Vienkartinių popierinių puodelių gamybos grandinėje spausdinimo procesas tiesiogiai nulemia gaminio išvaizdą ir saugumą. Kaip pagrindinė popierinių puodelių mašinos atraminė medžiaga, pasirenkant spausdinimo medžiagas reikia atsižvelgti į sąlyčio su maistu saugą, proceso suderinamumą ir ekologiškumą. Šiame darbe popierinių puodelių spausdinimo medžiagų charakteristikos ir technologiniai reikalavimai sistemingai analizuojami iš trijų pagrindinių matmenų: substrato, dangos ir rašalo.
Pagrindinės medžiagos: fizinės{0}}cheminės augalinio pluošto substrato savybės
popierinių puodelių spausdinimas pagrįstas chemine medienos plaušiena, daugiausia iš augalinio pluošto (pvz., kamštienos ir kietmedžio), išplautos, defibriliuotos, rafinuotos ir išsijotos. Pagal Su maistu besiliečiančio popieriaus ir kartono medžiagų ir gaminių standartus (GB4806.8), pagrindiniam popieriui turi būti taikomi šie pagrindiniai rodikliai:
- Pagrindo svoris ir standumas: bazinis svoris paprastai yra nuo 140 iki 350 350 g/m2, o standumas reikalauja, kad puodelio forma išliktų tokia pati, atsižvelgiant į skysčio svorį ir savo struktūrą. Pavyzdžiui, 8 uncijų popierinis puodelis turi būti pakankamai kietas, kad išlaikytų savo svorį ir jame esančio skysčio slėgį.
- Ryškumas ir paviršiaus apdorojimas: ryškumas turi atitikti spausdinimo aiškumo reikalavimus, tačiau fluorescencinės balinimo priemonės yra draudžiamos. Koroninis paviršiaus apdorojimas, paviršiaus įtempis nuo 29 iki 31 mN/m iki daugiau nei 40 mN/m, pagerina rašalo sukibimą.
- Prasiskverbimas ir dydis: Dydžio nustatymo procesas kontroliuoja vandens pralaidumą ir neleidžia skysčiams suminkštinti puodelio. Pavyzdžiui, šaltų gėrimų taures reikia krakmolo arba sluoksniuoti, kad nesusikondensuotų.
Funkcinės dangos: dvigubas PE plėvelių apsaugos mechanizmas
Pagrindo popierius turi būti laminuojamas per polietileno (PE) plėvelę, kad šerdyje susidarytų vandeniui atsparus ir nepralaidus{0}}funkcinis sluoksnis. Priklausomai nuo naudojimo, dangą galima suskirstyti į vienpusį -PE ir dvipusį -PE:
- Vienpusis -PE-laminuotas popierius: PE taikomas tik vidinei sienelei ir tinka karštų gėrimų puodeliams. Polietilenas turi būti atsparus karščiui- (atlaikyti aukštesnę nei 100 laipsnių temperatūrą) ir atitikti maisto pakuotėms skirtų polietileno formavimo gaminių higienos standartą (GB/T). Pavyzdžiui, Starbucks karštų gėrimų puodeliuose naudojama speciali PE formulė, neleidžianti kenksmingoms medžiagoms išsiskirti aukštoje temperatūroje.
- Dvipusis PE-laminuotas popierius: PE tinka vidinėms ir išorinėms sienoms ir dažnai naudojamas šaltų gėrimų puodeliuose. Išorinis PE turi būti trapus žemoje-temperatūroje, kad popierius nesuminkštėtų dėl šaltų gėrimų. Pavyzdžiui, „McDonald's“ ledų puodeliai yra dvipusės PE konstrukcijos, kuri išlaiko kietumą –18 °C temperatūroje.
Proceso rizikos taškas: prastos kokybės popieriniuose puodeliuose gali būti panaudotas perdirbtas PE, kuris apdorojimo metu išskiria ftalatų plastifikatorius. Ilgalaikis šių medžiagų vartojimas gali sutrikdyti endokrininę funkciją. Todėl gerbiamus gamintojus turi sertifikuoti tokios organizacijos kaip SGS, kad būtų užtikrinta, jog sunkiųjų metalų (pvz., švino, kadmio) kiekis PE plėvelėse neviršytų 0,01 mg/kg.
Spausdinimo rašalai: saugumo ir funkcionalumo pusiausvyra
Popierinių puodelių spausdinimo dažai turi atitikti tris pagrindinius reikalavimus:
- Maisto sauga-: rašalas turi atitikti Nacionalinius maisto saugos standartus, taikomus su maistu besiliečiančioms medžiagoms ir produktų priedams (GB9685). Pavyzdžiui, tirpikliai turi būti mažai -toksiškos medžiagos, pvz., etanolis arba etilo acetatas, o aromatiniai angliavandeniliai, tokie kaip toluenas ir ksilenas, yra draudžiami.
Proceso suderinamumas:
- Džiūvimo temperatūros kontrolė: Rašalo džiūvimo temperatūra turi būti žemesnė už PE plėvelių peroksido reakcijos slenkstį (dažniausiai mažesnė nei 80 laipsnių arba lygi), kad būtų išvengta prasto karščio sandarinimo. Pavyzdžiui, popierinių puodelių mašina, naudojanti žemoje temperatūroje greitai-džiūstantį rašalą, džiovinimo laikas sutrumpintas iki 3 sekundžių, gamybos efektyvumas padidėjo 40 proc.
- Likučio tirpiklio riba: Rašalo tirpiklių likučių kiekis neturi viršyti 0,5 mg/dm2, kad būtų išvengta rašalo susiliejimo arba prasto sukibimo su sandariais kraštais. Viena įmonė naudoja dujų chromatografiją, kad sumažintų tirpiklio likučius iki mažiau nei 0,2 mg/dm2.
Funkciniai reikalavimai:
- Atsparumas karščiui: karšto gėrimo puodelio rašalas neturi išblukti 85 laipsnių temperatūroje, o šalto gėrimo puodelio rašalas turi būti stabilus -18 laipsnių temperatūroje.
- Atsparumas dilimui: pridėjus nano-silicio dioksido dalelių, rašalo sluoksnio atsparumas dilimui padidėja iki daugiau nei 500 ciklų (trinties bandymo standartas: CS-10 ratas, slėgis 1 kg).
ĮVADAS Proceso sinergija: dinaminis medžiagų ir įrangos derinimas
Popierinių puodelių spausdinimo medžiagų pasirinkimas turi būti glaudžiai susijęs su įrangos parametrais:
- Spausdinimo mašinos suderinamumas: Pavyzdžiui, tam tikro tipo popierinių puodelių presuose naudojami 17 guminių ritinėlių, kurie išsklaido rašalą, kad būtų galima apdoroti netaisyklingą spausdinimą ant 4–24 uncijų puodelių. Tačiau tam reikia, kad popieriaus paviršiaus šiurkštumo šiurkštumas (Ra) turi būti mažesnis arba lygus 1,6 mikrono, kitaip rašalo sluoksnio storis gali būti netolygus.
- Pjovimo tikslumo valdymas: profilio ruošinio matmenų paklaida turi būti kontroliuojama iki ±0,1 mm, kad būtų išvengta korpuso siūlių išnirimo. Viena įmonė naudojo lazerinio štampavimo{2} technologiją, kad sumažintų klaidų lygį nuo 0,5 iki 0,02 proc.
- Karšto presavimo proceso parametrai: formuojant puodelio korpusą, šiluminio slėgio temperatūra turi būti dinamiškai reguliuojama pagal PE plėvelės lydymosi temperatūrą (paprastai 110{2}}130 laipsnių). Pavyzdžiui, popierinių puodelių mašinose naudojami infraraudonųjų spindulių termometrai, kad realiuoju laiku pateiktų grįžtamąjį ryšį apie temperatūrą, padidinant sandarinimo stiprumą iki 12/15 mm (pramonės standartas Didesnis arba lygus 8 N/15 mm).
Pramonės tendencijos: dvigubas aplinkos apsaugos ir funkcijų atnaujinimas.
Įgyvendinus „Keturioliktąjį penkerių{0}} metų planą“, skirtą plastiko taršos kontrolei, popierinių puodelių spausdinimo medžiagos vystosi dviem kryptimis:
- Biologinės dangos: kai kurios įmonės bando polipieno rūgšties (PLA) dangų biologinio skaidymosi laipsnius, viršijančius 90 proc. Tačiau išlieka techninių iššūkių, tokių kaip ribotas atsparumas karščiui (iki 60 laipsnių).
- Skaitmeninio spausdinimo technologija: UV rašalo skaitmeninį spausdinimą galima pritaikyti individualiems poreikiams, nereikia gaminti plokščių. Tačiau turi būti išspręstas rašalo kietėjimo ozono emisijos procesas. Viena įmonė naudojo LED kietėjimo šaltoje šviesoje technologiją, kad sumažintų ozono koncentraciją iki 0,01 ppm (gerokai žemiau nacionalinio standarto 0,1 ppm).
Išvada:
Popierinių puodelių spausdinimo medžiagų pasirinkimas apima sudėtingą saugos, apdirbamumo ir ekonomiškumo{0}} balansą. Nuo fizinių augalinio-popieriaus savybių iki cheminio polietileno plėvelių stabilumo ir maistinių-rašalų suderinamumo kiekviename etape reikia griežtų standartinių bandymų ir proceso kontrolės. Dėl griežtesnių aplinkosaugos taisyklių ir besikeičiančių vartotojų poreikių, popierinių puodelių spausdinimo medžiagų ateitis judės saugesne, efektyvesne ir tvaresne kryptimi, nes sparčiai augančiai pasaulio plataus vartojimo prekių pramonei bus teikiamos aukštos-kokybės pakavimo galimybės.