Kā darbojas papīra salmu izgatavošanas mašīnas?

Papīra salmu izgatavošanas mašīnas darbojas daudz sarežģītākā veidā nekā blotēšanas iekārtas. Bet saprotot, kā a Papīra dzeramo piesūcēju izgatavošanas mašīnadarbi var palīdzēt iekārtu pircējiem un konfekšu inženieriem. Tas palīdz arī jebkuram darbības vadītājam, kurš izvēlas ilgtspējīgas iepakojuma piegādes ķēdes. Tāpēc mašīnas tehniskās detaļas nosaka salmu izturību, pārtikas drošības noteikumus un katra salmiņa izmaksas.

Kāpēc šī ierīces kategorija tagad ir svarīga

Normatīvās izmaiņas, kas veicina pieprasījumu pēc papīra salmu ražošanas iekārtām, ir labi dokumentētas. ES Direktīvā 2019/904 par vienreiz lietojamām plastmasām, kas dalībvalstīs stājās spēkā 2021. gada jūlijā, dzeramā salmiņi ir skaidri iekļauti aizliegto vienreiz lietojamo plastmasas priekšmetu skaitā. Direktīva neierobežo alternatīvas papīra formātā, un gados kopš tās ieviešanas Kanāda, Apvienotā Karaliste, Austrālija, Taivāna un vairākas Dienvidaustrumāzijas jurisdikcijas ir pieņēmušas vai uzlabojušas atbilstošus ierobežojumus (EUR-Lex, 2021).

Rezultātā papīra{0}}salmu ražotāji strauji paplašina savu izvēršanu tradicionālajos iepakojuma ražošanas apgabalos un patēriņa preču uzņēmumu ražotnēs, kas iepriekš izmantoja ārpakalpojumu sniedzējus salmu ieguvei no plastmasas iesmidzināšanas liešanas darbībām. Tātad saprotot, kā aPapīra dzeramo piesūcēju izgatavošanas mašīnadarbi ir ar biznesu{0}}saistīta tēma, nevis tikai tehniska zinātkāre.

Sastāvdaļas: Pārtikas{0}}Brūnais papīrs

Kāpēc šī ierīce tagad ir svarīga?

Noteikumi, kas nosaka pieprasījumu pēc papīra salmiņiem, ir skaidri. ES Direktīva 2019/904 par vienreiz lietojamām -plastmasām stājās spēkā 2021. gada jūlijā. Tā aizliedz plastmasas dzeramajiem salmiņiem. Bet tas neaizliedz papīru. Līdzīgi noteikumi kopš tā laika ir ieviesti Kanādā, Apvienotajā Karalistē, Austrālijā, Taivānā un dažās Dienvidaustrumāzijas valstīs (EUR-Lex, 2021).

Līdz ar to arvien vairāk rūpnīcu tagad izmanto papīra salmiņus. Rūpnīcas atrodas jaunās vietās, piemēram, vecajos iepakošanas reģionos un patēriņa preču uzņēmumos. Iepriekš uzņēmumi plastmasas salmiņus iepirka no citām rūpnīcām. Tāpēc, saprotot, kā aPapīra dzeramo piesūcēju izgatavošanas mašīnadarbi var būt ļoti noderīgi uzņēmumiem, ne tikai izklaidei.

1. posms: papīra sagriešana un lentes sagatavošana

Lielākā daļa mašīnu vispirms sagriež pamatrullīti šaurās sloksnēs, kas fiksētas platumā. Papīra sloksnes platums un spirālveida tinuma leņķis nosaka gatavās caurules biezumu un slāņu skaitu.

Trīs-slāņu salmiņi ir visizplatītākais standarta dzērienu salmiņš. Viņi vienlaikus izmanto trīs dažāda platuma papīra sloksnes. Tas ietver šauru oderi, plašāku stiprības starpslāni, kā arī ārējo un apdrukāto dizainu ārējam iepakojumam. Katra sloksne nāk no savas atritinātās spoles un sasniedz formēšanas sadaļu pa spriegojuma{4}}kontrolētu ceļu.

Savienojums starp sloksnes platumu, tinuma leņķi un caurules formu atbilst pamata spirāles ģeometrijai. Fiksētam serdeņa diametram, parasti no 4 mm līdz 8 mm, stāvāks tinuma leņķis rada lielāku pārklāšanos katrā pagriezienā un biezākas sienas vienā sloksnes platumā. Seklāks leņķis atšķaida caurules sienas, bet tādam pašam garumam ir nepieciešams vairāk papīra.

2. posms: līmes uzklāšana

Pirms katra papīra sloksne nonāk formēšanas serdeņā, tā iziet cauri pārklāšanas stacijai, kur vienā pusē tiek uzklāta līme uz ūdens{0}} bāzes. Šī ir procesa visjutīgākā ķīmiskā fāze, jo līmvielai ir jāatbilst abām vajadzībām. Tam jābūt drošam saskarei ar pārtiku, un tai jānodrošina pietiekama saistīšanās stiprība, lai novērstu spirālveida slāņa atdalīšanu, ja salmiņus lieto karstos vai aukstos dzērienos.

Tradicionālajās papīra caurulēs parasti tiek izmantota polivinilacetāta (PVA) vai cietes{0}}līme. Papīra dzeramajiem salmiņiem līme var ietekmēt arī to izturību mitrā stāvoklī. Mitrā izturība attiecas uz salmu spēju pretoties mīkstināšanai un formas zudumam, ilgstoši saskaroties ar šķidrumu. Daži ražotāji izmanto poliamīda-epihlorhidrīna sveķu vai fluorpolimēru pārklājumus, lai uzlabotu mitrumu, taču tas ir radījis zinātniskas bažas.

Pētījumā, kas publicētsĶīmosfēra2021. gadā Groffen et al. pārbaudīti 43 salmu izstrādājumi, tostarp 29 papīra salmu sugas, un atrastas perfluoralkilvielas (PFAS) lielākajā daļā papīra salmu paraugu. PFAS ir cilvēka-izstrādātas ķimikālijas, kas vidē var uzturēties ilgu laiku un var ietekmēt cilvēku veselību. Pēc pētnieku domām, PFAS tika iegūts no fluorētām mitrām-stiprības piedevām vai fluorētas virsmas apstrādes, ko izmanto papīra ražošanā. Pētījumi liecina, ka papīra salmiņi no ķīmiskās drošības viedokļa nav automātiski drošāki par plastmasu, ja vien visi materiāli un līmvielas nav rūpīgi pārbaudītas un apstiprinātas. Daudzi uzticami ražotāji tagad izmanto līmvielas, kas nesatur PFAS, un pieprasa piegādātājiem apstiprināt, ka izejvielās netiek izmantotas fluorētas ķimikālijas.

Līmes aplikators parasti izmanto precīzu rullīti vai rievotu veidņu sistēmu. Iekārta kontrolē līmes biezumu un viskozitāti, ļaujot tai vienmērīgi izkliedēt plānu kārtu visā sloksnes platumā, formēšanas laikā neizplūstot pārāk daudz līmes no spirāles pārklāšanās malām.

3. posms: spirālveida uztīšana uz formēšanas serdeņiem

Papīra dzeramo salmu izgatavošanas mašīnas galvenā daļa ir spirālveida uztīšanas stacija. Šajā sadaļā ar adhezīvu-pārklātās papīra sloksnes tiek uztītas spirālē ap fiksētu nerūsējošā tērauda formēšanas serdi. Stieņa ārējais diametrs nosaka salmu iekšējo diametru. Stieņa precizitātes pielaide ir ±0,05 mm, tāpēc salmu cauruma izmērs paliek nemainīgs.

Uztīšanas sistēmā tiek izmantoti vairāki formēšanas rullīši, kas novietoti fiksētā tinuma leņķī ap serdi. Kad līmējošā-pārklātā papīra sloksne virzās uz priekšu, rullītis soli pa solim piespiež to serdeņa un augšējā slāņa virzienā. Šis process veido spirāles un saista kopā papīra slāņus. Spiediens no veltņa arī iespiež līmi papīra šķiedrās, liekot slāņiem cieši salipt kopā.

Stiebrs negriežas. Papīra caurule virzās uz priekšu gar serdi, kamēr jauns papīrs turpina ietīties ap aizmuguri. Šī nepārtrauktā kustība nodrošina mašīnas darbību. Gatavā caurule atstāj serdeņa galu un nonāk griešanas sekcijā.

Tinuma ātrumu mēra nepārtrauktās caurules metros minūtē. Rūpnieciskās iekārtas parasti darbojas ar ātrumu 60-150 m/min. Salmu galīgā raža ir atkarīga no griezuma garuma. Piemēram, ja iekārta darbojas ar ātrumu 100 m/min un griež salmus 210 mm garumā, mašīna var saražot aptuveni 476 salmus minūtē, pirms tiek aprēķināti griešanas limiti un noraidītie produkti.

4. posms: žāvēšana un sacietēšana ar līmi

Spirālveida papīra caurules pēc formēšanas atstāj serdi un iziet cauri žāvēšanas tuneli. Tuneļos var izmantot infrasarkano (IR) apkuri vai silta{1}}gaisa konvekcijas sistēmu. Viņu uzdevums ir paātrināt līmes sacietēšanu un noņemt lieko mitrumu no līmes uz ūdens bāzes, pirms caurule nonāk griešanas daļā.

Ja līme pirms griešanas pilnībā nesacietē, rodas divas izplatītas problēmas. Viena problēma ir atslāņošanās griešanas malā, kur griešanas spēks atdala mitros papīra slāņus. Vēl viena problēma ir salmiņu slāņu atdalīšanās, kad tie ilgstoši uzkavējas dzērienā.

Ātrgaitas iekārtām žāvēšanas tuneļa garums un temperatūras iestatījumi ir ļoti svarīgi. Ja temperatūra ir pārāk zema vai sildīšanas laiks ir pārāk īss, līme nesacietēs pareizi. Ja karsēšanas temperatūra ir pārāk augsta vai sildīšanas laiks ir pārāk garš, papīra šķiedras tiks bojātas un gatavie salmi zaudēs spēku.

5. posms: servo-kāpurķēžu griešana

Nepārtrauktā papīra caurule no žāvēšanas tuneļa ir jāsagriež atsevišķos salmiņos ar augstu precizitāti. Mūsdienu mašīnās griešanas daļā tiek izmantots servo-izsekošanas lidojošs griezējs. Griešanas sistēma griešanas brīdī pārvietojas ar cauruli ar tādu pašu ātrumu. Pēc griešanas asmens pārvietojas uz nākamā cikla sākuma stāvokli. Šī metode ļauj iekārtai griezt tīri un taisnā līnijā, neapturot caurules kustību.

Pļaušanas garumu kontrolē PLC (programmējams loģiskais kontrolleris), kas pārvalda visas mašīnas kustības. PLC vadībā operators var mainīt salmu garumu, pielāgojot programmatūras iestatījumus. Nav nepieciešams nomainīt mehāniskās daļas vai izciļņus. Ražošanas laikā labi-apkopta servogriešanas sistēma parasti nodrošina griešanas precizitāti ±0,5 mm robežās.

Pēc griešanas konveijera sistēma savāc gatavos salmus un nosūta tos uz skaitīšanas, iesiešanas un iepakošanas sekcijām. Sensori šajā posmā var pārbaudīt, vai salmu garums un diametrs nav pareizs vai nav pamanāmi virsmas defekti. Bojātie salmiņi tiek noņemti pirms galīgās iepakošanas.

6. posms: kvalitātes pārbaude un atbilstība pārtikas nekaitīgumam

Pārtikas iepakojuma rūpnīcā darbojas papīra dzeramo salmu izgatavošanas mašīna. Vienatnē tas nedarbojas. Tai ir jādarbojas saskaņā ar pārtikas nekaitīguma pārvaldības sistēmu. ISO 22000:2018 nodrošina pamatnoteikumus un priekšnoteikumus bīstamības analīzei uzņēmumiem, kas ražo materiālus, kas nonāk saskarē ar pārtiku, piemēram, papīra salmiņus (ISO, 2018).

Praksē tas nozīmē:

Visas detaļas, kas saskaras ar papīra sloksnēm, ir izgatavotas no nerūsējošā tērauda vai{0}}pārtikai drošas plastmasas.

Smērvielas mehāniskajām daļām papīra ceļa tuvumā ir -pārtikas kvalitātes un atbilst NSF/ANSI 61 H1 vai līdzīgiem standartiem.

Tīrīšanas metodes pilnībā noņem netīrumus un atlikumus, nerūsējot nerūsējošā tērauda detaļas, tādējādi ietekmējot turpmāko ražošanu.

Izsekojamības ieraksti saista gatavās salmu partijas ar attiecīgajiem papīra ruļļu partijas numuriem un līmes sērijas kodiem.

Gatavo papīra salmiņu fiziskā pārbaude parasti tiek veikta, izmantojot Gutiérrez et al. izstrādātās metodes. (BioResources Institute, NC State University, 2019). Pētījumā tika pārbaudīta papīra salmiņu veiktspēja dzeršanas apstākļos. Testi ietvēra spiedes pretestību, stiepes izturību griešanas galā un ilgu mērcēšanu šķidrumā.

Pētījumi ir parādījuši, ka papīra salmiņi varētu saglabāt savu parasto spēku aukstā ūdenī apmēram 60 minūtes. Karstos dzērienos un gāzētajos dzērienos salmiņi novājinās ātrāk. Šie rezultāti tieši ietekmē iekārtas iestatīšanu. Uzņēmumi, kas ražo salmiņus kafejnīcām vai karstos dzērienus, parasti izvēlas biezāku papīru un vairāk tinumu. Uzņēmumi, kas ražo auksto dzērienu salmiņus, parasti izmanto mazāku papīra gramu un mazāk iesaiņojuma slāņu.

Vides konteksts: papīra salmiņu faktiskā pozīcija

Papīra salmiņu un to izgatavošanas iekārtu ieguvumi videi nav vienkārši. Procesa dzīves cikla pētījumā (LCA) (MDPI, 2021) tika salīdzināti papīra salmiņi, PLA plastmasas salmiņi un parastie plastmasas salmiņi. Papīra salmiņi vieglāk sadalās okeānā, taču to ražošana patērē vairāk enerģijas, atklāts pētījumā. Tas ir tāpēc, ka papīrs ir jāpucē un jāizžāvē ar hidroenerģiju. 2023. gada pētījums žurnālāTīrāka ražošanaatrada to pašu. Papīra salmiņu kaitējums videi tiks vai nu samazināts, vai palielināts, tāpēc "jo labāk" nevar vispārināt.

Pētījumi arī pierādījuši, ka papīra salmiņi sadalās rūpnieciskajā kompostā. Tas parasti ilgst no 60 līdz 90 dienām saskaņā ar tādiem kritērijiem kā EN 13432 vai ASTM D6400. Tie nepaliek jūrā kā plastmasas salmiņi.

Kopsavilkums: astoņi soļi, viens nepārtraukts process

Pilns papīra dzeramo salmu izgatavošanas mašīnas darbības process ir sadalīts astoņos integrētos posmos:

Katru posmu kontrolē PLC. Tas saista papīra padeves ātrumu, līmes daudzumu, uztīšanas ātrumu, žāvēšanas temperatūru, griešanas laiku kā savienojuma un vadības sistēmu.

Ir svarīgi saprast sistēmu. Tas palīdz operatoriem darboties normālā ātrumā un iegūt labu rezultātu. Tas arī palīdz operatoriem laikus atklāt problēmas, piemēram, temperatūras -izmaiņas papīra spriegumā, līmes biezumā, asmeņu nodilumu un tā tālāk, pirms tās ietekmē produkta kvalitāti.

Atsauces

1. Eiropas Komisija. (2021). *Direktīva (ES) 2019/904 par noteiktu plastmasu ietekmes uz vidi samazināšanu*. EUR-Lex.
2. ASV Federālo noteikumu elektroniskais kodekss. (2024). *21 CFR § 176.170 - Papīra un kartona sastāvdaļas, kas saskaras ar ūdeni saturošiem un taukainiem pārtikas produktiem*. eCFR.
3. Eiropas Pārtikas nekaitīguma iestāde (EFSA). (2024). *Materiāli, kas nonāk saskarē ar pārtiku: Pamatregula (EK) Nr. 1935/2004*. Parma: EFSA.
4. Groffen, T. et al. (2021). Pēdējais salmiņš: perfluoralkilvielu un polifluoralkilvielu īpašības dzeramajos salmiņos, kas izgatavoti no komerciāliem augiem.Ķīmosfēra.
5. Gutiérrez, TJ et al. (2019). Papīra un plastmasas salmiņu novērtēšana: īpašības un testēšanas izaicinājumi.Bioresursi, 14(4), 
6. Starptautiskā standartizācijas organizācija. (2018). *ISO 22000:2018 - Pārtikas nekaitīguma pārvaldības sistēmas: prasības jebkurai organizācijai pārtikas apritē*. Ženēva: Starptautiskā standartizācijas organizācija.
7. Vo, TTQ et al. (2021). Salīdzinošs pētījums par bioplastmasas un papīra salmiņu dzīves cikla novērtējumu.Procesi, 9 (6), 1007. MDPI.
8. ScienceDirect. (2023). Plastmasas salmu aizstājēju daudzdimensiju ietekmes uz vidi novērtējums.Tīrākas ražošanas žurnāls, izmantojot ScienceDirect.
9. Papīra salmu hidrauliskā stabilitāte, mehāniskā elastība un biodegradācija. (2024).Ogļhidrātu polimēri, ScienceDirect.
10. NSF International / ANSI. (2022). *NSF/ANSI 61: Dzeramā ūdens sistēmas sastāvdaļas -- Ietekme uz veselību*. Ann Arbor, MI: NSF. (Atsauce uz pārtikas kvalitātes smērvielu H1 klasifikācijas sistēmu)
11. ASTM International. (2019).ASTM D6400: Standarta specifikācija tādu plastmasu marķēšanai, kas paredzētas aerobai kompostēšanai pašvaldības vai rūpniecības objektos. West Conshohocken, PA: ASTM.