Pahare de hârtie sunt făcute în primul rând din carton cu un strat subțire de plastic din polietilenă (PE). pe interior. Această construcție stratificată combină fibre regenerabile de pastă de lemn cu o barieră impermeabilă, permițând cupei să rețină lichidele fără a se scurge sau a se dezintegra. Majoritatea paharelor de hârtie conțin, de asemenea, componente suplimentare, cum ar fi cerneluri alimentare pentru imprimare și, în unele cazuri, un strat separat de PE pe exterior.
Compoziția tipică se descompune la aproximativ 95% carton și 5% strat de polietilenă în greutate . Această structură aparent simplă implică selecția atentă a materialelor și procese de fabricație pentru a se asigura că paharele își îndeplinesc funcția prevăzută, respectând în același timp standardele de siguranță alimentară.
Stratul de bază din carton
Fundația structurală a oricărui pahar de hârtie este cartonul, un material gros pe bază de hârtie derivat din pastă de lemn. Producătorii folosesc în mod obișnuit fibre de lemn virgine, mai degrabă decât hârtie reciclată pentru paharele care intră în contact cu alimentele și băuturile, asigurând consistența și respectând reglementările stricte de siguranță alimentară.
Tipuri de pastă de lemn utilizate
Producătorii de pahare de hârtie se aprovizionează cu pastă de lemn din două categorii principale:
- Fibre de rasinoase (din pin, molid, brazi): Aceste fibre mai lungi oferă rezistență și durabilitate structurii cupei
- Fibre din lemn de esență tare (din stejar, mesteacăn, eucalipt): Aceste fibre mai scurte creează un finisaj mai neted al suprafeței și îmbunătățesc imprimabilitatea
Greutatea cartonului pentru căni standard de unică folosință variază de la 170 până la 350 de grame pe metru pătrat (gsm) , cu pahare pentru băuturi reci care folosesc de obicei 210-280 g/m² și cupe pentru băuturi calde care necesită 250-350 g/m² pentru o mai bună izolare și integritate structurală.
Sistemul de acoperire cu polietilenă
Fără o barieră impermeabilă, cartonul ar absorbi lichidele în câteva secunde, determinând cedarea paharului. Aici acoperirea cu polietilenă devine esențială pentru funcționalitatea paharelor de hârtie.
Acoperire interioară Scop
Acoperirea interioară PE, de obicei 10-20 microni grosime , servește mai multe funcții critice:
- Creează o barieră completă împotriva lichidului, prevenind infiltrarea prin fibrele de hârtie
- Permite etanșarea la căldură a cusăturii inferioare în timpul producției
- Previne transferul de arome sau miros între băutură și hârtie
- Menține integritatea structurală atunci când țin lichide calde sau reci
Aplicarea acoperirii exterioare
Multe pahare de hârtie au, de asemenea, un strat exterior PE, deși mai subțire decât stratul interior la aproximativ 5-10 microni . Acest strat exterior protejează graficele imprimate, previne umiditatea din mediu și oferă o senzație mai fină atunci când manevrați ceașca.
Materiale și componente suplimentare
Dincolo de cartonul primar și stratul PE, mai multe alte materiale contribuie la produsul final al paharului din hârtie.
Cerneluri și coloranți pentru imprimare
Cernelurile flexografice sau offset de calitate alimentară creează brandingul, modelele și informațiile pe pahare de hârtie. Producătorii moderni folosesc predominant cerneluri pe bază de apă sau pe bază de soia care îndeplinesc reglementările FDA și UE privind contactul cu alimentele. Aceste cerneluri nu trebuie să migreze în băuturi și să rămână stabile în intervale de temperatură de la îngheț la peste 200°F (93°C).
Acoperiri speciale pentru diferite aplicații
| Tip cupa | Material de acoperire | Beneficiu specific |
|---|---|---|
| Cești standard | PE (polietilenă) | Hidroizolație rentabilă |
| Cupe ecologice | PLA (acid polilactic) | Biodegradabil în compostarea industrială |
| Premium reciclabil | Acoperire cu dispersie pe bază de apă | Separare mai ușoară în timpul reciclării |
| Cupe cu perete dublu | PE cu strat de aer întrefier | Izolație termică îmbunătățită |
Procesul de fabricație și integrarea materialelor
Înțelegerea modului în care aceste materiale se combină în timpul producției dezvăluie de ce paharele de hârtie sunt construite așa cum sunt.
Metode de aplicare a acoperirii
Producătorii aplică acoperirea PE prin acoperire prin extrudare, în care polietilena topită este extrudată pe carton în mișcare la viteze care atinge 300 de metri pe minut . Plasticul fierbinte se leagă direct de fibrele de hârtie pe măsură ce se răcește, creând o structură laminată într-un singur proces continuu.
Etape de formare a cupei
- Foile de carton preimprimate, acoperite cu PE sunt tăiate cu matriță în semifabricate de cupe
- Blankurile sunt formate în forme cilindrice cu cusături laterale suprapuse
- Căldura și presiunea activează învelișul PE pentru a etanșa cusătura laterală
- Discurile inferioare circulare sunt sigilate termic pe baza cupei
- Bordurile cupei sunt ondulate spre exterior pentru stabilitate structurală și băutură confortabilă
Acest întreg proces poate produce 100-150 de căni pe minut la mașinile moderne de mare viteză , cu stratul de PE servind atât ca barieră impermeabilă, cât și ca adeziv pentru îmbinarea componentelor cupei.
Considerații de mediu ale materialelor pentru pahare de hârtie
Compoziția materială a paharelor de hârtie creează provocări semnificative pentru gestionarea deșeurilor și durabilitatea mediului.
Provocarea Reciclării
În timp ce cartonul este teoretic reciclabil, învelișul PE face dificilă reciclarea convențională a paharelor de hârtie. Instalațiile standard de reciclare a hârtiei nu pot separa cu ușurință stratul subțire de plastic de fibrele de hârtie. Ca urmare, mai puțin de 1% din cele 600 de miliarde de pahare de hârtie utilizate la nivel global în fiecare an sunt de fapt reciclate .
Instalațiile specializate de reciclare pot procesa pahare de hârtie utilizând tehnologia de hydrapulping care descompune hârtia în timp ce separă stratul de plastic. Cu toate acestea, la nivel mondial există doar un număr limitat de astfel de facilități, iar paharele trebuie colectate separat de fluxurile standard de reciclare a hârtiei.
Dezvoltari de materiale alternative
Ca răspuns la preocupările de mediu, producătorii au dezvoltat mai multe materiale alternative:
- Cupe acoperite cu PLA : Folosiți acid polilactic pe bază de plante în loc de PE, dar necesită instalații industriale de compostare (de obicei indisponibile în majoritatea zonelor)
- Acoperiri cu dispersie pe bază de apă : Poate fi repulsat în instalațiile standard de reciclare, deși performanța poate să nu se potrivească PE pentru toate aplicațiile
- Carton acoperit cu minerale : Folosește bariere de argilă sau carbonat de calciu, îmbunătățind reciclabilitatea, dar cu limitări pentru băuturile fierbinți
Standarde de siguranță pentru materialele pentru pahare de hârtie
Toate materialele utilizate în producția de pahare de hârtie trebuie să îndeplinească reglementări stricte de siguranță a contactului cu alimentele.
Cerințe de reglementare
În Statele Unite, FDA reglementează materialele pentru pahare de hârtie Titlul 21 din Codul Regulamentelor Federale (CFR) , în special secțiunile 176 și 177 care acoperă hârtie și substanțe polimerice. Reglementările europene urmează Regulamentul-cadru al UE (CE) nr. 1935/2004 cu măsuri suplimentare specifice pentru materiale precum materialele plastice.
Cerințele cheie de testare includ:
- Testarea migrației pentru a se asigura că substanțele chimice nu se transferă din materiale în băuturi
- Limitele conținutului de metale grele în cerneluri și acoperiri
- Restricții de agent de albire fluorescent în carton
- Testarea stabilității temperaturii pentru aplicații de băuturi fierbinți
Producătorii de renume păstrează documentația care demonstrează că materialele lor respectă aceste reglementări și efectuează periodic teste terțe pentru a verifica siguranța.
Variații pentru diferite tipuri de băuturi
Specificațiile materialelor pentru pahare de hârtie variază semnificativ în funcție de utilizarea prevăzută.
Cești cu băuturi fierbinți
Cești concepute pentru cafea, ceai și ciocolată caldă carton mai gros (280-350 g/m²) și poate include o construcție cu pereți dubli. Spațiul de aer dintre două straturi de hârtie asigură izolație, permițând clienților să țină băuturile calde confortabil, fără a necesita un manșon separat. Unii producători adaugă straturi izolante de hârtie ondulată între pereți.
Cești cu băuturi reci
Paharele pentru băuturi reci folosesc de obicei carton mai ușor (210-280 g/m²), deoarece nu este necesară izolarea termică. Cu toate acestea, acestea au adesea o acoperire exterioară PE mai robustă pentru a preveni condensul să slăbească structura cupei sau să o facă alunecoasă la ținere. Acoperirea interioară trebuie să prevină absorbția umidității atunci când țineți băuturi cu gheață pentru perioade lungi de timp.
Materiale speciale pentru cupe
Unele aplicații necesită adaptări unice ale materialelor. Cupele de înghețată pot folosi un strat de ceară de calitate alimentară în loc de PE pentru un aspect tradițional. Ceștile de supă încorporează PE cu rezistență sporită la căldură. Cupele de stadion și containerele de format mare folosesc carton armat cu straturi de acoperire mai groase pentru a susține o greutate mai mare a lichidului.
