Jautājums izklausās vienkāršs. Viens taisa kociņus no papīra. Otrs izgatavo nūjas no plastmasas. Bet patiesais darbs pie katras mašīnas nav tikai materiāla maiņa. Papīra stieņi un Plastic Stick formēšanas mašīnas ir divas pilnīgi atšķirīgas ražošanas metodes. Katrs materiāls ir vislabāk piemērots dažāda veida materiāliem (polimēriem vai augu šķiedrai), citai formēšanas metodei un dažādiem gala lietojumiem. Izpratne par šīm atšķirībām ir svarīga ikvienam, kas vēlas noskaidrot, kuras iekārtas atbilst viņu produktam, noteikumiem un tirgus ceļam.
Šajā rakstā šie divi modeļi tiek iepazīstināti ar sešiem aspektiem: izejmateriāla ievade, galvenā formēšanas metode, izmēru kontroles metode, papildu soļi pēc formēšanas, ietekme uz īpašībām un regularitāti un izmaksu sastāvs.
Izejvielu ievade: augu šķiedra pret termoplastu
Papermache izmanto papīra materiālus. Tās ir kraftpapīra sloksnes, avīžpapīra ruļļi vai īpašas celulozes loksnes, kas savītas caurules formā. Materiāls ir pārslains materiāls ar fiksētu svaru (parasti 60–120 g/m²), ūdens saturu (līdz 5–7%, ja notiek stabila sapīšanās) un izturību, kas saistīta ar šķiedras orientāciju mašīnas virzienā (MD) un šķērsvirzienā (CD). ISO 1924-2:2008 sniedz pārbaudes metodi šīm stiprības vērtībām. Šīs vērtības ir svarīgas papīra stieņu ražošanā, jo caurules neelastība tīšanas laikā nosaka, vai gatavā caurule paliek apaļa vai eliptiska.
Plastmasas nūju mašīnās izmanto termoplastiskas granulas vai granulas. Tas var būt polipropilēns (PP), polietilēns (PE), polistirols (PS) vai augu -polipienskābe (PLA). Materiāls iekļūst mašīnā kā ciets urbis. Tam bija jāizkust, pirms tas varēja iegūt formu. Šī atšķirība -, kas sākas ar cietām daļiņām, nevis gatavām loksnēm -nozīmē, ka katrai plastmasas nūju mašīnai ir kausēšanas sistēma (piltuves, skrūves mucas, sildīšanas zonas, veidne), kuras nav papīra stieņu līnijai.
Materiālu atšķirības ietekmē citas procesa daļas. Augu šķiedra absorbē ūdeni no gaisa. Tik nedaudz uzpampis. Ražošanas laikā, mainoties gaisa mitrumam, mainās gala stieņa izmērs. Termoplasts neuzsūc ūdeni. Bet viņi reaģē uz karstumu. To kausējuma biezums mainās ne-lineāri atkarībā no temperatūras. Nelielas kušanas zonas temperatūras izmaiņas izraisīs lielas izejas lieluma izmaiņas. Lai kontrolētu šo divu ļoti atšķirīgo materiālu uzvedību, ir nepieciešami pilnīgi atšķirīgi sensori un vadības komponenti.
Serdes formēšanas metode: uztīšana pret kausēšanu un formēšanu
Šī ir lielākā darba atšķirība starp diviem veidiem.
Papīra stieņu mašīna izmanto spirālveida uztīšanas procesu. Rotējošajā stienī fiksētā leņķī tika ievadīta vienmērīga papīra sloksne. Katrs stieņa apgrieziens ap pēdējo aptīja papīra slāni. Tas pakāpeniski palielinās sienas biezumu, līdz tiks sasniegts mērķa ārējais izmērs. Līme -parasti polivinilspirts (PVA), cieti saturoša bāze vai karsta kausējums atkarībā no gala lietojuma- tiek likts starp slāņiem tīšanas laikā. Gadhave et al (2022) savā pārskatā par papīra iepakošanas līmes sistēmām atzīmē, ka adhēzijas stiprums starp slāņiem nosaka līmes spēju neplaisāt slodzes ietekmē. Tāpēc neatkarīgi no papīra kvalitātes līmes izvēle vai pat uzklāšana ir galvenais faktors, kas nosaka papīra kvalitāti.
Uztīšanas leņķis (leņķis starp papīra sloksnes virzienu un stieņa vārpstu) kontrolē izmēru veidošanas ātrumu un gatavās caurules izturību. Seklāks tinuma leņķis (tuvu 90 grādiem, gandrīz ap apkārtmēru) dod katram stienim lielāku rotācijas intensitāti, bet izmēri aug lēni. Stāvie leņķi (tuvāk garuma virzienam) var ātrāk palielināt izmēru, bet samazināt apkārtmēra stiprumu un palielināt slāņošanās iespējamību pie vīšanas slodzes.
Plastmasas nūju mašīnas tiek izkausētas un formētas, pēc tam tiek noteikta izmēra. Daļiņas kūst skrūves mucā. Pēc tam tos iespiež apļveida veidnē, kas izkausē polimēru dobas caurules formā. Pēc tam caurule nonāk tieši vircas uzmavā (parasti atdzesē ar ūdeni), lai noteiktu ārējo izmēru, pirms polimērs ir pilnībā sacietējis. Process ir nepārtraukts. Materiāls vienā galā. Gatavā nūja izvirzījās no otra gala. Tie tiek sagriezti pēc garuma, pārvietojot nažus vai rotējošus nažus, kas pārvietojas ar tādu pašu ātrumu kā ekstrūzija.
Plastmasas ekstrūzijai nav slāņainas struktūras. Sienas biezumu nosaka veidnes sprauga un spriegojuma attiecība (veidnes izejas ātruma attiecība pret pacelšanās ātrumu). Tātad plastmasas stieņiem ir vienota sienu struktūra (visi vienā virzienā). Papīra stieņiem ir dažāda stiprība dažādos virzienos (apļa apkārtmērā, nevis visā garumā) slāņainā tinuma modeļa dēļ. Šī strukturālā atšķirība ir vissvarīgākā tehniskā atšķirība ikvienam, kas iegādājas papīra stieņu un plastmasas stieņu formēšanas iekārtu, kas jāņem vērā, saskaņojot iekārtas izvadi ar produkta slodzes prasībām.
Izmēru kontrole: kā saglabāt katrai mašīnai pareizo izmēru
Izmēra pielaide nūjiņām-neatkarīgi no tā, vai tās tiek izmantotas kā konfektes, vates tamponu kātiņas, blenderi vai rūpnieciskie instrumenti-, parasti tiek noteiktas pēc ārējā diametra (OD) pielaides, sieniņu biezuma līdzenuma, garuma pielaides un taisnuma. ISO 286 nodrošina vispārīgu ietvaru apļveida detaļu robežām un pielaidēm. Taču konkrētās jomās (pārtikas iedarbība, medicīna, kosmētika) bieži tiek izmantoti stingrāki iekšējie noteikumi.
Papīra nūjiņām un plastmasas nūjām mašīnu sistēmu izgatavošanai šo pielaižu uzturēšanas metodes ir ļoti atšķirīgas.
Stieņa diametra kontrole: ir atkarīga no stieņa izmēra precizitātes (kas nosaka iekšējo diametru), tinumu slāņu skaita un papīra biezuma viendabīguma. Ja papīra svars ruļļa laikā mainās par vairāk nekā ±3%, slāņu uzkrāšanās ražošanas laikā izraisa OD novirzi. Lāzera sensoru automātiskā diametra noteikšana tiek izmantota, lai nosūtītu atgriezenisko saiti par papīra sloksnes uztīšanas vilkšanas vai padeves ātrumu, lai augstas klases iekārtās reāllaikā labotu šo novirzi.
Plastmasas nūjas diametra kontrole: atkarīga no veidnes formas precizitātes, kausējuma spiediena noturības, dzesēšanas ātruma vienmērīguma, pacelšanās ātruma noturības-. Kušanas spiediena viļņi,{2}}ko izraisa izmaiņas skrūvju ātruma izmaiņās, temperatūras regulatora cirkulācija vai nevienmērīga granulu padeve,{3}}kļūst par OD impulsiem tieši ar tādu pašu frekvenci. Mūsdienu plastmasas marķēšanas mašīnās tiek izmantoti zobratu sūkņi (kausējuma dozēšanas sūkņi), kas jānovieto starp skrūvi un matricu. Tas atdala spiediena svārstības no izvades lieluma izmaiņām. Stabilā darbībā OD pielaides ir ± 0,05 mm vai lielākas.
Sienas biezuma vienmērīgums: papīra nūjiņās to nosaka pārklāšanās vienmērīgums starp secīgām tinumu gājieniem. Jebkuras spraugas starp blakus esošajām sloksnēm var izraisīt vietējas pārslas. Plastmasas stieņos to nosaka presformas centrēšanas precizitāte (matricas stienim jābūt pilnībā centrētam ar ārējo matricas gredzenu) un tas, ka caurulē nav noslīdējuma, kas kūst pirms ieiešanas ceļa iestatīšanas rīkā.
Papildu darbības pēc formēšanas
Neviens no modeļiem nevar nodrošināt gatavu produktu tinuma galviņas vai formas izejas galā. Abiem nepieciešamas papildu darbības, lai palielinātu izmaksas un laiku.
Papīra kociņa papildu darbības:
- Griešana:Izmantojot kustīgu nazi vai rotējošo griezni, sagriež stabilu uztītu cauruli mērķa garumā. Svarīga ir griešanas kvalitāte. Nodriskātas malas var izraisīt sadrumstalotību. Tas nav atļauts saskarē ar pārtiku vai mutes dobuma kopšanai.
- Beigu apdare:Dažiem lietojumiem ir nepieciešams noapaļots gals, konusveida gali vai slīpa mala. Tie ir izgatavoti, izmantojot rotējošus slīpripas, karsējot formētājus vai ultraskaņas griezējinstrumentus, kas atrodas aiz griešanas stacijas.
- Sauss:Līmei uz ūdens bāzes -pēc uztīšanas ir nepieciešams sauss kanāls, lai pareizi izveidotu savienojumu. Karstā gaisa žāvētāji vai infrasarkanie tuneļi var palielināt grīdas platību par 2–10 metriem atkarībā no caurules ātruma un līmes maisījuma.
- Pārbaudiet:Pārbaudiet slāņa defektus, diametru, kas pārsniedz specifikāciju, taisnuma problēmu. Automātiskās redzes sistēmas, kas izmanto vadu-skenēšanas kameras, ir biežākas ātrgaitas līnijās.
Plastmasas nūjas papildu soļi:
- Griešana:rotējošs griezējs ar tādu pašu pacelšanās ātrumu. Griezto virsmu tīrība ir atkarīga no asmens asuma un griešanas temperatūras. Ir tik auksts, un čipsi ar malām. Ir tik karsts, mala liecas.
- Dzesēšana:Pēc izmēra noteikšanas uzmavas atstāšanas stienis iziet cauri ūdens vannai vai gaisa-dzesējamam konveijeram. Tas nodrošina pilnīgu sacietēšanu pirms apstrādes (pus-kristāliskiem polimēriem, piemēram, polipropilēnam un polietilēnam). Nepietiekama dzesēšana izraisa deformāciju, kas var izraisīt nūju deformāciju pēc iepakošanas.
- Drukāšana/dekorēšana:Virsmas apdruka (flekso vai tampondruka) ir vienkāršāka uz plastmasas stieņiem, jo tā ir gluda, bezcaurumu{0}}apdare. Kociņus var apdrukāt, taču vispirms ir nepieciešams virsmas blīvējums vai gruntējums, lai tinte neiekļūtu šķiedrās.
Ietekme uz dabu un noteikumiem
Papīra un plastmasas nūju īpašības nav viegli salīdzināt. Var būt nepareizi iesniegt prasību, neņemot vērā visu dzīves ciklu. Papīrs un plastmasas nūja darbojas pa pāriem divās ļoti atšķirīgās atkritumu sistēmās, oglekļa skaitīšanas sistēmās un noteikumu vidēs.
Papīra kociņi nāk no koksnes masas un ir atjaunojams resurss. Saskaņā ar EN 13432 noteikumiem atbilst rūpnieciskās kompostēšanas iekārtas (12 nedēļu laikā sadalīšanās ir lielāka vai vienāda ar 90%, sadalīšanās pēc filtrēšanas ir mazāka vai vienāda ar 10%, ekotoksicitātes prasības). Bet papīrs pats patērē daudz enerģijas. Tas izmanto arī ķīmisko celulozes procesu, kas prasa notekūdeņu attīrīšanu. Savā 2020. gada pārskatā, kurā tika salīdzināta plastmasas un papīra iepakojuma dzīves cikla ietekme, NCASI atklāja, ka papīra izstrādājumiem ražošanas posmā ir lielāka oglekļa pēda nekā līdzīgiem plastmasas izstrādājumiem. Tas tiek kompensēts tikai tad, ja atkārtoti izmantojat vai pārstrādājat vairāk nekā vienu reizi.
Plastmasas stieņi, kas izgatavoti no fosilā kurināmā PP vai PE, normālos dabas apstākļos nesadalās. Ja ar to netiek pareizi rīkoties, tas var palielināt plastmasas piesārņojumu okeānos un uz sauszemes. Tomēr mūsdienu plastmasas nūju ražošanas vienības kvalitātes enerģijas patēriņš ir zemāks nekā papīra nūju ražošanas līnijai. Poliolefīna mehāniskās pārstrādes sistēmas ir labi izveidotas daudzos tirgos. Izvēles, kas balstītas uz augiem-, piemēram, PLA pāreja uz papīru, līdzsvaro to, kas notiek dzīves beigās. Bet tiem ir arī sava atkarība no saimniecības izmantošanas un kompostēšanas iekārtām.
Noteikumu tendence, jo īpaši Eiropas Savienībā, ierobežo vienreizējās -plastmasas izstrādājumu izmantošanu ēdināšanas pakalpojumos un personīgās higiēnas vajadzībām saskaņā ar Regulu (ES) 2024/1251 (tiek mainīta 2026. gada vienreizējās lietošanas plastmasu direktīva) un līdzīgiem noteikumiem citur. Attiecībā uz izstrādājumiem ar kociņiem tādās kategorijās kā konfektes, dzērienu maisītāji un vienreizējās lietošanas vates tamponi noteikumi dod priekšroku augu-izstrādājumiem. Tas nenozīmē, ka plastmasas nūju mašīnas nedarbosies. Tas nozīmē, ka viņu tirgus uzmanība tiek pievērsta atkārtoti lietojamai, izturīgai vai medicīniskai lietošanai, un plastmasas veiktspējas priekšrocības attaisno turpmāku izmantošanu.
Izmaksu komponentu salīdzinājums
Starp abiem modeļiem ir lielas atšķirības vienības izmaksu, ekspluatācijas izmaksu un kopējo izmaksu ziņā.
| Izmaksu kategorijas | Papīra nūju mašīna | Plastmasas nūju mašīna |
|---|---|---|
| Sākotnējais ieguldījums | Apakšējais sākuma punkts (mehāniskais tinums, bez apkures sistēmas) | Augstāks sākuma punkts (krāsnis, veidnes, dzesētāji, temperatūras regulatori) |
| Vienības materiālu izmaksas | Vidēja (papīrs + līme), uz augšu un uz leju celulozes cena | Parasti mazāks uz kg (daļiņas); svārstās atkarībā no eļļas/polimēra cenas |
| Enerģijas patēriņš | Zems līdz mērens (motors, sauss karstums) | Vidēji-augsts (kausēšanas iekārtas sildītāji, dzesēšanas sūknis, kausējuma sūknis) |
| Instrumentu izmaiņas | Mainiet stieņus (minūtes), lai mainītu izmēru | Nomainiet veidnes (stundas) un pārveidojiet atbilstoši izmēram vai formai |
| Darbaspēka pieprasījums | Mērens (pulksteņa tinums, pildvielas līme, regulējams griezējs) | Stabilā stāvoklī zemāk (pēc{0}}instalācijas saplūšana ir ļoti automatizēta) |
| Uzturēšanas sarežģītība | Mehāniskie gultņi, griezēju asmeņi, gumijas uzgaļi | Skrūvju nodilums, sildītāja daļas, veidņu tīrīšana/apkope |
| Tipisks atmaksāšanās laiks | Skaitļos īsāks | Ilgākas, bet zemākas papildu izmaksas{0}}liela apjoma gadījumos |
Plastmasas finiera kopējās vienības izmaksas ir zemākas par -papīra kociņa pārrāvumu atkarībā no atrašanās vietas, darbaspēka un enerģijas izmaksām. Bet vidējie nūju izmēri (3-8 milimetri diametrā un 50-200 milimetri garumā) ir aptuveni 1 miljons līdz 3 miljoni nūju gadā.
Izmantojiet atbilstības ceļvedi
Izvēle starp diviem mašīnu veidiem ir atkarīga no stieņu izmantošanas.
Izvēlieties papīra līmēšanas mašīnu, ja:
- Galaprodukts ir pārtikas iedarbība, mutes dobuma kopšanas līdzekļi vai vienreiz lietojamas-patēriņa preces, kurām attiecas plastmasas ierobežojumi
- Zīmola tēls koncentrējas uz būtisku informāciju par ilgtspējību, kompostējamu vai "dabisku"
- Produktam ir nepieciešama laba gareniskā spiešanas izturība un mērena elastība (piemēram, konfektes rokturis, kas jāsaliek, nesalaužot)
- Ekonomika Ražošanas apjomi zem plastmasas kušanas temperatūras
Izvēloties plastmasas uzlīmi:
- Izmēru precizitāte, kas nepieciešama gala produktam, ir lielāka, nekā to var droši sasniegt ar vēja{0}}procesiem
- Lietošanai nepieciešama ķīmiskā izturība, hidroizolācija vai sterilizācija (autoklāvs)
- Produkts ir izturīgs vai atkārtoti lietojams priekšmets (kosmētiskie aplikatori, rūpnieciskā zonde)
- Apjoms attaisno investīcijas mašīnā, tirgus pieņem plastmasas materiālus
Papīra un plastmasas stieņu ražotāji ir uzstādīti ar divām ražošanas līnijām zem viena jumta, ļaujot ražotājiem apkalpot divu veidu materiālus no vienas ražošanas vietas. Tas klientiem dod iespēju izvēlēties materiālus, ko nevar nodrošināt viena veida ražotājs.