A szívószálak piaca döntően a papír felé tolódott el, miután az egyszeri-használatra vonatkozó műanyagra vonatkozó korlátozások érvénybe léptek az Európai Unióban (2019/904/EU irányelv), az Egyesült Királyságban (A környezetvédelmi (műanyag szívószálak, vattacsomók és keverők) (Anglia) 2020-as rendeletei, valamint egyre több ázsiai és észak-amerikai jogrendszer. Ezen a papírszalma-kategórián belül a rugalmas vagy hajlítható változat jelentős prémiumot képvisel -, amely lehetővé teszi az ivók számára, hogy a szívószálat a szájuk felé döntsék anélkül, hogy felemelnék a csészét. Ez a szolgáltatás a kórházakban, a kisegítő{6}}lakólétesítményekben, a gyermekital-szolgáltatásban és a speciális kávézók formáiban nagyra értékelik. Ennek a funkciónak az előállításához olyan gépekre van szükség, amelyek számos alapvető módon eltérnek az egyszerű szalmagyártástól-. E különbségek megértése azzal kezdődik, hogy pontosan boncolgatjuk, mi aRugalmas papírszalma készítő gépúgy van kialakítva, hogy egy szabványos egység nem tudja.
1. Az alapfolyamat hézaga: Elsődleges formázás vs. másodlagos harmonikaformálás
Minden papírszalma egy spirális-tekercses cső-formázó egységen kezdődik: élelmiszer--minőségű nátronpapír - jellemzően 60–120 g/m2, amely megfelel az FDA 21 CFR § 176.180 előírásainak az élelmiszerekkel érintkező papíralkatrészekre vonatkozóan, és az EU rendelet 10/1} műanyaggal érintkező változata: {10101}. szögben egy tüske körül, víz-alapú élelmiszer--biztonságos ragasztóval ragasztva, feszítőgörgők alatt megszilárdítva és hosszra vágva. Ez a folyamat egyenes, egyenletes csövet eredményez. Itt megáll egy normál papírszalma gép.
Egy rugalmas szalmagép folytatja a folyamatot egy másodlagos állomáson keresztül, amely teljes egészében a harmonika (harmonika) szakasz kialakítására szolgál. Ez az állomás mechanikailag különbözik mindentől, ami felfelé halad. Egy sor ellentétes szerszámkerékkel vagy egy dugattyús krimpelőszerszámmal - a gép felépítésétől függően - pontosan szabályozott radiális és axiális összenyomást alkalmaz az előre-formázott cső meghatározott zónájában, jellemzően 15–35 mm-re az egyik végétől. Az eredmény egy sor, egyenletesen elhelyezkedő kerületi hajtás, amely lehetővé teszi a szalma 180 fokos meghajlását anélkül, hogy megtörne, összeesne vagy elválik. Egyetlen szabványos tekercselő{10}}és-vágógép sem tudja integrált lépésként végrehajtani ezt a műveletet; utólagos felszerelése mechanikailag nem praktikus.
Az elsődleges csőalakítás és a másodlagos harmonikaformálás közötti szétválasztás nem kis különbség -, megduplázza azon kritikus folyamatparaméterek számát, amelyeket a gépnek egyidejűleg kell vezérelnie.
2. Forgácsgeometria és méretpontosság
A harmonika szakasz geometriailag igényes. Minden hajtásnak:
Egyenletes osztásközzel (a szomszédos hajtások közötti távolság a középponttól -középpontig, általában 1,8–2,8 mm szabványos 6–8 mm átmérőjű szívószál esetén)
Érjen el pontos hajtási mélységet, amely meghatározza a hajlítási szöget és a helyreállítási erőt is
Tartson állandó falvastagságot a redőgyökereknél, ahol a legnagyobb a feszültségkoncentráció
ARugalmas papírszalma készítő gép, a krimpelőszerszám pár precíziós-csiszolású, hogy megfeleljen az általa feldolgozandó adott szalmaátmérő és papír-falvastagság kombinációjának. A minőségi gépeknél a préselési hézag tűréshatára ±0,05 mm vagy jobb. A présszerszám rés és a tényleges falvastagság közötti eltérés (amely a papír{5}}tekercset jellemzőitől függően változik) az elsődleges oka a hajtási repedéseknek vagy a fehéredésnek - látható hibáknak, amelyek a minőségellenőrzés során elutasítást váltanak ki.
A szabványos egyenes{0}}szalmagépekhez nincs szükség ilyen szerszámokra. Alakítótüskék és feszítőgörgők folyamatos -húzási tekercselési dinamikára lettek optimalizálva, nem pedig a kész csőfal időszakos nyomóterhelésére. A szerkezeti követelmények teljesen mások.
3. Papírspecifikáció: Miért igényel többet a harmonika?
A rugalmas szívószál papír kiválasztása korlátozottabb, mint az egyenes megfelelője esetében. A harmonika formázási folyamat során minden egyes hajtásgyökeret ismételt hajlítási ciklusoknak - hajtanak végre magán a hajtáson keresztül a gyártás során, majd a felhasználói hajlításon keresztül a szervizelés során. Két mechanikai tulajdonság válik kritikussá:
Hajlítási merevség a réteg tapadási egyensúlyával szemben.Ha a papír -a-papír kötődése a feltekercselt rétegek között (amelyet az alakító ragasztó biztosítja) nem kielégítő, a hajtás rétegek közötti nyírási tönkremenetelhez vezet -, amely a papírrétegek elválasztásaként látható a hajtási vonal mentén. A TAPPI T 569 (interlamináris nyírószilárdság spirális-csövekhez) megfelelő viszonyítási alap; A rugalmas-szalmapapírt általában ennek a kritériumnak megfelelően választják ki és tesztelik, annak ellenére, hogy a szabványt általános csőalkalmazásokhoz fejlesztették ki.
Nedves repedési szilárdság-üzem közbeni nedvesség mellett.Az ISO 2758 (papír felszakadási szilárdsága) és a TAPPI T 403 határozza meg a nedves felszakítási szilárdságot. A hajlékony szalmaharmonika rész különösen érzékeny a nedvesség-gyorsított lágyulására, mivel a redőgyökerek helyileg csökkentett falvastagságot és fokozott feszültséget okoznak. A flexibilis szívószálak papírra vonatkozó specifikációi általában nagyobb nedves-szakítószilárdságot követelnek meg, mint az egyenes-szalmapapírhoz -, gyakran 40–55%-os nedves/száraz húzási arányt, nem pedig az egyenes csőhöz megfelelő 25–35%-ot.
Az ebbe a kategóriába tartozó jól -meghatározott gépek közé tartoznak a bejövő papírtekercs feszességét szabályozó rendszerek terhelési-cella visszajelzéssel, mivel az inkonzisztens letekercselési feszültség - még egyetlen tekercsen belül is - megváltoztatja a feltekercselt cső falsűrűségét, amely azután közvetlenül továbbterjed a hajtás minőségére a másodlagos állomáson.
4. Ragasztási követelmények a harmonikaállomáson
A papírszívószálak szabványos formázó ragasztója egy víz-alapú dextrin vagy módosított keményítő ragasztó, amelyet 40–80 g/m² mennyiségben alkalmaznak a spirális-csövön. Egyenes szívószálak esetén ennek a ragasztónak a feladata hatékonyan a tekercselés tömörítésével ér véget.
Rugalmas szívószálak esetében ugyanannak a ragasztónak egy további feladatot is el kell látnia: kellően rugalmasnak kell maradnia a kikeményedés után, hogy túlélje a harmonika hajtogatási lépését a ridegség károsodása nélkül. Egyes képződő ragasztók, amelyek elfogadhatóan működnek az egyenes-szalmagyártásban - különösen erősen térhálósított, nagy kezdeti zöldszilárdsággal - rendelkező készítményekben, környezeti hőmérsékleten túl merevvé válnak ahhoz, hogy alkalmazkodjanak a hajtás gyökereinél jelentkező igénybevételhez. Ez a ragasztóréteg, nem pedig maguk a papírszálak törését okozza a préselés során.
Az oldat jellemzően módosított polivinil-alkohol (PVOH) vagy etilén-vinil-acetát (EVA) víz{0}}alapú ragasztó, szabályozott nyúlási-at-szakadási tulajdonságokkal. A PVOH és az EVA FDA-GRAS státusza közvetett élelmiszerrel való érintkezés esetén (21 CFR § 176.180) azt jelenti, hogy az élelmiszerbiztonság megmarad; a mérnöki nyereség lényegesen javítja a hajtás integritását. Nem minden szabványos papírszalmagépet terveztek a rugalmas szalmagyártáshoz megfelelő, magasabb költségű-ragasztórendszerekhez.
5. Sebesség, áteresztőképesség és az Inline vs. Offline architektúra kérdés
Az egyenes{0}}szalmagép folyamatos-húzórendszerként működik: a papírszalag állandó sebességgel mozog, a tüske folyamatosan tekercsel, és a repülési korlát (szervo-lánctalpas) akár 80–120 m/perc csőkimeneti sebességgel állítja elő a szalmát modern, nagy-sebességű egységeken. Az áteresztőképességet alapvetően a tekercselési sebesség és a vágási frekvencia korlátozza.
A harmonikaformálás ilyen sebességgel nem történhet soron belül. Minden krimpelési ciklus megköveteli, hogy a cső egy pillanatra a szerszámban maradjon. A jelenlegi gyártási gépekben két építészeti megközelítés létezik:
Inline integrált gépekvezérelt -hangmagasságú szakaszos-adagoló mechanizmust építsenek be a tekercselő rész és a harmonikaállomás közé. A csövet folyamatosan feltekercseljük, puffereljük, majd átlépjük a krimpelőszerszámokon a harmonika állomás ciklusfrekvenciájával. Ez megőrzi az egyetlen-gép-lábnyomú integrációt, de szervo-vezérelt szinkronizálást igényel két mechanikailag eltérő folyamatmód között, - ezért ezek a gépek lényegesen összetettebbek és drágábbak, mint a szabványos egységek.
Offline (utó{0}}feldolgozó) hajlítógépekvegyen egyenes előre{0}}a szívószálakat bemenetként, és alakítsa ki a harmonikaszekciót egy külön dedikált egységben. Ez szétválasztja a két folyamatot, de megköveteli a folyamatok közötti-kezelést, hozzáad egy második gép lábnyomát, és lehetőséget ad a karcolásokra vagy szennyeződésekre a szalmaszállítás során. A nagy-mennyiségű gyártás esetén a beépített integrált architektúra általában jobb gazdaságosságot kínál, miután a tőkeköltséget amortizálják, a magasabb kezdeti beruházás ellenére.
6. Minőségellenőrzés: Mit ellenőriznek, amit a szabványos gépek nem mérnek
A szabványos egyenes{0}}szalmagép minőségellenőrzési követelményei a következőkre összpontosítanak: a külső átmérő konzisztenciája, a vágási hossz pontossága, az egyenesség és a felszakítási nyomás. Ezek jól -érthető paraméterek, bevált vizsgálati módszerekkel.
A rugalmas szalmagép a következő ellenőrzési követelményekkel egészíti ki:
| Paraméter | Vizsgálati módszer | Tipikus elfogadási feltétel |
|---|---|---|
| Harmonika hangmagassága | Optikai mérő vagy tolómérő mintavétel | Kisebb vagy egyenlő, mint ±0,15 mm eltérés a névlegestől |
| Hajtási repedés/fehéredés előfordulása | Szemrevételezés, világító asztal | 5x-es nagyításnál nincs látható repedés |
| Hajlítási szög (max meghajlás nélkül) | Kézi elhajlási vizsgálat mintavételi tervenként | 170 foknál nagyobb vagy egyenlő maradandó alakváltozás nélkül |
| Nedves-szolgáltatási rugalmas ciklusok a meghibásodás előtt | Merítési áztatás (30 perc, 23 fokos víz), majd ismételt hajlítás | Legfeljebb 15 ciklus ISO 186/TAPPI T 423 adaptált protokollonként |
| Laminációs ellenállás a hajtás gyökerénél | Lehúzási szilárdsági teszt (interlamináris) | A TAPPI T 569 szállítói specifikáció szerint |
E paraméterek egyike sem releváns egy egyenes{0}}szalmagép esetén. Jelenlétük a minőségi tervben tükrözi a harmonikageometria által bevezetett alapvetően eltérő meghibásodási módokat.
7. Szabályozási és piaci pozicionálási vonatkozások
A rugalmas papírszívószálakra ugyanazok az élelmiszerekkel{0}}érintkezésre vonatkozó szabályozási keretek vonatkoznak, mint az egyenes megfelelőikre - FDA 21 CFR Part 176 az Egyesült Államokban, az EU 1935/2004/EK keretrendelete, valamint a műanyag-bevont papírra vonatkozó 10/2011-es külön rendelet, és az ezzel egyenértékű nemzeti szabványos bevonatú papír. A harmonika formázási folyamat azonban egy további szempontot is bevezet:a hajtás gyökerei a legvékonyabb fal-keresztmetszet-pontjai, ami azt jelenti, hogy minden migrációs vizsgálatnak (az EN 1186 vagy hasonló szabvány szerint végzett) a hajlított szalma tényleges használati geometriáját kell tükröznie, nem pedig a névleges egyenes{1}}cső konfigurációt. Jól-meghatározottRugalmas papírszalma készítő gépolyan szalmaszálakat kell készítenie, amelyek átmennek a migrációs határérték tesztelésen - jellemzően kevesebb, mint 10 mg/dm² teljes migráció a 10/2011 - EU-rendelet szerint hajlított, szolgáltatási orientációjukban-, nem csak rugalmas kuponkonfigurációban.
8. Összefoglalás: Miért nem helyettesíthető?
Röviden összefoglalva: egy hagyományos papírszalmagép egy tekercs{0}}vágó rendszer. A rugalmas szalmagyártásra tervezett gép egy tekercselő-vágó-harmonika-formázó rendszer, amely illeszkedik az anyagtudományhoz, a mechanikai tervezéshez, a ragasztókémiához, a folyamatvezérléshez és a minőségbiztosítási architektúrához. A folyamatos spiráltekercselés és a szakaszos precíziós krimpelés közötti mechanikai eltérés azt jelenti, hogy a két funkció nem osztozik ugyanazon a mechanikai platformon, ha nincs egy célra épített integrációs architektúra. A rugalmas szívószál papírspecifikációja, ragasztórendszere, szerszámszerszámai és vizsgálati protokolljai nem rendelkeznek megfelelővel az egyenes szalmagyártásban.
Ez a mérnöki távolság -, nem akármilyen kisebb inkrementális jellemző - a végleges válasz arra, hogy miRugalmas papírszalma készítő gépkülönböző.
Hivatkozások
Európai Parlament.(EU) 2019/904 irányelv egyes műanyag termékek környezetre gyakorolt hatásának csökkentéséről(Az egyszeri-használati műanyagok irányelve). Az Európai Unió Hivatalos Lapja, 2019.
Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal.21 CFR § 176.180 - Vizes és zsíros élelmiszerekkel érintkező papír és karton összetevői. Szövetségi rendeletek kódexe, 21. cím.
Európai Bizottság.10/2011/EU rendelet az élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő műanyagokról és műanyag tárgyakról. Az Európai Unió Hivatalos Lapja.
Európai Parlament és Tanács.1935/2004/EK rendelet az élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő anyagokról és tárgyakról.
TAPPI.T 569 - A karton és a laminált karton rétegek közötti nyírószilárdsága. TAPPI Press, aktuális kiadás.
TAPPI.T 403 - A papír repesztő szilárdsága. TAPPI Press, aktuális kiadás.
ISO.ISO 2758:2014 - Papír: A felszakadási szilárdság meghatározása. Nemzetközi Szabványügyi Szervezet.
CEN.HU 1186 - Élelmiszerekkel érintkező anyagok és cikkek: Műanyagok. Európai Szabványügyi Bizottság (analógia alapján bevont papírhordozókra alkalmazandó vizsgálati elvek).
Egyesült Királyság parlamentje.Környezetvédelmi (műanyag szívószálak, vattapamacsok és keverők) (Anglia) 2020. évi rendeletei. 2020. évi törvényi eszköz, sz. 971.
TAPPI.T 423 - Papír és karton nedves szakítószilárdsága. TAPPI Press, aktuális kiadás.