V proizvodni verigi papirnatih lončkov za enkratno uporabo postopek tiskanja neposredno določa videz in varnost izdelka. Ker je osnovni podporni material stroja za papirne skodelice, mora izbira materialov za tiskanje upoštevati varnost stika s hrano, združljivost postopkov in prijaznost do okolja. V tem prispevku so značilnosti in tehnološke zahteve materialov za tiskanje papirnatih skodelic sistematično analizirane iz treh ključnih razsežnosti: substrata, premaza in črnila.
Osnovni materiali: fizikalne-kemijske lastnosti substrata iz rastlinskih vlaken
Tiskanje papirnatih skodelic temelji na kemični lesni kaši, predvsem iz rastlinskih vlaken (kot so pluta in trd les), obdelanih, defibriliranih, rafiniranih in presejanih. V skladu s standardi za materiale in izdelke iz kartona in papirja v stiku z živili (GB4806.8) morajo biti izpolnjeni naslednji ključni indikatorji za osnovni papir:
- Osnovna teža in togost: Osnovna teža je običajno med 140 in 350 350 g/m2, togost pa zahteva, da oblika skodelice ostane enaka pod težo tekočine in lastne strukture. Na primer, papirnata skodelica z 8 unčami mora biti dovolj trda, da vzdrži lastno težo in pritisk tekočine, ki jo vsebuje.
- Svetlost in površinska obdelava: Svetlost mora izpolnjevati zahteve glede jasnosti tiska, vendar so fluorescentna belila prepovedana. Koronska obdelava površine, površinska napetost od 29 do 31 mN/m do več kot 40 mN/m, izboljša oprijem črnila.
- Penetracija in velikost: Postopek določanja velikosti nadzoruje prepustnost vode in preprečuje, da bi tekočine zmehčale skodelico. Kozarce za hladne pijače je treba na primer poškrobiti ali nanesti v sloje, da se prepreči kondenzacija.
Funkcionalni premazi: dvojni zaščitni mehanizem PE folij
Osnovni papir mora skozi postopek laminacije skozi polietilensko (PE) folijo, da se oblikuje jedrna vodoodporna in proti{0}}prepustna funkcionalna plast. Glede na uporabo lahko premaz razdelimo na eno-stranski PE in dvo-stranski PE:
- Enostranski-PE-laminirani papir: PE velja samo za notranjo steno in je primeren za skodelice za tople napitke. Polietilen mora biti odporen-na vročino (prenesti temperature nad 100 stopinj) in v skladu s higienskim standardom za izdelke za oblikovanje polietilena za embalažo hrane ((GB/T). Skodelice za vroče pijače Starbucks, na primer, uporabljajo posebno formulacijo PE, da preprečijo sproščanje škodljivih snovi pri visokih temperaturah.
- Dvostranski-PE-laminirani papir: PE je primeren za notranje in zunanje stene ter se pogosto uporablja v skodelicah za hladne pijače. Zunanji PE mora biti nizko{3}}temperaturno krhek, da se prepreči mehčanje papirja zaradi hladnih pijač. Skodelice za sladoled McDonald's so na primer v dvo-stranski PE konstrukciji, ki ohranja trdoto pri -18C.
Točka tveganja pri procesu: v papirnatih skodelicah slabe kakovosti je lahko uporabljen recikliran PE, ki med predelavo sprošča mehčala ftalatov. Dolgotrajno-uživanje teh snovi lahko moti endokrino delovanje. Zato morajo ugledne proizvajalce certificirati organizacije, kot je SGS, da zagotovijo, da vsebnost težkih kovin (npr. svinca, kadmija) v PE folijah ostane pod 0,01 mg/kg.
Tiskarska črnila: ravnotežje med varnostjo in funkcionalnostjo
Črnila za tiskanje papirnih skodelic morajo izpolnjevati tri glavne zahteve:
- Varnost-za živila: črnilo mora biti v skladu z nacionalnimi standardi varnosti hrane za materiale in aditive za izdelke, ki so v stiku z živili (GB9685). Topila morajo biti na primer nizko-strupene snovi, kot sta etanol ali etil acetat, medtem ko so aromatski ogljikovodiki, kot sta toluen in ksilen, prepovedani.
Združljivost postopka:
- Nadzor temperature sušenja: Temperaturo sušenja črnila je treba vzdrževati pod pragom peroksidne reakcije PE folij (običajno manj kot ali enako 80 stopinj), da preprečite slabo toplotno tesnjenje. Na primer, blagovna znamka stroja za papirne skodelice, ki uporablja črnilo za hitro sušenje pri nizki temperaturi, čas sušenja se zmanjša na 3 sekunde, učinkovitost proizvodnje se poveča za 40 %.
- Meja ostankov topil: Ostanki topil v črnilu ne smejo preseči 0,5 mg/dm2, da preprečite zamegljenost črnila ali slab oprijem na zapečatene robove. Eno podjetje uporablja plinsko kromatografijo za zmanjšanje ostankov topil na manj kot 0,2 mg/dm2.
Funkcionalne zahteve:
- Toplotna odpornost: črnilo skodelice za vročo pijačo ne sme zbledeti pri 85 stopinjah, medtem ko mora biti črnilo skodelice za hladno pijačo stabilno pri -18 stopinjah.
- Odpornost proti obrabi: Dodatek nano-delcev silicijevega dioksida poveča odpornost plasti črnila proti obrabi na več kot 500 ciklov (standard trenja: kolo CS-10, tlak 1 kg).
UVOD Procesna sinergija: dinamično ujemanje materiala z opremo
Izbira materialov za tiskanje papirnatih skodelic mora biti tesno povezana s parametri opreme:
- Združljivost s tiskarskim strojem: Na primer, določena vrsta stiskalnice za papirne skodelice uporablja 17 gumijastih valjev, ki razpršujejo črnilo za obvladovanje nepravilnega tiskanja na skodelice od 4 do 24 unč. Vendar pa to zahteva, da mora biti hrapavost površine papirja (Ra) manjša ali enaka 1,6 mikrona, sicer lahko pride do neenakomerne debeline plasti črnila.
- Nadzor natančnosti izrezovanja: Dimenzijsko napako surovega odseka je treba nadzorovati na ±0,1 mm, da se prepreči premik telesnih šivov. Eno podjetje je uporabilo tehnologijo laserskega -rezovanja za zmanjšanje stopnje napake z 0,5 odstotka na 0,02 odstotka.
- Parametri procesa vročega stiskanja: Med oblikovanjem telesa skodelice je treba temperaturo toplotnega tlaka dinamično prilagoditi glede na tališče PE folije (običajno 110-130 stopinj). Na primer, stroji za papirne skodelice uporabljajo infrardeče termometre za zagotavljanje povratnih informacij o temperaturi v realnem času, s čimer povečajo trdnost tesnjenja na 12/15 mm (industrijski standard Večji ali enak 8 N/15 mm).
Industrijski trendi: dvojne nadgradnje varstva okolja in delovanja.
Z izvajanjem »štirinajstega pet-letnega načrta« za nadzor onesnaževanja s plastiko se materiali za tiskanje papirnatih skodelic razvijajo v dve smeri:
- Premazi na biološki osnovi: nekatera podjetja pilotno uporabljajo premaze s polimlečno kislino (PLA) z več kot 90-odstotno stopnjo biorazgradnje. Vendar ostajajo tehnični izzivi, kot je omejena toplotna odpornost (do 60 stopinj).
- Tehnologija digitalnega tiska: Digitalni tisk z UV črnilom je mogoče prilagoditi po meri brez potrebe po izdelavi plošč. Vendar pa je treba razrešiti postopek utrjevanja črnila z emisijami ozona. Eno podjetje je uporabilo tehnologijo strjevanja s hladno svetlobo LED za zmanjšanje koncentracije ozona na 0,01 ppm (precej pod nacionalnim standardom 0,1 ppm).
Zaključek:
Izbira materialov za tiskanje papirnatih skodelic vključuje zapleteno ravnotežje med varnostjo, obdelavo in stroškovno-učinkovitostjo. Od fizikalnih lastnosti rastlinskega-papirja do kemične stabilnosti polietilenskih filmov in združljivosti barv-za živila, vsaka stopnja zahteva strogo standardno testiranje in nadzor postopka. S strožjimi okoljskimi predpisi in spreminjajočimi se zahtevami potrošnikov se bo prihodnost materialov za tiskanje papirnatih skodelic gibala v varnejšo, učinkovitejšo in bolj trajnostno smer ter zagotavljala visoko-možnosti pakiranja za hitro-svetovno rastočo industrijo potrošniškega blaga.