Как работают машины для изготовления бумажной соломинки?

Машины для изготовления бумажных соломинок для питья работают гораздо сложнее, чем промокательные машины. Но понимание того, как Машина для изготовления присосок для питья бумагиРаботы могут помочь покупателям оборудования и разработчикам конфет. Это также помогает любому операционному менеджеру, который выбирает цепочки поставок экологически чистой упаковки. Таким образом, технические детали машины определяют прочность соломинки, правила безопасности пищевых продуктов и стоимость каждой соломинки.

Почему эта категория устройств важна сейчас

Изменения в регулировании, стимулирующие спрос на оборудование для производства бумажной соломки, хорошо документированы. Директива ЕС 2019/904 об одноразовых-пластмассовых изделиях, которая вступила в силу в государствах-членах ЕС в июле 2021 года, прямо включает соломинки для питья в число запрещенных одноразовых пластиковых предметов-использования. Директива не ограничивает альтернативы бумажным носителям, и за годы, прошедшие с момента ее реализации, Канада, Великобритания, Австралия, Тайвань и несколько юрисдикций Юго-Восточной Азии приняли или ввели соответствующие ограничения (EUR-Lex, 2021).

В результате производители бумажной-соломинки быстро расширяют свое присутствие в традиционных областях производства упаковки и на производственных мощностях компаний, производящих потребительские товары, которые ранее передавали закупку соломинок на аутсорсинг операциям литья пластика под давлением. Итак, понимая, какМашина для изготовления присосок для питья бумагиРаботы – это тема,-связанная с бизнесом, а не просто технический курьез.

Ингредиенты: Пищевая-коричневая бумага.

Почему это устройство важно сейчас?

Правила, определяющие спрос на бумажные трубочки, очевидны. В июле 2021 года вступила в силу Директива ЕС 2019/904 об одноразовых-пластмассах. Она запрещает пластиковые соломинки для питья. Но это не запрещает бумагу. Подобные правила с тех пор были введены в Канаде, Великобритании, Австралии, Тайване и некоторых частях Юго-Восточной Азии (EUR-Lex, 2021).

В результате все больше и больше фабрик теперь используют бумажные трубочки. Заводы расположены в новых местах, таких как старые упаковочные регионы и предприятия по производству потребительских товаров. Раньше компании закупали пластиковые трубочки у других заводов. Поэтому понимание того, какМашина для изготовления присосок для питья бумагиРаботы могут быть очень полезны для бизнеса, а не только для развлечения.

Этап 1: разрезание бумаги и подготовка ленты

Большинство машин сначала разрезают исходный рулон на узкие полоски фиксированной ширины. Ширина бумажной полоски и угол намотки спирали определяют толщину и количество слоев готовой трубки.

Трех-соломинки – это наиболее распространенный тип стандартных трубочек для напитков. Используют сразу три полоски бумаги разной ширины. Сюда входит узкая подкладка, более широкий прочный промежуточный слой, а также внешний вид и печатный дизайн внешней упаковки. Каждая полоса выходит из собственной разматывающей бобины и достигает секции формования по пути с-контролируемым натяжением.

Связь между шириной полосы, углом намотки и формой трубки соответствует базовой геометрии спирали. При фиксированном диаметре оправки, обычно от 4 до 8 мм, более крутой угол намотки приводит к большему перекрытию на каждом витке и более толстым стенкам при той же ширине полосы. Меньший угол делает стенки трубки тоньше, но для той же длины потребуется больше бумаги.

Этап 2: Нанесение клея

Прежде чем каждая бумажная полоса попадает в формующую оправку, она проходит через станцию ​​нанесения покрытия, где на одну сторону наносится клей на водной-основе. Это наиболее чувствительная химическая фаза процесса, поскольку клей должен удовлетворять обе потребности. Он должен быть безопасен для контакта с пищевыми продуктами и должен обеспечивать достаточную прочность сцепления, чтобы предотвратить отделение спирального слоя при использовании соломинок в горячих или холодных напитках.

В традиционных бумажных тубах обычно используется клей на основе поливинилацетата (ПВА) или крахмала. Для бумажных соломинок клей также может повлиять на их прочность во влажном состоянии. Прочность во влажном состоянии означает способность соломинок противостоять размягчению и потере формы при длительном контакте с жидкостью. Некоторые производители используют полиамидные-эпихлоргидриновые смолы или фторполимерные покрытия для повышения прочности во влажном состоянии, но это вызвало научные опасения.

В исследовании, опубликованном вхемосферав 2021 году Гроффен и др. протестировали 43 продукта из соломинки, в том числе 29 видов бумажной соломинки, и обнаружили перфторалкильные вещества (ПФАС) в большинстве образцов бумажной соломинки. ПФАС — это искусственные-химические вещества, которые могут сохраняться в окружающей среде в течение длительного периода времени и влиять на здоровье человека. По мнению исследователей, ПФАС произошел от фторированных добавок, повышающих влагопрочность, или от фторированных обработок поверхности, используемых в производстве бумаги. Исследования показали, что бумажные трубочки не являются автоматически более безопасными с точки зрения химической безопасности, чем пластиковые, если все материалы и клеи не проверены и не одобрены тщательно. Многие надежные производители теперь используют клеи, не содержащие ПФАС-, и требуют от поставщиков подтверждения того, что в сырье не используются фторированные химикаты.

В устройстве для нанесения клея обычно используется прецизионный ролик или система форм с прорезями. Машина контролирует толщину и вязкость клея, позволяя ему равномерно распределиться тонким слоем по всей ширине полосы, не вытекая слишком много клея из кромок спирального перекрытия во время формовки.

Этап 3: Намотка спирали на формовочные оправки

Основной частью машины для изготовления бумажных соломинок является станция спиральной намотки. В этом разделе бумажные полоски с клейким-покрытием наматываются по спирали вокруг фиксированной формовочной оправки из нержавеющей стали. Внешний диаметр оправки определяет внутренний диаметр соломинки. Прецизионный допуск оправки составляет ±0,05 мм, поэтому размер отверстия соломинки остается прежним.

В системе намотки используется несколько формовочных роликов, расположенных под фиксированным углом намотки вокруг оправки. Когда бумажная полоса с клейким-покрытием движется вперед, ролик шаг за шагом прижимает ее к оправке и верхнему слою. Этот процесс формирует спирали и связывает слои бумаги. Давление валика также проталкивает клей в волокна бумаги, заставляя слои плотно склеиваться.

Оправка не вращается. Бумажная трубка движется вперед вдоль оправки, в то время как новая бумага продолжает наматываться на заднюю часть. Это непрерывное движение обеспечивает работу машины. Готовая труба выходит из конца оправки и поступает в секцию резки.

Скорость намотки измеряется в метрах непрерывной трубки в минуту. Промышленное оборудование обычно работает со скоростью 60-150 м/мин. Конечный выход соломинки зависит от длины среза. Например, если машина работает со скоростью 100 м/мин и режет соломинки длиной 210 ​​мм, машина может производить около 476 соломинок в минуту без учета пределов резки и бракованных продуктов.

Этап 4: Сушка и отверждение клея

Спиральные бумажные трубки после формования покидают оправку и проходят через сушильный туннель. В туннелях может использоваться инфракрасное (ИК) отопление или система конвекции теплого-воздуха. Их задача — ускорить затвердевание клея и удалить излишнюю влагу из клея на водной-основе до того, как трубка попадет в секцию резки.

Если клей не затвердевает полностью перед резкой, возникают две распространенные проблемы. Одной из проблем является расслоение режущей кромки, где сила резания разделяет влажные слои бумаги. Еще одна проблема – расслоение трубочек, когда они долго задерживаются в напитке.

Для высокоскоростного-оборудования очень важны длина и температура сушильного туннеля. Если температура слишком низкая или время нагрева слишком короткое, клей не затвердеет должным образом. Если температура нагрева слишком высока или время нагрева слишком велико, волокна бумаги будут повреждены, и готовая соломинка потеряет свою прочность.

Этап 5. Серво-гусеничная резка

Непрерывную бумажную трубку из сушильного туннеля необходимо с высокой точностью разрезать на отдельные соломинки. В современных машинах в секции резки используется летучий нож с сервоприводом-отслеживанием. Режущая система движется вместе с трубой с той же скоростью в момент резки. После резки лезвие перемещается в исходное положение следующего цикла. Этот метод позволяет машине резать чисто и по прямой линии, не останавливая движение трубы.

Длина резки контролируется ПЛК (программируемым логическим контроллером), который управляет всеми движениями станка. Под управлением ПЛК оператор может изменять длину соломинки, регулируя настройки программного обеспечения. Нет необходимости заменять механические детали или кулачки. Во время производства хорошо-обслуживаемая система резки с сервоприводом обычно обеспечивает точность резки в пределах ±0,5 мм.

После резки конвейерная система собирает готовые соломинки и отправляет их на участки подсчета, обвязки и упаковки. Датчики на этом этапе могут проверить, правильна ли длина и диаметр соломинки или имеются ли заметные дефекты поверхности. Дефектные соломинки удаляются перед окончательной упаковкой.

Этап 6: Проверка качества и соответствие требованиям безопасности пищевых продуктов

Машина для изготовления бумажных соломинок работает на фабрике по упаковке пищевых продуктов. Это не работает в одиночку. Он должен работать в рамках системы управления безопасностью пищевых продуктов. ISO 22000:2018 содержит основные правила и предпосылки для анализа опасностей для компаний, производящих материалы, контактирующие с пищевыми продуктами, такие как бумажные трубочки (ISO, 2018).

На практике это означает:

Все детали, контактирующие с бумажными полосками, изготовлены из нержавеющей стали или пищевого-пластика.

Смазки для механических деталей рядом с трактом подачи бумаги соответствуют пищевым-допускам и соответствуют стандартам NSF/ANSI 61 H1 или аналогичным стандартам.

Методы очистки полностью удаляют грязь и остатки, не вызывая коррозии деталей из нержавеющей стали, что влияет на будущее производство.

Записи прослеживаемости связывают партии готовой соломки с соответствующими номерами партий бумажных рулонов и кодами партий клея.

Физические испытания готовых бумажных трубочек обычно проводятся с использованием методов, разработанных Гутьерресом и др. (Институт биоресурсов, Государственный университет Северной Каролины, 2019). В ходе исследования была проверена эффективность бумажных трубочек в условиях воздействия питья. Испытания включали устойчивость к сжатию, прочность на разрыв на режущем конце и длительное вымачивание в жидкости.

Исследования показали, что бумажные трубочки могут сохранять свою нормальную прочность в холодной воде около 60 минут. В горячих и газированных напитках соломинка ослабевает быстрее. Эти результаты напрямую влияют на настройку машины. Компании, производящие трубочки для кафе или горячих напитков, обычно выбирают более толстую бумагу и большее количество витых слоев. Компании, производящие трубочки для холодных напитков, обычно используют меньшую плотность бумаги и меньшее количество слоев упаковки.

Экологический контекст: фактическое положение бумажных трубочек

Экологические преимущества бумажных трубочек и машин, которые их производят, непросты. В исследовании жизненного цикла процесса (LCA) (MDPI, 2021 г.) сравнивались бумажные соломинки, пластиковые соломинки из PLA и обычные пластиковые соломинки. Исследование показало, что бумажные трубочки легче разлагаются в океане, но их производство требует больше энергии. Это связано с тем, что бумагу необходимо измельчать и сушить с помощью гидроэнергии. Исследование 2023 года в журналеЧистое производствонашел то же самое. Вред бумажных трубочек для окружающей среды будет либо уменьшен, либо увеличен, поэтому нельзя обобщать понятие «лучшее».

Исследования также показали, что бумажные соломинки разлагаются в промышленном компосте. Обычно это занимает от 60 до 90 дней в соответствии с такими критериями, как EN 13432 или ASTM D6400. Они не остаются в море, как пластиковые соломинки.

Краткое описание: Восемь шагов, один непрерывный процесс

Полный рабочий процесс машины для изготовления бумажных соломинок разделен на восемь интегрированных этапов:

Каждый этап контролируется ПЛК. Он связывает скорость подачи бумаги, количество клея, скорость намотки, температуру сушки, время резки как систему подключения и управления.

Важно понимать систему. Это помогает операторам работать на нормальной скорости и получать хорошую производительность. Это также помогает операторам обнаруживать проблемы на ранней стадии, такие как температурные-изменения натяжения бумаги, толщины клея, износ лезвий и т. д., прежде чем они повлияют на качество продукта.

Ссылки

1. Европейская комиссия. (2021). *Директива (ЕС) 2019/904 о снижении воздействия некоторых пластмасс на окружающую среду*. ЕВРО-Лекс.
2. Электронный свод федеральных правил США. (2024). *21 CFR § 176.170 - Компоненты бумаги и картона, контактирующие с водными и жирными пищевыми продуктами*. eCFR.
3. Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA). (2024). *Материалы, контактирующие с пищевыми продуктами: Рамочный регламент (ЕС) №. 1935/2004*. Парма: EFSA.
4. Гроффен Т. и др. (2021). Последняя капля: свойства перфторалкильных и полифторалкильных веществ в трубочках для питья, изготовленных из коммерческих растений.хемосфера.
5. Гутьеррес, TJ и др. (2019). Оценка бумажных и пластиковых трубочек: характеристики и проблемы тестирования.Биоресурсы, 14(4), 
6. Международная организация по стандартизации. (2018). *ISO 22000:2018 - Системы управления безопасностью пищевых продуктов: требования к любой организации в пищевой цепочке*. Женева: Международная организация по стандартизации.
7. Во, TTQ и др. (2021). Сравнительное исследование оценки жизненного цикла биопластиков и бумажных трубочек.Процессы, 9(6), 1007. МДПИ.
8. НаукаДирект. (2023). Многомерная оценка воздействия на окружающую среду заменителей пластиковой соломы.Журнал чистого производства, через ScienceDirect.
9. Гидравлическая стабильность, механическая эластичность и биоразложение бумажных трубочек. (2024).Углеводные полимеры, НаукаДирект.
10. НФС Интернэшнл / ANSI. (2022). *NSF/ANSI 61: Компоненты системы питьевого водоснабжения - – Влияние на здоровье*. Анн-Арбор, Мичиган: NSF. (Ссылка на классификацию пищевых смазочных материалов H1)
11. АСТМ Интернешнл. (2019).ASTM D6400: Стандартные спецификации для маркировки пластмасс, предназначенных для аэробного компостирования на муниципальных или промышленных объектах.. Вест-Коншохокен, Пенсильвания: ASTM.