измества към употреба за многократна употреба, трайна или медицинска-клас, а предимството на пластмасата в производителността оправдава продължителната употреба.
Сравнение на компонентите на разходите
Има големи разлики между двата модела по отношение на единичната цена, текущите разходи и общите разходи.
| Разходни категории | Машина за залепване на хартия | Машина за пластмасови клечки |
|---|---|---|
| Първоначална инвестиция | Долна начална точка (механична намотка, без отоплителна система) | По-висока начална точка (пещи, форми, охладители, температурни контролери) |
| Единични разходи за материали | Средна (хартия + лепило), нагоре и надолу цена на целулозата | Обикновено по-ниски на kg (частици); варира в зависимост от цената на петрола/полимера |
| Използване на енергия | Ниска до умерена (мотор, суха топлина) | Средно-високо (нагреватели на топилни уреди, охлаждаща помпа, помпа за топене) |
| Промяна на инструмента | Разменете пръчките (минути), за да промените размера | Сменете формите (часове) и оформете според размера или формата |
| Търсене на труд | Умерен (навиване на часовник, лепило за пълнене, регулируем нож) | По-ниско в стабилно състояние (след-инсталационен синтез силно автоматизиран) |
| Сложност на поддръжката | Механични лагери, режещи ножове, гумени дюзи | Износване на винтове, нагревателни части, почистване/поддръжка на матрици |
| Типично време за изплащане | По-кратко в цифри | По-дълги, но по-ниски допълнителни разходи при големи{0}}случаи |
Общата единична цена на пластмасов фурнир е по-ниска от -рентабилността на хартиена пръчка в зависимост от местоположението, работната норма и разходите за енергия. Но средният размер на пръчките (3-8 милиметра в диаметър и 50-200 милиметра на дължина) е около 1 милион до 3 милиона пръчки годишно.
Използвайте ръководство за съответствие
Изборът между двата вида машини зависи от използването на прътите.
Изберете машина за залепване на хартия, ако:
- Крайният продукт е излагане на храна, грижа за устната кухина или потребителски стоки-за еднократна употреба, които са подложени на ограничения за пластмаса
- Имиджът на марката се фокусира върху материалната информация относно устойчивостта, компостируема или „естествена“
- Продуктът изисква добра сила на надлъжно натискане и умерена гъвкавост (като дръжка за близалка, която трябва да се огъне, без да се счупи)
- Икономики Производствени обеми под точката на топене на пластмасата
Когато избирате пластмасов стикер:
- Прецизността на размера, необходима за крайния продукт, е по-голяма от тази, която може надеждно да се постигне чрез процеси, базирани на вятър-
- Химическа устойчивост, хидроизолация или стерилизация, необходими за употреба (автоклавиране)
- Продуктът е дълготраен или многократно използваем артикул (козметични апликатори, индустриална сонда)
- Обемът оправдава инвестицията в машината, пазарът приема пластмасови материали
Производителите на хартиени и пластмасови пръчки са настроени с две производствени линии под един покрив, което позволява на производителите да обслужват два вида материали от един производствен обект. Това дава на клиентите избор от материали, които един производител не може да осигури.