Prehod s plastike na druge materiale v skodelicah za pijačo in slamicah za enkratno uporabo je bila ena največjih sprememb v dobavnih verigah v zadnjih desetih letih. Začelo se je z nekaj mestnimi prepovedmi v obalnih mestih. Nato je preraslo v niz pravil, ki so delovala skupaj. Ta pravila so spremenila način, kako restavracije, kavarne in proizvajalci pijač dobijo svoje slamice. V središču te spremembe je stroj, ki je bil do nedavnega majhen in poseben izdelek na večjem trgu pakirnih strojev. Ta stroj jeStroj za pitje papirnatih slamic za enkratno uporabo.
Ta članek vam pove, za kaj se ti stroji uporabljajo, kako delujejo in zakaj je njihova vloga tako hitro narasla.
Kaj je stroj
Stroj za izdelavo papirnatih slamic za enkratno uporabo je avtomatska proizvodna linija. Ravne papirnate zvitke spremeni v končne papirnate slamice za pitje, ki so narezane na pravo dolžino. Ime "avtomat" tukaj ne pomeni avtomata, iz katerega pijete. Namesto tega pomeni stroj, ki izdeluje predmete, ki jih uporabljate za pitje. To je proizvodno orodje, ne naprava za doziranje.
Stroj izvaja več zaporednih operacij: odvijanje in poravnavanje vložkov papirja, nanašanje lepila, navijanje papirja okoli oblikovalnega trna, strjevanje ali sušenje lepila, rezanje cevi na dolžino in izmet končnih slamic. Nekatere konfiguracije kot izbirne module dodajajo tiskanje v vrstici, posamezno zavijanje ali poševno rezanje. Osnovna enota pa skrbi za oblikovanje in rezanje jedrne cevi.
Zakaj so papirnate slamice zahtevale nove stroje
Vredno se je ustaviti, zakaj so bili namenski stroji potrebni. Plastični ekstruderji že desetletja izdelujejo slamice iz polipropilena in polistirena pri visoki hitrosti. Ti stroji stopijo polimerne pelete in jih ekstrudirajo skozi matrico, nato ohladijo in odrežejo neprekinjeno nit. Postopek je hiter, poceni in prizanesljiv do sprememb materiala.
Papir se ne obnaša kot staljena plastika. Ne morete ga iztisniti skozi matrico. Plast za plastjo jo morate naviti okoli obrazca. To zahteva bistveno drugačno mehaniko-sistemov za nadzor napetosti, postaj za nanašanje lepila, sušilnih tunelov in mehanizmov za rezanje, ki lahko obdelujejo vlaknasti material, ne da bi zdrobili ali strgali rob. Stroj za pitje iz papirnatih slamic za enkratno uporabo je-izdelan za natanko ta nabor postopkov.
Kako poteka proizvodni proces
Razumevanje, za kaj se stroj uporablja, zahteva sprehod skozi vsako stopnjo njegovega delovanja.
Odvijanje in montaža plasti
Večina papirnatih slamic je izdelanih iz več plasti. Tipična konfiguracija uporablja tri plasti: notranjo plast, ki je v stiku s tekočino, srednjo plast, ki zagotavlja prostornino in togost, in zunanjo plast, ki nosi kakršen koli površinski tisk ali premaz. Vsaka plast je lahko iz ločenega koluta, nameščenega na svojem stojalu za odvijanje.
Stroj potegne vse vložke hkrati skozi sistem za registracijo, ki jih ohranja poravnane. Neusklajenost med plastmi povzroči nagnjeno slamnato steno, ki oslabi strukturno celovitost in povzroči neenakomerno vlaženje, ko slamico položite v tekočino.
Uporaba lepila
Ko so vložki poravnani, gredo pod lepilne aplikatorje. Izbira lepila je pomembna. Formulacije-na vodni{3}}modificirani škrobi, mešanice polivinilalkohola in nekatera{4}}lepila na osnovi beljakovin-so običajna, ker so združljiva s shemami certificiranja za kompostiranje, kot sta EN 13432 (evropski standard) in ASTM D6400 (standard Združenih držav). Tali-lepila ponujajo hitrejše čase strjevanja, vendar lahko vplivajo na sposobnost kompostiranja, odvisno od formulacije.
Objavljena raziskava o vplivu lepil na odpornost papirnatih slamic poudarja ključni kompromis-: močnejša vezava izboljša odpornost proti razslojevanju, vendar lahko naredi končno slamico tršo in manj udobno v ustih. Pomembna je tudi globina penetracije lepila. Če se lepilo premočno zmoči, otrdi notranjo površino in ustvari neprijeten občutek v ustih. Če ne prodre dovolj, se plasti ločijo, ko slamica vpije tekočino.
Spiralno navijanje
Zlepljen papir vstopi v navijalni del, ki je mehansko srce stroja za pitje papirnatih slamic za enkratno uporabo. Tukaj vrtljivi trn ujame sprednji rob papirja. Trn je običajno izdelan iz poliranega nerjavečega jekla ali krom-jekla. Papir začne vleči v spiralni ovoj. Trn se vrti in papir se premika z nastavljeno hitrostjo. Razmerje med hitrostjo vrtenja in hitrostjo podajanja določa kot navijanja. In kot navijanja nato nadzoruje debelino stene slamice in njeno gostoto.
Zvite kompozitne cevi so bile obsežno raziskane v inženirski literaturi. Raziskave o učinkih orientacije vlaken v navitih ceveh pod aksialnim stiskanjem kažejo, da kot navitja neposredno vpliva na tlačno trdnost in upogibno obnašanje. Medtem ko te študije preučujejo napredne kompozite, geometrijska načela veljajo enako za navite papirnate cevi: preplitek kot povzroči tanko{2}}stensko strukturo, ki je nagnjena k sesedanju; preveč strm kot zapravlja material in zmanjšuje prožnost.
Sušenje ali utrjevanje
Po navijanju potrebuje lepilo čas, da se strdi. V neprekinjenih proizvodnih linijah se to dogaja v ogrevanem tunelu. Kroženje vročega zraka je najpogostejša metoda; nekateri stroji uporabljajo infrardeče grelne elemente, nameščene blizu površine trna. Cilj je dosledna izpostavljenost temperaturi po celotni dolžini slamice brez pregrevanja papirnih vlaken.
Pregrevanje odžene ostanke vlage iz samega papirja, zaradi česar je slamica krhka. Pod-ogretje pusti lepilo lepljivo, zaradi česar se sosednje slamice med izmetom zlepijo. Oba rezultata ustvarjata ostanke, zato je nadzor temperature v coni utrjevanja parameter, ki ga natančno spremljamo.
Rezanje
Posušena, navita cev izstopi iz trna in doseže rezalno postajo. Rotacijski noži ali servo{1}}giljotinska rezila režejo neprekinjeno cev na posamezne slamice enake dolžine. Oblika rezila in frekvenca ostrenja sta zelo pomembni, saj dolgočasno rezilo papir raztrga, namesto da bi ga čisto prerezalo, zaradi česar ostane raztrgan rob, ki se zatakne za ustnice in je neprijeten občutek.
Za aplikacije, ki zahtevajo koničaste konice-kot so slamice za škatle za sokove ali vrečke za pijače-modul za poševno rezanje lahko nadomesti ali dopolni postajo za-ravni rez. To poveča kompleksnost, vendar odpre dodatne oblike izdelkov.
Izmet in zbiranje
Narezane slamice zdrsnejo s trna. Odstranjujejo se zaradi gravitacije, stisnjenega zraka ali mehanskih potiskalcev. Nato padejo na tekoči trak. Ali pa padejo v zbiralnik. Ali pa gredo naravnost v pakirni del pozneje v liniji. Hitre proge imajo lahko na tej točki optične nadzorne kamere. Kamere iščejo napake, kot je lepilo, ki se ni dobro prijelo, kosi, ki niso pravilno poravnani, ali umazanija na površini.
Ključne meritve uspešnosti
Pri ocenjevanju, česa zmore stroj za pitje papirnatih slamic za enkratno uporabo, je pomembnih več meritev:
Hitrost proizvodnje. Začetni-stroji proizvedejo približno 60–100 metrov navite cevi na minuto, kar pomeni več sto slamic na minuto, odvisno od premera in dolžine reza. Visokohitrostni-modeli presegajo 150 metrov na minuto. Hitrost pa je smiselna le, če kakovost ostane dosledna-stopnje odpadkov nad nekaj odstotkov hitro zmanjšajo gospodarsko prednost.
Razpon premera slame. Večina strojev se prilagaja premerom med približno 6 mm in 12 mm. Širše slamice (za smutije ali mehurčkasti čaj) zahtevajo težje-trne in komponente večjega-premera. Ozke slamice (za koktajle) zahtevajo strožjo toleranco na napetost navijanja, da se izognete napakam v ovalnosti.
Nastavljivost dolžine. Dolžina reza mora biti nastavljiva brez obsežnega ponovnega mehanskega orodja. Servo{2}}pogonske rezalne postaje omogočajo operaterjem spreminjanje dolžine reza prek vmesnika nadzorne plošče. Starejši stroji morda zahtevajo ročno nastavitev časovnih odmikačev ali prestavnih razmerij.
Čas menjave
Preklapljanje med različnimi vrstami slamic zahteva čas. Na primer, preklopite s 6 mm široke in 200 mm dolge ravno odrezane slamice na 8 mm široke in 250 mm dolge poševno odrezane slamice. To pomeni, da morate zamenjati trn. Prav tako morate prilagoditi napetost navitja. Kot rezila premaknete na novo mesto. In posodobite nadzorni program. Stroji, ki so narejeni za prilagodljivo proizvodnjo, zmanjšajo ta izgubljeni čas. Uporabljajo hitro zamenljiva držala trnov. Prav tako shranijo recept v krmilnik HMI.
Varnost hrane in regulativni vidiki
Ker pride izhod tega stroja v stik s človeškimi usti, se o skladnosti z varnostjo hrane ni -mogoče pogajati. Vse površine, ki se med proizvodnjo dotikajo papirja-trn, vodilni valji, napenjalne palice in kontaktne točke v odsekih za rezanje in izmet-morajo biti iz materialov za živila-, običajno iz nerjavečega jekla stopnje 304 ali 316L po smernicah FDA Naslov 21 CFR in enakovredni evropski uredbi (ES) št.. 1935/2004 o materialih, namenjenih za stik s hrano.
Izbira lepila je enako urejena. V Združenih državah morajo biti lepila, ki se uporabljajo v-stiku z živili, v skladu z FDA 21 CFR 175.105 (lepila) ali ustreznimi razdelki programa za obveščanje o snoveh, ki pridejo v stik z živili. V Evropi lepila spadajo pod Uredbo EU št. . 10/2011 o plastičnih materialih in izdelkih, namenjenih za stik z živili, tudi če samo lepilo ni plastika. Veljajo omejitve migracije za določene snovi in proizvajalci običajno od dobaviteljev zahtevajo, da zagotovijo dokumentacijo o--izjavi o skladnosti za vsako serijo lepila.
Okoljski kontekst in posledice življenjskega cikla
Papirnate slamice obstajajo predvsem zaradi skrbi za okolje glede plastičnih odpadkov. Toda čista korist za okolje je odvisna od več kot le tega, iz česa je slama narejena. Ocena življenjskega cikla (LCA) je metoda, ki sledi pravilom ISO 14040 in ISO 14044. Ta metoda obravnava vplive pridobivanja surovin, izdelave izdelka, pošiljanja, uporabe in nato, kaj se z njim zgodi ob koncu življenjske dobe.
Študije so primerjale profile LCA papirnatih slamic z bioplastiko PLA in navadnimi polipropilenskimi slamicami. Te študije so dale mešane rezultate. Papirnate slamice imajo običajno nižje emisije fosilnega ogljika, ko dobite surovine. To je zato, ker je papir izdelan iz obnovljive celuloze. Toda papirnate slamice med proizvodnjo porabijo več energije zaradi korakov navijanja, sušenja in rezanja. Papirnato slamico lahko imenujemo "primerna za kompostiranje" samo, če gre res v industrijsko kompostirnico, ki upošteva pravila EN 13432 ali ASTM D6400. Če papirnata slamica konča na odlagališču, tam ni zraka. Tako se slama zelo počasi razgradi. Potem se njegova okoljska korist v primerjavi z lahko plastično slamico močno zmanjša.
Z vidika strojev to pomeni, da je stroj za pitje papirnatih slamic za enkratno uporabo najbolje razumeti kot omogočajočo tehnologijo-proizvaja format, ki lahko prinese okoljske koristi, če okoliški sistem (infrastruktura za kompostiranje, obnašanje potrošnikov pri odlaganju, logistika dobavne verige) podpira te koristi.
Aplikacije v panogah
Medtem ko je strežba hrane najbolj vidna aplikacija, papirnate slamice za enkratno uporabo služijo dodatnim trgom:
Pakirane pijače: Škatle za sokove, škatle za mleko in pijače v vrečkah pogosto vključujejo vnaprej-pritrjeno ali vključeno papirnato slamico. Te slamice pogosto zahtevajo poševno rezanje ali gibljive členke.
Medicinske in laboratorijske nastavitve: slamice za-vzorčenje za enkratno uporabo za diagnostične komplete, zlasti tam, kjer je zmožnost kompostiranja ali zmanjšana vsebnost plastike predpisana v skladu z institucionalnimi politikami javnih naročil.
Gostinstvo in dogodki: velika-prizorišča (stadioni, festivali, letališča), ki se soočajo z regulativnimi pritiski ali zavezami podjetij glede trajnosti, vse pogosteje uporabljajo papirnate slamice za koncesijske stojnice.
Maloprodajna embalaža: slamice, ki se prodajajo v več-zavitkih za domačo uporabo, pogosto z okrasnim tiskom na zunanji plasti.
Vsaka aplikacija lahko naloži nekoliko drugačne zahteve za stroj-drugačne razpone premera, dolžine reza, geometrijo konic ali količino pretoka. Večina sodobnih strojev ponuja zadostno konfiguracijo, da služi več kot enemu od teh segmentov brez večjih sprememb strojne opreme.
Reference
- TAPPI Press. TAPPI T559: Vodovpojnost urejenega (Cobb) papirja. Standardi TAPPI, Atlanta, GA.
- Evropski odbor za standardizacijo. EN 13432: Zahteve za embalažo, ki jo je mogoče predelati s kompostiranjem in biorazgradnjo. CEN, Bruselj, 2000.
- ASTM International. ASTM D6400: Standardna specifikacija za označevanje plastike, zasnovane za aerobno kompostiranje v komunalnih ali industrijskih obratih. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Tehnični odbor ISO 207. ISO 14040: Upravljanje z okoljem - Ocena življenjskega cikla - Načela in okvir. ISO, Ženeva, 2006.
- Tehnični odbor ISO 207. ISO 14044: Upravljanje z okoljem - Ocena življenjskega cikla - Zahteve in smernice. ISO, Ženeva, 2006.
- Mangalam, AS, et al. "Učinki orientacije vlaken v navitih kompozitnih ceveh pod aksialnim stiskanjem." Kompoziti, del A: uporabna znanost in proizvodnja, letnik. 40, številka 7, 2009, str. 1142–1152.
- Chidambarapandian, S., et al. "Vpliv polivinilalkoholov na lepila za papirnate slamice in vpliv na odpornost slamic." Journal of Polymers and the Environment, letnik. 31, 2023. (ResearchGate dostop do celotnega-besedila.)
- Ameriška uprava za hrano in zdravila. 21 CFR, del 175: posredni aditivi za živila: lepila in komponente premazov. FDA, Washington, DC.
- Evropska komisija. Uredba (ES) št. . 1935/2004 o materialih in izdelkih, namenjenih za stik z živili. UL L 338, 2004.