Hoe werken machines voor het maken van papierstro?

Machines voor het maken van papieren rietjes werken op een veel complexere manier dan vloeimachines. Maar begrijpen hoe a Papieren drinkzuiger die machine maaktwerken kunnen kopers van apparatuur en snoepingenieurs helpen. Het helpt ook elke operations manager die kiest voor duurzame verpakkingstoeleveringsketens. Daarom bepalen de technische details van de machine de sterkte van het rietje, de voedselveiligheidsregels en de kosten van elk rietje.

Waarom deze apparaatcategorie nu belangrijk is

Veranderingen in de regelgeving die de vraag naar productieapparatuur voor papierstro stimuleren, zijn goed gedocumenteerd. EU-richtlijn 2019/904 inzake kunststoffen voor eenmalig-gebruik, die in juli 2021 in de lidstaten van kracht werd, noemt drinkrietjes expliciet onder de verboden plastic artikelen voor eenmalig-gebruik. De richtlijn beperkt geen papieren alternatieven, en in de jaren sinds de implementatie ervan hebben Canada, het Verenigd Koninkrijk, Australië, Taiwan en verschillende Zuidoost-Aziatische rechtsgebieden overeenkomstige beperkingen aangenomen of naar voren gebracht (EUR-Lex, 2021).

Als gevolg hiervan breiden producenten van papier{0}} hun inzet snel uit in traditionele verpakkingsproductiegebieden en productiefaciliteiten van bedrijven in consumentenproducten die voorheen de inkoop van stro uitbesteedden aan kunststofspuitgietactiviteiten. Dus begrijpen hoe aPapieren drinkzuiger die machine maaktWorks is een zakelijk-gerelateerd onderwerp en niet slechts een technisch curiosum.

Ingrediënten: Voedsel-bruin papier van goede kwaliteit

Waarom is dit apparaat nu belangrijk?

De regels die de vraag naar papieren rietjes stimuleren zijn duidelijk. EU-richtlijn 2019/904 inzake kunststoffen voor eenmalig- gebruik is in juli 2021 van kracht geworden. De richtlijn verbiedt plastic rietjes. Maar het verbiedt papier niet. Soortgelijke regels zijn sindsdien ingevoerd in Canada, het Verenigd Koninkrijk, Australië, Taiwan en delen van Zuidoost-Azië (EUR-Lex, 2021).

Als gevolg hiervan gebruiken steeds meer fabrieken papieren rietjes. De fabrieken bevinden zich op nieuwe locaties, zoals oude verpakkingsregio's en bedrijven in consumptiegoederen. Voorheen kochten de bedrijven plastic rietjes van andere fabrieken. Daarom begrijpen hoe aPapieren drinkzuiger die machine maaktwerken kunnen zeer nuttig zijn voor bedrijven, niet alleen voor entertainment.

Fase 1: papier snijden en tape voorbereiden

De meeste machines snijden de ouderrol eerst in smalle, in de breedte vaste stroken. De breedte van de papieren strook en de hoek van de spiraalwikkeling bepalen de dikte en het aantal lagen van de afgewerkte buis.

Drie-gelaagde rietjes zijn het meest voorkomende type standaard rietje. Ze gebruiken drie stroken papier van verschillende breedte tegelijk. Dit omvat een smalle voering, een tussenlaag met een grotere sterkte, evenals een buiten- en bedrukt ontwerp voor de buitenverpakking. Elke strook komt van zijn eigen afwikkelspoel en bereikt de vormsectie via een spanningsgecontroleerd pad.

De verbinding tussen stripbreedte, wikkelhoek en buisvorm volgt de basishelixgeometrie. Voor een vaste doorndiameter, gewoonlijk 4 mm tot 8 mm, zorgt een steilere wikkelhoek voor meer overlap bij elke winding en dikkere wanden langs dezelfde stripbreedte. Een kleinere hoek verdunt de wanden van de buis, maar voor dezelfde lengte is meer papier nodig.

Fase 2: lijmtoepassing

Voordat elke papieren strook de vormdoorn binnengaat, gaat deze door een coatingstation, waar op één zijde een lijm op water-basis wordt aangebracht. Dit is de meest gevoelige chemische fase van het proces, omdat de lijm aan beide behoeften moet voldoen. Het moet veilig zijn voor contact met voedsel en moet voldoende hechtsterkte bieden om te voorkomen dat de spiraallaag loslaat wanneer rietjes worden gebruikt in warme of koude dranken.

Traditionele papieren kokers gebruiken doorgaans lijm op basis van polyvinylacetaat (PVAc) of zetmeel-. Bij papieren rietjes kan lijm ook de natte sterkte beïnvloeden. Natte sterkte verwijst naar het vermogen van rietjes om weerstand te bieden aan verzachting en vormverlies bij langdurig contact met vloeistof. Sommige fabrikanten gebruiken polyamide-epichloorhydrinehars of fluorpolymeercoatings om de natte sterkte te verbeteren, maar dit heeft wetenschappelijke bezwaren opgeroepen.

In een studie gepubliceerd inChemosfeerin 2021, Groffen et al. testte 43 stroproducten, waaronder 29 soorten papierstro, en vond perfluoralkylstoffen (PFAS) in de meeste papieren stromonsters. PFAS zijn door de mens-gemaakte chemicaliën die lange tijd in het milieu kunnen blijven hangen en de menselijke gezondheid kunnen aantasten. Volgens de onderzoekers is PFAS afkomstig van gefluoreerde natte-sterkteadditieven of gefluoreerde oppervlaktebehandelingen die worden gebruikt bij de papierproductie. Uit onderzoek is gebleken dat papieren rietjes vanuit het perspectief van de chemische veiligheid niet automatisch veiliger zijn dan plastic, tenzij alle materialen en lijmen zorgvuldig zijn getest en goedgekeurd. Veel betrouwbare fabrikanten gebruiken nu PFAS-vrije lijmen en eisen van leveranciers dat ze bevestigen dat er geen gefluoreerde chemicaliën in grondstoffen worden gebruikt.

De lijmapplicator maakt doorgaans gebruik van een precisieroller of een gleufvormsysteem. De machine controleert de dikte en viscositeit van de lijm, waardoor deze een dunne laag gelijkmatig over de gehele strookbreedte kan verspreiden zonder dat er tijdens het vormen te veel lijm uit de spiraaloverlappende randen lekt.

Fase 3: Spiraalwikkelen op vormdoorns

Het belangrijkste onderdeel van de machine voor het maken van papieren rietjes is het spiraalvormige wikkelstation. In dit gedeelte worden de met lijm-gecoate papierstroken in een spiraal rond een vaste roestvrijstalen vormdoorn gewikkeld. De buitendiameter van de doorn bepaalt de binnendiameter van het rietje. De precisietolerantie van de doorn bedraagt ​​±0,05 mm, waardoor de grootte van het rietje hetzelfde blijft.

Het wikkelsysteem maakt gebruik van verschillende vormrollen die in een vaste wikkelhoek rond de doorn zijn geplaatst. Wanneer de met lijm-gecoate papierstrook naar voren beweegt, drukt de rol deze stap voor stap naar de doorn en de bovenste laag. Dit proces vormt spiralen en bindt lagen papier aan elkaar. De druk van de rol duwt de lijm ook in de papiervezels, waardoor de lagen stevig aan elkaar plakken.

De doorn roteert niet. De papierbuis beweegt langs de doorn naar voren, terwijl nieuw papier zich om de achterkant blijft wikkelen. Deze continue beweging zorgt ervoor dat de machine blijft draaien. De voltooide buis verlaat het uiteinde van de doorn en komt het snijgedeelte binnen.

De wikkelsnelheid wordt gemeten in continue buismeters per minuut. Industriële machines werken doorgaans met een snelheid van 60-150 m/min. De uiteindelijke opbrengst aan rietjes hangt af van de lengte van de snede. Als de machine bijvoorbeeld met een snelheid van 100 m/min werkt en rietjes snijdt met een lengte van 210 mm, kan de machine ongeveer 476 rietjes per minuut produceren voordat de snijlimieten en afgekeurde producten worden berekend.

Fase 4: Drogen en uitharden van de lijm

Spiraalvormige papieren buizen verlaten na het vormen de doorn en gaan door de droogtunnel. Tunnels kunnen gebruikmaken van infraroodverwarming (IR) of een warme-luchtconvectiesysteem. Het is hun taak om het stollen van de lijm te versnellen en overtollig vocht uit de lijm op water-basis te verwijderen voordat de buis het snijgedeelte binnengaat.

Als de lijm niet volledig stolt vóór het snijden, ontstaan ​​er twee veelvoorkomende problemen. Eén probleem is delaminatie aan de snijkant, waar de snijkracht de natte papierlagen scheidt. Een ander probleem is het scheiden van de lagen van rietjes wanneer deze lange tijd in de drank blijven hangen.

Voor machines met hoge-snelheid zijn de lengte en temperatuurinstelling van de droogtunnel erg belangrijk. Als de temperatuur te laag is of de opwarmtijd te kort is, zal de lijm niet goed uitharden. Als de verwarmingstemperatuur te hoog is of de verwarmingstijd te lang is, worden de papiervezels beschadigd en verliest het afgewerkte rietje zijn sterkte.

Fase 5: servo-rupssnijden

De doorlopende papieren buis uit de droogtunnel moet met hoge precisie in enkele rietjes worden gesneden. Moderne machines gebruiken een servo-vliegend mes in het snijgedeelte. Het snijsysteem beweegt op het moment van snijden met dezelfde snelheid met de buis mee. Na het snijden beweegt het mes naar de startpositie van de volgende cyclus. Met deze methode kan de machine zuiver en in een rechte lijn snijden zonder de buisbeweging te stoppen.

De snijlengte wordt geregeld door PLC (programmable logic controller), die alle machinebewegingen beheert. Onder PLC-besturing kan de operator de lengte van het rietje wijzigen door software-instellingen aan te passen. Het is niet nodig om mechanische onderdelen of nokken te vervangen. Tijdens de productie houdt een goed-servo-snijsysteem de snijnauwkeurigheid doorgaans binnen ±0,5 mm.

Na het snijden verzamelt het transportsysteem de afgewerkte rietjes en stuurt ze naar de tel-, bind- en verpakkingssecties. Sensoren kunnen in dit stadium controleren of de lengte en diameter van het rietje onjuist zijn of dat er zichtbare oppervlaktedefecten zijn. Defecte rietjes worden verwijderd voordat ze definitief worden verpakt.

Fase 6: Kwaliteitsverificatie en naleving van de voedselveiligheid

Een machine voor het maken van papieren rietjes werkt in een voedselverpakkingsfabriek. Het werkt niet alleen. Het moet werken onder een beheersysteem voor voedselveiligheid. ISO 22000:2018 biedt basisregels en voorwaarden voor gevarenanalyse voor bedrijven die materialen die met voedsel in aanraking komen, zoals papieren rietjes produceren (ISO, 2018).

In de praktijk betekent dit:

Alle onderdelen die in contact komen met papieren strips zijn gemaakt van roestvrij staal of voedsel-veilig plastic.

Smeermiddelen voor mechanische onderdelen in de buurt van het papierpad zijn geschikt voor levensmiddelen-en voldoen aan de NSF/ANSI 61 H1-normen of vergelijkbare normen.

Reinigingsmethoden verwijderen vuil en resten volledig zonder de roestvrijstalen onderdelen te corroderen, wat de toekomstige productie beïnvloedt.

Traceerbaarheidsgegevens koppelen partijen afgewerkt stro aan de relevante partijnummers van de papierrollen en de batchcodes van de lijm.

Fysiek testen van afgewerkte papieren rietjes wordt meestal gedaan met behulp van methoden ontwikkeld door Gutiérrez et al. (BioResources Instituut, NC State University, 2019). De studie testte de prestaties van papieren rietjes onder omstandigheden van blootstelling aan drinken. Tests omvatten compressieweerstand, treksterkte aan het snijuiteinde en langdurig onderdompelen in vloeistof.

Studies hebben aangetoond dat papieren rietjes hun normale sterkte in koud water ongeveer 60 minuten kunnen behouden. In warme dranken en frisdranken verzwakken rietjes sneller. Deze resultaten hebben rechtstreeks invloed op de opstelling van de machine. Bedrijven die rietjes maken voor cafés of warme dranken kiezen doorgaans voor dikker papier en meer wikkellagen. Bedrijven die rietjes voor koude dranken maken, gebruiken doorgaans een lager papiergramgewicht en minder wikkellagen.

Milieucontext: de feitelijke positie van papieren rietjes

De milieuvoordelen van papieren rietjes en de machines die ze maken zijn niet eenvoudig. Een proceslevenscyclusstudie (LCA) (MDPI, 2021) vergeleek papieren rietjes, PLA-plastic rietjes en gewone plastic rietjes. Papieren rietjes ontbinden gemakkelijker in de oceaan, maar de productie ervan kost meer energie, zo blijkt uit de studie. Dit komt omdat papier moet worden verpulpt en gedroogd met waterkracht. Een onderzoek uit 2023 in het tijdschriftSchonere productiehetzelfde gevonden. De schade van de papieren rietjes aan het milieu zal worden verminderd of vergroot, dus ‘hoe beter’ kan niet worden veralgemeend.

Studies hebben ook aangetoond dat papieren rietjes uiteenvallen in industriële compost. Dit duurt doorgaans tussen de 60 en 90 dagen volgens criteria als EN 13432 of ASTM D6400. Ze blijven niet als plastic rietjes in de zee.

Samenvatting: Acht stappen, één continu proces

Het volledige bedrijfsproces van een machine voor het maken van papieren rietjes is verdeeld in acht geïntegreerde fasen:

Elke fase wordt bestuurd door PLC. Het koppelt de papierinvoersnelheid, de hoeveelheid lijm, de opwikkelsnelheid, de droogtemperatuur en de snijtijd als systeem voor verbinding en controle.

Het is belangrijk om het systeem te begrijpen. Het helpt operators om op normale snelheid te werken en een goede output te verkrijgen. Het helpt operators ook problemen vroegtijdig op te sporen, zoals temperatuur-geïnduceerde veranderingen in papierspanning, lijmdikte, messlijtage enzovoort, voordat deze de kwaliteit van het product beïnvloeden.

Referenties

1. Europese Commissie. (2021). *Richtlijn (EU) 2019/904 over het verminderen van de milieu-impact van bepaalde kunststoffen*. EUR-Lex.
2. Amerikaanse elektronische code van federale regelgeving. (2024). *21 CFR § 176.170 - Bestanddelen van papier en karton die in contact komen met waterige en vette voedingsmiddelen*. eCFR.
3. Europese Autoriteit voor voedselveiligheid (EFSA). (2024). *Materialen die met voedsel in contact komen: Kaderverordening (EG) nr.. 1935/2004*. Parma: EFSA.
4. Groffen, T. et al. (2021). Laatste druppel: eigenschappen van perfluoralkyl- en polyfluoralkylstoffen in rietjes gemaakt van commerciële planten.Chemosfeer.
5. Gutiérrez, TJ et al. (2019). Evaluatie van papieren en plastic rietjes: kenmerken en testuitdagingen.Biobronnen, 14(4), 
6. Internationale Organisatie voor Standaardisatie. (2018). *ISO 22000:2018 - Voedselveiligheidsbeheersystemen: vereisten voor elke organisatie in de voedselketen*. Genève: Internationale Organisatie voor Standaardisatie.
7. Vo, TTQ et al. (2021). Een vergelijkende studie van de levenscyclusanalyse van bioplastics en papieren rietjes.Processen9(6), 1007. MDPI.
8. WetenschapDirect. (2023). Multidimensionale milieueffectrapportage van vervangingsproducten voor plastic stro.Tijdschrift voor schonere productie, via ScienceDirect.
9. Hydraulische stabiliteit, mechanische elasticiteit en biologische afbraak van papieren rietjes. (2024).Koolhydraten polymeren, Wetenschap Direct.
10. NSF Internationaal / ANSI. (2022). *NSF/ANSI 61: Componenten van drinkwatersystemen -- Gezondheidseffecten*. Ann Arbor, MI: NSF. (Verwezen naar het H1-classificatieraamwerk voor smeermiddelen van voedingskwaliteit)
11. ASTM Internationaal. (2019).ASTM D6400: standaardspecificatie voor de etikettering van kunststoffen die zijn ontworpen om aerobisch te worden gecomposteerd in gemeentelijke of industriële faciliteiten. West Conshohocken, PA: ASTM.