Maailma on siirtymässä pois kertakäyttömuovista-. Tämä on muuttanut juomapilliteollisuutta alle kymmenessä vuodessa. Säännöt tiukentuivat Euroopassa, Pohjois-Amerikassa ja osassa Aasiaa. Valmistajien oli siis työskenneltävä nopeasti vaihtaakseen tuotantolinjojaan. Tuloksena on sarja erikoiskoneita, jotka muuttavat rullapaperin toimiviksi, vahvoiksi juomapilleiksi. Näistä koneista mmviistopaperin oljen valmistuskoneon oma erityinen paikkansa. Tämä ei johdu oljen muodostumisesta. Se johtuu siitä, kuinka olki leikataan.
Mikä erottaa viistopaperin olkien valmistuskoneen muista
Useimmat paperipillikoneet tuottavat suoria{0}}leikattuja olkia. Putki kääritään, liimataan ja viipaloidaan kohtisuoraan sen akseliin nähden. Se toimii hyvin soodalähteissä ja pirtelökaupoissa, mutta se kamppailee mehulaatikoiden, pussijuomien ja suljettujen juomapakkausten kanssa. Suora-leikattu kärki voi liukua pois pistokohdasta. Se voi taittaa. Se ei välttämättä läpäise laminoitua kalvoa tai muovikalvoa, joka sulkee mehupakkauksen.
Viistepaperin olkien valmistuskone ratkaisee tämän leikkaamalla oljet vinossa. Viiste luo terävän kärjen,{1}}joka ei ole tarpeeksi terävä ollakseen vaarallinen, mutta kartiomaisen tarpeeksi keskittääkseen voiman yhteen pisteeseen. Se tekee pillistä toimivan lävistystyökalun. Sama periaate tekee teroitetulla kynällä kirjoittamisesta helpompaa kuin tylsällä.
Tuotannon työnkulku käytännössä
Viiste{0}}leikkaus on pidemmän valmistusketjun lopussa. Koneen roolin ymmärtäminen auttaa jäljittämään koko sarjan raaka-aineesta valmiiseen tuotteeseen.
Vaihe 1: Paperin purkaminen ja kerroksen muodostaminen
Tuotanto alkaa paperirullilla. Nämä ovat tyypillisesti kolme{1}}kerrosrakennetta: sisäkerros, keskikerros ja ulkokerros. Jokainen kerros voi käyttää erilaista paperia. Sisäkerros, joka koskettaa juomaa, on yleensä elintarvike-voima- tai sulfiittipaperia. Ulompi kerros sisältää painettuja malleja-logoja, kuvioita tai merkkivärejä.
Paperi kulkee kelaustelineen läpi ja syötetään liimausasemaan. Vesipohjaisia liimoja, tyypillisesti muunnettuja tärkkelyksiä tai alginaatti-pohjaisia formulaatioita, levitetään kontrolloidusti. Liiman tulee kostuttaa paperin pinta läpikostumatta. TAPPI-standardit vesi{5}}liiman tunkeutumisesta kuitupohjaisiin alustoihin tarjoavat hyödyllisiä vertailukohtia, miksi tällä on merkitystä,-liian suuri tunkeutuminen heikentää sidosta; liian vähän tuottaa pillin, joka irtoaa nesteestä.
Vaihe 2: Spiraalikäämitys
Tasoitettu{0}}paperi menee kelauskaraan. Tämä on metallivarsi-yleensä ruostumatonta terästä, jossa on usein kiillotettu tai pinnoitettu pinta tarttumisen estämiseksi. Paperi on kääritty karan ympärille spiraalimaisesti. Käärimiskulma määrää oljen seinämän paksuuden ja rakenteellisen tiheyden.
Kierrekäämitysprosessia on tutkittu paljon komposiittiputkien valmistusta koskevissa papereissa. Composites osassa A ja muissa vastaavissa aikakauslehdissä tehdyissä tutkimuksissa on tarkasteltu, kuinka käämityskulma, jännitys ja liiman kovettumisnopeus toimivat yhdessä. Ja nämä asiat ratkaisevat, kuinka vahva lopullinen putki on. Vaikka nämä tutkimukset keskittyvät kehittyneisiin komposiitteihin, taustalla oleva mekaniikka-kireys-ohjattu filamenttien sijoittaminen ja liiman tiivistyminen-ovat suoraan tärkeitä paperin oljen käämityksen kannalta.
Vaihe 3: Kuivaus ja kovetus
Kun putki on kierretty, se ei ole vielä vakaa. Liima on edelleen aktiivinen. Oljet{2}}täytetty kara kulkee kuivausosan läpi. Nopeilla linjoilla tämä voi olla kuuma-ilmatunneli tai infrapunalämmitysosa. Tavoitteena on saada liima lopulliseen kovettumaan ilman paperin liiallista-kuivaamista. Yli-kuivunut paperi muuttuu hauraaksi; Alikovettuva liima tuottaa pillejä, jotka pehmenevät minuuteissa joutuessaan kosketuksiin nesteen kanssa.
Viistepaperin olkien valmistuskoneessa voi olla tämä kuivausvaihe tai se voi vastaanottaa esikuivattuja putkia ylävirran rullauskoneesta. Kokoonpano riippuu siitä, onko viisteleikkuri erillinen yksikkö vai osa yhdistettyä käämitys-ja-leikkauslinjaa.
Vaihe 4: Viisteleikkaus
Tämä on määrittävä operaatio. Kuivattu olkiputki syötetään leikkuuasemaan. Toisin kuin suora-leikkauskone, joka käyttää yksinkertaista giljotiinia tai pyörivää terää kohtisuorassa putken akseliin nähden, viisteleikkausasema on vinossa.
Leikkuuterä-yleensä nopea-pyörivä veitsi tai servo-kulmaohjattu giljotiini-leikkaa putken läpi tietyssä kulmassa. Yleiset viistekulmat vaihtelevat 15 - 45 astetta käyttötarkoituksesta riippuen. Jyrkempi kulma tuottaa terävämmän kärjen, mutta heikentää olkiseinämän poikkileikkauksen eheyttä leikatussa reunassa. Matalampi kulma säilyttää enemmän seinärakennetta, mutta tuottaa vähemmän tehokkaan lävistyskärjen.
Leikkauksen tulee olla puhdas. Revenneet tai murskatut paperin reunat viisteessä vahingoittavat sekä pillien toimintaa että ulkonäköä. Joten konesuunnittelijat korjaavat tämän muutamalla tavalla. He valitsevat oikean terämateriaalin (usein kovaa työkaluterästä tai volframikarbidia). He käyttävät suunnitelmaa pitääkseen terän terävänä. Ja ne puristavat oljen tiukasti leikkauksen aikana.
Vaihe 5: Irrota kara ja kerää
Leikkauksen jälkeen pillit on poistettava tuurnasta. Joissakin malleissa kara on kiinteä akseli ja pillit työnnetään pois pneumaattisella tai mekaanisella poistojärjestelmällä. Toisissa tuurna itsessään on sisäänvedettävä kara-joukko segmentoituja elementtejä, jotka painuvat sisäänpäin vapauttaakseen pillin.
Poistetut oljet kerätään tavallisesti kourun kautta keräysastiaan tai kuljettimelle pakkaamista varten.
Tekniset näkökohdat konesuunnittelussa
Useat suunnitteluparametrit määräävät, toimiiko viistopaperin oljen valmistuskone luotettavasti tuotannossa.
Leikkauskulman tarkkuus. Viistekulman on oltava tasainen jokaisessa pillissä tuotantoajon aikana. Epäjohdonmukaiset kulmat tuottavat pillejä, jotka lävistävät epäjohdonmukaisesti-toiset lävistävät mehulaatikon puhtaasti, toiset liukuvat pois pinnalta. Servo-ohjatut leikkausasemat ovat nykyään yleisiä korkealaatuisissa-koneissa, koska ne mahdollistavat tarkan kulman säätämisen ilman mekaanista uudelleenkonfigurointia.
Terän käyttöikä ja huolto. Leikkauspaperi on hankaavaa. Jopa korkealaatuisilla-terämateriaaleilla tapahtuu reunan heikkenemistä. Joissakin koneissa on automaattinen terien indeksointi- tai vaihtoilmoitusjärjestelmä. Toiset luottavat operaattorin aikatauluihin. Ero näkyy tuotteiden laadun yhdenmukaisuudessa pitkien tuotantoajojen aikana.
Suorituskyky ja synkronointi. Viisteleikkaus on usein nopeutta{1}}rajoittava vaihe oljen tuotannossa. Käämitys voi olla nopea; kuivaus voidaan rinnastaa; mutta leikkaus-erityisesti kulmaleikkaus, joka vaatii tarkkaa olkien sijoittelua-voi muodostua pullonkaulaksi. Nykyaikaiset koneet ratkaisevat tämän moni-aseman leikkuupäillä, jotka pyörivät oljensyötön mukana, mikä mahdollistaa jatkuvan leikkaamisen ajoittaisen sijaan.
Materiaalien yhteensopivuus. Kaikki paperit eivät toimi samalla tavalla vinossa leikkauksessa. Paperit, joissa on paljon lyhytkuituista{2}}kuitua (kuten eukalyptusmassaa hallitsevat paperit), voivat murskata eri tavalla kuin pitkäkuituiset havupuuvoimapaperit. Koneen asetukset, jotka toimivat yhdellä paperilaadulla, voivat aiheuttaa repeytymiä toiseen paperilajiin. Tämä on yksi syy, miksi tuotantokokeet ovat vakiokäytäntö uuden paperintoimittajan hyväksymisessä.
Laajempi konteksti: suorituskyky ja havainto
Viistot paperipillit ovat toimivuuden ja kuluttajien hyväksynnän risteyksessä. Suora-leikattu paperipilli on toiminnallisesti riittävä moniin sovelluksiin, mutta se ei toista käyttökokemusta muovipillistä, joka lävistää suljetun astian. Viistekärki palauttaa tämän kokemuksen.
Paperipillien kuluttajien hyväksyntää koskeva tutkimus on tunnistanut useita toistuvia valituksia: suutuntuma (paperin maku tai rakenne), rakenteelliset viat (pillien luhistuminen tai irtoaminen) ja toiminnalliset rajoitukset (kyvyttömyys lävistää suljettuja astioita). Viistetty-olki osoittaa suoraan kolmannen niistä. Se ei yksinään ratkaise kahta ensimmäistä,-jotka edellyttävät edistystä paperin koostumuksessa, liimakemiassa ja käämitystiheydessä.
Juomapillien elinkaariarvioinnin (LCA) tutkimukset, mukaan lukien paperia PLA-biomuoviin ja polypropeeniin verrattavat tutkimukset, osoittavat johdonmukaisesti, että pillien ympäristönsuojelun taso riippuu suuresti käyttöiän --loppua koskevista oletuksista. Paperipillillä, jota ei kompostoida tai kierrätetä, on rajallinen etu verrattuna muovipilliin, joka poltetaan energian talteenotolla. Leikkuumekanismi on tämän laajemman järjestelmän osa{4}}se mahdollistaa tuotemuodon, mutta ympäristöhyöty riippuu siitä, mitä tapahtuu sen jälkeen, kun olki lähtee tuotantolinjalta.
Sovellukset ja markkinasegmentit
Viisteinä{0}}leikatut paperipillit yhdistetään yleisimmin mehulaatikoihin ja juomapussiin. Muoto on vakio Euroopan markkinoilla, joilla kertakäyttöisten muovien sääntelypaineet kiihtyivät aikaisemmin kuin monilla muilla alueilla. Pohjois-Amerikassa formaatti sai vetovoimaa, kun suuret ruokapalvelubrändit siirtyivät pois muovipillistä vastauksena kuluttajien paineeseen ja kuntien säädöksiin.
Juomapakkausten lisäksi viisteillä{0}}leikatut pillit näkyvät lääketieteellisissä ja laboratorioissa, joissa terävästä kärjestä on hyötyä, kun päästään käsiksi suljettuihin näytesäiliöihin. Paperisubstraatti on yhteensopiva kompostoitumisen sertifiointijärjestelmien kanssa (kuten EN 13432 Euroopassa tai ASTM D6400 Yhdysvalloissa), mikä koskee laitoksia, joilla on viralliset kestävän kehityksen hankintavaatimukset.
Viitteet
- TAPPI Paina. TAPPI Hyödylliset menetelmät: Liimat ja liimauslujuus kuitu{1}}pohjaisissa substraateissa. TAPPI Standards, Atlanta, GA.
- Euroopan standardointikomitea. EN 13432: Vaatimukset pakkauksille, jotka voidaan hyödyntää kompostoimalla ja biohajoamalla. CEN, Bryssel, 2000.
- ASTM kansainvälinen. ASTM D6400: Kunnallisissa tai teollisuuslaitoksissa aerobisesti kompostoitavaksi suunniteltujen muovien merkinnät. ASTM, West Conshohocken, PA.
- Sjöström, E. Wood Chemistry: Fundamentals and Applications{1}}nd Edition. Academic Press, San Diego, 1993. (Lukuja paperin rakenteesta ja kuitujen sitomisesta olkiseinän eheyden kannalta.)
- Mangalam, AS, et ai. "Kuitujen suuntausvaikutukset kierretyissä komposiittiputkissa aksiaalisen puristuksen alaisena." Composites Osa A: Applied Science and Manufacturing, Vol. 40, Issue 7, 2009, ss. 1142–1152. (Olkiputken muodostumiseen liittyvä käämitysmekaniikka.)
- Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto. Kestävä materiaalihallinta: Kestotuotteet, mukaan lukien pakkaukset. EPA, Washington, DC
- Euroopan komissio. Direktiivi (EU) 2019/904 tiettyjen muovituotteiden ympäristövaikutusten vähentämisestä. Euroopan unionin virallinen lehti, 2019.