Cerddwch i lawr unrhyw eil pobi archfarchnad ac fe welwch resi o leininau myffin, papur lapio cacennau cwpan a chregyn tarten mewn siapiau crwn, sgwâr, calon, seren a hecsagon. Mae gan bob ffurflen ei swyddogaeth (sy'n cynnwys cytew yn y broses pobi i lanhau a rhyddhau'r cynnyrch gorffenedig). Ac mae pob un yn cynnig esthetig (cynrychiolaeth ddeniadol yn weledol o nwyddau pob). Ond mae cynhyrchu'r siapiau amrywiol hyn ar gyfradd ddiwydiannol yn gofyn am offer mowldio arbenigol. Mae peiriannau mowldio hambwrdd cacennau awtomataidd yn systemau sy'n trosi biledau fflat, wedi'u torri ymlaen llaw neu wedi'u rholio yn gynwysyddion pobi 3-D. Mae ei bensaernïaeth offer yn pennu'r ystod o siapiau y gall eu cynhyrchu. Pennir hyn gan ei allu i brosesu deunyddiau. Mae hyn yn cael ei bennu gan sut y caiff ei ffurfio.
Sut mae'r Broses Ffurfio yn Gweithio
Cyn trafod siapiau penodol, mae angen deall y mecanwaith ffurfio sylfaenol. Mae'r broses waith AnPeiriant Ffurfio Hambwrdd Cacen Papur Awtomatigyn cyfuno gwres, pwysau a ffurfio mecanyddol. Mae cynhwysion fel arfer yn bapur gwrthsaim, memrwn neu bapur wedi'i orchuddio â haenau tenau o silicon neu bolymerau fflworin. Ac mae'n cael ei fwydo i'r peiriant naill ai fel biled wedi'i dorri ymlaen llaw neu fel rhwyd barhaus sy'n cael ei dorri i faint y tu mewn i'r peiriant.
Trefnir y gwag torri ar y mowld fam (mae'r fam lwydni yn geudod y tu mewn i'r hambwrdd gofynnol). Mae wedi'i wneud o fowld gwrywaidd (hambwrdd siâp dyrnu ar y tu allan). Pan fydd y punch yn mynd i mewn i'r ceudod llwydni, rhaid i'r biled gydymffurfio â geometreg y llwydni. O ganlyniad, mae'n creu waliau ochr rhychiog, gwaelodion gwastad, ac ymylon cyrliog sy'n cynnwys pobi cwpan papur. Mae'r tymheredd fel arfer yn amrywio o 180 i 220C. Mae'n actifadu cotio neu gwm ar bapur. O ganlyniad, mae'n creu pletiau crisp, parhaol sy'n dal siâp yr hambwrdd ar ôl i'r pwysau gael ei ryddhau.
Mae'r astudiaeth, a gyhoeddwyd yn y Journal of Materials Processing Technology, yn dangos bod ffurfioldeb papur yn ystod lluniadu a stampio dwfn yn dibynnu ar ei gynnwys lleithder, cyfeiriadedd ffibr a math o orchudd. gellir cael y perfformiad ffurfio gorau posibl pan fo cynnwys lleithder rhwng 5% a 7%. Mae'r ffibr yn berpendicwlar i'r prif gyfeiriad tynnol (Elsevier, 2020).
Hambyrddau Crwn: Safon y Diwydiant
Cwpanau pobi papur crwn yw'r fformat pobi a gynhyrchir fwyaf yn y byd. Nhw yw'r byd fformat a ddefnyddir fwyaf. Y siâp silindrog neu ychydig yn gonigol yw'r siâp rhagosodedig ar gyfer myffins, cacennau bach a phasteiod. Oherwydd yn ystod pobi, mae'r cytew wedi'i ddosbarthu'n gyfartal. Mae hyd yn oed yn caniatáu i wres gylchredeg o amgylch y cynnyrch. Mae'n rhyddhau nwyddau wedi'u pobi heb fawr o wrthwynebiad.
Mae Peiriant Ffurfio Hambwrdd Cacen Papur Awtomatig yn cynhyrchu hambyrddau cylchol trwy anfon biledau cylchol i orsaf ffurfio cylchdro neu fynegeio sydd â modiwl cylchlythyr. Mae'r diamedr fel arfer yn amrywio o gacennau cwpan 30mm i gwpanau myffin 95mm. Mae'r patrwm pleated yn creu wal ochr y ffliwt nodweddiadol. Fe'i cynhyrchir gan y gwahaniaeth geometrig rhwng diamedr biled a diamedr diamedr y cwpan gorffenedig. Gall cwpan myffin safonol ddefnyddio bwlch 95mm i ffurfio sylfaen orffenedig 65-milimetr. Felly mae'n creu 8 i 12 pleth sydd wedi'u dosbarthu'n gyfartal o amgylch y cylchedd.
Mantais dechnegol ffurf gylchol yw cymesuredd strwythurol. dull ffurfio mae gan y broses ddosbarthiad straen unffurf a thrwch wal da ac ailadroddadwyedd. Mae dyfnder y plygiadau yn hynod ailadroddadwy. Ac mae cysondeb y rims yn ailadroddadwy iawn. Mae'r rhain yn ffactorau ansawdd allweddol ar gyfer poptai masnachol, sy'n ei gwneud yn ofynnol i linellau llenwi a phecynnu awtomatig fod yr un maint. Dull Prawf Safonol ASTM D646 ar gyfer mesur pwysau (pwysau sylfaenol) papur pobi. Mae'r cais cwpan crwn yn gyffredinol rhwng 35-80 g/m2 (ASTM International, 2021).
Hambyrddau Sgwâr a Phetryal: Manwl yn y Corneli
Defnyddir hambyrddau pobi papur sgwâr a hirsgwar i wneud brownis, cacennau slab a phwdinau unigol. Maent yn her ffurfio sylfaenol wahanol. Mae'r hambwrdd cylchol yn dosbarthu straen ffurfio yn gyfartal tua 360 gradd. Ond mae paledi sgwâr yn canolbwyntio straen ar bedair cornel. Rhaid tynnu papur ar onglau miniog ar y corneli hyn. Ni ddylid ei dynnu i gromlin ysgafn.
Mae marw mowldio'r hambwrdd sgwâr yn ymgorffori swyddogaeth rhyddhad onglog. Radi bach yw'r rhain yn y corneli mewnol. 2-5mm fel arfer. Mae hefyd yn atal papur rhag rhwygo wrth dynnu papur. Hyd yn oed gyda boglynnu o'r fath, mae'r papur yn y gornel yn profi straen sylweddol uwch na'r papur ar y waliau ochr gwastad. Canfu astudiaeth a gyhoeddwyd yn International Journal of Mechanical Sciences y gall straen lleol yng nghorneli hambwrdd papur sgwâr fod 3.5 i 4.2 gwaith yn fwy nag yng nghanol wal ochr. Felly, mae'r dewis o bapur ar y pwyntiau straen hyn a'r perfformiad cotio yn ffactorau sy'n pennu ansawdd yr hambwrdd sgwâr (Elsevier, 2021).
Mae Peiriant Ffurfio Hambwrdd Cacen Papur Awtomatig wedi'i ffurfweddu ar gyfer cynhyrchu hambwrdd sgwâr gan ddefnyddio bylchau sgwâr wedi'u torri ymlaen llaw. Nid yw'n defnyddio cylchoedd. Mae gwag gwag wedi'i leoli uwchben y fam-fodel sgwâr. Mae'r dwrn gwrywaidd yn disgyn ar yr un pryd i ffurfio'r pedair wal ochr. Mae'r patrwm pleated yn wahanol i gwpan crwn. Mae hambyrddau sgwâr fel arfer yn defnyddio plygiadau croeslin ym mhob cornel. Nid ydynt yn defnyddio trefniant plet amgylchiadol. Felly mae hyn yn gofyn am geometreg dyrnu gwahanol. Mae'n gofyn am broffil pwysau ffurfio gwahanol.
Mae hambyrddau sgwâr fel arfer yn amrywio mewn maint o 50 × 50 mm i 120 × 120 mm. Mae gan y fformat hirsgwar gymhareb o 2: 1, sy'n gyffredin mewn cymwysiadau tafell. Fel arfer, mae angen newid modelau gwrywaidd a benywaidd yn lle'r rhai sy'n newid peiriannau marw i wahanol feintiau sgwâr neu hirsgwar. Ar beiriannau servo modern y gellir eu haddasu, mae hyn yn cymryd 15-30 munud.
Hambyrddau Siâp Calon: Yr Her Ffurfio
Mae cwpanau pobi siâp calon yn fformat arbennig a ddefnyddir i ddathlu cacennau. Mae'r rhain yn cynnwys Dydd San Ffolant, priodasau, penblwyddi ac arddangosiadau o bwdinau addurnol. Dyma'r hambyrddau cacennau cwpan siâp safonol mwyaf cymhleth y gall peiriannau mowldio awtomatig eu cynhyrchu. Oherwydd bod geometreg y galon yn cyfuno dau radiws cromlin gwahanol. Mae'n cyfuno â'r pigau ar y gwaelod. Mae'r edrychiad cyffredinol hefyd yn anghymesur.
Rhaid i'r marw sy'n ffurfio'r hambwrdd siâp calon ystyried y dosbarthiad straen geometrig cynhenid nonuniform. Mae'r ddwy labed uchaf yn ei gwneud yn ofynnol i'r papur gael ei dynnu mewn cromliniau amgrwm. mae'r fertig gwaelod yn creu pwynt canolbwyntio straen. Ar y pwynt hwn, caiff y papur ei dynnu i radiws bron i sero. Rhaid i ddyluniad marw gynnwys onglau tynnu wrth raddfa. Rhaid iddo gynnwys llif rheoledig o ddeunyddiau. Mae hyn yn atal y fertig. Mae'n cynnal diffiniad clir o blygiadau ar hyd y wal ochr grwm.
Mae hambyrddau siâp calon fel arfer yn cynhyrchu meintiau sy'n amrywio o 45mm (cacen fach) i 90mm (cacennau safonol) mewn diamedr cyfatebol. Mae'r ruffles yn afreolaidd. Mae ei ddeilen uchaf pleats trwchus. Mae ffrils syth yn deneuach hefyd. Mae ganddo grych sydyn ar y gwaelod. Mae'r afreoleidd-dra hwn yn golygu bod y pwysau ffurfio amgylchynol yn annhebygol o fod yn unffurf. Felly, rhaid i'r peiriant gymhwyso pwysau gwahaniaethol ar wyneb y marw. Mae'r gallu hwn yn gofyn am systemau gwasgu niwmatig aml-barth neu servo a reolir.
Mae Ffederasiwn Gwyddor Bwyd a Thechnoleg Ewropeaidd (EFFOST) wedi cyhoeddi astudiaeth ar briodweddau strwythurol ffurfio cynwysyddion pobi papur. Nodwyd hefyd bod hambwrdd siâp calon yn arddangos tua 20 y cant yn fwy o anystwythder ochrol na'r hambwrdd crwn mwy. Mae hyn oherwydd dosbarthiad anwastad y plygiadau a gostyngiad yng nghyfanswm nifer y pletiau. O ganlyniad, mae hambyrddau siâp calon yn gofyn am bwysau papur ychydig yn uwch. Mae hyn fel arfer 5-10g/m2 uwchlaw'r fanyleb rownd gyfatebol. Cyrhaeddodd ei berfformiad strwythurol lefelau tebyg (EFFoST, 2022).
Siapiau Arbenigedd Eraill: Sêr, Hecsagonau, a Fformatau Custom
Yn ogystal â'r tri fformat sylfaenol hyn, gall peiriannau mowldio modern gynhyrchu cyfres o siapiau wedi'u diffinio'n geometregol.
Hambyrddau seren
Roedd y prif anerchiad ar ffurf seren. Mae'r rhain yn cynnwys pobi gwyliau, nwyddau parti plant a phecynnu pwdin addurnol. Mae pump neu chwe phwynt y seren yn creu crynodiad eithafol o straen ar bob fertig. Felly maen nhw'n mynnu bod y marw yn cael ei ddylunio gyda radiws ymestyn cywrain. Ac mae angen swbstradau papur arnynt gydag ymwrthedd rhwygiad trawstoriad uchel. Mae TAPPI T414 yn diffinio'r dull prawf ar gyfer ymwrthedd rhwygiad o fewn papur. Dyma'r prif baramedr màs ar gyfer gwerthuso addasrwydd swbstradau ar gyfer ffurfio fformat seren (TAPPI, 2022).
Hambyrddau hecsagonol ac wythonglog
Mae siapiau aml-ochr yn darparu cyfaddawd rhwng effeithlonrwydd strwythur y cwpan crwn ac optimeiddio gofod cynhwysydd sgwâr. Fe'u defnyddir yn gyffredin mewn cynhyrchion pobi masnachol a rhaid eu gosod yn effeithiol ar fyrddau pobi safonol. Mae'r broses o ffurfio hambwrdd aml-ochr yn fwy mecanyddol syml na'r broses o ffurfio hambwrdd siâp calon neu siâp seren. Oherwydd nad yw'r straen wedi'i ddosbarthu'n gyfartal. Ond mae'n haws rhagweld a rheoli nag ar fertigau llym.
Siapiau personol
Mae rhai gweithgynhyrchwyr yn cynnig mowldiau wedi'u gwneud yn arbennig gyda siapiau afreolaidd. Mae'r rhain yn cynnwys blodau, anifeiliaid a phatrymau tymhorol. Maent yn addurniadol, nid yn swyddogaethol. Mae'r siapiau hyn fel arfer yn gofyn am ddatblygiad offer pwrpasol. Maent yn cynhyrchu llai. Felly, maent yn berthnasol i linellau cynnyrch premiwm neu dymhorol yn unig.
Safonau Diogelwch Cyswllt Bwyd ar gyfer Hambyrddau Pobi Papur
Waeth beth fo'r siâp, rhaid i bob hambwrdd pobi papur gydymffurfio â rheoliadau diogelwch amlygiad bwyd. Yn yr Unol Daleithiau, mae'r FDA yn rheoleiddio papur a chardbord mewn cysylltiad â bwyd o dan adran 176, pennod 21, o'r Rheoliadau Bwyd Ffederal (Ychwanegion bwyd anuniongyrchol: Papur a Chydrannau Bwrdd Papur). Mae'r rheoliad hefyd yn nodi'r sylweddau a ganiateir yn y broses gwneud papur. Mae hyn yn cynnwys gludyddion, haenau a thriniaethau polymer. Mae'r defnydd o sylweddau perfflworoalkyl (PFAS) ar gyfer triniaethau gwrthsaim wedi bod yn destun craffu rheoleiddiol cynyddol. Mae gan sawl gwladwriaeth arall gyfyngiadau ar PFAS mewn dogfennau amlygiad i fwyd (FDA, 2022).
Yn Ewrop, mae Rheoliad (CE) Rhif. 1935/2004 yn sefydlu fframwaith ar gyfer deunyddiau sy'n dod i gysylltiad â bwyd. Mae hefyd yn ei gwneud yn ofynnol i bapur a chardbord beidio â throsglwyddo llawer iawn o gynhwysion a allai fod yn niweidiol i iechyd pobl pan fyddant yn dod i gysylltiad â bwyd. Rhaid iddo beidio ag achosi newidiadau annerbyniol yng nghyfansoddiad bwyd. Mae Argymhelliad XXXVI Sefydliad Ffederal yr Almaen ar gyfer Asesu Risg (BfR) yn darparu manylebau manwl ar gyfer papur a chardbord mewn cysylltiad â bwyd. Mae hefyd yn cynnwys cyfyngiadau penodol ar symud sylweddau unigol (Casgliad Cod Ffederal, 2021).
Nid yw Peiriant Ffurfio Hambwrdd Cacen Papur Awtomatig eu hunain yn pennu cydymffurfiaeth â'r rheolau hyn. Oherwydd bod hyblygrwydd yn swbstrad papur swyddogaeth a deunyddiau cotio. Ond ni all peiriannau gyflwyno llygryddion yn ystod mowldio. Mae hyn yn cynnwys trosglwyddo iraid o wyneb y mowld. At hynny, nid yw'n creu amodau a all niweidio rhwystrau mynediad bwyd papur. Mae peiriannau sydd wedi'u cynllunio ar gyfer cynhyrchu gradd bwyd yn defnyddio ireidiau gradd bwyd ar bob arwyneb cyswllt. Maent yn defnyddio dur gwrthstaen neu offer alwminiwm anodized i frwydro yn erbyn cyrydiad a llygredd.
Casgliad
Gall peiriant mowldio hambwrdd cacennau cwpan awtomatig gynhyrchu amrywiaeth o siapiau hambwrdd. Mae'r rhain yn amrywio o gwpanau crwn sy'n strwythurol effeithiol i fformat calon geometrig gymhleth. Cyflawnir hyn trwy gydadwaith geometreg llwydni, pwysau mowldio, actifadu thermol a phriodweddau deunydd papur. Mae fformat Roulette yn parhau i fod yn feincnod y diwydiant ar gyfer rhagweladwyedd. Mae'n parhau i fod y llinell sylfaen ar gyfer ei berfformiad strwythurol. Mae fformatau sgwâr a phetryal yn cyflwyno her rheoli straen onglog. Ac mae hyn i gyd yn gofyn am fowldio gofalus. Mae angen iddynt ddewis eu swbstrad yn ofalus. Mae calonnau a fformatau arbennig eraill yn gwthio ffiniau ffurfadwyedd papur. Felly, mae angen rheolaeth pwysau aml-barth arnynt. Mae angen onglau graddol arnynt. Mae hyn yn galluogi cynhyrchu di-fai ar gyflymder diwydiannol.
Cyfeiriadau
- Elsevier. (2020).Ffurfioldeb papur mewn prosesau lluniadu dwfn a stampio: Effaith lleithder, cyfeiriadedd ffibr, a gorchuddio. Journal of Materials Processing Technology, 282, 117698.
- ASTM Rhyngwladol. (2021).ASTM D646: Dull prawf safonol ar gyfer gramadeg papur a bwrdd papur. Gorllewin Conshohocken, PA: ASTM.
- Elsevier. (2021).Dadansoddiad straen tynnol lleol wrth ffurfio hambwrdd papur sgwâr: Dosbarthiad straen cornel. Cylchgrawn Rhyngwladol y Gwyddorau Mecanyddol, 193, 106171.
- EFFoST (Ffederasiwn Gwyddor Bwyd a Thechnoleg Ewropeaidd). (2022).Perfformiad strwythurol cynwysyddion pobi papur siâp: Dadansoddiad anhyblygedd cymharol ar draws fformatau geometrig. Gwyddor Bwyd a Thechnoleg Rhyngwladol, 28(3), 245–256.
- TAPPI (Cymdeithas Dechnegol y Diwydiant Mwydion a Phapur). (2022).TAPPI T414: Gwrthiant rhwygiad mewnol o bapur. Corneli Peachtree, GA: TAPPI.
- FDA (Gweinyddiaeth Bwyd a Chyffuriau yr Unol Daleithiau). (2022).21 CFR Rhan 176: Ychwanegion bwyd anuniongyrchol - Cydrannau papur a bwrdd papur. Gwanwyn Arian, MD: FDA.
- BfR (Sefydliad Ffederal yr Almaen ar gyfer Asesu Risg). (2021).Argymhelliad BfR XXXVI: Papur a bwrdd ar gyfer cyswllt bwyd. Berlin: BfR.
- Comisiwn Ewropeaidd. (2004).Rheoliad (CE) Rhif 1935/2004: Rheoliad fframwaith ar ddeunyddiau mewn cysylltiad â bwyd. Brwsel: EC.