Svet sa vzďaľuje od plastov na jedno{0}}použitie. Toto zmenilo priemysel slamy na pitie za menej ako desať rokov. Pravidlá sa sprísnili v Európe, Severnej Amerike a častiach Ázie. Výrobcovia teda museli pracovať rýchlo, aby zmenili svoje výrobné linky. Výsledkom je súprava špeciálnych strojov, ktoré premieňajú zrolovaný papier na funkčné, silné slamky na pitie. Medzi týmito strojmi,stroj na výrobu skosenej papierovej slamymá svoje špeciálne miesto. Nie je to kvôli tomu, ako sa tvorí slama. Je to kvôli tomu, ako je slama rezaná.
Čo odlišuje stroj na výrobu slamy na skosenie papiera
Väčšina strojov na výrobu slamiek na papier vyrába rovno{0}}rezané slamky. Rúrka je navinutá, zlepená a narezaná kolmo na jej os. To funguje dobre pre sódové fontány a obchody s mliečnymi kokteilmi, ale zápasí s krabicami na džúsy, vreckami na nápoje a zapečatenými nádobami na nápoje. Rovný-zastrihnutý hrot môže skĺznuť z miesta vpichu. Dá sa zložiť. Môže sa stať, že neprepichne laminovanú fóliu alebo plastovú fóliu, ktorá utesňuje balenie šťavy.
Stroj na výrobu skosenej papierovej slamy to rieši rezaním slamy pod uhlom. Skosenie vytvára špicatý hrot-, ktorý nie je dostatočne ostrý, aby bol nebezpečný, ale dostatočne zúžený na to, aby sústredil silu do jedného bodu. To premení slamku na funkčný prepichovací nástroj. Je to rovnaký princíp, vďaka ktorému sa s naostrenou ceruzkou píše ľahšie ako s tupou.
Výrobný pracovný postup v praxi
Proces skosenia-rezania je na konci dlhšieho výrobného reťazca. Aby sme pochopili úlohu stroja, pomáha sledovať celú sekvenciu od suroviny až po hotový výrobok.
Krok 1: Odvíjanie papiera a formovanie vrstvy
Výroba začína papierovými kotúčmi. Zvyčajne ide o tri-vrstvové konštrukcie: vnútorná vrstva, stredná vrstva a vonkajšia vrstva. Každá vrstva môže používať iný druh papiera. Vnútorná vrstva, ktorá je v kontakte s nápojom, je zvyčajne potravinársky-kraftový alebo sulfitový papier. Vonkajšia vrstva nesie vytlačené-logá, vzory alebo farby značky.
Papier prechádza cez odvíjací stojan a je podávaný do lepiacej stanice. Lepidlá na -vodnej báze, zvyčajne modifikované škroby alebo prípravky na báze alginátu{2}}, sa aplikujú v kontrolovaných vzorcoch. Lepidlo musí navlhčiť povrch papiera bez toho, aby presiaklo. Normy TAPPI pre penetráciu lepidla na báze vody-vo vláknitých substrátoch poskytujú užitočné referenčné body, prečo na tom záleží-príliš veľká penetrácia oslabuje spoj; príliš málo vytvára slamku, ktorá sa v kvapaline delaminuje.
Krok 2: Špirálové navíjanie
Skladaný-papier vstupuje do navíjacieho tŕňa. Ide o kovový hriadeľ-zvyčajne z nehrdzavejúcej ocele, často s lešteným alebo potiahnutým povrchom, aby sa zabránilo priľnavosti. Papier je špirálovito obtočený okolo tŕňa. Uhol navíjania určuje hrúbku steny slamy a hustotu štruktúry.
Proces špirálového navíjania bol veľa študovaný v dokumentoch o výrobe kompozitných rúrok. Štúdie v Composites Part A a ďalších podobných časopisoch skúmali, ako uhol navíjania, napätie a rýchlosť vytvrdzovania lepidla spolupracujú. A tieto veci rozhodujú o tom, aká silná bude finálna trubica. Zatiaľ čo sa tieto štúdie zameriavajú na pokročilé kompozity, základná mechanika-napätie-kontrolované umiestňovanie vlákna a konsolidácia lepidla- priamo súvisí s navíjaním papierovej slamy.
Krok 3: Sušenie a vytvrdzovanie
Po navinutí trubica ešte nie je stabilná. Lepidlo je stále aktívne. Tŕň naplnený slamou-prechádza cez sušiacu časť. Na-rýchlostných tratiach to môže byť teplovzdušný-tunel alebo infračervená vykurovacia časť. Cieľom je dosiahnuť konečné stuhnutie lepidla bez nadmerného-schnutia papiera. Nad-sušený papier sa stáva krehkým; pod-vytvrdené lepidlo vytvára slamky, ktoré zmäknú v priebehu niekoľkých minút po kontakte s tekutinou.
Stroj na výrobu slamy na skosenie papiera môže integrovať tento krok sušenia alebo môže prijímať predsušené rúrky z predradeného navíjacieho stroja. Konfigurácia závisí od toho, či je úkosová fréza samostatná jednotka alebo súčasť kombinovanej navíjacej-a{3}}linky rezu.
Krok 4: Skosený rez
Toto je definujúca operácia. Vysušená trubica zo slamy sa privádza do rezacej stanice. Na rozdiel od stroja na priame rezy, ktorý používa jednoduchú gilotínu alebo rotačnú čepeľ kolmú na os rúrky, je stanica na rezanie úkosov šikmá.
Rezacia čepeľ-zvyčajne vysokorýchlostný{1}}rotačný nôž alebo servo-uhlová gilotína s riadením-prerezáva trubicu v nastavenom uhle. Bežné uhly skosenia sa pohybujú od 15 do 45 stupňov v závislosti od zamýšľanej aplikácie. Strmší uhol vytvára ostrejší hrot, ale znižuje -integritu prierezu steny slamy na okraji rezu. Menší uhol zachováva väčšiu štruktúru steny, ale vytvára menej účinný hrot na prepichnutie.
Rez musí byť čistý. Odtrhnuté alebo rozdrvené okraje papiera na skosení škodia tomu, ako slamka funguje, aj ako vyzerá. Takže dizajnéri strojov to opravujú niekoľkými spôsobmi. Vyberajú správny materiál čepele (často tvrdá nástrojová oceľ alebo karbid volfrámu). Používajú plán, aby čepeľ zostala ostrá. A pri reze slamu pevne upínajú.
Krok 5: Odoberte-tŕň a zber
Po rezaní je potrebné odstrániť slamky z tŕňa. V niektorých prevedeniach je tŕň pevný hriadeľ a slamky sú odtláčané pneumatickým alebo mechanickým vyhadzovacím systémom. V iných prípadoch je tŕň samotný zaťahovací tŕň-súbor segmentovaných prvkov, ktoré sa zrútia dovnútra, aby uvoľnili slamku.
Vyhodené slamky sa zbierajú, zvyčajne cez sklz do zberného koša alebo na dopravník na následné balenie.
Technické úvahy pri konštrukcii strojov
O tom, či stroj na výrobu slamy na skosenie papiera bude spoľahlivo fungovať vo výrobe, rozhoduje niekoľko konštrukčných parametrov.
Presnosť uhla rezu. Uhol skosenia musí byť konzistentný naprieč každou slamkou vo výrobnej sérii. Nekonzistentné uhly vytvárajú slamky, ktoré sa nekonzistentne prepichujú-niektoré škatuľku od džúsu čisto prepichnú, iné sa zošmyknú z povrchu. Servo-riadené rezacie stanice sú teraz bežné v strojoch vyššej kategórie{5}}, pretože umožňujú presné nastavenie uhla bez mechanického prestavovania.
Životnosť čepele a údržba. Papier na rezanie je abrazívny. Dokonca aj pri-kvalitných materiáloch čepele dochádza k degradácii hrán. Niektoré stroje obsahujú automatické indexovanie čepele alebo systémy oznamovania výmeny. Iní sa spoliehajú na plány operátorov. Rozdiel sa prejavuje v konzistentnosti kvality produktu počas dlhých výrobných sérií.
Priepustnosť a synchronizácia. Úkosové rezanie je často-obmedzujúcim krokom pri výrobe slamy. Navíjanie môže byť rýchle; sušenie môže byť paralelné; ale rezanie-obzvlášť šikmé rezanie, ktoré si vyžaduje presné umiestnenie slamy,-môže byť prekážkou. Moderné stroje to riešia pomocou rezacích hláv s viacerými stanicami, ktoré sa otáčajú s podávaním slamy, čo umožňuje kontinuálne, nie prerušované rezanie.
Materiálová kompatibilita. Nie každý papier sa pri šikmom reze správa rovnako. Papiere s vysokým obsahom krátkych-vlákien (ako sú tie, v ktorých dominuje eukalyptová drť) sa môžu rozdrviť inak ako dlho-vláknité sulfátové papiere z mäkkého dreva. Nastavenia stroja, ktoré fungujú pre jednu triedu papiera, môžu spôsobiť roztrhané úkosy na inej. To je jeden z dôvodov, prečo sú výrobné skúšky štandardnou praxou pri kvalifikácii nového dodávateľa papiera.
Širší kontext: Výkon a vnímanie
Skosené papierové slamky sú na priesečníku funkčnosti a prijatia spotrebiteľom. Rovno-narezaná papierová slamka je funkčne postačujúca pre mnohé aplikácie, ale nereprodukuje používateľskú skúsenosť s plastovou slamkou, ktorá prepichne zapečatenú nádobu. Skosený hrot obnovuje tento zážitok.
Výskum týkajúci sa akceptácie papierových slamiek spotrebiteľmi identifikoval niekoľko opakujúcich sa sťažností: pocit v ústach (chuť alebo textúra papiera), štrukturálne zlyhanie (slamka sa rúca alebo odlupuje) a funkčné obmedzenia (neschopnosť prepichnúť zapečatené nádoby). Skosená-slamka priamo rieši tretiu z nich. Sama osebe nerieši prvé dve,-ktoré vyžadujú pokroky v zložení papiera, chémii lepidla a hustote navíjania.
Štúdie hodnotenia životného cyklu slamiek na pitie (LCA) vrátane tých, ktoré porovnávajú papier s bioplastmi PLA a polypropylénom, neustále zisťujú, že environmentálne vlastnosti slamiek vo veľkej miere závisia od predpokladov konca{0}}{1}}životnosti. Papierová slamka, ktorá sa nekompostuje ani nerecykluje, ponúka obmedzenú výhodu oproti plastovej slamke, ktorá sa spaľuje s využitím energie. Rezací mechanizmus je súčasťou tohto väčšieho systému-umožňuje formát produktu, ale prínos pre životné prostredie závisí od toho, čo sa stane, keď slama opustí výrobnú linku.
Aplikácie a segmenty trhu
Papierové slamky s skoseným{0}}rezaním sa najčastejšie spájajú s škatuľkami od džúsov a nápojmi vo vrecúškach. Tento formát je štandardom na európskych trhoch, kde sa regulačný tlak na plasty na jedno{2}}použitie zrýchlil skôr ako v mnohých iných regiónoch. V Severnej Amerike tento formát získal trakciu, keď hlavné značky potravinárskych služieb prešli od plastových slamiek v reakcii na tlak spotrebiteľov a mestské nariadenia.
Za obalmi nápojov sa slamky so skoseným{0}}rezaním objavujú v lekárskom a laboratórnom prostredí, kde je špicatý hrot užitočný na prístup k zapečateným nádobám na vzorky. Papierový substrát je kompatibilný s certifikačnými schémami kompostovateľnosti (ako EN 13432 v Európe alebo ASTM D6400 v Spojených štátoch), čo je relevantné pre inštitúcie s formalizovanými požiadavkami na obstarávanie udržateľnosti.
Referencie
- TAPPI Stlačte. Užitočné metódy TAPPI: Adhezíva a pevnosť spoja v substrátoch-na báze vlákien. TAPPI Standards, Atlanta, GA.
- Európsky výbor pre normalizáciu. EN 13432: Požiadavky na obaly obnoviteľné kompostovaním a biodegradáciou. CEN, Brusel, 2000.
- ASTM International. ASTM D6400: Štandardná špecifikácia pre označovanie plastov určených na aeróbne kompostovanie v komunálnych alebo priemyselných zariadeniach. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Sjöström, E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd Edition. Academic Press, San Diego, 1993. (Kapitoly o štruktúre papiera a spájaní vlákien relevantné pre integritu slamenej steny.)
- Mangalam, AS, a kol. "Účinky orientácie vlákien v navinutých kompozitných rúrkach pri axiálnom stlačení." Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, zväzok. 40, vydanie 7, 2009, s. . 1142–1152. (Mechanika navíjania relevantná pre tvorbu slamených trubíc.)
- Agentúra na ochranu životného prostredia Spojených štátov amerických. Udržateľný manažment materiálov: Tovar krátkodobej spotreby, vrátane obalov. EPA, Washington, DC.
- Európska komisia. Smernica (EÚ) 2019/904 o znížení vplyvu určitých plastových výrobkov na životné prostredie. Úradný vestník Európskej únie, 2019.