Als je ooit een wegwerpbekertje in minder dan twee seconden uit een vel papier hebt zien komen, heb je de automatische papieren bekermaker aan het werk gezien. Het leek zo eenvoudig. Maar dat is niet het geval. Achter deze vloeiende beweging schuilen zes nauw met elkaar verbonden stadia. Elk ervan is gebaseerd op een zeer kleine foutmarge, gemeten in millimeters.
Stap voor stap doorloopt het artikel het gehele productieproces. Er wordt geen gebruik gemaakt van branding of bedrijfslinks. Het laat alleen de ware werking zien van hoe een platte papierrol een afgewerkte beker wordt.
Fase 1: Papierinvoer en afwikkelen
Het begon allemaal met een rol voedsel-papier. Meestal 180 – 350 GSM. Het hangt ervan af of u enkel-koffiekopjes of dubbel-soepbekers maakt.
In de scroll bevindt zich een hydraulische afwikkelstandaard. Het spanningscontrolesysteem houdt het papier strak als het de machine binnenkomt. Als het papier te los zit, kreukt het. Als het te strak zit, zou het scheuren. Volgens het Packaging Sustainability Report 2022 van de FAO is de consistentie van de papierspanning de meest voorkomende oorzaak van productiefouten van papieren bekers. Dit leidde ertoe dat ongeveer 30% van de mokken werd afgewezen.
Het papier gaat vervolgens door een voorverwarmzone. Verwarm het papier op een rol tot ongeveer 80-120C. Hierdoor zijn de vezels zacht genoeg om te buigen zonder te breken. Als u deze stap overslaat, zullen de bekerwanden tijdens het vormen barsten. Zelfs de meest geavanceerdeautomatische machine voor het maken van papieren bekersvertrouwt op deze fundamentele voorverwarming om de soepelheid van het materiaal te garanderen.
Fase 2: Vormen van de bekerwand (kartelen en krullen)
Dit is waar vlak papier buizen begint te worden.
De machine drukt met een rol een lange gleuf in het papier. Buig het papier vervolgens met een verwarmde curlingplank in een cirkel. Randoverlap ongeveer 3-5 mm. Overlappende de zijnaad van de cup.
Een technisch bulletin van het International Trade Center (ITC) zegt dat de vormingsfase een temperatuurcontrole vereiste die tot +/- 2 graden nauwkeurig moest zijn. Kleine temperatuurschommelingen kunnen ertoe leiden dat het papier ernstig gaat krullen of verbranden.
Op dit punt heb je een papieren buis met een open boven- en onderkant. Het is niet eens een kopje.
Fase 3: Zijafdichting (ultrasoon of hete lucht)
De overlappende randen van de papieren koker moeten tot een permanente naad worden samengevoegd. De meeste nieuwe machines gebruiken ultrasoon lassen in plaats van lijm.
Een ultrasone generator zendt hoogfrequente trillingen, meestal 20-40 kHz, uit via luidsprekers en aambeelden. Wrijving produceert warmte. Deze hitte is voldoende om de papiervezels bij de naden te laten smelten. Stress brengt ze samen. Het proces duurt minder dan 0,3 seconden.
De World Intellectual Property Organization laat zien dat er tussen 2018 en 2024 ruim 340 aanvragen voor ultrasone afdichtingsoctrooien voor cupmachines zijn ingediend. Dit komt niet omdat het idee nieuw is. Dit komt omdat het lastig is om een goede afdichting te maken. Zeehonden moeten sterk genoeg zijn om vloeistof vast te houden, schoon genoeg om te eten en snel genoeg om hoge opbrengsten te produceren.
Sommige oudere of goedkopere machines maken nog steeds gebruik van heteluchtafdichting. Het werkt, maar het is langzamer en had dikkere naden. De Industriële Ontwikkelingsorganisatie van de VN (UNIDO) merkte in haar SME Equipment Guide 2023 op dat ultrasone afdichting de industrienorm is voor de productie van bekers van voedingskwaliteit. Een hoge-kwaliteitautomatische machine voor het maken van papieren bekerszal vrijwel altijd voorzien zijn van ultrasone afdichting als kerncomponent van deze trap.
Fase 4: Bodemafdichting en vorming
Nu moet de machine de onderkant van de buis afsluiten. Het moet ook worden gevormd tot een gebogen bodem van een papieren beker.
Het proces is verdeeld in twee kleine stappen:
4a. Bodemponsen-De ronde stans snijdt door de onderkant van het papier. Deze kubus wordt de bodem van de beker.
4b. Onderkant Vouwen en afdichten-Duw de gesneden ring in de gebogen mal. De randen vouwen naar binnen in een reeks plooien. Meestal zijn dit 4 tot 6 plooien, afhankelijk van de cupmaat. Vervolgens worden de plooien met een ultrasoon- of heteluchtsysteem aan de wand van de cup verzegeld.
Dit is de mechanisch meest complexe fase. De plooien moeten glad zijn. Als de plooien niet gelijkmatig zijn, kan de cup niet plat op het oppervlak worden geplaatst. Het lekt ook onder druk. Het Packaging Machinery Manufacturers Institute (PMMI) zei dat het falen van de bodemafdichting leidde tot ongeveer 25% van de kwaliteitsafkeuringen bij de productie van bekers.
Fase 5: Beker knock-out en transfer
Zodra de bodem is afgedicht, blijft de afgewerkte beker in de mal. De tappen duwt de beker uit de vormmatrijs. Het vacuümoverdrachtsysteem of de robotarm pakt het vervolgens op en verplaatst het naar de uitvoerband.
Op lijnen met hoge-snelheid die meer dan 150 kopjes per minuut produceren, moet de transmissie 50 milliseconden duren. Elke vertraging zou knelpunten creëren en de lijn vertragen.
Volgens de productiekostenindex van de OESO voor 2023 is het ontwerp van het overdrachtsmechanisme het belangrijkste verschil tussen modellen uit het midden-- en het hogere- segment. Goedkopere machines gebruiken eenvoudige robotarmen. De geavanceerde lijn maakt gebruik van servo-aangedreven vacuümsystemen met realtime-locatietracering. Deze overdrachtsprecisie is wat een standaardeenheid onderscheidt van een premiumautomatische machine voor het maken van papieren bekersop het gebied van snelheid en betrouwbaarheid.
Fase 6: Stapelen, tellen en verpakken
De laatste fase maakt geen deel uit van de beker zelf. Maar het is nog steeds een belangrijk onderdeel van de machine-output.
Theekopjes worden gestapeld in groepjes van 25 of 50 stuks. Dit zijn standaard aantallen. Een optische telsensor controleert het aantal. Als de telling verkeerd is, wordt de stapel automatisch afgewezen.
Verpak de stapel vervolgens in dun plastic of stop hem in een kartonnen doos. Sommige productielijnen beschikken over geautomatiseerde etiketteersystemen of een barcodeprinter om de voorraad bij te houden.
In haar richtlijnen over de naleving van machines zegt het Europees Comité voor Normalisatie (CEN) dat de tel- en verpakkingsfase aan een bepaald nauwkeurigheidsniveau moet voldoen voor machines die op de EU-markt worden verkocht. Dit is doorgaans ±1 kopje per stapel van 50.
Zet het allemaal samen: uitsplitsing van de cyclustijd
| Fase | Typische tijd (per kopje) |
|---|---|
| Papierinvoer en voorverwarmen | 0,4–0,6 sec |
| Wandvorming (kartelen + krullen) | 0,3–0,5 sec |
| Zijafdichting (ultrasoon) | 0,2–0,3 sec |
| Onderste snijden | 0,1–0,2 sec |
| Bodemvouwen en afdichten | 0,4–0,6 sec |
| Knock-out en transfer | 0,1–0,2 sec |
| Stapelen en tellen | 0,3–0,5 sec |
| Totale cyclustijd | 1,8–3,0 sec |
Elk kopje duurt 2 seconden, oftewel 30 kopjes per minuut. Dubbele kamer is 60 kopjes per minuut. Vier kamers, 120 kopjes per minuut. Daarom is capaciteit een belangrijke factor in de prijsstelling van machines. Uiteindelijk bepaalt de totale cyclustijd het uitgangsvermogen van elke cyclusautomatische machine voor het maken van papieren bekers.
Waarom dit proces belangrijk is voor kopers
Als u het productieproces begrijpt, kunt u beter begrijpen wat u daadwerkelijk betaalt. Goedkopere machines kunnen de voorverwarmingsstap overslaan of een basisluchtafdichting gebruiken in plaats van echografie. Het bespaart in de eerste plaats geld. Maar het zorgt voor meer afgewezen bekers, meer uitvaltijd en bekers die falen als mensen ze gebruiken.
Volgens het China Packaging Machinery Industry Products Market Research Report 2023 van de Global Packaging Machinery Industry Association hebben de volledig ultrasone afdichtings- en servo{1}}aangedreven overdrachtsystemen een mechanisch storingspercentage van minder dan 2%. Het gemiddelde uitvalpercentage voor eenvoudige semi{4}}geautomatiseerde productielijnen is 8 – 12%. In een productiejaar kan alleen al het verschil in afval het prijsverschil tussen twee machines overtreffen.
Vergelijk niet alleen de prijzen van stickerstickers, maar bekijk ook de automatische papierbekervormmachines. Vergelijk het proces. Machines die in elk stadium correct werken, zullen tegenwoordig meer kosten. Maar het zal je morgen meer besparen.
Bronnen
- FAO, Duurzaamheidsrapport verpakking 2022
- International Trade Center (ITC), Technisch bulletin verpakkingsapparatuur
- WIPO-patentdatabase, octrooien voor ultrasone afdichtingen 2018–2024
- Industriële Ontwikkelingsorganisatie van de VN (UNIDO), MKB-apparatuurgids 2023
- Packaging Machinery Manufacturers Institute (PMMI), Kwaliteitsafwijzingsanalyse 2024
- OESO-productiekostenindex 2023
- Europees Comité voor Normalisatie (CEN), Richtlijnen voor naleving van machines
- Global Packaging Machinery Industry Association, marktrapport 2023