فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف چگونه است؟

ظروف یکبار مصرف از جمله نیازهای امروز جوامع مختلف است که میزان تقاضای آن در بازارهای مختلف به صورت روزافزون در حال افزایش است. با توجه به اینکه فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف، از جمله مهم‌ترین عواملی است که می‌تواند روی سلامت انسان، محیط زیست و همچنین کیفیت مطلوب آن تأثیر بگذارد، بر آن شدیم تا این مقاله را در اختیار شما بگذاریم. با مطالعه این مقاله و مرور نکات گردآوری‌ شده در این مطلب، به نحوه ساخت هر یک از انواع ظروف یکبار مصرف پی خواهید برد تا با اطلاعات کامل‌تری به سراغ راه‌اندازی یک کسب‌وکار بروید.

در این مقاله سعی شده است تمامی عملیات مورد نظر برای ساخته شدن و تولید ظروف یکبار مصرف پلاستیکی و گیاهی در اختیار شما قرار گیرد. نکته جالب در مورد این فرایندها این است که وضعیت خط تولید برای ساخته شدن همه ظروف یکبار مصرف تقریباً یکی است و تنها مواد اولیه به کار رفته در آنها متفاوت خواهد بود. فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف به صورت کلی، شامل 2 نوع نیمه فرمینگ و ترموفرمینگ است؛ اینکه دقیقاً چه عملیاتی در هر یک از این سیستم‌ها رخ می‌دهد، موضوعی است که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم.

فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف پلاستیکی

ظروف یکبار مصرف پلاستیکی که همواره به عنوان تهدیدی برای سلامت انسان و محیط زیست به شمار می‌روند، از جمله ظروفی هستند که به صورت مستقیم و خالص از مواد پلیمری (فراورده‌های نفتی) ساخته می‌شوند. همین ویژگی آنها باعث شده است برای تجزیه‌پذیری آنها در محیط زیست یا محیط آزاد، هزاران ‌هزار سال زمان نیاز باشد.

مواد پلاستیکی پلیمری به واسطه سیستم‌های مجزایی به ظروف یکبار مصرف تبدیل می‌شوند که از آنها با 2 سیستم مختلف و تخصصی نیمه فرمینگ و ترموفرمینگ یاد می‌شود. کاربردهای مختلفی که ظروف یکبار مصرف پلاستیکی در زندگی ما انسان‌ها می‌گذارند، تا حد زیادی به فرایند ساخته شدن آنها در کارگاه‌ها و کارخانه‌ها مربوط می‌شود.

پس از عملیات مربوط به ساخته شدن پلیمرهای پلاستیکی مورد نظر برای ساخته شدن ظروف پلاستیکی، نوبت به دو سیستمی می‌رسد که از آنها نام بردیم. پیش از آنکه بخواهیم وارد بحث بررسی سیستم‌های تولید شویم، لازم است کمی در مورد مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت ظروف پلاستیکی هم صحبت کنیم. در فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف، معمولاً از مواد اولیه‌ای با عنوان گرانول پلی پروپیلن استفاده می‌شود که مقاومت و استحکام بیشتری نسبت به سایرین دارد. این مقاومت بهتر و بیشتر را در مقام مقایسه با مواد اولیه دیگر، مثل پلی استایرن نیز می‌توان به وضوح دید. ماده اولیه پلی استایرن، همان ماده‌ای است که برای ساخت و تولید ظروف یکبار مصرف فومی استفاده می‌شود.

همان‌طور که اشاره کردیم، دستگاه‌ها و به طور کلی، خط تولید مورد نیاز برای تولید هر یک از ظروف یکبار مصرف پلاستیکی یکسان است و تنها همین مواد اولیه هستند که ساختار این ظروف و کاربرد آنها را تعریف و تعیین می‌کنند. با توجه به اینکه حالا در مورد مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت ظروف یکبار مصرف پلاستیکی اطلاعات کاملی را در دست دارید، بهتر است به سراغ بررسی سیستم‌های تخصصی فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف پلاستیکی برویم.

بیشتر بخوانید: بررسی مواد اولیه ظروف یکبار مصرف

سیستم‌های تولید ظروف یکبار مصرف

ظروف پلاستیکی یکبار مصرف به صورت مستقیم از پلیمرهای پلاستیکی ساخته می‌شوند و برای اینکه بتوان به کیفیت مناسب‌تر در هر یک از آنها رسید، باید سیستم‌های تخصصی را به کار گرفت. با توجه به اینکه حالا با سیستم‌های نیمه فرمینگ و ترموفرمینگ آشنایی نسبی دارید، لازم است به صورت تخصصی و مفصل با هر یک از آنها آشنا شوید.

بررسی سیستم نیمه فرمینگ

سیستم نیمه فرمینگ که در صنعت تولید ظروف یکبار مصرف با عنوان Semi-Forming Machine شناخته می‌شود، شامل یک دسته‌بندی مشخص از خط تولید ظروف پلیمری است. در این دسته‌بندی مشخص از سیستم‌های تولید ظروف پلاستیکی، تمامی عملیات مورد نیاز برای ساخته شدن ظروف، در یک واحد عملیاتی انجام می‌شوند. ماشین‌های نیمه شکل‌دهی یا نیمه فرمینگ، تنها برای ساخت ظروف یکبار مصرف پلی استایرن مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ البته لازم به ذکر است از این سیستم برای تولید باقی ظروف پلاستیکی و پلیمری هم استفاده می‌شود.

مواد پلیمری پلی استایرن یا PS بسیار شکننده هستند؛ این مواد به 2 شکل کریستال و HIPOD (پلی استایرن با مقاومت بالا) تقسیم‌بندی می‌شوند و در بازار موجود هستند. سیستم نیمه فرمینگ در سال‌های اخیر به دلیل ایجاد شکنندگی در کریستال پلی استایرن، کمتر مورد استفاده قرار گرفته و استفاده از آنها به صورت چشمگیری در کارخانه‌های تولیدی جهان کاهش یافته است.

با تمام این اوصاف، هنوز نیز بسیاری از کارخانه‌های تولید ظروف یکبار مصرف برای تولید انواع ظروف، قاشق، چنگال و لیوان‌های پلاستیکی از این سیستم و ماشین‌های تخصصی استفاده می‌کنند. برای مثال، بسیاری از ظروف پلیمری برای نگهداری لبنیات، قارچ‌های فله‌ای و همچنین لیوان‌های مخصوص کافه و رستوران‌ها با توجه به این سیستم به خط پایان تولید می‌رسند.

این نوع از ماشین‌های مورد نیاز در فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف ساده، نسبت به دستگاه‌های دیگر، قیمت پایین‌تری دارند؛ دلیل این قیمت پایین نیز، وجود دستگاه‌های پیشرفته‌تر مثل سیستم ترموفرمینگ است. برخلاف ماشین‌های ترموفرمینگ که ورق‌ها و ظروف در دو ماشین مجزا تولید می‌شوند، تمام عملیات ساخت ظروف پلاستیکی در سیستم نیمه فرمینگ به صورت یکپارچه انجام می‌شود.

به عبارت ساده‌تر، عملیات قالب‌گیری، پرس و تمامی مراحل تولید در سیستم نیمه فرمینگ با استفاده از یک سیستم و ماشین انجام می‌شود. این عملیات یکپارچه باعث می‌شوند میزان مصرف برق و قیمت خرید دستگاه‌های مجزا به طرز چشمگیری کاهش پیدا کند. نکته بسیار مهم در مورد استفاده از سیستم نیمه فرمینگ در ایران، این است که قیمت ماده پلیمری پلی‌استایرن، کمی بالاتر از ماده پلی پروپیلن است؛ همین ویژگی باعث می‌شود قیمت نهایی محصولات تولید شده افزایش یابد و ظروف پلاستیکی، گران‌تر از قبل به دست مصرف‌کنندگان برسند.

علاوه بر این موارد، پلی استایرن در برخورد با مواد آشامیدنی و خوردنی‌های داغ، باعث ایجاد مواد مضر و سرطان‌زا می‌شود و همین دلیل باعث شده است تا استفاده از ماشین‌های نیمه فرمینگ نسبت به ماشین‌های ترموفرمینگ بیشتر شود.

اگر بخواهیم به صورت دقیق‌تر به سراغ این سیستم برویم، باید در ابتدا بخشی با عنوان «اکسترودر» را بررسی کنیم. مواد اولیه به شکل گرانول پتروشیمی در بخشی از خط تولید سیستم نیمه فرمینگ با عنوان Extroder قرار می‌گیرند تا ذوب شوند. پس از ذوب شدن مواد اولیه، ورق‌های مورد نظر شکل می‌گیرند. با توجه به اینکه ورق‌های ساخته شده از گرانول‌های پتروشیمی باید مرحله سرد شدن را پشت سر بگذارند، پیش از خنک‌سازی لازم است ورق گرم وارد قسمت پرس شود تا عملیات فرم دهی در سیستم نیمه فرمینگ انجام شود. پس از خنک‌سازی ورقه‌های گرم و منعطف، آنها را به زیر قالب هدایت می‌کنند تا فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف به صورت کامل انجام شود. همان‌طور که مطالعه کردید، در هیچ یک از مراحل ساخت ظروف پلاستیکی در سیستم نیمه فرمینگ، ماشین دیگری مورد استفاده قرار نگرفت و همه عملیات در یک سیستم به پایان رسیدند.

معرفی سیستم تخصصی ترموفرمینگ

پیش از آنکه بخواهیم به بحث سیستم ترموفرمینگ در فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف مجلسی بپردازیم، لازم است بدانید ترموفرمینگ دقیقاً چیست. ترموفرمینگ که از آن با عبارت لاتین Thermoforming یاد می‌شود، فرایندی برای گرم کردن و قالب‌گیری ورق‌های پلاستیکی است که با استفاده از فشار هوا و خلأ صورت می‌گیرد.

برای دستیابی به محصول نهایی در سیستم ترموفرمینگ، از چندین نوع قالب و ماشین مجزا بهره می‌گیرند. برای فرم دهی به یک ورق پلاستیکی که از گرانول‌های پتروشیمی از جمله پلی‌استایرن و پلی پروپیلن ساخته شده است، 3 مرحله نیاز است که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد. تمام 3 مرحله‌ای که برای فرم دهی به ظرف پلاستیکی نیاز است، در سیستم ترموفرمینگ به این شکل دسته‌بندی می‌شود:

• یک ورق از مواد پلاستیکی به یک ترمو فرمر (Thermoformer) چسبانده و برای گرم شدن به داخل کوره فرستاده می‌شود.
• هنگامی که دمای مناسب برای پردازش ورق لاستیکی آماده شد، ورقه پلاستیکی به یک قالب مورد نظر منتقل می‌شود. در این قالب، برای فرم دهی کامل ورقه پلاستیکی از خلأ و فشار هوا استفاده خواهد شد.
• در نهایت، ورق فرم داده شده خنک شده و از قالب مورد نظر جدا می‌شود. این بخش، آغازگر مرحله‌ای است که در آن برای اصلاح ورق شکل داده شده، اقداماتی صورت می‌گیرد.

هنگام انتخاب ماده اولیه برای محصولات مورد نظر، عوامل بسیار زیادی وجود دارند که باید در نظر گرفته شوند. این عوامل شامل مقاومت در برابر ضربه، هدایت حرارتی و میزان مواد شیمیایی به کار رفته در آن‌هاست. بدیهی است که هر ماده شیمیایی دارای ویژگی‌های فیزیکی خاصی است که کاربردهای خاص آن را در شکل‌دهی حرارتی تعریف می‌کنند.

نکته مهمی که در مورد سیستم ترموفرمینگ وجود دارد، این است که محصولات ساخته شده توسط این ماشین‌ها از کیفیت بسیار بالاتری برخوردار هستند. با وجود اینکه قیمت ماشین‌های این سیستم گران‌تر از سیستم نیمه فرمینگ است، اما کیفیت محصولات در آن تضمین شده هستند.

برخلاف سیستم نیمه فرمینگ، در روش ترموفرمینگ از 2 مرحله برای فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف استفاده می‌شود. در مرحله اول، یک دستگاه مخصوص، وظیفه ذوب کردن گرانول‌های پتروشیمی را بر عهده می‌گیرد. پس از ذوب شدن گرانول‌های پتروشیمی و تبدیل شدن آنها به ورق‌های رول شده، نوبت به مرحله دوم می‌رسد.

در مرحله دوم، با استفاده از یک ماشین مخصوص با عنوان «پرس ترموفرمینگ» ورق‌ها از کوره حرارتی عبور می‌کنند تا به درجه تعیین شده‌ای از حرارت برسند. در نهایت، پس از رسیدن ورق‌ها به درجه حرارتی مطلوب برای فرم دهی، آنها را در قالب‌های مخصوص می‌گذارند تا فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف به پایان برسد.

بررسی مزایا و معایب سیستم‌های نیمه فرمینگ و ترموفرمینگ

مهم‌ترین نکته مثبتی که در هر 2 سیستم مورد بررسی وجود دارد، این است که عمده تمرکز هر یک از آنها در مورد استفاده از ماده اولیه پلی پروپیلن به جای پلی ‌استایرن است. همان‌طور که در ابتدای این مقاله اشاره شد، ماده پلی پروپیلن در مواجهه با حرارت و گرمای زیاد مواد خوردنی یا آشامیدنی، واکنش کمتری نشان می‌دهد و مواد مضر و سرطان‌زا را به داخل محتویات مواد غذایی انتقال نمی‌دهد. این مسأله باعث می‌شود که سلامت مصرف‌کنندگان همواره در اولویت قرار بگیرد و هیچ مشکلی برای سلامتی انسان‌ها به وجود نیاید.

نکته مثبت دیگری که در این سیستم‌ها وجود دارد، این است که می‌توان با انتخاب هر یک از آنها، میزان برق مصرفی ماشین‌ها را کاهش داد. برای مثال، استفاده از سیستم نیمه فرمینگ می‌تواند به کاهش چشمگیر برق مصرفی منجر شود، در حالی که سیستم ترموفرمینگ از این مزیت بسیار مهم برخوردار نیست.

از طرفی، انتخاب کیفیت محصولات پلاستیکی مورد نظر، از جمله ظروف، لیوان‌ها و سایر محصولات پلیمری هم می‌تواند وجود داشته باشد. برای مثال، استفاده از سیستم ترموفرمینگ می‌تواند به تولید محصولات پلیمری باکیفیت‌تر و مرغوب‌تر منجر شود. از سویی، نباید فراموش کرد که سیستم نیمه فرمینگ با توجه به فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف پلی استایرنی، می‌تواند برای سلامتی انسان مضر باشد.

نکته منفی قابل توجهی که در سیستم‌های نیمه فرمینگ و ترموفرمینگ وجود دارد، کاهش توان سیستم‌ها برای ساخت و تولید کردن ظروف پلاستیکی گیاهی است. البته با استفاده از هر یک از این سیستم‌ها می‌توان ظروف یکبار مصرف گیاهی هم ساخت، اما توان تولیدی آنها بسیار پایین خواهد بود. در مورد فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف گیاهی هم در ادامه به بحث خواهیم نشست، اما آنچه که پیش از آن باید مورد پردازش و بررسی قرار بگیرد، یک مقایسه کامل از فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف به واسطه سیستم‌های نیمه فرمینگ و ترموفرمینگ است.

جدول مقایسه‌ای سیستم‌های تولید ظرف یکبار مصرف پلیمری

ما سعی کردیم تا در قالب یک جدول مقایسه‌ای، مزایا و معایب هر یک از سیستم‌های نیمه فرمینگ و ترموفرمینگ را در اختیار شما قرار دهیم تا درک بهتری از این مسأله داشته باشید:

سیستم نیمه فرمینگ	سیستم ترموفرمینگ
امکان تولید ظروف پلاستیکی پلی استایرن را دارد	به صورت اختصاصی برای تولید ظروف یکبار مصرف پروپیلن استفاده می‎‌شود
تولید رول یا ورقه پلاستیکی در آن محدود است	امکان تولید رول پلاستیکی در این سیستم، 3 تا 4 برابر بیشتر از سیستم نیمه فرمینگ است
کاهش برق مصرفی را در پی خواهد داشت	میزان مصرف برق در آن بسیار بالاست و امکان افزایش هزینه‌ها وجود دارد
کیفیت محصولات ساخته شده در این سیستم چندان مطلوب نیست	کیفیت ظروف پلاستیکی ساخته شده در این سیستم، بیشتر از سیستم نیمه فرمینگ است
قابلیت تولید ظروف گیاهی هم دارد	امکان تولید ظروف گیاهی دوستدار محیط زیست در این سیستم وجود دارد
قیمت خرید این سیستم پایین‌تر از سیستم ترموفرمینگ است	برای راه‌اندازی این سیستم، به هزینه به مراتب بیشتری نسبت به سیستم نیمه فرمینگ نیاز است

بررسی فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف گیاهی

مهم‌ترین نکته در فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف گیاهی، عملیات ساخت گرانول گیاهی است. گرانول گیاهی که به عنوان جایگزین مواد اولیه‌ای همچون گرانول‌های پتروشیمی مورد استفاده قرار می‌گیرند، از ترکیب نشاسته ذرت و مواد افزودنی دیگر مثل اسیدهای چرب گیاهی به وجود می‌‌آیند.

گرانول‌های گیاهی به صورت کامپاند و هم‌وزن ترکیب خواهند شد و در اثر اضافه شدن مواد افزودنی دیگر مثل بیزواکس، اسیدهای چرب گیاهی و سلولز به مقاومت بالایی می‌رسند. در ادامه، این گرانول‌های گیاهی وارد بخشی با عنوان اکسترودر (Extroder) با سیلندرهای مخصوص پلیمرهای گیاهی می‌شوند تا پس از عملیات اکستروژن (Extrogene)، به صورت ورق تولید شوند.

در نهایت، رول‌های گیاهی به عرض مناسب بسته‌بندی شده و آماده قرار گیری در بخش ترموفرمینگ خواهند شد. در این بخش، اگر تولیدکننده از سیستم ترموفرمینگ استفاده کند، می‌توان همان فرایندهای بررسی شده در مورد این سیستم را برای تولید ظروف گیاهی هم در نظر گرفت. خط تولید مورد نظر برای فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف گیاهی با توجه به دستگاه‌های زیر راه‌اندازی خواهد شد:

• دستگاه گرانول‌ساز مورد نیاز برای تولید گرانول گیاهی
• دستگاه تولید ورق و رول گیاهی
• دستگاه ترموفرمینگ یا وکیوم فرمینگ (Vacuum Forming) برای تولید نهایی ظروف یکبار مصرف گیاهی
• دستگاه سوپر میکسر (Super mixer) برای ترکیب نشاسته ذرت و افزودنی‌های دیگر، مثل موم عسل، اسیدهای چرب گیاهی و…

بیشتر بخوانید: بهترین نوع ظروف یکبار مصرف کدامند؟

نکته مهم برای تولید ظروف یکبار مصرف گیاهی

نکته مهمی که در مورد فرایند ساخت ظرف گیاهی وجود دارد، استفاده از دستگاه‌های مخصوص برای این نوع ظروف است. اکسترودرهای مورد استفاده برای تولید ورق گیاهی با اکسترودرهای دیگر سیستم‌ها تفاوت دارند. اکسترودرهای مخصوصی که برای تولید ظروف گیاهی یکبار مصرف مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای طراحی خاص با شکل مارپیچ هستند که سیلندرهای مخصوص پردازش پلیمرهای در آنها تعبیه شده است.

فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف پلیمری و گیاهی علاوه بر شباهت‌هایی که دارند، تفاوت‌های اساسی و عمده‌ای را هم شامل می‌شوند. مهم‌ترین نکته‌ای که ساخت و تولید ظروف یکبار مصرف گیاهی و پلیمری را مجزا می‌کند، استفاده از مواد اولیه است.

بدیهی است برای تولید محصولات یکبار مصرف پلاستیکی، باید از گرانول‌های پتروشیمی، مثل پلی استایرن و پلی پروپیلن استفاده شود. در این مقاله اشاره کردیم در فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف پلیمری از 2 سیستم نیمه فرمینگ (Semi-forming machine) و ترموفرمینگ (Thermoforming machine) استفاده می‌شود. در ادامه، مزایا و معایب هر یک از سیستم‌های تولید ظروف یکبار مصرف را مورد واکاوی قرار دادیم و اشاره کردیم که می‌توان با استفاده از آنها، ظروف یکبار مصرف گیاهی هم تولید کرد. در نهایت به فرایند ساخت ظرف یکبار مصرف گیاهی هم پرداختیم و تفاوت‌های عمده خط تولید آن را با ظروف پلیمری بیان کردیم. شما می‌توانید با استفاده از نکات گردآوری شده در این مقاله، از تمامی عملیات مورد استفاده برای تولید انواع ظروف یکبار مصرف مطلع شوید.

منبع +++