Papirnate čaše prvenstveno se izrađuju karton s tankom plastičnom prevlakom od polietilena (PE). s unutarnje strane. Ova slojevita konstrukcija kombinira obnovljiva vlakna drvne pulpe s vodootpornom barijerom, dopuštajući da čašica drži tekućine bez curenja ili raspadanja. Većina papirnatih čaša također sadrži dodatne komponente kao što su tinte za hranu za ispis i, u nekim slučajevima, zasebni PE premaz na vanjskoj strani.
Tipični sastav se svodi na približno 95% kartona i 5% polietilenske prevlake po težini . Ova naizgled jednostavna struktura uključuje pažljiv odabir materijala i proizvodnih procesa kako bi se osiguralo da čaše obavljaju svoju predviđenu funkciju, a istovremeno zadovoljavaju standarde sigurnosti hrane.
Osnovni sloj kartona
Strukturni temelj svake papirnate čaše je karton, debeli materijal na bazi papira dobiven od drvene pulpe. Proizvođači obično koriste netaknuta drvena vlakna, a ne reciklirani papir za šalice koje dolaze u dodir s hranom i pićima, čime se osigurava dosljednost i ispunjavaju strogi propisi o sigurnosti hrane.
Vrste korištene drvne pulpe
Proizvođači papirnatih čaša nabavljaju drvnu pulpu iz dvije osnovne kategorije:
- Vlakna mekog drveta (od bora, smreke, jele): Ova duža vlakna daju čvrstoću i izdržljivost strukturi šalice
- Vlakna tvrdog drva (od hrasta, breze, eukaliptusa): ova kraća vlakna stvaraju glatkiju površinu i poboljšavaju mogućnost ispisa
Težina kartona za standardne jednokratne čaše kreće se od 170 do 350 grama po kvadratnom metru (gsm) , sa šalicama za hladna pića koje obično koriste 210-280 g/m2, a šalicama za tople napitke koje zahtijevaju 250-350 g/m² radi bolje izolacije i strukturalnog integriteta.
Sustav polietilenskog premaza
Bez vodonepropusne barijere, karton bi upijao tekućinu u roku od nekoliko sekundi, uzrokujući kvar čaše. Ovdje polietilenski premaz postaje bitan za funkcionalnost papirnatih čaša.
Namjena unutarnjeg premaza
Unutarnji PE premaz, tipično 10-20 mikrona debljine , služi više ključnih funkcija:
- Stvara potpunu barijeru za tekućinu sprječavajući curenje kroz vlakna papira
- Omogućuje toplinsko zavarivanje donjeg šava tijekom proizvodnje
- Sprječava prijenos okusa ili mirisa između pića i papira
- Održava strukturni integritet kada drži vruće ili hladne tekućine
Primjena vanjskog premaza
Mnoge papirnate čaše također imaju vanjski PE sloj, iako otprilike tanji od unutarnjeg sloja 5-10 mikrona . Ovaj vanjski sloj štiti ispisanu grafiku, sprječava vlagu uzrokovanu vlagom iz okoliša i pruža glatkiji osjećaj pri rukovanju šalicom.
Dodatni materijali i komponente
Osim primarnog kartona i PE premaza, nekoliko drugih materijala pridonosi konačnom proizvodu papirnate čaše.
Tinte i boje za tiskanje
Tinte za fleksografski ili ofsetni tisak namijenjene prehrani stvaraju robne marke, dizajne i informacije na papirnatim čašama. Moderni proizvođači uglavnom koriste tinte na bazi vode ili soje koji zadovoljavaju FDA i EU propise o kontaktu s hranom. Ove tinte ne smiju migrirati u pića i ostaju postojane u temperaturnom rasponu od smrzavanja do preko 200°F (93°C).
Specijalni premazi za različite primjene
| Vrsta šalice | Materijal za premazivanje | Specifična korist |
|---|---|---|
| Standardne čaše | PE (polietilen) | Isplativa hidroizolacija |
| Ekološke čaše | PLA (polimliječna kiselina) | Biorazgradivo u industrijskom kompostiranju |
| Vrhunsko recikliranje | Disperzivni premaz na bazi vode | Lakše odvajanje tijekom recikliranja |
| Šalice s dvostrukim stijenkama | PE sa slojem zračnog raspora | Poboljšana toplinska izolacija |
Proces proizvodnje i integracija materijala
Razumijevanje načina na koji se ti materijali spajaju tijekom proizvodnje otkriva zašto su papirnate čaše konstruirane takve kakve jesu.
Metode nanošenja premaza
Proizvođači nanose PE premaz ekstruzijskim premazom, gdje se rastaljeni polietilen ekstrudira na pokretni karton pri brzinama 300 metara u minuti . Vruća plastika veže se izravno na papirna vlakna dok se hladi, stvarajući laminiranu strukturu u jednom kontinuiranom procesu.
Koraci formiranja šalice
- Unaprijed ispisani kartonski listovi presvučeni PE-om izrezuju se u prazne šalice
- Praznine se oblikuju u cilindrične oblike s preklapajućim bočnim šavovima
- Toplina i pritisak aktiviraju PE premaz za brtvljenje bočnog spoja
- Okrugli donji diskovi su toplinski zavareni za bazu šalice
- Rubovi šalica su zakrivljeni prema van za strukturnu stabilnost i ugodno pijenje
Cijeli ovaj proces može proizvesti 100-150 šalica u minuti na modernim strojevima velike brzine , s PE premazom koji služi i kao vodonepropusna barijera i kao ljepilo za spajanje dijelova čaše.
Ekološka razmatranja materijala za papirnate čaše
Sastav materijala papirnatih čaša stvara značajne izazove za gospodarenje otpadom i održivost okoliša.
Izazov recikliranja
Dok se karton teoretski može reciklirati, PE premaz otežava konvencionalno recikliranje papirnatih čaša. Standardna postrojenja za recikliranje papira ne mogu lako odvojiti tanki plastični sloj od vlakana papira. Kao rezultat toga, manje od 1% od procijenjenih 600 milijardi papirnatih čaša koje se godišnje koriste u svijetu zapravo se reciklira .
Specijalizirani pogoni za recikliranje mogu prerađivati papirnate čaše korištenjem tehnologije hidrapulpe koja razgrađuje papir dok odvaja plastičnu prevlaku. Međutim, u svijetu postoji samo ograničen broj takvih objekata, a šalice se moraju skupljati odvojeno od standardnih tokova recikliranja papira.
Razvoj alternativnih materijala
Kao odgovor na zabrinutost za okoliš, proizvođači su razvili nekoliko alternativnih materijala:
- Šalice presvučene PLA-om : Koristite biljnu polilaktičnu kiselinu umjesto PE, ali su vam potrebna industrijska postrojenja za kompostiranje (obično nedostupna u većini područja)
- Disperzijski premazi na bazi vode : Može se preraditi u standardnim postrojenjima za recikliranje, iako performanse možda neće odgovarati PE za sve primjene
- Karton obložen mineralima : Koristi barijere od gline ili kalcijevog karbonata, poboljšavajući mogućnost recikliranja, ali uz ograničenja za tople napitke
Sigurnosni standardi za materijale papirnatih čaša
Svi materijali koji se koriste u proizvodnji papirnatih čaša moraju ispunjavati stroge propise o sigurnosti u kontaktu s hranom.
Regulatorni zahtjevi
U Sjedinjenim Državama FDA regulira materijale za papirnate čaše Naslov 21 Kodeksa saveznih propisa (CFR) , posebno odjeljke 176 i 177 koji pokrivaju papir i polimerne tvari. Europski propisi slijede Okvirnu uredbu EU (EZ) br. 1935/2004 s dodatnim posebnim mjerama za materijale poput plastike.
Ključni zahtjevi za testiranje uključuju:
- Ispitivanje migracije kako bi se osiguralo da kemikalije ne prelaze iz materijala u piće
- Ograničenja sadržaja teških metala u tintama i premazima
- Ograničenja fluorescentnog sredstva za izbjeljivanje u kartonu
- Ispitivanje temperaturne stabilnosti za primjene toplih napitaka
Renomirani proizvođači održavaju dokumentaciju koja dokazuje da su njihovi materijali u skladu s ovim propisima i provode redovita testiranja trećih strana kako bi potvrdili sigurnost.
Varijacije za različite vrste pića
Specifikacije materijala za papirnate čaše značajno se razlikuju ovisno o njihovoj namjeni.
Šalice za tople napitke
Šalice dizajnirane za kavu, čaj i toplu čokoladu deblji karton (280-350 gsm) i može uključivati konstrukciju dvostrukih stijenki. Zračni raspor između dva sloja papira osigurava izolaciju, omogućujući korisnicima da udobno drže tople napitke bez potrebe za posebnim omotom. Neki proizvođači dodaju izolacijske slojeve valovitog papira između zidova.
Šalice za hladna pića
Šalice za hladna pića obično koriste lakši karton (210-280 gsm) jer toplinska izolacija nije potrebna. Međutim, često imaju robusniji vanjski PE premaz kako bi se spriječilo da kondenzacija oslabi strukturu šalice ili je učini skliskom za držanje. Unutarnji premaz mora spriječiti upijanje vlage pri držanju ledenih pića dulje vrijeme.
Specijalni materijali za šalice
Neke primjene zahtijevaju jedinstvene prilagodbe materijala. Šalice za sladoled mogu koristiti premaz od voska za hranu umjesto PE za tradicionalni izgled. Šalice za juhu sadrže PE s povećanom otpornošću na toplinu. Stadionske čaše i spremnici velikog formata koriste ojačani karton s debljim slojevima premaza kako bi izdržali veću težinu tekućine.
