W łańcuchu produkcyjnym jednorazowych kubków papierowych proces drukowania bezpośrednio determinuje wygląd i bezpieczeństwo produktu. Jako podstawowy materiał nośny maszyny do produkcji kubków papierowych, przy wyborze materiałów drukarskich należy wziąć pod uwagę bezpieczeństwo kontaktu z żywnością, zgodność procesu i przyjazność dla środowiska. W artykule systematycznie analizowano właściwości i wymagania technologiczne materiałów do drukowania kubków papierowych w trzech kluczowych wymiarach: podłoże, powłoka i farba.
Materiały podstawowe: właściwości fizyczne-chemiczne podłoża z włókien roślinnych
Druk kubków papierowych opiera się na chemicznej masie drzewnej, głównie z włókien roślinnych (takich jak korek i drewno liściaste), rozcieranej na miazgę, defibrylowaną, rafinowaną i przesianą. Zgodnie ze standardami dotyczącymi materiałów i produktów na papier i tekturę do kontaktu z żywnością (GB4806.8) w przypadku papieru bazowego muszą zostać spełnione następujące kluczowe wskaźniki:
- Gramatura i sztywność podstawowa: Gramatura podstawowa wynosi zazwyczaj od 140 do 350 350 g/m2, a sztywność wymaga, aby kształt miseczki pozostał taki sam pod ciężarem cieczy i jej własnej struktury. Na przykład 8-uncjowy kubek papierowy musi być wystarczająco twardy, aby utrzymać swój własny ciężar i ciśnienie zawartej w nim cieczy.
- Jasność i obróbka powierzchni: Jasność musi spełniać wymagania dotyczące przejrzystości druku, ale fluorescencyjne środki wybielające są zabronione. Koronowanie powierzchni, napięcie powierzchniowe od 29 do 31 mN/m do ponad 40 mN/m, poprawiają przyczepność farby.
- Penetracja i rozmiar: Proces zaklejania kontroluje przepuszczalność wody i zapobiega zmiękczeniu kubka przez płyny. Na przykład szklanki do zimnych napojów muszą być wykrochmalone lub ułożone warstwowo, aby zapobiec kondensacji.
Powłoki funkcjonalne: podwójny mechanizm ochronny folii PE
Papier bazowy musi przejść przez folię polietylenową (PE) i proces laminowania, aby utworzyć wodoodporną i funkcjonalną warstwę-zapobiegającą przenikaniu. W zależności od zastosowania powłokę można podzielić na jednostronny-PE i dwustronny-PE:
- Jednostronny-Papier laminowany PE-: PE stosuje się tylko do wewnętrznej ścianki i nadaje się do kubków na gorące napoje. Polietylen musi być-odporny na ciepło (wytrzymywać temperatury przekraczające 100 stopni) i spełniać wymogi normy higienicznej dla produktów do formowania polietylenu do opakowań żywności ( (GB/T). Na przykład w kubkach do gorących napojów Starbucks zastosowano specjalny skład PE, aby zapobiec uwalnianiu się szkodliwych substancji w wysokich temperaturach.
- Dwustronny-papier laminowany PE-: PE nadaje się do ścian wewnętrznych i zewnętrznych i często jest używany w kubkach do zimnych napojów. Zewnętrzny PE musi być kruchy-w niskich temperaturach, aby zapobiec zmiękczeniu papieru spowodowanemu przez zimne napoje. Na przykład kubki do lodów McDonald's są wykonane z dwustronnego-PE, który utrzymuje twardość w temperaturze -18°C.
Punkt ryzyka procesowego: W kubkach papierowych niskiej jakości można zastosować PE z recyklingu, który podczas przetwarzania uwalnia plastyfikatory ftalanowe. Długotrwałe-przyjmowanie tych substancji może zaburzać funkcjonowanie układu hormonalnego. Dlatego renomowani producenci muszą posiadać certyfikaty organizacji takich jak SGS, które zapewniają, że zawartość metali ciężkich (np. ołowiu, kadmu) w foliach PE utrzymuje się poniżej 0,01 mg/kg.
Atramenty drukarskie: równowaga bezpieczeństwa i funkcjonalności
Farby do drukowania na kubkach papierowych muszą spełniać trzy podstawowe wymagania:
- Bezpieczeństwo-żywności: atrament musi być zgodny z krajowymi normami bezpieczeństwa żywności dotyczącymi materiałów do kontaktu z żywnością i dodatków do produktów (GB9685). Na przykład rozpuszczalnikami muszą być substancje o niskiej-toksyczności, takie jak etanol lub octan etylu, natomiast węglowodory aromatyczne, takie jak toluen i ksylen, są zabronione.
Zgodność procesu:
- Kontrola temperatury suszenia: Temperatura suszenia atramentu musi być utrzymywana poniżej progu reakcji nadtlenku folii PE (zwykle mniej niż lub równo 80 stopni), aby uniknąć słabego zgrzewania. Na przykład marka maszyny do produkcji kubków papierowych wykorzystująca szybkoschnący-atrament w niskiej temperaturze, czas schnięcia skrócony do 3 sekund, wydajność produkcji wzrosła o 40%.
- Limit pozostałości rozpuszczalnika: Pozostałość rozpuszczalników w atramencie nie powinna przekraczać 0,5 mg/dm2, aby zapobiec rozmyciu atramentu lub słabej przyczepności do zapieczętowanych krawędzi. Jedna firma stosuje chromatografię gazową w celu zmniejszenia pozostałości rozpuszczalnika do mniej niż 0,2 mg/dm2.
Wymagania funkcjonalne:
- Odporność termiczna: tusz w kubku na gorący napój nie może blaknąć w temperaturze 85 stopni, natomiast tusz w kubku na zimny napój musi być stabilny w temperaturze -18 stopni.
- Odporność na ścieranie: dodatek nano-cząstek krzemionki zwiększa odporność warstwy atramentu na ścieranie do ponad 500 cykli (norma testu tarcia: koło CS-10, nacisk 1 kg).
WSTĘP Synergia procesu: dynamiczne dopasowywanie materiału do wyposażenia
Dobór materiałów do druku kubków papierowych musi być ściśle powiązany z parametrami sprzętu:
- Zgodność z maszyną drukarską: Na przykład pewien typ prasy do kubków papierowych wykorzystuje 17 gumowych wałków, które rozpraszają atrament, aby poradzić sobie z nieregularnym drukiem na kubkach o masie od 4 do 24 uncji. Wymaga to jednak, aby chropowatość powierzchni papieru (Ra) była mniejsza lub równa 1,6 mikrona, w przeciwnym razie grubość warstwy atramentu może być nierówna.
- Kontrola precyzji sztancowania: Błąd wymiarowy półfabrykatu musi być kontrolowany do ± 0,1 mm, aby zapobiec przemieszczeniu szwów korpusu. Jedna firma zastosowała technologię-wycinania laserowego, aby zmniejszyć poziom błędów z 0,5% do 0,02%.
- Parametry procesu prasowania na gorąco: Podczas formowania korpusu kubka temperatura ciśnienia termicznego musi być dynamicznie dostosowywana do temperatury topnienia folii PE (zwykle 110-130 stopni). Na przykład maszyny do produkcji kubków papierowych wykorzystują termometry na podczerwień, aby zapewnić informację zwrotną o temperaturze w czasie rzeczywistym, zwiększając siłę zgrzewania do 12/15 mm (norma branżowa większa lub równa 8 N/15 mm).
Trendy branżowe: podwójne ulepszenia ochrony środowiska i funkcjonalności.
Wraz z wdrożeniem „czternastego-planu pięcioletniego” dotyczącego kontroli zanieczyszczeń tworzywami sztucznymi, materiały do drukowania na kubkach papierowych rozwijają się w dwóch kierunkach:
- Powłoki pochodzenia biologicznego: niektóre firmy pilotażowo wdrażają programy, w których biodegradacja powłok z kwasu polimlekowego (PLA) przekracza 90%. Jednakże pozostają wyzwania techniczne, takie jak ograniczona odporność na ciepło (do 60 stopni).
- Technologia druku cyfrowego: Cyfrowy druk atramentem UV można dostosować do indywidualnych potrzeb bez konieczności wykonywania płyt. Należy jednak rozwiązać proces utwardzania atramentu, emitując ozon. Jedna z firm zastosowała technologię utwardzania zimnym światłem LED, aby zmniejszyć stężenie ozonu do 0,01 ppm (znacznie poniżej krajowej normy wynoszącej 0,1 ppm).
Wniosek:
Wybór materiałów do drukowania na kubkach papierowych uwzględnia złożoną równowagę pomiędzy bezpieczeństwem, przetwarzalnością i-opłacalnością. Od właściwości fizycznych papieru-roślinnego po stabilność chemiczną folii polietylenowych i zgodność-atramentów z żywnością – każdy etap wymaga rygorystycznych standardowych testów i kontroli procesu. Dzięki bardziej rygorystycznym przepisom dotyczącym ochrony środowiska i zmieniającym się wymaganiom konsumentów przyszłość materiałów do drukowania na kubkach papierowych będzie zmierzać w bezpieczniejszym, wydajniejszym i bardziej zrównoważonym kierunku, zapewniając wysokiej-opcje opakowań dla szybko rozwijającego się-światowego przemysłu towarów konsumpcyjnych.