Điều gì làm cho máy làm ống hút giấy linh hoạt khác với máy thông thường?

Thị trường ống hút uống chuyển hướng dứt khoát sang giấy sau khi các hạn chế về đồ nhựa-sử dụng một lần được áp dụng trên khắp Liên minh Châu Âu (Chỉ thị 2019/904/EU), Vương quốc Anh (Quy định về Bảo vệ Môi trường (Ống hút nhựa, Tăm bông và Máy khuấy) (Anh) năm 2020) và ngày càng nhiều khu vực pháp lý ở Châu Á và Bắc Mỹ. Trong danh mục ống hút giấy đó, biến thể linh hoạt hoặc có thể uốn cong mang lại giá trị cao cấp có ý nghĩa - nó cho phép người uống nghiêng ống hút về phía miệng mà không cần nhấc cốc, một tính năng có giá trị trong bệnh viện,-các cơ sở hỗ trợ sinh hoạt, dịch vụ đồ uống dành cho trẻ em và các dạng quán cà phê đặc biệt. Việc sản xuất tính năng đó đòi hỏi máy móc khác với-việc sản xuất ống hút thẳng theo một số cách cơ bản. Hiểu những khác biệt đó bắt đầu bằng việc mổ xẻ chính xác những gìMáy làm giấy rơm linh hoạtđược thiết kế để làm điều mà một thiết bị tiêu chuẩn không thể làm được.

1. Khoảng cách quy trình cốt lõi: Hình thành sơ cấp so với Hình thành phù hợp thứ cấp

Mỗi ống hút giấy bắt đầu hoạt động trên một đơn vị tạo hình-ống quấn{1}}xoắn ốc: giấy kraft cấp thực phẩm- - thường có định lượng 60–120 gsm, tuân thủ FDA 21 CFR § 176.180 đối với các thành phần giấy tiếp xúc với thực phẩm và Quy định 10/2011 của EU đối với các biến thể được phủ nhựa-{11}} được quấn ở một góc xung quanh trục gá, được liên kết bằng chất kết dính an toàn cho thực phẩm{12}}nước{13}}, được cố định dưới các con lăn căng và cắt theo chiều dài. Quá trình đó tạo ra một ống thẳng, đồng đều. Một máy làm ống hút giấy tiêu chuẩn dừng ở đây.

Một máy làm ống hút mềm dẻo tiếp tục quá trình này thông qua một trạm thứ cấp dành riêng hoàn toàn để tạo thành phần đàn accordion (ống thổi). Trạm này khác biệt về mặt cơ học với mọi thứ ở thượng nguồn. Nó sử dụng một bộ bánh xe khuôn đối diện hoặc một công cụ uốn chuyển động tịnh tiến - tùy thuộc vào cấu trúc máy - để áp dụng lực nén hướng tâm và hướng trục được kiểm soát chính xác cho một vùng xác định của ống-được định hình trước, thường cách một đầu từ 15–35 mm. Kết quả là một loạt các nếp gấp chu vi cách đều nhau cho phép ống hút uốn cong tới 180 độ mà không bị xoắn, xẹp hoặc bong tróc. Không có máy cuộn{10}}và{11}}cắt tiêu chuẩn nào có thể thực hiện thao tác này như một bước tích hợp; trang bị thêm một cái là không thực tế về mặt cơ học.

Sự tách biệt giữa tạo hình ống sơ cấp và tạo hình đàn accordion thứ cấp không phải là một sự khác biệt nhỏ - nó làm tăng gấp đôi số lượng thông số quy trình quan trọng mà máy phải kiểm soát đồng thời.

2. Hình học khuôn và độ chính xác kích thước

Phần đàn accordion đòi hỏi khắt khe về mặt hình học. Mỗi lần gấp phải:

Có khoảng cách nhất quán (khoảng cách từ giữa-đến-giữa giữa các nếp gấp liền kề, thường là 1,8–2,8 mm đối với ống hút có đường kính tiêu chuẩn 6–8 mm)

Đạt được độ sâu nếp gấp chính xác, xác định cả góc uốn và lực phục hồi

Duy trì độ dày thành không đổi ở các rễ gấp, nơi tập trung ứng suất cao nhất

Trên mộtMáy làm giấy rơm linh hoạt, cặp khuôn gấp nếp được mài chính xác-để phù hợp với đường kính ống hút cụ thể và sự kết hợp độ dày-của giấy mà nó sẽ xử lý. Dung sai khe hở khuôn trong máy chất lượng được chỉ định là ± 0,05 mm hoặc cao hơn. Sự không khớp giữa khe khuôn và độ dày thành thực tế (thay đổi tùy theo đặc điểm lô-cuộn giấy) là nguyên nhân chính gây ra các lỗi có thể nhìn thấy được là nứt nếp gấp hoặc làm trắng - gây ra sự từ chối khi kiểm tra chất lượng.

Máy làm ống hút thẳng-tiêu chuẩn không yêu cầu dụng cụ như vậy. Trục định hình và con lăn căng của chúng được tối ưu hóa cho động lực cuộn dây kéo-liên tục, không phải để tác dụng tải trọng nén gián đoạn lên thành ống thành phẩm. Các yêu cầu về cấu trúc là hoàn toàn khác nhau.

3. Thông số kỹ thuật của giấy: Tại sao đàn Accordion lại yêu cầu nhiều hơn

Việc lựa chọn giấy cho ống hút mềm bị hạn chế hơn so với loại giấy thẳng tương đương. Quá trình tạo hình đàn accordion yêu cầu mỗi gốc gấp phải tuân theo các chu kỳ uốn lặp đi lặp lại - qua chính nếp gấp trong quá trình sản xuất, sau đó đến việc uốn cong của người dùng trong quá trình sử dụng. Hai tính chất cơ học trở nên quan trọng:

Độ cứng uốn so với cân bằng độ bám dính của lớp.Nếu giấy-với-giấy liên kết giữa các lớp vết thương (được cung cấp bởi chất kết dính tạo hình) không đủ thì nếp gấp sẽ gây ra hiện tượng cắt giữa các lớp - có thể nhìn thấy dưới dạng sự phân tách giữa các lớp giấy dọc theo đường gấp. TAPPI T 569 (độ bền cắt giữa các lớp dành cho ống quấn-xoắn ốc) cung cấp một tiêu chuẩn phù hợp; giấy rơm-linh hoạt thường được lựa chọn và thử nghiệm theo tiêu chí này mặc dù tiêu chuẩn đã được phát triển cho các ứng dụng ống thông thường.

Độ bền khi bị ướt dưới-độ ẩm trong quá trình sử dụng.ISO 2758 (Độ bền nổ của giấy) và TAPPI T 403 xác định độ bền nổ ướt. Phần đàn accordion bằng rơm dẻo đặc biệt dễ bị ẩm-làm mềm nhanh do các rễ gấp có độ dày thành giảm cục bộ và ứng suất tăng cao. Thông số kỹ thuật của giấy dành cho ống hút mềm thường yêu cầu độ bền kéo khi ướt-cao hơn so với giấy-rơm thẳng - thường có tỷ lệ kéo ướt/khô là 40–55% thay vì mức 25–35% thích hợp cho ống thẳng.

Một máy-được chỉ định rõ ràng trong danh mục này sẽ bao gồm các hệ thống kiểm soát độ căng cuộn giấy đến với phản hồi cảm biến tải-, do lực căng tháo không nhất quán - ngay cả trong một cuộn - làm thay đổi mật độ thành ống quấn, sau đó truyền trực tiếp đến chất lượng gấp ở trạm thứ cấp.

4. Yêu cầu về chất kết dính tại trạm Accordion

Chất kết dính tạo hình tiêu chuẩn cho ống hút giấy là chất kết dính dextrin gốc nước hoặc tinh bột biến tính, được bôi với tốc độ 40–80 g/m2 trên ống quấn xoắn ốc. Đối với ống hút thẳng, công việc của chất kết dính này kết thúc ở việc cố kết cuộn lại.

Đối với ống hút dẻo, chất kết dính tương tự phải thực hiện một nhiệm vụ bổ sung: nó phải duy trì đủ độ đàn hồi sau khi xử lý để tồn tại qua bước gấp đàn accordion mà không bị hỏng độ giòn. Một số chất kết dính tạo hình hoạt động có thể chấp nhận được trong quá trình sản xuất-rơm thẳng - đặc biệt là các công thức liên kết chéo-có độ bền xanh ban đầu cao - trở nên quá cứng ở nhiệt độ môi trường xung quanh để thích ứng với sức căng ở các rễ gấp. Điều này làm cho lớp dính, chứ không phải bản thân sợi giấy, bị gãy trong quá trình gấp mép.

Dung dịch này thường là chất kết dính gốc nước (PVOH) hoặc ethylene vinyl acetate (EVA)-có độ giãn dài được kiểm soát-tại-các đặc tính đứt. Trạng thái FDA-GRAS của cả PVOH và EVA đối với tiếp xúc gián tiếp với thực phẩm (21 CFR § 176.180) có nghĩa là an toàn thực phẩm được duy trì; lợi ích kỹ thuật được cải thiện đáng kể tính toàn vẹn của nếp gấp. Không phải tất cả các máy làm ống hút giấy tiêu chuẩn đều được thiết kế cho hệ thống kết dính có chi phí-cao hơn, thích hợp cho việc sản xuất ống hút giấy dẻo.

5. Tốc độ, thông lượng và câu hỏi về kiến ​​trúc nội tuyến và ngoại tuyến

Máy làm ống hút-thẳng hoạt động như một hệ thống kéo-liên tục: màng giấy di chuyển với tốc độ không đổi, trục gá cuộn liên tục và bộ cắt chuyển động (được theo dõi{2}}servo) tạo ra ống hút với tốc độ lên đến 80–120 m/phút đầu ra dạng ống trên các đơn vị-tốc độ cao hiện đại. Thông lượng về cơ bản bị giới hạn bởi tốc độ cuộn dây và tần số cắt.

Việc hình thành đàn accordion không thể xảy ra ở tốc độ nội tuyến đó. Mỗi chu kỳ uốn yêu cầu ống nằm trong khuôn trong giây lát. Hai cách tiếp cận kiến ​​trúc tồn tại trong máy móc sản xuất hiện tại:

Máy tích hợp nội tuyếnkết hợp cơ chế cấp liệu-cao độ không liên tục-có kiểm soát giữa phần cuộn dây và trạm đàn accordion. Ống được quấn liên tục, được đệm và sau đó được đưa qua khuôn uốn theo tốc độ chu kỳ của trạm đàn accordion. Điều này duy trì việc tích hợp dấu chân-máy{5}}đơn lẻ nhưng yêu cầu đồng bộ hóa được điều khiển bằng servo- giữa hai chế độ xử lý khác nhau về mặt cơ học - lý do khiến các máy này phức tạp hơn và đắt hơn đáng kể so với các đơn vị tiêu chuẩn.

Máy uốn ngoại tuyến (xử lý hậu kỳ)lấy ống hút-cắt sẵn làm đầu vào và tạo thành phần đàn accordion trong một bộ phận chuyên dụng riêng biệt. Điều này tách riêng hai quy trình nhưng yêu cầu xử lý-liên quy trình, thêm dấu vết của máy thứ hai và tạo cơ hội gây ra hư hỏng do trầy xước hoặc nhiễm bẩn trong quá trình chuyển ống hút. Đối với-sản xuất số lượng lớn, kiến ​​trúc tích hợp nội tuyến thường mang lại hiệu quả kinh tế tốt hơn khi chi phí vốn được khấu hao, mặc dù mức đầu tư ban đầu cao hơn.

6. Kiểm soát chất lượng: Những gì được kiểm tra mà máy tiêu chuẩn không đo được

Các yêu cầu QC của-máy làm ống hút thẳng tiêu chuẩn tập trung vào: tính nhất quán của đường kính ngoài, độ chính xác của chiều dài cắt, độ thẳng và áp suất nổ. Đây là những thông số được hiểu rõ-với các phương pháp thử nghiệm đã được thiết lập.

Máy làm ống hút linh hoạt bổ sung thêm các yêu cầu kiểm tra sau:

Không có tham số nào trong số này phù hợp với máy-làm ống hút thẳng. Sự hiện diện của chúng trong kế hoạch chất lượng phản ánh các dạng hư hỏng khác nhau về cơ bản mà hình học đàn accordion đưa ra.

7. Ý nghĩa pháp lý và định vị thị trường

Ống hút giấy mềm nằm trong khuôn khổ quy định-tiếp xúc với thực phẩm giống như ống hút thẳng - FDA 21 CFR Phần 176 ở Hoa Kỳ, Quy định khung của EU (EC) số 1935/2004 với Quy định cụ thể 10/2011 đối với giấy tráng-nhựa và các tiêu chuẩn quốc gia tương đương nếu có. Tuy nhiên, quá trình hình thành đàn accordion cần cân nhắc thêm:rễ gấp là điểm có mặt cắt-cắt ngang{1}}có thành mỏng nhất, nghĩa là mọi thử nghiệm di chuyển (được tiến hành theo EN 1186 hoặc tương tự) phải phản ánh hình dạng sử dụng thực tế của ống hút uốn cong chứ không phải cấu hình ống-thẳng danh nghĩa. Một giếng-được chỉ địnhMáy làm giấy rơm linh hoạtsẽ tạo ra ống hút vượt qua thử nghiệm giới hạn di chuyển - thường Nhỏ hơn hoặc bằng 10 mg/dm² di chuyển tổng thể theo Quy định 10/2011 - của EU theo hướng dịch vụ linh hoạt,-, không chỉ ở cấu hình phiếu giảm giá không linh hoạt.

8. Tóm tắt: Tại sao không thể thay thế nó

Tóm lại một cách ngắn gọn: máy làm ống hút giấy thông thường là một hệ thống cắt-cuộn. Một máy được thiết kế để sản xuất ống hút dẻo là một hệ thống tạo hình-cắt-accordion-cuộn với khoa học vật liệu, thiết kế cơ khí, chất kết dính hóa học, kiểm soát quy trình và kiến ​​trúc đảm bảo chất lượng phù hợp. Sự khác biệt về mặt cơ học giữa cuộn dây xoắn ốc liên tục và uốn chính xác không liên tục có nghĩa là hai chức năng này không thể chia sẻ cùng một nền tảng cơ học nếu không có kiến ​​trúc tích hợp được xây dựng có mục đích. Thông số kỹ thuật về giấy, hệ thống kết dính, dụng cụ khuôn và các quy trình kiểm tra dành cho ống hút mềm không có gì tương đương trong quá trình sản xuất ống hút thẳng.

Khoảng cách kỹ thuật đó - chứ không phải bất kỳ tính năng gia tăng nhỏ nào - là câu trả lời dứt khoát cho điều gì tạo nênMáy làm giấy rơm linh hoạtkhác biệt.

Tài liệu tham khảo

Nghị viện châu Âu.Chỉ thị (EU) 2019/904 về việc giảm tác động của một số sản phẩm nhựa đến môi trường(Chỉ thị-Sử dụng nhựa duy nhất). Tạp chí chính thức của Liên minh Châu Âu, 2019.

Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ.21 CFR § 176.180 - Thành phần của giấy và bìa tiếp xúc với thực phẩm chứa nước và chất béo. Bộ luật Quy định Liên bang, Tiêu đề 21.

Ủy ban Châu Âu.Quy định (EU) số 10/2011 về Vật liệu và Vật dụng Nhựa Tiếp xúc với Thực phẩm. Tạp chí chính thức của Liên minh châu Âu.

Nghị viện và Hội đồng Châu Âu.Quy định (EC) số 1935/2004 về Vật liệu và Vật dụng Tiếp xúc với Thực phẩm.

TAPPI.T 569 - Độ bền cắt giữa các lớp của Giấy bìa và Giấy nhiều lớp. TAPPI Press, ấn bản hiện tại.

TAPPI.T 403 - Độ bền vượt trội của giấy. TAPPI Press, ấn bản hiện tại.

ISO.ISO 2758:2014 - Giấy: Xác định độ bền nổ. Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế.

CEN.EN 1186 - Vật liệu và vật phẩm tiếp xúc với thực phẩm: Nhựa. Ủy ban Tiêu chuẩn hóa Châu Âu (các nguyên tắc thử nghiệm áp dụng cho chất nền giấy tráng bằng cách tương tự).

Quốc hội Anh.Quy định về bảo vệ môi trường (Ống hút nhựa, tăm bông và que khuấy) (Anh) năm 2020. Văn kiện pháp lý 2020 Không. 971.

TAPPI.T 423 - Độ bền kéo khi ướt của giấy và bìa. TAPPI Press, ấn bản hiện tại.