แท่งกระดาษกับเครื่องทำแท่งพลาสติกแตกต่างกันอย่างไร?

คำถามฟังดูง่าย คนหนึ่งทำแท่งกระดาษ อีกอันทำแท่งจากพลาสติก แต่งานจริงเบื้องหลังแต่ละเครื่องไม่ใช่แค่การเปลี่ยนวัสดุเท่านั้น แท่งกระดาษและเครื่องปั้นแท่งพลาสติกเป็นวิธีการผลิตที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงสองวิธี วัสดุแต่ละชนิดเหมาะสมที่สุดกับวัสดุประเภทต่างๆ (โพลีเมอร์หรือเส้นใยพืช) วิธีการขึ้นรูปที่แตกต่างกัน และการใช้งานที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจความแตกต่างเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับทุกคนที่ต้องการดูว่าเครื่องจักรใดที่เหมาะกับผลิตภัณฑ์ กฎเกณฑ์ และเส้นทางการตลาดของตน

บทความนี้จะแนะนำแบบจำลองทั้งสองนี้จากหกแง่มุม: การป้อนวัตถุดิบ วิธีการขึ้นรูปหลัก วิธีการควบคุมขนาด ขั้นตอนเพิ่มเติมหลังจากการขึ้นรูป อิทธิพลต่อคุณสมบัติและความสม่ำเสมอ และองค์ประกอบต้นทุน

วัตถุดิบที่นำเข้า: เส้นใยพืชเทียบกับเทอร์โมพลาสติก

Papermache ใช้วัสดุกระดาษ ได้แก่แถบกระดาษคราฟท์ ม้วนกระดาษหนังสือพิมพ์ หรือแผ่นเซลลูโลสพิเศษที่บิดเป็นท่อ วัสดุนี้เป็นวัสดุขุยที่มีน้ำหนักคงที่ (ปกติ 60–120 กรัม/ตร.ม.) ปริมาณน้ำ (มากถึง 5–7% เมื่อเกิดการพันกันอย่างมั่นคง) และความแข็งแรงที่เกี่ยวข้องกับการวางแนวของเส้นใยในทิศทางของเครื่องจักร (MD) และทิศทางขวาง (CD) ISO 1924-2:2008 กำหนดวิธีทดสอบค่าความแข็งแกร่งเหล่านี้ ค่าเหล่านี้มีความสำคัญสำหรับการผลิตแท่งกระดาษ เนื่องจากความไม่ยืดหยุ่นของท่อในระหว่างการพันจะกำหนดว่าท่อที่เสร็จแล้วยังคงเป็นทรงกลมหรือทรงรี

เครื่องแท่งพลาสติกใช้เม็ดหรือเม็ดเทอร์โมพลาสติก อาจเป็นโพลีโพรพีลีน (PP), โพลีเอทิลีน (PE), โพลีสไตรีน (PS) หรือกรดโพลีแลกติก (PLA) จากพืช วัสดุเข้าสู่ตัวเครื่องในลักษณะดอกสว่านตัน มันต้องละลายก่อนที่จะเป็นรูปเป็นร่าง ความแตกต่าง - นี้เริ่มต้นจากอนุภาคของแข็งแทนที่จะเป็น-แผ่นที่ทำไว้ล่วงหน้า - หมายความว่าเครื่องทำแท่งพลาสติกแต่ละเครื่องมีระบบหลอม (ฮอปเปอร์ กระบอกสกรู โซนให้ความร้อน แม่พิมพ์) ซึ่งสายการผลิตแท่งกระดาษไม่มี

ความแตกต่างของวัสดุส่งผลต่อส่วนอื่นๆ ของกระบวนการ เส้นใยพืชดูดซับน้ำจากอากาศ เลยบวมนิดหน่อย ในระหว่างการผลิต หากความชื้นในอากาศเปลี่ยนแปลง ขนาดของแกนสุดท้ายก็จะเปลี่ยนไป เทอร์โมพลาสติกไม่ดูดซับน้ำ แต่พวกเขาตอบสนองต่อความร้อน ความหนาหลอมเหลวจะแปรผันแบบไม่-เป็นเชิงเส้นกับอุณหภูมิ การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอุณหภูมิของโซนหลอมเหลวจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในขนาดเอาต์พุต การควบคุมพฤติกรรมของวัสดุทั้งสองที่แตกต่างกันมากต้องใช้เซ็นเซอร์และส่วนประกอบควบคุมที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

วิธีการขึ้นรูปแกน: การม้วนและการหลอมและการขึ้นรูป

นี่คือความแตกต่างในการทำงานที่ใหญ่ที่สุดระหว่างทั้งสองประเภท

เครื่องแกนกระดาษใช้กระบวนการม้วนเกลียว แถบกระดาษที่มั่นคงถูกป้อนเข้าไปในแกนหมุนที่มุมคงที่ การหมุนแต่ละครั้งของแกนจะห่อกระดาษไว้รอบสุดท้าย โดยจะค่อยๆเพิ่มความหนาของผนังจนได้ขนาดภายนอกเป้าหมาย กาว-โดยปกติแล้วจะเป็นโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) เบสที่เป็นแป้ง หรือกาวร้อนละลาย ขึ้นอยู่กับการใช้งานขั้นสุดท้าย- จะถูกวางระหว่างชั้นระหว่างการม้วน Gadhave และคณะ (2022) ในการทบทวนระบบกาวสำหรับบรรจุกระดาษ โปรดทราบว่าความแข็งแรงของการยึดเกาะระหว่างชั้นต่างๆ จะกำหนดความสามารถของกาวที่จะไม่แตกร้าวภายใต้การรับน้ำหนัก ดังนั้น ไม่ว่ากระดาษจะเกรดใดก็ตาม การเลือกใช้หรือการใช้กาวจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการกำหนดคุณภาพของกระดาษ

มุมคดเคี้ยว (มุมระหว่างทิศทางของแถบกระดาษกับเพลาแกน) จะควบคุมความเร็วในการเกิดมิติและความแข็งแรงของท่อที่เสร็จแล้ว มุมของขดลวดที่ตื้นกว่า (ใกล้ถึง 90 องศา เกือบรอบๆ เส้นรอบวง) ทำให้แต่ละแท่งมีความเข้มในการหมุนที่สูงขึ้น แต่ขนาดจะโตขึ้นอย่างช้าๆ มุมที่สูงชัน (ใกล้กับทิศทางความยาวมากขึ้น) สามารถเพิ่มขนาดได้เร็วขึ้น แต่ลดความแข็งแรงของเส้นรอบวง และเพิ่มโอกาสที่ชั้นจะซ้อนกันภายใต้ภาระการบิด

เครื่องจักรแท่งพลาสติกจะหลอมและขึ้นรูป จากนั้นจึงกำหนดขนาด อนุภาคจะละลายในกระบอกสกรู จากนั้นจะถูกผลักลงในแม่พิมพ์ทรงกลมเพื่อหล่อพอลิเมอร์หลอมเหลวให้เป็นรูปทรงท่อกลวง จากนั้นท่อจะเข้าสู่ปลอกสารละลายโดยตรง (โดยปกติจะระบายความร้อนด้วยน้ำ) เพื่อกำหนดขนาดภายนอกก่อนที่โพลีเมอร์จะแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ กระบวนการนี้ไม่หยุด- วัสดุที่ปลายด้านหนึ่ง แท่งไม้สำเร็จรูปยื่นออกมาจากปลายอีกด้านหนึ่ง พวกเขาถูกตัดให้มีความยาวโดยการเคลื่อนย้ายมีดหรือมีดหมุนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกับการอัดขึ้นรูป

การอัดขึ้นรูปพลาสติกไม่มีโครงสร้างเป็นชั้น ความหนาของผนังถูกกำหนดโดยช่องว่างแม่พิมพ์และอัตราส่วนความตึง (อัตราส่วนของความเร็วทางออกของแม่พิมพ์ต่อความเร็วการบินขึ้น) ดังนั้นแท่งพลาสติกจึงมีโครงสร้างผนังที่สม่ำเสมอ (ทั้งหมดไปในทิศทางเดียวกัน) แท่งกระดาษมีความแข็งแรงต่างกันไปในทิศทางที่ต่างกัน (ที่เส้นรอบวงของวงกลมเมื่อเทียบกับความยาว) เนื่องจากมีรูปแบบการม้วนเป็นชั้น ความแตกต่างทางโครงสร้างนี้เป็นความแตกต่างทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดที่ใครก็ตามที่ซื้อเครื่องขึ้นรูปแท่งกระดาษและแท่งพลาสติกจะต้องพิจารณาเมื่อจับคู่ผลผลิตของเครื่องจักรกับข้อกำหนดในการบรรทุกผลิตภัณฑ์

การควบคุมขนาด: วิธีทำให้แต่ละเครื่องมีขนาดที่เหมาะสม

ความทนทานต่อขนาดของแท่ง-ไม่ว่าจะใช้เป็นด้ามจับอมยิ้ม ก้านสำลี เครื่องปั่น หรือเครื่องมืออุตสาหกรรม-มักจะถูกกำหนดโดยความทนทานต่อเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) ความเรียบของความหนาของผนัง ความทนทานต่อความยาว และความตรง ISO 286 กำหนดกรอบการทำงานทั่วไปสำหรับขีดจำกัดและพิกัดความเผื่อของชิ้นส่วนทรงกลม แต่กฎภายในที่เข้มงวดกว่ามักถูกนำมาใช้ในบางพื้นที่ (การสัมผัสอาหาร ยา เครื่องสำอาง)

สำหรับ Paper Stick และ Plastic Stick เพื่อสร้างระบบเครื่องจักร วิธีการรักษาพิกัดความเผื่อเหล่านี้แตกต่างกันมาก

การควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางแกน: ขึ้นอยู่กับความแม่นยำของขนาดของแกน (ซึ่งกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน) จำนวนชั้นที่คดเคี้ยว และความสม่ำเสมอของความหนาของกระดาษ หากน้ำหนักของกระดาษเปลี่ยนแปลงมากกว่า ±3% ภายในม้วน การสะสมของชั้นต่างๆ ในระหว่างการผลิตส่งผลให้ OD เบี่ยงเบนไป การตรวจจับเส้นผ่านศูนย์กลางอัตโนมัติของเซ็นเซอร์เลเซอร์ใช้เพื่อส่งการตอบสนองไปยังความเร็วการดึงหรือป้อนของแถบกระดาษเพื่อแก้ไขการเบี่ยงเบนนี้แบบเรียลไทม์บนเครื่องจักรระดับไฮเอนด์-

การควบคุมเส้นผ่านศูนย์กลางแท่งพลาสติก: ขึ้นอยู่กับความแม่นยำของรูปร่างแม่พิมพ์ ความคงตัวของแรงดันหลอมเหลว ความสม่ำเสมอของอัตราการทำความเย็น และ-ความเสถียรของความเร็วที่ลดลง คลื่นของแรงดันหลอมเหลว-ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วของสกรู การไหลเวียนของตัวควบคุมอุณหภูมิ หรือการป้อนเม็ดที่ไม่สม่ำเสมอ-กลายเป็นพัลส์ OD โดยตรงที่ความถี่เดียวกัน เครื่องติดฉลากพลาสติกสมัยใหม่ใช้ปั๊มเกียร์ (ปั๊มสูบจ่ายละลาย) เพื่อวางไว้ระหว่างสกรูและแม่พิมพ์ ซึ่งจะแยกความผันผวนของแรงดันออกจากความแปรผันของขนาดเอาต์พุต ในการทำงานที่มั่นคง ค่าเผื่อ OD คือ ± 0.05 มม. หรือสูงกว่า

ความสม่ำเสมอของความหนาของผนัง: ในแท่งกระดาษ ค่านี้จะถูกกำหนดโดยความสม่ำเสมอของการทับซ้อนระหว่างการม้วนที่ต่อเนื่องกัน ช่องว่างระหว่างแถบใกล้เคียงอาจทำให้เกิดสะเก็ดในท้องถิ่นได้ ในแท่งพลาสติก จะถูกกำหนดโดยความแม่นยำในการตั้งศูนย์กลางแม่พิมพ์ (แท่งแม่พิมพ์ต้องอยู่ตรงกลางด้วยวงแหวนแม่พิมพ์ด้านนอก) และข้อเท็จจริงที่ว่าไม่มีการตกหล่นในท่อที่ละลายก่อนที่จะเข้าสู่เครื่องมือกำหนดเส้นทาง

ขั้นตอนเพิ่มเติมหลังการขึ้นรูป

ทั้งสองรุ่นไม่สามารถผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่ส่วนปลายของหัวม้วนหรือช่องดายได้ ทั้งสองอย่างต้องมีขั้นตอนเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มต้นทุนและเวลา

ขั้นตอนพิเศษของแท่งกระดาษ:

• การตัด:ใช้มีดที่เคลื่อนที่ได้หรือเครื่องตัดแบบโรตารี่ในการตัดท่อแผลที่มั่นคงตามความยาวเป้าหมาย คุณภาพการตัดเป็นสิ่งสำคัญ ขอบที่ขาดสามารถทำให้เกิดการแตกตัวได้ ไม่อนุญาตให้สัมผัสกับอาหารหรือการดูแลช่องปาก
• จบการตกแต่ง:การใช้งานบางอย่างต้องใช้ปลายโค้งมน ปลายเรียว หรือขอบเอียง พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการหมุนล้อเจียร เครื่องให้ความร้อน หรือเครื่องมือตัดอัลตราโซนิกที่อยู่ด้านหลังสถานีตัด
• แห้ง:กาวสูตรน้ำ-ต้องใช้ช่องแห้งหลังจากม้วนเพื่อติดกาวอย่างเหมาะสม เครื่องเป่าลมร้อนหรืออุโมงค์อินฟราเรดสามารถเพิ่มพื้นที่พื้นได้ 2-10 เมตร ขึ้นอยู่กับความเร็วของท่อและส่วนผสมของกาว
• ตรวจสอบ:ตรวจสอบข้อบกพร่องของชั้น เส้นผ่านศูนย์กลางเกินข้อกำหนด ปัญหาความตรง ระบบวิชันซิสเต็มอัตโนมัติที่ใช้-กล้องสแกนแบบลวดพบได้ทั่วไปบน-เส้นทางความเร็วสูง

ขั้นตอนพิเศษแท่งพลาสติก:

• การตัด:เครื่องตัดแบบโรตารี่ที่มีความเร็วในการบินขึ้นเท่ากัน ความสะอาดของพื้นผิวการตัดขึ้นอยู่กับความคมของใบมีดและอุณหภูมิในการตัด มันหนาวมากและมีชิปที่มีขอบ มันร้อนมากขอบโค้งงอ
• คูลลิ่ง:หลังจากออกจากปลอกปรับขนาด ก้านจะผ่านอ่างน้ำหรือสายพานลำเลียงที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ- ซึ่งช่วยให้มั่นใจว่ามีการแข็งตัวสมบูรณ์ก่อนการบำบัด (สำหรับโพลีเมอร์กึ่ง-ผลึก เช่น โพลีโพรพีลีนและโพลีเอทิลีน) การระบายความร้อนไม่เพียงพอทำให้เกิดการบิดงออาจทำให้แท่งบิดงอได้หลังบรรจุภัณฑ์
• การพิมพ์/ตกแต่ง:การพิมพ์บนพื้นผิว (การพิมพ์เฟล็กโซหรือแพด) จะง่ายกว่าบนแท่งพลาสติก เนื่องจากมีความเรียบและไม่มีรู- สามารถพิมพ์แท่งได้ แต่ต้องปิดผนึกพื้นผิวหรือไพรเมอร์ก่อนเพื่อป้องกันไม่ให้หมึกซึมเข้าไปในเส้นใย

ผลกระทบต่อธรรมชาติและกฎเกณฑ์

คุณสมบัติของกระดาษและแท่งพลาสติกนั้นเทียบกันไม่ได้ง่ายนัก การเรียกร้องโดยไม่คำนึงถึงวงจรชีวิตทั้งหมดอาจผิด กระดาษและแท่งพลาสติกทำงานเป็นคู่ในระบบของเสียที่แตกต่างกันมาก สองระบบ กรอบงานการนับคาร์บอน และสภาพแวดล้อมตามกฎ

แท่งกระดาษมาจากเยื่อไม้และเป็นทรัพยากรหมุนเวียน ในโรงงานทำปุ๋ยหมักทางอุตสาหกรรมที่เป็นไปตามกฎ EN 13432 (การสลายตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 90% ภายใน 12 สัปดาห์ น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10% หลังการสลายตัวของการกรอง- ข้อกำหนดด้านความเป็นพิษต่อระบบนิเวศ) แต่กระดาษเองก็ใช้พลังงานมาก นอกจากนี้ยังใช้กระบวนการเยื่อกระดาษเคมีที่ต้องบำบัดน้ำเสียอีกด้วย ในการทบทวนในปี 2020 โดยเปรียบเทียบ-ผลกระทบต่อวงจรชีวิตของบรรจุภัณฑ์พลาสติกและกระดาษ NCASI พบว่าผลิตภัณฑ์กระดาษมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในขั้นตอนการผลิตสูงกว่าผลิตภัณฑ์พลาสติกที่คล้ายคลึงกัน นี่เป็นการชดเชยหากคุณใช้ซ้ำหรือรีไซเคิลมากกว่าหนึ่งครั้ง

แท่งพลาสติกที่ทำจากเชื้อเพลิงฟอสซิล PP หรือ PE จะไม่แตกหักภายใต้สภาวะธรรมชาติปกติ หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม อาจเพิ่มมลพิษจากพลาสติกในมหาสมุทรและบนบกได้ อย่างไรก็ตาม การผลิตแท่งพลาสติกสมัยใหม่มีการใช้พลังงานคุณภาพต่อหน่วยต่ำกว่าสายการผลิตแท่งกระดาษ ระบบรีไซเคิลเชิงกลโพลีโอเลฟินส์ได้รับการยอมรับอย่างดีในตลาดหลายแห่ง ตัวเลือกที่อิงจากพืช- เช่น การเปลี่ยนไปใช้กระดาษของ PLA จะสร้างสมดุลให้กับสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อหมดอายุการใช้งาน แต่พวกเขายังต้องพึ่งพาการใช้ในฟาร์มและสิ่งอำนวยความสะดวกในการทำปุ๋ยหมักด้วย

แนวโน้มของกฎ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสหภาพยุโรป กำลังจำกัด-การใช้พลาสติกครั้งเดียวในการบริการอาหารและการดูแลส่วนบุคคล ซึ่งสอดคล้องกับกฎระเบียบ (EU) 2024/1251 (การเปลี่ยนแปลง-คำสั่งการใช้พลาสติกครั้งเดียวจากปี 2026) และกฎที่คล้ายกันในที่อื่นๆ สำหรับผลิตภัณฑ์แบบแท่งในหมวดหมู่ต่างๆ เช่น อมยิ้ม ที่คนเครื่องดื่ม และสำลีก้านแบบใช้แล้วทิ้ง กฎเกณฑ์จะเน้นไปที่วัสดุจากพืช- ไม่ได้หมายความว่าเครื่องทำแท่งพลาสติกจะไม่ทำงาน ซึ่งหมายความว่าตลาดมุ่งเน้นไปที่การใช้ซ้ำ ทนทาน หรือเกรดทางการแพทย์- และความได้เปรียบด้านประสิทธิภาพของพลาสติกเป็นตัวกำหนดการใช้งานอย่างต่อเนื่อง

การเปรียบเทียบส่วนประกอบต้นทุน

ทั้งสองรุ่นมีความแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของต้นทุนต่อหน่วย ต้นทุนการดำเนินงาน และต้นทุนรวม

ต้นทุนต่อหน่วยของแผ่นไม้อัดพลาสติกต่ำกว่า-จุดคุ้มทุนของแท่งกระดาษ ขึ้นอยู่กับสถานที่ อัตราค่าแรง และค่าพลังงาน แต่ขนาดแท่งโดยเฉลี่ย (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3-8 มิลลิเมตร และความยาว 50-200 มิลลิเมตร) อยู่ที่ประมาณ 1 ล้านถึง 3 ล้านแท่งต่อปี

ใช้คู่มือการจับคู่

การเลือกระหว่างเครื่องจักรทั้งสองประเภทนั้นขึ้นอยู่กับการใช้แท่ง

เลือกเครื่องติดกระดาษหาก:

• ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายคือการสัมผัสกับอาหาร ผลิตภัณฑ์ดูแลช่องปาก หรือ-สินค้าอุปโภคบริโภคแบบใช้ครั้งเดียวซึ่งเผชิญกับข้อจำกัดด้านพลาสติก
• ภาพลักษณ์ของแบรนด์มุ่งเน้นไปที่ข้อมูลวัสดุเกี่ยวกับความยั่งยืน ย่อยสลายได้ หรือ "ธรรมชาติ"
• สินค้าต้องการแรงกดตามยาวที่ดีและมีความยืดหยุ่นปานกลาง (เช่น ด้ามจับอมยิ้มที่ต้องโค้งงอโดยไม่หัก)
• เศรษฐกิจ ปริมาณการผลิตต่ำกว่าจุดหลอมเหลวพลาสติก

เมื่อเลือกสติกเกอร์พลาสติก:

• ความแม่นยำของขนาดที่จำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายนั้นมากกว่าที่สามารถทำได้อย่างน่าเชื่อถือด้วยกระบวนการที่อาศัยลม-
• ทนต่อสารเคมี กันน้ำ หรือผ่านการฆ่าเชื้อที่จำเป็นสำหรับการใช้งาน (นึ่งฆ่าเชื้อ)
• สินค้าเป็นสินค้าคงทนหรือนำกลับมาใช้ใหม่ได้ (อุปกรณ์ติดเครื่องสำอาง หัววัดทางอุตสาหกรรม)
• ปริมาณแสดงให้เห็นถึงการลงทุนด้านเครื่องจักร ตลาดยอมรับวัสดุพลาสติก

ผู้ผลิตกระดาษและแท่งพลาสติกได้รับการติดตั้งโดยมีสายการผลิต 2 สายการผลิตภายใต้หลังคาเดียวกัน ช่วยให้ผู้ผลิตสามารถให้บริการวัสดุ 2 ประเภทจากไซต์การผลิตแห่งเดียว สิ่งนี้ทำให้ลูกค้าสามารถเลือกวัสดุที่ผู้ผลิตประเภทเดียวไม่สามารถให้ได้