چه چیزی یک دستگاه تولید نی کاغذی انعطاف پذیر را از ماشین های معمولی متفاوت می کند؟

پس از اعمال محدودیت‌های پلاستیکی یکبار مصرف در اتحادیه اروپا (دستورالعمل 2019/904/EU)، بریتانیا (حفاظت از محیط زیست (نی‌های پلاستیکی، غنچه‌های پنبه‌ای و همزن‌های پلاستیکی) (انگلستان) مقررات رو به رشد آمریکای شمالی 2020، و مقررات مربوط به آمریکای شمالی 2020، بازار کاه آشامیدنی به‌طور قطعی به سمت کاغذ تغییر کرد. در این دسته از نی کاغذ، نوع انعطاف‌پذیر یا خم‌شونده دارای حق بیمه معناداری است - که به نوشیدنی اجازه می‌دهد بدون بلند کردن فنجان، نی را به سمت دهان خود زاویه دهد، این ویژگی در بیمارستان‌ها، تسهیلات{6} کمکی برای زندگی، خدمات نوشیدنی برای کودکان، و قالب‌های کافه‌های تخصصی ارزشمند است. تولید آن ویژگی نیازمند ماشین‌آلاتی است که به روش‌های مختلف از تولید مستقیم- نی خارج می‌شوند. درک این تفاوت ها با تشریح دقیقاً آنچه aدستگاه تولید نی کاغذ انعطاف پذیرطوری طراحی شده است که یک واحد استاندارد نمی تواند انجام دهد.

1. شکاف فرآیند اصلی: شکل‌دهی اولیه در مقابل تشکیل آکاردئون ثانویه

هر نی کاغذ زندگی خود را روی یک-لوله زخمی-واحد تشکیل دهنده مارپیچ شروع می‌کند: مواد غذایی-کاغذ کرافت درجه یک - معمولاً 60 تا 120 گرم در متر، مطابق با FDA 21 CFR § 176.180 برای اجزای کاغذ در تماس با مواد غذایی، و مقررات EU2{0110 برای انواع پلاستیکی 10/10 - در یک زاویه در اطراف سنبه پیچیده می‌شود، با-غذای پایه آب-چسب ایمن چسبانده می‌شود، زیر غلتک‌های کششی یکپارچه می‌شود و به طول برش می‌خورد. این فرآیند یک لوله مستقیم و یکنواخت تولید می کند. یک دستگاه نی کاغذ استاندارد در اینجا متوقف می شود.

یک دستگاه نی قابل انعطاف این فرآیند را از طریق یک ایستگاه ثانویه که به طور کامل برای تشکیل بخش آکاردئون (دم) اختصاص داده شده است، ادامه می دهد. این ایستگاه از نظر مکانیکی از همه چیز در بالادست متمایز است. از مجموعه‌ای از چرخ‌های قالب مقابل یا یک ابزار چین‌دار رفت و برگشتی - بسته به معماری دستگاه - برای اعمال فشرده‌سازی شعاعی و محوری دقیقاً کنترل‌شده در ناحیه مشخصی از لوله از پیش ساخته شده، معمولاً ۱۵ تا ۳۵ میلی‌متر از یک سر استفاده می‌کند. نتیجه مجموعه ای از چین های محیطی با فواصل مساوی است که به نی اجازه می دهد تا 180 درجه بدون پیچ خوردگی، فرو ریختن یا لایه برداری خم شود. هیچ دستگاه سیم پیچ و برش استانداردی نمی تواند این عملیات را به عنوان یک مرحله یکپارچه انجام دهد. مقاوم سازی یکی از نظر مکانیکی غیر عملی است.

جداسازی بین لوله‌سازی اولیه و شکل‌دهی آکاردئونی ثانویه یک تمایز جزئی نیست - تعداد پارامترهای فرآیند حیاتی را که ماشین باید به طور همزمان کنترل کند دو برابر می‌کند.

2. هندسه قالب و دقت ابعادی

بخش آکاردئون از نظر هندسی سخت است. هر فولد باید:

گام ثابتی داشته باشید (فاصله بین چین‌های مجاور-تا-معمولاً 1.8-2.8 میلی‌متر برای نی‌هایی با قطر استاندارد 6 تا 8 میلی‌متر)

به عمق چین دقیقی دست یابید که هم زاویه خمش و هم نیروی بازیابی را تعیین می کند

ضخامت دیواره را در ریشه های چین، جایی که غلظت تنش در بالاترین حد است، حفظ کنید

در یکدستگاه تولید نی کاغذ انعطاف پذیر, جفت قالب چین دار دقیق است-برای مطابقت با قطر نی و کاغذ{1}}ترکیب ضخامت دیواری که پردازش خواهد کرد. تحمل شکاف قالب در ماشین های با کیفیت 0.05 ± میلی متر یا بهتر مشخص شده است. عدم تطابق بین شکاف قالب و ضخامت واقعی دیوار (که با ویژگی‌های دسته‌ای{5}رول کاغذ متفاوت است) علت اصلی ترک خوردن یا سفید شدن چین‌ها - خرابی‌های قابل مشاهده است که باعث رد شدن در بازرسی کیفیت می‌شود.

ماشین آلات نی مستقیم{0}}به چنین ابزاری نیاز ندارند. سنبه شکل‌دهی و غلتک‌های کششی آن‌ها برای دینامیک سیم‌پیچ کششی پیوسته-بهینه شده‌اند، نه برای اعمال بارهای فشاری متناوب به دیواره لوله تمام‌شده. الزامات ساختاری کاملاً متفاوت است.

3. مشخصات کاغذ: چرا آکاردئون بیشتر می طلبد

انتخاب کاغذ برای یک نی انعطاف پذیر محدودتر از یک معادل مستقیم است. فرآیند شکل‌دهی آکاردئون هر ریشه چین را به چرخه‌های خمشی مکرر - از طریق خود چین در طول ساخت، سپس از طریق خم شدن کاربر در حین سرویس، سوق می‌دهد. دو ویژگی مکانیکی حیاتی است:

سفتی خمشی در مقابل تعادل چسبندگی لایه.اگر چسب-به-کاغذ بین لایه‌های زخم (که توسط چسب شکل‌دهنده ارائه می‌شود) کافی نباشد، تا شدن باعث شکست برشی بین لایه‌ای - به‌عنوان جدایی بین لایه‌های کاغذ در امتداد خط چین می‌شود. TAPPI T 569 (مقاومت برشی بین لایه‌ای برای لوله‌های مارپیچی{5}) معیار مربوطه را ارائه می‌کند. موجودی کاغذ کاهی انعطاف پذیر معمولاً بر اساس این معیار انتخاب و آزمایش می شود، حتی اگر استاندارد برای کاربردهای لوله عمومی توسعه داده شده باشد.

استحکام ترکیدگی مرطوب تحت رطوبت{0}}در سرویس.ISO 2758 (قدرت ترکیدگی کاغذ) و TAPPI T 403 استحکام ترکیدگی مرطوب را تعریف می کنند. بخش آکاردئونی حصیری انعطاف پذیر به ویژه در برابر رطوبت{3}}تسریع نرم شدن آسیب پذیر است زیرا ریشه های چین به طور موضعی ضخامت دیواره را کاهش داده و تنش را افزایش می دهند. مشخصات کاغذ برای نی های منعطف معمولاً به نسبت کششی مرطوب تر-به نسبت مستقیم-کاغذ کاهی - اغلب به نسبت کششی 40 تا 55 درصد به جای 25 تا 35 درصد برای لوله مستقیم نیاز دارد.

یک دستگاه خوب-در این دسته شامل سیستم‌های کنترل کشش رول کاغذ ورودی با بازخورد بار-می‌شود، زیرا کشش باز کردن ناسازگار - حتی در یک رول - چگالی دیواره لوله زخم را تغییر می‌دهد، که سپس مستقیماً به کیفیت تا شدن در ایستگاه ثانویه انتشار می‌یابد.

4. الزامات چسب در ایستگاه آکاردئون

چسب استاندارد شکل دهی برای نی های کاغذی، دکسترین مبتنی بر آب یا چسب نشاسته ای اصلاح شده است که با 40 تا 80 گرم در متر مربع روی لوله مارپیچ- استفاده می شود. برای نی های مستقیم، کار این چسب به طور موثری به یکپارچه شدن سیم پیچ ختم می شود.

برای نی های انعطاف پذیر، همان چسب باید یک کار اضافی را انجام دهد: باید پس از پخت به اندازه کافی الاستیک باقی بماند تا در مرحله تا شدن آکاردئونی بدون شکست شکنندگی زنده بماند. برخی از چسب‌های شکل‌دهنده که به طور قابل قبولی در-تولید کاه - مستقیماً کار می‌کنند، به‌ویژه فرمول‌بندی‌های بسیار متقاطع-با استحکام سبز اولیه بالا - در دمای محیط برای سازگاری با کرنش در ریشه‌های چین‌خوردگی بسیار سفت می‌شوند. این باعث می شود که لایه چسب، به جای خود الیاف کاغذ، در هنگام چین خوردگی شکسته شود.

این محلول معمولاً یک پلی وینیل الکل اصلاح شده (PVOH) یا اتیلن وینیل استات (EVA) بر پایه آب-چسب با کشیدگی کنترل شده-در-خواص شکستگی است. وضعیت FDA{4}}GRAS PVOH و EVA برای تماس غیرمستقیم با غذا (21 CFR § 176.180) به این معنی است که ایمنی مواد غذایی حفظ می‌شود. سود مهندسی به طور قابل ملاحظه ای یکپارچگی تاشو بهبود یافته است. همه دستگاه‌های استاندارد نی کاغذ برای سیستم‌های چسب-با هزینه بالاتر و مناسب برای تولید کاه انعطاف‌پذیر طراحی نشده‌اند.

5. سرعت، توان عملیاتی، و سوال معماری داخلی در مقابل آفلاین

یک{0}ماشین نی مستقیم به عنوان یک سیستم{1}کشش پیوسته عمل می‌کند: تار کاغذ با سرعت ثابت حرکت می‌کند، سنبه به‌طور پیوسته می‌پیچد، و برش پرنده (سروی-ردیابی شده) با سرعت 80 تا 120 متر در دقیقه خروجی لوله در واحدهای مدرن با سرعت بالا تولید می‌کند. توان عملیاتی اساساً توسط سرعت سیم پیچ و فرکانس برش محدود می شود.

تشکیل آکاردئون نمی تواند با آن سرعت های درون خطی اتفاق بیفتد. هر چرخه چین‌خوردگی مستلزم آن است که لوله به‌طور لحظه‌ای در قالب بماند. دو رویکرد معماری در ماشین آلات تولید فعلی وجود دارد:

ماشین های یکپارچه درون خطییک مکانیسم تغذیه کنترل شده-پیچ متناوب- بین بخش سیم پیچ و ایستگاه آکاردئون را بگنجانید. لوله به طور مداوم پیچیده می شود، بافر می شود و سپس با سرعت چرخه ایستگاه آکاردئون از میان قالب های چین دار عبور می کند. این کار یکپارچگی یکپارچه-ماشین-را حفظ می‌کند، اما نیازمند همگام‌سازی سروو{6}}کنترل‌شده بین دو حالت فرآیند مکانیکی متفاوت است - به همین دلیل این ماشین‌ها به‌طور قابل‌توجهی پیچیده‌تر و پرهزینه‌تر از واحدهای استاندارد هستند.

ماشین های خم کن آفلاین (پست-در حال پردازش).از قبل{0}}نیهای مستقیم به عنوان ورودی بگیرید و بخش آکاردئون را در یک واحد اختصاصی جداگانه تشکیل دهید. این دو فرآیند را از هم جدا می‌کند، اما نیازمند مدیریت بین{2}}فرآیند است، ردپای ماشین دوم را اضافه می‌کند و فرصت‌هایی را برای آسیب خراش یا آلودگی در حین انتقال نی ایجاد می‌کند. برای تولید با حجم بالا، معماری یکپارچه درون خطی معمولاً با استهلاک هزینه سرمایه، علیرغم سرمایه گذاری اولیه بالاتر، اقتصاد بهتری را ارائه می دهد.

6. کنترل کیفیت: آنچه بازرسی می شود که ماشین های استاندارد اندازه گیری نمی کنند

الزامات QC یک ماشین نی مستقیم{0} بر روی موارد زیر تمرکز دارد: قوام قطر خارجی، دقت طول برش، صافی و فشار ترکیدگی. اینها پارامترهایی هستند که با روش‌های آزمایشی مشخص شده-به خوبی درک شده‌اند.

یک دستگاه نی قابل انعطاف الزامات بازرسی زیر را اضافه می کند:

هیچ یک از این پارامترها برای یک ماشین نی- مستقیم مرتبط نیستند. حضور آنها در طرح کیفیت نشان دهنده حالت های شکست اساسا متفاوتی است که هندسه آکاردئون معرفی می کند.

7. پیامدهای تنظیمی و موقعیت یابی در بازار

نی‌های کاغذی انعطاف‌پذیر تحت همان چارچوب‌های نظارتی تماس مواد غذایی- مانند نمونه‌های مستقیم آنها قرار می‌گیرند - FDA 21 CFR قسمت 176 در ایالات متحده، مقررات چارچوب اتحادیه اروپا (EC) شماره 1935/2004 با مقررات ویژه 10/2011 برای استانداردهای ملی پلاستیکی{{8} و استانداردهای ملی قابل اجرا، و. با این حال، فرآیند تشکیل آکاردئون یک ملاحظات اضافی را به همراه دارد:ریشه های چین نازک ترین دیواره-نقاط مقطع-، به این معنی که هر آزمایش مهاجرت (بر اساس EN 1186 یا مشابه انجام شده) باید هندسه استفاده واقعی از نی خم شده را منعکس کند، نه پیکربندی لوله مستقیم- اسمی. یک چاه- مشخص شده استدستگاه تولید نی کاغذ انعطاف پذیرباید نی تولید کند که آزمایش محدودیت مهاجرت - معمولاً کمتر یا برابر با 10 mg/dm² مهاجرت کلی بر اساس مقررات اتحادیه اروپا 10/2011 - در جهت‌گیری خدمات خمیده خود، نه فقط در یک پیکربندی کوپن غیرقابل انعطاف، تولید کند.

8. خلاصه: چرا نمی توان آن را جایگزین کرد

به طور خلاصه: یک دستگاه کاه کاغذ معمولی یک سیستم برش سیم پیچ-است. ماشینی که برای تولید کاه انعطاف‌پذیر طراحی شده است، یک سیستم-برش{3}}آکاردئون-پیچ‌پیچی است که با علم مواد، طراحی مکانیکی، شیمی چسب، کنترل فرآیند و معماری تضمین کیفیت مطابقت دارد. عدم شباهت مکانیکی بین سیم پیچ پیوسته مارپیچ و چین دادن دقیق متناوب به این معنی است که این دو عملکرد نمی توانند یک پلت فرم مکانیکی یکسان را بدون معماری یکپارچه- ساخته شده به اشتراک بگذارند. مشخصات کاغذ، سیستم چسب، ابزار قالب، و پروتکل‌های بازرسی برای یک نی انعطاف‌پذیر در تولید{8} کاه مستقیم، معادلی ندارند.

این فاصله مهندسی - نه هیچ ویژگی افزایشی جزئی - پاسخ قطعی به آنچه که یکدستگاه تولید نی کاغذ انعطاف پذیرمتفاوت است.

مراجع

پارلمان اروپادستورالعمل (EU) 2019/904 در مورد کاهش تأثیر برخی از محصولات پلاستیکی بر محیط زیست(دستورالعمل واحد-استفاده از پلاستیک). مجله رسمی اتحادیه اروپا، 2019.

سازمان غذا و داروی آمریکا21 CFR § 176.180 - اجزای کاغذ و مقوا در تماس با غذاهای آبی و چرب. کد مقررات فدرال، عنوان 21.

کمیسیون اروپامقررات (EU) شماره 10/2011 در مورد مواد پلاستیکی و اقلام در نظر گرفته شده برای تماس با مواد غذایی. مجله رسمی اتحادیه اروپا.

پارلمان و شورای اروپامقررات (EC) شماره 1935/2004 در مورد مواد و اقلام در نظر گرفته شده برای تماس با مواد غذایی.

TAPPI.T 569 - مقاومت برشی بین لایه مقوا و مقوای چند لایه. مطبوعات TAPPI، نسخه فعلی.

TAPPI.T 403 - قدرت ترکیدن کاغذ. مطبوعات TAPPI، نسخه فعلی.

ISOISO 2758:2014 - Paper: Determination of Bursting Strength. سازمان بین المللی استاندارد

CEN.EN 1186 - مواد و محصولات در تماس با مواد غذایی: پلاستیک. کمیته اروپایی استانداردسازی (اصول آزمون قابل اعمال بر روی بسترهای کاغذی پوشش داده شده بر اساس قیاس).

پارلمان انگلستانمقررات حفاظت از محیط زیست (نی های پلاستیکی، غنچه های پنبه و همزن) (انگلیس) 2020. سند قانونی 2020 شماره. 971.

TAPPI.T 423 - مقاومت کششی مرطوب کاغذ و مقوا. مطبوعات TAPPI، نسخه فعلی.