종이 밀짚 제조 기계는 어떻게 작동합니까?

종이로 마시는 빨대 제조 기계는 흡착 기계보다 훨씬 더 복잡한 방식으로 작동합니다. 하지만 어떻게 이해하면 종이 마시는 빨판 만드는 기계작품은 장비 구매자와 캔디 엔지니어에게 도움이 될 수 있습니다. 또한 지속 가능한 포장 공급망을 선택하는 운영 관리자에게도 도움이 됩니다. 따라서 기계의 기술적 세부 사항에 따라 빨대의 강도, 식품 안전 규정 및 각 빨대의 가격이 결정됩니다.

이 장치 카테고리가 지금 중요한 이유

종이 빨대 생산 장비에 대한 수요를 주도하는 규제 변화는 잘 문서화되어 있습니다. 2021년 7월 회원국에서 발효된 일회용 플라스틱에 관한 EU 지침 2019/904는 금지된 일회용 플라스틱 품목에 빨대를-명시적으로 포함하고 있습니다. 이 지침은 종이 대안을 제한하지 않으며 시행 이후 몇 년 동안 캐나다, 영국, 호주, 대만 및 여러 동남아시아 관할권에서 해당 제한을 채택하거나 발전시켰습니다(EUR-Lex, 2021).

결과적으로 종이-빨대 제조업체는 이전에 플라스틱 사출 성형 작업에서 빨대 조달을 아웃소싱했던 소비재 회사의 제조 시설과 기존 포장 생산 영역에서 배포를 빠르게 확대하고 있습니다. 그래서 어떻게 이해종이 마시는 빨판 만드는 기계작품은 단순한 기술적인 호기심이 아닌{0}}비즈니스 관련 주제입니다.

재료: 식품-등급 갈색 종이

지금 이 장치가 중요한 이유는 무엇입니까?

종이 빨대에 대한 수요를 촉진하는 규칙은 분명합니다. 일회용 플라스틱에 관한 EU 지침 2019/904-는 2021년 7월에 발효되었습니다. 이 지침은 플라스틱 빨대를 금지합니다. 하지만 종이를 금지하지는 않습니다. 이후 캐나다, 영국, 호주, 대만 및 동남아시아 일부 지역에서도 유사한 규칙이 시행되었습니다(EUR-Lex, 2021).

결과적으로 점점 더 많은 공장에서 종이 빨대를 사용하고 있습니다. 공장은 오래된 포장 지역 및 소비재 회사와 같은 새로운 위치에 있습니다. 이전에는 회사가 다른 공장에서 플라스틱 빨대를 구입했습니다. 그러므로, 어떻게종이 마시는 빨판 만드는 기계작품은 엔터테인먼트뿐만 아니라 비즈니스에도 매우 유용할 수 있습니다.

1단계: 종이 슬리팅 및 테이프 준비

대부분의 기계는 먼저 초기 롤을 너비가 고정된 좁은 스트립으로 자릅니다. 종이 조각의 폭과 나선형 감기 각도에 따라 완성된 튜브의 두께와 층 수가 결정됩니다.

3개-층으로 구성된 빨대는 가장 일반적인 유형의 표준 음료용 빨대입니다. 그들은 폭이 다른 세 개의 종이 조각을 동시에 사용합니다. 여기에는 좁은 안감, 더 넓은 강도의 중간층, 외부 포장용 외부 및 인쇄 디자인이 포함됩니다. 각 스트립은 자체 풀기 보빈에서 나오며 장력 제어 경로를 통해 성형 섹션에 도달합니다.-

스트립 폭, 권선 각도 및 튜브 모양 간의 연결은 기본 나선 형상을 따릅니다. 고정된 맨드릴 직경(보통 4mm ~ 8mm)의 경우 와인딩 각도가 가파를수록 각 회전에서 더 많은 중첩이 발생하고 동일한 스트립 폭을 따라 벽이 더 두꺼워집니다. 각도가 얕을수록 튜브 벽이 얇아지지만 동일한 길이를 유지하려면 더 많은 종이가 필요합니다.

2단계: 접착제 도포

각 종이 스트립은 성형 맨드릴에 들어가기 전에 코팅 스테이션을 통과하며 여기서 수성-접착제가 한쪽 면에 도포됩니다. 접착제는 두 가지 요구 사항을 모두 충족해야 하므로 이는 공정에서 가장 민감한 화학적 단계입니다. 식품 접촉에 안전해야 하며, 뜨거운 음료나 차가운 음료에 빨대를 사용할 때 나선형 층이 분리되지 않도록 충분한 접착력을 제공해야 합니다.

기존 종이 튜브는 일반적으로 폴리비닐 아세테이트(PVAc) 또는 전분- 기반 접착제를 사용합니다. 종이 빨대의 경우 접착제도 습윤 강도에 영향을 줄 수 있습니다. 습윤 강도는 액체와 장기간 접촉 시 연화 및 형태 손실에 저항하는 빨대의 능력을 나타냅니다. 일부 제조업체에서는 습윤 강도를 향상시키기 위해 폴리아미드-에피클로로히드린 수지 또는 불소중합체 코팅을 사용하지만 이로 인해 과학적 우려가 제기되었습니다.

에 발표된 연구에서화학권2021년에는 Groffen et al. 29종의 종이 빨대를 포함해 43개의 빨대 제품을 테스트한 결과 대부분의 종이 빨대 샘플에서 과불화 알킬 물질(PFAS)이 발견되었습니다. PFAS는 장기간 환경에 잔류할 수 있고 인간의 건강에 영향을 미칠 수 있는 인공{5}}화학물질입니다. 연구원에 따르면 PFAS는 종이 생산에 사용되는 불소화 습식-강도 첨가제 또는 불소화 표면 처리에서 유래했습니다. 연구에 따르면 모든 재료와 접착제를 주의 깊게 테스트하고 승인하지 않으면 종이 빨대가 화학적 안전 측면에서 플라스틱보다 자동으로 더 안전하지 않은 것으로 나타났습니다. 이제 신뢰할 수 있는 많은 제조업체에서는 PFAS{10}}가 없는 접착제를 사용하고 공급업체에 불소화 화학 물질이 원료에 사용되지 않았는지 확인하도록 요구합니다.

접착제 도포기는 일반적으로 정밀 롤러 또는 슬롯형 금형 시스템을 채택합니다. 기계는 접착제의 두께와 점도를 제어하여 성형 중에 나선형 중첩 가장자리에서 너무 많은 접착제가 누출되지 않고 전체 스트립 폭에 걸쳐 얇은 층을 고르게 퍼뜨릴 수 있도록 합니다.

3단계: 맨드릴 성형 시 나선형 권선

종이 마시는 밀짚 만들기 기계의 주요 부분은 나선형 와인딩 스테이션입니다. 이 섹션에서는 접착제- 코팅지 스트립이 고정된 스테인레스 스틸 성형 맨드릴 주위에 나선형으로 감겨 있습니다. 맨드릴의 외경이 빨대의 내경을 결정합니다. 맨드릴의 정밀도 공차는 ±0.05mm이므로 밀짚 구멍의 크기는 동일하게 유지됩니다.

와인딩 시스템은 맨드릴 주위에 고정된 와인딩 각도로 배치된 여러 개의 성형 롤러를 사용합니다. 접착-코팅지 스트립이 전진하면 롤러가 이를 맨드릴과 상층을 향해 단계적으로 밀어냅니다. 이 과정은 나선을 형성하고 종이 층을 서로 묶습니다. 또한 롤러의 압력으로 인해 접착제가 종이 섬유 속으로 밀어 넣어져 층이 서로 단단히 붙게 됩니다.

맨드릴이 회전하지 않습니다. 종이 튜브는 맨드릴을 따라 앞으로 이동하고 새 종이는 계속해서 뒤쪽을 감쌉니다. 이 연속적인 움직임은 기계를 계속 작동시킵니다. 완성된 튜브는 맨드릴 끝을 떠나 절단 부분으로 들어갑니다.

권취 속도는 분당 연속 튜브 미터로 측정됩니다. 산업용 기계는 일반적으로 60-150m/min의 속도로 작동합니다. 빨대의 최종 생산량은 절단 길이에 따라 다릅니다. 예를 들어, 기계가 분당 100m의 속도로 작동하고 빨대를 210mm 길이로 자르면 기계는 절단 한계와 불량품을 계산하기 전까지 분당 약 476개의 빨대를 생산할 수 있습니다.

4단계: 건조 및 접착제 경화

나선형 종이 튜브는 성형 후 맨드릴을 떠나 건조 터널을 통과합니다. 터널은 적외선(IR) 가열 또는 따뜻한-공기 대류 시스템을 사용할 수 있습니다. 그들의 임무는 접착제의 응고 속도를 높이고 튜브가 절단 섹션에 들어가기 전에 수성{3}} 기반 접착제에서 과도한 수분을 제거하는 것입니다.

절단 전에 접착제가 완전히 굳지 않으면 두 가지 일반적인 문제가 발생합니다. 한 가지 문제는 절단력으로 인해 젖은 종이 층이 분리되는 절단 가장자리의 박리입니다. 또 다른 문제는 빨대가 음료에 오랫동안 머물게 되면 층분리 현상이 발생한다는 점이다.

고속-기계의 경우 건조 터널의 길이와 온도 설정이 매우 중요합니다. 온도가 너무 낮거나 가열시간이 너무 짧으면 접착제가 제대로 굳지 않습니다. 가열 온도가 너무 높거나 가열 시간이 너무 길면 종이 섬유가 손상되어 완성된 빨대가 강도를 잃게 됩니다.

5단계: 서보-추적 절단

건조 터널에서 나오는 연속적인 종이 튜브는 매우 정밀하게 단일 빨대로 절단되어야 합니다. 최신 기계는 절단 섹션에서 서보-추적 플라잉 커터를 사용합니다. 절단 시스템은 절단 순간에 동일한 속도로 튜브와 함께 움직입니다. 절단 후 블레이드는 다음 사이클의 시작 위치로 이동합니다. 이 방법을 사용하면 기계가 튜브 이동을 멈추지 않고 깨끗하고 직선으로 절단할 수 있습니다.

절단 길이는 모든 기계 동작을 관리하는 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)에 의해 제어됩니다. PLC 제어 하에서 작업자는 소프트웨어 설정을 조정하여 빨대의 길이를 변경할 수 있습니다. 기계 부품이나 캠을 교체할 필요가 없습니다. 생산 과정에서 -잘 관리된 서보 절단 시스템은 일반적으로 절단 정확도를 ±0.5mm 이내로 유지합니다.

절단 후 컨베이어 시스템은 완성된 빨대를 수집하여 계수, 제본 및 포장 섹션으로 보냅니다. 이 단계의 센서는 빨대의 길이와 직경이 잘못된지, 눈에 띄는 표면 결함이 있는지 확인할 수 있습니다. 결함이 있는 빨대는 최종 포장 전에 제거됩니다.

6단계: 품질 검증 및 식품 안전 규정 준수

종이 빨대 제조 기계는 식품 포장 공장에서 작동합니다. 혼자서는 작동하지 않습니다. 식품 안전 관리 시스템 하에서 작동해야 합니다. ISO 22000:2018은 종이 빨대와 같은 식품 접촉 물질을 생산하는 회사를 위한 위험 분석을 위한 기본 규칙과 전제 조건을 제공합니다(ISO, 2018).

실제로 이는 다음을 의미합니다.

종이 스트립과 접촉하는 모든 부품은 스테인리스 스틸 또는 식품-안전 플라스틱으로 만들어졌습니다.

용지 경로 근처의 기계 부품용 윤활제는 식품-등급이며 NSF/ANSI 61 H1 표준 또는 유사한 표준을 충족합니다.

세척 방법은 스테인리스 스틸 부품을 부식시키지 않고 먼지와 잔여물을 완전히 제거하여 향후 생산에 영향을 미칩니다.

추적성 기록은 완성된 밀짚 배치를 관련 종이 롤 배치 번호 및 접착제 배치 코드에 연결합니다.

완성된 종이 빨대의 물리적 테스트는 일반적으로 Gutiérrez 외 연구진이 개발한 방법을 사용하여 수행됩니다. (NC 주립대학교 생물자원연구소, 2019). 이 연구에서는 음주 노출 조건에서 종이 빨대의 성능을 테스트했습니다. 테스트에는 압축 저항, 절단 끝 부분의 인장 강도 및 액체에 장시간 담그는 것이 포함되었습니다.

연구에 따르면 종이 빨대는 찬물에서 약 60분 동안 정상적인 강도를 유지할 수 있는 것으로 나타났습니다. 뜨거운 음료나 탄산음료에서는 빨대가 더 빨리 약해집니다. 이러한 결과는 기계 설정에 직접적인 영향을 미칩니다. 카페나 뜨거운 음료용 빨대를 만드는 회사는 일반적으로 더 두꺼운 종이와 더 많은 구불구불한 층을 선택합니다. 차가운 음료수 빨대를 만드는 회사는 일반적으로 더 낮은 종이 중량과 더 적은 포장 층을 사용합니다.

환경적 맥락: 종이 빨대의 실제 위치

종이 빨대와 이를 만드는 기계의 환경적 이점은 간단하지 않습니다. 공정 수명주기 연구(LCA)(MDPI, 2021)에서는 종이 빨대, PLA 플라스틱 빨대 및 일반 플라스틱 빨대를 비교했습니다. 종이 빨대는 바다에서 더 쉽게 분해되지만, 그 생산에 더 많은 에너지가 소비된다는 사실이 연구에서 밝혀졌습니다. 종이를 펄프화하고 수력에너지로 건조해야 하기 때문이다. 저널에 실린 2023년 연구보다 깨끗한 생산같은 것을 발견했습니다. 종이 빨대가 환경에 미치는 피해는 줄어들 수도 있고 늘어날 수도 있기 때문에 '더 좋다'라고 일반화할 수는 없습니다.

연구에 따르면 종이 빨대는 산업용 퇴비에서 분해되는 것으로 나타났습니다. EN 13432 또는 ASTM D6400과 같은 기준에 따르면 일반적으로 60~90일이 소요됩니다. 플라스틱 빨대처럼 바다에 머물지 않습니다.

요약: 8단계, 하나의 연속 프로세스

종이 빨대 제조 기계의 전체 작동 과정은 8개의 통합 단계로 나뉩니다.

각 단계는 PLC에 의해 제어됩니다. 급지속도, 풀량, 권취속도, 건조온도, 절단시간 등을 하나의 시스템으로 묶어 연결 및 제어하는 ​​시스템입니다.

시스템을 이해하는 것이 중요합니다. 이는 운전자가 정상 속도로 작동하고 좋은 결과를 얻는 데 도움이 됩니다. 또한 작업자는 온도-로 인한 용지 장력 변화, 접착제 두께, 칼날 마모 등의 문제가 제품 품질에 영향을 미치기 전에 조기에 감지할 수 있습니다.

참고자료

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