A világ egyre távolodik az egyszer használatos- műanyagoktól. Ez alig tíz év alatt megváltoztatta a szívószálas ipart. A szabályok szigorodtak Európában, Észak-Amerikában és Ázsia egyes részein. A gyártóknak tehát gyorsan kellett dolgozniuk a gyártósorok megváltoztatásán. Az eredmény egy speciális gépkészlet, amely a tekercspapírt működő, erős szívószálakká alakítja. Ezen gépek között aferde papírszalma készítő gépmegvan a maga különleges helye. Ez nem a szalmaképződés miatt van. Ez annak köszönhető, hogy hogyan vágják a szalmát.
Mitől különbözik egy ferde papírszalmakészítő gép
A legtöbb papírszalmagép egyenesen{0}}vágott szívószálat gyárt. A csövet feltekerjük, felragasztjuk és a tengelyére merőlegesen felszeleteljük. Ez jól működik üdítős szökőkutaknál és turmixboltoknál, de küzd a gyümölcslevek dobozaival, zacskós italaival és lezárt italos tartályaival. Egy egyenesen-vágott hegy lecsúszhat a szúrási pontról. Összecsukható. Előfordulhat, hogy nem szúrja át a lécsomagolást lezáró laminált fóliát vagy műanyag fóliát.
A Bevel Paper Straw Készítő gép ezt úgy oldja meg, hogy ferdén vágja a szalmát. A ferde hegyes hegyet hoz létre,{1}}nem elég éles ahhoz, hogy veszélyes legyen, de eléggé kúpos ahhoz, hogy az erőt egyetlen pontra összpontosítsa. Ez a szívószálat funkcionális piercingeszközzé varázsolja. Ugyanez az elv teszi könnyebbé az éles ceruzával az írást, mint a tompa ceruzával.
A termelési munkafolyamat a gyakorlatban
A ferde{0}}vágási folyamat egy hosszabb gyártási lánc végén található. A gép szerepének megértéséhez segít nyomon követni a teljes sorozatot a nyersanyagtól a késztermékig.
1. lépés: Papír feltekercselése és réteg kialakítása
A gyártás papírtekercsekkel kezdődik. Ez általában három-rétegű szerkezet: egy belső, egy középső és egy külső réteg. Minden réteg más minőségű papírt használhat. A belső réteg, amely érintkezik az itallal, általában élelmiszer--minőségű nátronpapír vagy szulfitpapír. A külső réteg nyomtatott minták-logókat, mintákat vagy márkaszíneket hordoz.
A papír egy letekercselő állványon halad át, és egy ragasztóállomásba kerül. A vízbázisú ragasztókat, jellemzően módosított keményítőket vagy alginát{2}}alapú készítményeket szabályozott mintákban alkalmazzák. A ragasztónak át kell nedvesítenie a papír felületét anélkül, hogy átázna. A TAPPI szabványok a víz{5}}alapú ragasztó behatolására szálas aljzatokban hasznos referenciapontokat kínálnak arra vonatkozóan, hogy ez miért számít,-a túl sok behatolás gyengíti a kötést; túl kevés olyan szívószálat hoz létre, amely folyadékban rétegesedik.
2. lépés: Spirál tekercselés
A felhajtott{0}}papír egy tekercselő tüskébe kerül. Ez egy fém tengely,-általában rozsdamentes acél, gyakran polírozott vagy bevont felülettel, hogy megakadályozza a tapadást. A papírt spirálmintával a tüskére tekerjük. A tekercselési szög határozza meg a szalma falvastagságát és szerkezeti sűrűségét.
A spirális tekercselési eljárást sokat tanulmányozták a kompozit csövek készítésével foglalkozó cikkekben. A Composites A részében és más hasonló folyóiratokban végzett tanulmányok azt vizsgálták, hogyan működik együtt a tekercselési szög, a feszültség és a ragasztó kikeményedési sebessége. És ezek a dolgok döntik el, milyen erős lesz a végső cső. Míg ezek a tanulmányok a fejlett kompozitokra összpontosítanak, a mögöttes mechanika-feszesség-vezérelt szálelhelyezés és ragasztóanyag-megszilárdulás-közvetlenül releváns a papírszalma tekercselésénél.
3. lépés: Szárítás és kikeményedés
Miután feltekerték, a cső még nem stabil. A ragasztó továbbra is aktív. A szalmával{2}}töltött tüske egy szárítórészen halad át. A nagy sebességű-vonalakon ez lehet egy forró-levegő-alagút vagy infravörös fűtőszakasz. A cél az, hogy a ragasztót a papír túl-szárítása nélkül érjük el a végső kötésig. A túl-száradt papír törékennyé válik; Az alul-keményedett ragasztó szívószálakat hoz létre, amelyek a folyadékkal való érintkezés után perceken belül megpuhulnak.
Egy ferde papírszalmagyártó gép beépítheti ezt a szárítási lépést, vagy előszárított csöveket{0}}kaphat egy felfelé irányuló tekercselőgéptől. A konfiguráció attól függ, hogy a ferde vágó önálló egység, vagy egy kombinált tekercselés-és-vágóvonal része.
4. lépés: A ferde vágás
Ez a meghatározó művelet. A szárított szalma csövet egy vágóállomásra táplálják. Ellentétben az egyenes-vágógéppel, amely egy egyszerű guillotine-t vagy forgó pengét használ, amely merőleges a cső tengelyére, a ferde vágóállomás szögben áll.
A vágópenge-általában egy nagy-sebességű forgókés vagy egy szervo-vezérelt szögletes guillotine-határoló szögben vágja át a csövet. A szokásos ferdeszögek 15 és 45 fok között vannak, a tervezett alkalmazástól függően. A meredekebb szög élesebb hegyet eredményez, de csökkenti a szalmafal keresztmetszeti integritását a vágott élnél. A kisebb szög több falszerkezetet őriz meg, de kevésbé hatékony szúrócsúcsot eredményez.
A vágásnak tisztának kell lennie. A ferde papírszélek szakadt vagy összenyomott élei rontják a szívószál működését és megjelenését is. Tehát a géptervezők ezt néhány módon megoldják. Megfelelő pengeanyagot választanak (gyakran kemény szerszámacélt vagy volfrám-karbidot). Tervet használnak, hogy a pengét élesen tartsák. A szalmát pedig a vágás közben szorosan befogják.
5. lépés: Távolítsa el a-tüskét és gyűjtse be
Vágás után a szívószálakat el kell távolítani a tüskéről. Egyes kiviteleknél a tüske rögzített tengely, és a szívószálakat pneumatikus vagy mechanikus kilökőrendszer tolja le. Más esetekben a tüske maga egy visszahúzható tüske-szegmentált elemek halmaza, amelyek összecsukódnak befelé, hogy kiszabadítsák a szalmát.
A kidobott szívószálakat rendszerint egy csúszdán keresztül egy gyűjtőedénybe vagy egy szállítószalagra gyűjtik össze a későbbi csomagoláshoz.
Műszaki szempontok a géptervezésben
Számos tervezési paraméter határozza meg, hogy a ferde papírszalmagyártó gép megbízhatóan teljesít-e a gyártás során.
Vágási szög pontosság. A ferde szögnek egyenletesnek kell lennie minden szalmaszálnál a gyártás során. Az inkonzisztens szögek olyan szívószálakat eredményeznek, amelyek következetlenül szúrnak át-egyesek tisztán kilyukasztják a gyümölcsleves dobozt, mások pedig lecsúsznak a felületről. A szervo-vezérelt vágóállomások ma már elterjedtek a magasabb kategóriás{5}}gépekben, mivel lehetővé teszik a precíz szögbeállítást mechanikus újrakonfigurálás nélkül.
A penge élettartama és karbantartása. A vágópapír koptató hatású. Még jó minőségű-pengeanyagok esetén is előfordul az élek károsodása. Egyes gépek automatikus pengeindexelő vagy cserebejelentő rendszert tartalmaznak. Mások a kezelői menetrendekre hagyatkoznak. A különbség a termék minőségének állandóságában mutatkozik meg hosszú gyártási folyamatok során.
Átbocsátóképesség és szinkronizálás. A szalmatermelésben gyakran a ferde vágás a sebesség{1}}korlátozó lépés. A tekercselés gyors lehet; a szárítás párhuzamosítható; de a vágás-különösen a szögletes vágás, amely precíz szalmapozíciót igényel,- szűk keresztmetszetet jelenthet. A modern gépek ezt a több-állomásos vágófejekkel oldják meg, amelyek a szalma adagolásával együtt forognak, lehetővé téve a folyamatos, nem pedig szakaszos vágást.
Anyagkompatibilitás. Nem minden papír viselkedik egyformán ferde vágás esetén. A magas rövid-rosttartalmú (például az eukaliptuszpép által dominált) papírok másképpen törhetnek össze, mint a hosszú-szálas puhafa nátronpapírok. Azok a gépbeállítások, amelyek az egyik papírtípusnál működnek, egy másik papírfajtán ferde vágást okozhatnak. Ez az egyik oka annak, hogy a gyártási kísérletek bevett gyakorlatnak számítanak egy új papírbeszállító minősítésekor.
A tágabb kontextus: teljesítmény és észlelés
A ferde papírszívószálak a funkcionalitás és a fogyasztói elfogadottság metszéspontjában helyezkednek el. Az egyenesen-vágott papírszalma funkcionálisan számos alkalmazáshoz megfelelő, de nem reprodukálja azt a felhasználói élményt, amelyet egy műanyag szívószál áthatol egy lezárt edényben. A ferde hegy visszaadja ezt az élményt.
A papírszívószálak fogyasztói elfogadásával kapcsolatos kutatások számos visszatérő panaszt azonosítottak: szájban érzett érzés (papír íze vagy textúrája), szerkezeti hiba (a szívószál összeomlik vagy leválása) és funkcionális korlátok (a lezárt tartályok átszúrásának képtelensége). A levágott-szalma közvetlenül a harmadikat szólítja meg. Ez önmagában nem oldja meg az első kettőt,{3}}amelyek a papírformálás, a ragasztókémia és a tekercselési sűrűség fejlesztését igénylik.
A szívószálak életciklus-értékelési (LCA) tanulmányai, beleértve azokat is, amelyek a papírt a PLA bioműanyaggal és a polipropilénnel hasonlítják össze, következetesen azt találják, hogy a szívószál környezeti teljesítménye nagymértékben függ az életciklus{0}}végére vonatkozó feltételezésektől. A nem komposztált vagy újrahasznosított papírszalma korlátozott előnyt kínál az energia-visszanyeréssel elégetett műanyagszalmához képest. A vágómechanizmus ennek a nagyobb rendszernek a része,{4}}lehetővé teszi a termékformátumot, de a környezeti előny attól függ, hogy mi történik azután, hogy a szalma elhagyja a gyártósort.
Alkalmazások és piaci szegmensek
A ferdén{0}}vágott papírszívószálakat leggyakrabban gyümölcsleves dobozokhoz és tasakos italokhoz kötik. A formátum szabványos az európai piacokon, ahol az egyszer használatos- műanyagokra nehezedő szabályozási nyomás korábban felgyorsult, mint sok más régióban. Észak-Amerikában a formátum elterjedt, amikor a nagy vendéglátóipari márkák a fogyasztói nyomásra és az önkormányzati szabályozásra válaszul eltértek a műanyag szívószálaktól.
Az italcsomagoláson túl a ferdén{0}}vágott szívószálak megjelennek az orvosi és laboratóriumi ellátási környezetben, ahol egy hegyes hegy hasznos a lezárt mintatartályokhoz való hozzáféréshez. A papírhordozó kompatibilis a komposztálhatósági tanúsítási rendszerekkel (mint például az EN 13432 Európában vagy az ASTM D6400 az Egyesült Államokban), ami a formalizált fenntarthatósági beszerzési követelményekkel rendelkező intézmények számára releváns.
Hivatkozások
- TAPPI Nyomja meg. TAPPI Hasznos módszerek: Ragasztók és kötési szilárdság szál{1}}alapú szubsztrátumokban. TAPPI Standards, Atlanta, GA.
- Európai Szabványügyi Bizottság. EN 13432: A komposztálás és biológiai lebomlás útján visszanyerhető csomagolás követelményei. CEN, Brüsszel, 2000.
- ASTM International. ASTM D6400: A városi vagy ipari létesítményekben aerob komposztálásra tervezett műanyagok címkézésének szabványos előírása. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Sjöström, E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications{1}}nd Edition. Academic Press, San Diego, 1993. (Fejezetek a papír szerkezetéről és a szálak kötéséről, amelyek a szalmafal integritására vonatkoznak.)
- Mangalam, AS és mtsai. "Szálorientációs hatások tekercselt kompozit csövekben axiális kompresszió alatt." Composites A. rész: Applied Science and Manufacturing, . 40. kötet, 7. szám, 2009, pp. 1142–1152. (A szalmacső kialakítására vonatkozó tekercselési mechanika.)
- Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége. Fenntartható anyaggazdálkodás: nem tartós áruk, beleértve a csomagolást. EPA, Washington, DC.
- Európai Bizottság. Az (EU) 2019/904 irányelv egyes műanyag termékek környezetre gyakorolt hatásának csökkentéséről. Az Európai Unió Hivatalos Lapja, 2019.