Bicchieri di carta sono principalmente costituiti da cartone con un sottile rivestimento in plastica di polietilene (PE). all'interno. Questa struttura a strati combina fibre rinnovabili di pasta di legno con una barriera impermeabile, consentendo alla tazza di trattenere i liquidi senza perdite o disintegrazione. La maggior parte dei bicchieri di carta contengono anche componenti aggiuntivi come inchiostri per la stampa di tipo alimentare e, in alcuni casi, un rivestimento esterno in PE separato.
La composizione tipica si riduce a circa Rivestimento in cartone al 95% e rivestimento in polietilene al 5% in peso . Questa struttura apparentemente semplice implica un'attenta selezione dei materiali e processi di produzione per garantire che le tazze svolgano la funzione prevista rispettando gli standard di sicurezza alimentare.
Lo strato di base del cartone
La base strutturale di qualsiasi bicchiere di carta è il cartone, un materiale spesso a base di carta derivato dalla pasta di legno. I produttori in genere utilizzano fibre di legno vergine anziché carta riciclata per le tazze che entrano in contatto con alimenti e bevande, garantendo uniformità e rispettando rigorose norme sulla sicurezza alimentare.
Tipi di pasta di legno utilizzati
I produttori di bicchieri di carta acquistano pasta di legno da due categorie principali:
- Fibre di legno tenero (da pino, abete rosso, abete): queste fibre più lunghe forniscono resistenza e durata alla struttura della coppa
- Fibre di legno duro (da quercia, betulla, eucalipto): queste fibre più corte creano una finitura superficiale più liscia e migliorano la stampabilità
La grammatura del cartone per i bicchieri usa e getta standard varia da Da 170 a 350 grammi per metro quadrato (gsm) , con bicchieri per bevande fredde che in genere utilizzano 210-280 g/m² e bicchieri per bevande calde che richiedono 250-350 g/m² per un migliore isolamento e integrità strutturale.
Il Sistema di Rivestimento in Polietilene
Senza una barriera impermeabile, il cartone assorbirebbe i liquidi in pochi secondi, causando il cedimento della tazza. È qui che il rivestimento in polietilene diventa essenziale per la funzionalità dei bicchieri di carta.
Scopo del rivestimento interno
Il rivestimento interno in PE, in genere 10-20 micron di spessore , svolge molteplici funzioni critiche:
- Crea una barriera completa contro i liquidi impedendo infiltrazioni attraverso le fibre della carta
- Consente la termosaldatura della cucitura inferiore durante la produzione
- Previene il trasferimento di sapori o odori tra la bevanda e la carta
- Mantiene l'integrità strutturale quando si tengono liquidi caldi o freddi
Applicazione del rivestimento esterno
Molti bicchieri di carta presentano anche uno strato esterno in PE, sebbene più sottile del rivestimento interno di circa 5-10 micron . Questo strato esterno protegge la grafica stampata, previene la formazione di umidità ambientale e fornisce una sensazione più liscia quando si maneggia la tazza.
Materiali e componenti aggiuntivi
Oltre al cartone primario e al rivestimento in PE, molti altri materiali contribuiscono al prodotto finale del bicchiere di carta.
Inchiostri e coloranti da stampa
Gli inchiostri da stampa flessografici o offset per uso alimentare creano il marchio, i disegni e le informazioni sui bicchieri di carta. I produttori moderni utilizzano prevalentemente inchiostri a base acqua o soia che soddisfano le normative FDA e UE sul contatto alimentare. Questi inchiostri non devono migrare nelle bevande e rimanere stabili in intervalli di temperatura dal congelamento a oltre 200 ° F (93 ° C).
Rivestimenti speciali per diverse applicazioni
| Tipo di tazza | Materiale di rivestimento | Vantaggio specifico |
|---|---|---|
| Tazze standard | PE (polietilene) | Impermeabilizzazione economica |
| Tazze ecologiche | PLA (acido polilattico) | Biodegradabile nel compostaggio industriale |
| Riciclabile di alta qualità | Rivestimento in dispersione a base acqua | Separazione più semplice durante il riciclaggio |
| Tazze a doppia parete | PE con strato d'aria | Isolamento termico migliorato |
Processo di produzione e integrazione dei materiali
Comprendere come questi materiali si combinano durante la produzione rivela perché i bicchieri di carta sono costruiti in quel modo.
Metodi di applicazione del rivestimento
I produttori applicano il rivestimento in PE tramite rivestimento per estrusione, in cui il polietilene fuso viene estruso su cartone in movimento a velocità elevate 300 metri al minuto . La plastica calda si lega direttamente alle fibre della carta mentre si raffredda, creando una struttura laminata in un unico processo continuo.
Passaggi di formazione della coppa
- I fogli di cartone prestampati e rivestiti in PE vengono fustellati in bicchieri grezzi
- Gli spazi vuoti sono formati in forme cilindriche con cuciture laterali sovrapposte
- Il calore e la pressione attivano il rivestimento in PE per sigillare la cucitura laterale
- I dischi a fondo circolare sono termosaldati alla base della tazza
- I bordi della tazza sono arricciati verso l'esterno per stabilità strutturale e comfort nel bere
L'intero processo può produrre 100-150 tazze al minuto sulle moderne macchine ad alta velocità , con il rivestimento in PE che funge sia da barriera impermeabile che da adesivo per unire i componenti della tazza.
Considerazioni ambientali sui materiali delle tazze di carta
La composizione materiale dei bicchieri di carta crea sfide significative per la gestione dei rifiuti e la sostenibilità ambientale.
La sfida del riciclo
Sebbene il cartone sia teoricamente riciclabile, il rivestimento in PE rende difficile il riciclaggio convenzionale dei bicchieri di carta. Gli impianti standard di riciclaggio della carta non riescono a separare facilmente il sottile strato di plastica dalle fibre di carta. Di conseguenza, dei 600 miliardi di bicchieri di carta stimati utilizzati a livello globale ogni anno, meno dell’1% viene effettivamente riciclato .
Impianti di riciclaggio specializzati possono trattare i bicchieri di carta utilizzando la tecnologia di hydrapulping che rompe la carta separando il rivestimento di plastica. Tuttavia, in tutto il mondo esiste solo un numero limitato di tali strutture e i bicchieri devono essere raccolti separatamente dai flussi di riciclaggio standard della carta.
Sviluppi di materiali alternativi
In risposta alle preoccupazioni ambientali, i produttori hanno sviluppato diversi materiali alternativi:
- Tazze rivestite in PLA : utilizzare acido polilattico di origine vegetale anziché PE, ma richiedono impianti di compostaggio industriale (tipicamente non disponibili nella maggior parte delle aree)
- Rivestimenti in dispersione a base acqua : Può essere riciclato in impianti di riciclaggio standard, anche se le prestazioni potrebbero non corrispondere a quelle del PE per tutte le applicazioni
- Cartone con rivestimento minerale : Utilizza barriere di argilla o carbonato di calcio, migliorando la riciclabilità ma con limitazioni per le bevande calde
Standard di sicurezza per i materiali dei bicchieri di carta
Tutti i materiali utilizzati nella produzione dei bicchieri di carta devono soddisfare rigorose norme sulla sicurezza del contatto alimentare.
Requisiti normativi
Negli Stati Uniti, la FDA regola i materiali dei bicchieri di carta ai sensi Titolo 21 del Codice dei regolamenti federali (CFR) , in particolare le sezioni 176 e 177 relative alla carta e alle sostanze polimeriche. Le normative europee seguono il Regolamento quadro UE (CE) n. 1935/2004 con ulteriori misure specifiche per materiali come la plastica.
I requisiti chiave dei test includono:
- Test di migrazione per garantire che le sostanze chimiche non si trasferiscano dai materiali alle bevande
- Limiti del contenuto di metalli pesanti negli inchiostri e nei rivestimenti
- Restrizioni sugli agenti sbiancanti fluorescenti nel cartone
- Test di stabilità della temperatura per applicazioni su bevande calde
I produttori rispettabili conservano la documentazione attestante che i loro materiali sono conformi a queste normative e conducono regolarmente test di terze parti per verificarne la sicurezza.
Variazioni per diversi tipi di bevande
Le specifiche dei materiali dei bicchieri di carta variano in modo significativo in base all'uso previsto.
Tazze per bevande calde
Tazze progettate per l'uso con caffè, tè e cioccolata calda cartone più spesso (280-350 g/m²) e può incorporare una struttura a doppia parete. L'intercapedine d'aria tra due strati di carta fornisce isolamento, consentendo ai clienti di contenere comodamente le bevande calde senza richiedere una custodia separata. Alcuni produttori aggiungono strati isolanti di carta ondulata tra le pareti.
Tazze per bevande fredde
I bicchieri per bevande fredde utilizzano generalmente un cartone più leggero (210-280 g/m²) poiché non è richiesto l'isolamento termico. Tuttavia, spesso presentano un rivestimento esterno in PE più robusto per evitare che la condensa indebolisca la struttura della tazza o la renda scivolosa da tenere in mano. Il rivestimento interno deve impedire l'assorbimento di umidità quando si conservano bevande ghiacciate per periodi prolungati.
Materiali speciali per tazze
Alcune applicazioni richiedono adattamenti materiali unici. Le coppe per gelato possono utilizzare un rivestimento in cera per uso alimentare invece del PE per un aspetto tradizionale. Le tazze per zuppa incorporano PE con maggiore resistenza al calore. Le tazze da stadio e i contenitori di grande formato utilizzano cartone rinforzato con strati di rivestimento più spessi per supportare un maggiore peso del liquido.
