Svět se odklání od plastů na jedno{0}}použití. To za necelých deset let změnilo průmysl brček na pití. Pravidla se zpřísnila v Evropě, Severní Americe a částech Asie. Výrobci tak museli rychle pracovat na změně svých výrobních linek. Výsledkem je sada speciálních strojů, které přemění srolovaný papír na funkční, silná brčka na pití. Mezi těmito stroji,stroj na výrobu zkosené papírové slámymá své zvláštní místo. Není to kvůli tomu, jak se tvoří sláma. Je to kvůli tomu, jak se sláma řeže.
Co odlišuje stroj na výrobu slámy zkoseného papíru
Většina strojů na výrobu papírových slámek vyrábí rovně-nařezaná sláma. Trubka se navine, přilepí a rozřízne kolmo k její ose. To funguje dobře u sodovkových fontán a obchodů s mléčnými koktejly, ale potýká se s krabicemi na džusy, sáčky s nápoji a uzavřenými nápojovými nádobami. Hrot rovně-se může sklouznout z místa vpichu. Dá se složit. Může se stát, že neprorazí laminovanou fólii nebo plastovou fólii, která utěsňuje balení šťávy.
Stroj na výrobu slámy zkoseného papíru to řeší řezáním slámy pod úhlem. Zkosení vytváří špičatý hrot-ne dostatečně ostrý, aby byl nebezpečný, ale dostatečně zúžený, aby soustředil sílu do jediného bodu. Tím se z brčka stane funkční propichovací nástroj. Je to stejný princip, díky kterému se s ořezanou tužkou píše snadněji než s tupou.
Výrobní pracovní postup v praxi
Proces zkosení-je na konci delšího výrobního řetězce. Abychom porozuměli úloze stroje, pomáhá vysledovat celou sekvenci od suroviny až po hotový výrobek.
Krok 1: Odvíjení papíru a formování vrstvy
Výroba začíná papírovými kotouči. Obvykle se jedná o třívrstvé -vrstvy: vnitřní vrstva, střední vrstva a vnější vrstva. Každá vrstva může používat jiný druh papíru. Vnitřní vrstva, která je v kontaktu s nápojem, je obvykle potravinářský-kraftový nebo sulfitový papír. Vnější vrstva nese tištěné-loga, vzory nebo barvy značky.
Papír prochází odvíjecím stojanem a je přiváděn do lepicí stanice. Adheziva na bázi vody, obvykle modifikované škroby nebo alginátové-formulace, se nanášejí v kontrolovaných vzorcích. Lepidlo musí smáčet povrch papíru, aniž by prosáklo. Normy TAPPI pro penetraci lepidla na bázi vody-ve vláknitých substrátech poskytují užitečné referenční body, proč na tom záleží-příliš velká penetrace oslabuje spoj; příliš málo vytváří brčko, které se v kapalině delaminuje.
Krok 2: Navíjení spirály
Skládaný-papír vstupuje do navíjecího trnu. Jedná se o kovovou tyč-obvykle z nerezové oceli, často s leštěným nebo potaženým povrchem, aby se zabránilo přilnavosti. Papír je ovinut kolem trnu spirálovitě. Úhel navíjení určuje tloušťku stěny slámy a hustotu struktury.
Proces spirálového navíjení byl hodně studován v dokumentech o výrobě kompozitních trubek. Studie v Composites Part A a dalších podobných časopisech zkoumaly, jak spolupracují úhel navíjení, napětí a rychlost vytvrzování lepidla. A tyto věci rozhodují o tom, jak silná bude finální trubka. Zatímco se tyto studie zaměřují na pokročilé kompozity, základní mechanika-napětí-kontrolované umístění vláken a konsolidace lepidla- přímo souvisí s navíjením papírové slámy.
Krok 3: Sušení a vytvrzování
Po navinutí trubice ještě není stabilní. Lepidlo je stále aktivní. Trn naplněný slámou- prochází sušicí sekcí. Na vysokorychlostních tratích to může být horkovzdušný- tunel nebo infračervená topná sekce. Cílem je dovést lepidlo do konečného ztuhnutí, aniž by došlo k nadměrnému-sušení papíru. Přes-sušený papír zkřehne; nedostatečně vytvrzené lepidlo vytváří brčka, která po kontaktu s kapalinou během několika minut změknou.
Stroj na výrobu slámy zkoseného papíru může tento krok sušení integrovat nebo může přijímat předsušené trubice z navíjecího stroje proti proudu. Konfigurace závisí na tom, zda je úkosová fréza samostatnou jednotkou nebo součástí kombinované navíjecí-a{3}}řezací linky.
Krok 4: Úkosový řez
Toto je definující operace. Vysušená trubice slámy se přivádí do řezací stanice. Na rozdíl od stroje s přímým řezem, který používá jednoduchou gilotinu nebo rotační čepel kolmou k ose trubky, je stanice pro úkosové řezání šikmá.
Řezací čepel-obvykle vysokorychlostní{1}}rotační nůž nebo servo-úhlová gilotina-prořezává trubku v nastaveném úhlu. Běžné úhly úkosu se pohybují od 15 do 45 stupňů v závislosti na zamýšlené aplikaci. Strmější úhel vytváří ostřejší hrot, ale snižuje -integritu průřezu slaměné stěny na hraně řezu. Menší úhel zachovává více struktury stěny, ale vytváří méně účinný hrot propichování.
Řez musí být čistý. Potrhané nebo rozdrcené okraje papíru na zkosení bolí jak brčko funguje, tak i to, jak vypadá. Takže konstruktéři strojů to opravují několika způsoby. Vybírají správný materiál čepele (často tvrdou nástrojovou ocel nebo karbid wolframu). Používají plán, aby čepel zůstala ostrá. A při řezu slámu pevně sevřou.
Krok 5: De-mandrel a kolekce
Po uříznutí je třeba z trnu odstranit brčka. U některých provedení je trn pevný hřídel a brčka jsou odtlačována pneumatickým nebo mechanickým vyhazovacím systémem. V jiných je trn samotný zatahovací trn-sada segmentovaných prvků, které se sbalí dovnitř a uvolní brčko.
Vyhozená brčka se shromažďují, obvykle skluzem do sběrného koše nebo na dopravník pro následné balení.
Technická hlediska při konstrukci strojů
O tom, zda stroj na výrobu slámy z úkosu papíru bude spolehlivě fungovat ve výrobě, rozhoduje několik konstrukčních parametrů.
Přesnost úhlu řezu. Úhel zkosení musí být konzistentní napříč každým stéblem ve výrobním cyklu. Nekonzistentní úhly vytvářejí brčka, která se nekonzistentně propíchnou-některá propíchnou krabici od džusu čistě, jiná sklouznou z povrchu. Servo-řízené řezací stanice jsou nyní běžné u strojů vyšší třídy-, protože umožňují přesné nastavení úhlu bez mechanického přestavování.
Životnost čepele a údržba. Řezací papír je abrazivní. I u vysoce kvalitních-materiálů čepele dochází k degradaci ostří. Některé stroje obsahují automatické indexování čepele nebo systémy upozornění na výměnu. Jiní spoléhají na jízdní řády operátora. Rozdíl se projevuje v konzistentnosti kvality produktu během dlouhých výrobních sérií.
Propustnost a synchronizace. Úkosové řezání je často-omezujícím krokem při výrobě slámy. Navíjení může být rychlé; sušení může být paralelní; ale řezání-zejména šikmé řezání, které vyžaduje přesné umístění slámy-se může stát překážkou. Moderní stroje to řeší pomocí řezacích hlav s více stanicemi, které se otáčejí s podáváním slámy a umožňují kontinuální, nikoli přerušované řezání.
Materiálová kompatibilita. Ne všechny papíry se při šikmém řezu chovají stejně. Papíry s vysokým obsahem krátkých-vláken (např. papíry s převahou eukalyptové buničiny) se mohou drtit jinak než sulfátové papíry s dlouhými-vlákny z měkkého dřeva. Nastavení stroje, která fungují pro jednu třídu papíru, mohou způsobit roztrhané úkosy na jiné. To je jeden z důvodů, proč jsou výrobní zkoušky standardní praxí při kvalifikaci nového dodavatele papíru.
Širší kontext: Výkon a vnímání
Zkosená papírová brčka jsou na křižovatce funkčnosti a přijetí spotřebiteli. Rovně-nařezané papírové brčko je funkčně dostačující pro mnoho aplikací, ale nenapodobuje uživatelskou zkušenost s plastovým brčkem, které propíchne uzavřenou nádobu. Zkosený hrot obnovuje tento zážitek.
Výzkum spotřebitelské akceptace papírových brček odhalil několik opakujících se stížností: pocit v ústech (chuť nebo textura papíru), strukturální selhání (brčko se bortí nebo odděluje od vrstev) a funkční omezení (neschopnost propíchnout utěsněné nádoby). Zkosená-sláma přímo řeší třetí z nich. Sama o sobě neřeší první dva,-které vyžadují pokrok ve složení papíru, chemii lepidla a hustotě vinutí.
Studie hodnocení životního cyklu (LCA) brček na pití, včetně těch, které porovnávají papír s bioplasty PLA a polypropylenem, soustavně zjišťují, že vliv brčka na životní prostředí do značné míry závisí na předpokladech konce-{1}}životnosti. Papírové brčko, které není kompostováno ani recyklováno, nabízí omezenou výhodu oproti plastovému brčku, které se spaluje s využitím energie. Řezací mechanismus je součástí tohoto většího systému-umožňuje formát produktu, ale přínos pro životní prostředí závisí na tom, co se stane poté, co sláma opustí výrobní linku.
Aplikace a segmenty trhu
Zkosená-papírová brčka jsou nejčastěji spojována s krabicemi od džusu a nápoji ve sáčcích. Tento formát je standardní na evropských trzích, kde regulační tlak na plasty na jedno{2}}použití zrychlil dříve než v mnoha jiných regionech. V Severní Americe tento formát získal trakci, když hlavní značky potravinářských služeb přešly od plastových brček v reakci na tlak spotřebitelů a obecní předpisy.
Kromě obalů na nápoje se zkosená-brčka objevují ve zdravotnických a laboratorních potřebách, kde je špičatý hrot užitečný pro přístup k uzavřeným nádobám na vzorky. Papírový substrát je kompatibilní s certifikačními schématy kompostovatelnosti (jako je EN 13432 v Evropě nebo ASTM D6400 ve Spojených státech), což je relevantní pro instituce s formalizovanými požadavky na udržitelnost.
Reference
- TAPPI Stiskněte. Užitečné metody TAPPI: Lepidla a pevnost spoje v substrátech-na bázi vláken. TAPPI Standards, Atlanta, GA.
- Evropský výbor pro normalizaci. EN 13432: Požadavky na obaly obnovitelné kompostováním a biodegradací. CEN, Brusel, 2000.
- Mezinárodní ASTM. ASTM D6400: Standardní specifikace pro označování plastů určených k aerobnímu kompostování v městských nebo průmyslových zařízeních. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Sjöström, E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications. 2nd Edition. Academic Press, San Diego, 1993. (Kapitoly o struktuře papíru a vazbě vláken relevantní pro integritu slaměných stěn.)
- Mangalam, AS, a kol. "Účinky orientace vláken v navinutých kompozitních trubkách při axiální kompresi." Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, svazek. 40, vydání 7, 2009, str.. 1142–1152. (Mechanika navíjení relevantní pro tvorbu trubic slámy.)
- United States Environmental Protection Agency. Správa udržitelných materiálů: Zboží krátkodobé spotřeby, včetně obalů. EPA, Washington, DC.
- Evropská komise. Směrnice (EU) 2019/904 o snižování dopadu některých plastových výrobků na životní prostředí. Úřední věstník Evropské unie, 2019.