Papírpoharak elsősorban abból készülnek vékony polietilén (PE) műanyag bevonattal ellátott karton belülről. Ez a réteges konstrukció a megújuló fapép szálakat vízálló gáttal ötvözi, lehetővé téve, hogy a csésze folyadékot tartson szivárgás vagy szétesés nélkül. A legtöbb papírpohár további összetevőket is tartalmaz, például élelmiszer-minőségű tintákat a nyomtatáshoz, és bizonyos esetekben külön PE-bevonatot a külsején.
A tipikus összetétel kb 95 tömeg% kartonpapír és 5 tömeg% polietilén bevonat . Ez a látszólag egyszerű szerkezet gondos anyagválasztást és gyártási folyamatokat igényel, hogy biztosítsa a csészék rendeltetésszerű funkcióját, miközben megfelelnek az élelmiszer-biztonsági előírásoknak.
A kartonpapír alapréteg
Minden papírpohár szerkezeti alapja a kartonpapír, egy vastag papíralapú anyag, amely fapépből származik. A gyártók jellemzően szűz farostokat használnak újrahasznosított papír helyett az élelmiszerekkel és italokkal érintkező poharakhoz, biztosítva a konzisztenciát és betartva a szigorú élelmiszer-biztonsági előírásokat.
A felhasznált fapép fajtái
A papírpoharak gyártói két fő kategóriába sorolják a pépet:
- Puhafa rostok (fenyőből, lucfenyőből, fenyőből): Ezek a hosszabb rostok szilárdságot és tartósságot biztosítanak a csésze szerkezetének
- Keményfa rostok (tölgyből, nyírból, eukaliptuszból): Ezek a rövidebb szálak simább felületet eredményeznek és javítják a nyomtathatóságot
A szabványos eldobható poharak kartonpapír súlya tól 170-350 gramm négyzetméterenként (gsm) , jellemzően 210-280 gsm-es hideg italos poharakkal és 250-350 gsm-es forróitalos csészékkel a jobb szigetelés és szerkezeti integritás érdekében.
A polietilén bevonatrendszer
Vízálló gát nélkül a kartonpapír másodperceken belül felszívná a folyadékot, ami miatt a csésze meghibásodik. Itt válik elengedhetetlenné a polietilén bevonat a papírpohár működéséhez.
Belső bevonat célja
A belső PE bevonat jellemzően 10-20 mikron vastagságú , több kritikus funkciót is ellát:
- Teljes folyadékgátat hoz létre, amely megakadályozza a papírszálak átszivárgását
- Lehetővé teszi az alsó varrás hőhegesztését a gyártás során
- Megakadályozza az íz vagy szag átadását az ital és a papír között
- Megőrzi szerkezeti integritását, amikor meleg vagy hideg folyadékot tart
Külső bevonat alkalmazása
Sok papírpohár külső PE réteggel is rendelkezik, bár körülbelül vékonyabb, mint a belső bevonat 5-10 mikron . Ez a külső réteg védi a nyomtatott grafikákat, megakadályozza a nedvességet a környezeti nedvességtől, és simább érzetet biztosít a csésze kezelésekor.
További anyagok és alkatrészek
Az elsődleges kartonpapíron és PE-bevonaton kívül számos más anyag is hozzájárul a végső papírpohár termékhez.
Nyomdafestékek és festékek
Élelmiszer-minőségű flexo vagy ofszet nyomdafestékek készítik a papírpoharak márkáját, mintáját és információit. A modern gyártók túlnyomórészt használják vízbázisú vagy szójaalapú tinták amelyek megfelelnek az FDA és az EU élelmiszerekkel való érintkezésére vonatkozó előírásainak. Ezek a tinták nem vándorolhatnak be az italokba, és stabilak maradhatnak a fagyástól a 93 °C-ot meghaladó hőmérséklet-tartományig.
Speciális bevonatok különböző alkalmazásokhoz
| Csésze típus | Bevonóanyag | Különleges előny |
|---|---|---|
| Szabványos csészék | PE (polietilén) | Költséghatékony vízszigetelés |
| Környezetbarát csészék | PLA (politejsav) | Biológiailag lebomlik az ipari komposztálás során |
| Prémium minőségű újrahasznosítható | Vízbázisú diszperziós bevonat | Könnyebb szétválasztás az újrahasznosítás során |
| Duplafalú poharak | PE légrés réteggel | Fokozott hőszigetelés |
Gyártási folyamat és anyagintegráció
Ha megértjük, hogyan kombinálódnak ezek az anyagok a gyártás során, kiderül, miért készülnek a papírpoharak úgy, ahogy vannak.
Bevonat felviteli módszerek
A gyártók a PE bevonatot extrudált bevonattal visznek fel, ahol az olvadt polietilént a mozgó kartonra extrudálják, elérő sebességgel. 300 méter percenként . A forró műanyag a hűtés során közvetlenül a papírrostokhoz kötődik, egyetlen folyamatos folyamatban laminált szerkezetet hozva létre.
A csészeképzés lépései
- Az előre nyomtatott, PE-bevonatú kartonlapokat csészékre vágják
- Az üres lapokat átfedő oldalvarratokkal hengeres formákká alakítják
- A hő és a nyomás aktiválja a PE bevonatot, hogy lezárja az oldalvarrást
- A kör alakú fenéklemezek hővel vannak a csésze aljához rögzítve
- A csésze felnik kifelé hajlottak a szerkezeti stabilitás és a kényelmes ivás érdekében
Ez az egész folyamat létrehozhat 100-150 csésze percenként a modern nagy sebességű gépeken , a PE bevonat vízálló gátként és ragasztóként is szolgál a csésze komponensek összekapcsolásához.
Papírpohár-anyagok környezetvédelmi szempontjai
A papírpoharak anyagösszetétele jelentős kihívásokat jelent a hulladékgazdálkodás és a környezeti fenntarthatóság szempontjából.
Az újrahasznosítási kihívás
Míg a karton elméletileg újrahasznosítható, a PE bevonat megnehezíti a hagyományos papírpohár újrahasznosítását. A szabványos papír-újrahasznosító létesítmények nem tudják könnyen elválasztani a vékony műanyagréteget a papírszálaktól. Ennek eredményeként A világszerte évente felhasznált 600 milliárd papírpohár kevesebb mint 1%-át hasznosítják újra .
Speciális újrahasznosító létesítmények képesek feldolgozni a papírpoharakat hidraulizált technológiával, amely lebontja a papírt, miközben leválasztja a műanyag bevonatot. Világszerte azonban csak korlátozott számú ilyen létesítmény létezik, és a poharakat a szokásos papír-újrahasznosító áramoktól elkülönítve kell gyűjteni.
Alternatív anyagfejlesztések
A környezetvédelmi aggályokra válaszul a gyártók számos alternatív anyagot fejlesztettek ki:
- PLA bevonatú csészék : Használjon növényi alapú tejsavat PE helyett, de ipari komposztáló létesítményekre van szükség (jellemzően a legtöbb területen nem elérhető)
- Vízbázisú diszperziós bevonatok : Szabványos újrahasznosító létesítményekben újrapépesíthető, bár előfordulhat, hogy a teljesítmény nem minden alkalmazásnál egyezik a PE-vel
- Ásványi bevonatú karton : Agyag vagy kalcium-karbonát védőréteget használ, javítva az újrahasznosíthatóságot, de a forró italok korlátozásával
Papírpohár-anyagok biztonsági szabványai
A papírpohárgyártáshoz használt összes anyagnak meg kell felelnie az élelmiszerekkel érintkezésbe kerülő szigorú biztonsági előírásoknak.
Szabályozási követelmények
Az Egyesült Államokban az FDA a papírpoharak anyagokat szabályozza A Szövetségi Szabályozási Kódex (CFR) 21. címe , különösen a papírra és polimer anyagokra vonatkozó 176. és 177. szakasz. Az európai szabályozás az EU 1935/2004/EK keretrendeletét követi, további speciális intézkedésekkel az anyagokra, például a műanyagokra vonatkozóan.
A legfontosabb tesztelési követelmények a következők:
- Migrációs tesztelés annak biztosítására, hogy a vegyszerek ne kerüljenek át az anyagokból az italokba
- Nehézfémtartalom határértékei a tintákban és a bevonatokban
- Fluoreszcens fehérítőszer korlátozások kartonpapírban
- Hőmérséklet-stabilitási vizsgálat forróital-alkalmazásokhoz
A jó hírű gyártók olyan dokumentációt vezetnek, amely igazolja, hogy anyagaik megfelelnek ezeknek az előírásoknak, és rendszeres harmadik fél általi tesztelést végeznek a biztonság igazolására.
Változatok különböző italtípusokhoz
A papírpoharak anyagának specifikációi jelentősen eltérnek a tervezett felhasználástól függően.
Forró italos poharak
Kávéhoz, teához és forró csokoládéhoz tervezett csészék vastagabb karton (280-350 gsm) és kettős falú konstrukció is lehet. A két papírréteg közötti légrés szigetelést biztosít, így az ügyfelek kényelmesen tarthatják a forró italokat anélkül, hogy külön hüvelyre lenne szükségük. Egyes gyártók szigetelő hullámpapír rétegeket adnak a falak közé.
Hideg italos poharak
A hideg italos poharak általában könnyebb kartonpapírt használnak (210-280 g/m2), mivel nincs szükség hőszigetelésre. Azonban gyakran masszívabb külső PE bevonattal rendelkeznek, hogy megakadályozzák a páralecsapódást, hogy gyengítse a csésze szerkezetét vagy csúszóssá tegye a tartást. A belső bevonatnak meg kell akadályoznia a nedvesség felszívódását, ha jeges italokat hosszabb ideig tart.
Speciális kupaanyagok
Egyes alkalmazások egyedi anyagadaptációkat igényelnek. A fagylaltos poharak hagyományos megjelenése érdekében PE helyett élelmiszer-minőségű viaszbevonatot használhatnak. A levescsészék fokozott hőállóságú PE-t tartalmaznak. A stadionpoharakban és a nagy formátumú tárolókban megerősített kartonpapírt használnak, vastagabb bevonatréteggel a nagyobb folyadéksúly érdekében.
