Cách tối ưu hóa thiết kế cấu trúc cuộn vành và đáy cốc giấy để đảm bảo độ kín và khả năng chịu áp lực

Khả năng bịt kín và chịu áp lực của cốc giấy dùng một lần là những chỉ số chất lượng quan trọng. Trong sản xuất chuyên nghiệp, việc tối ưu hóa thiết kế của cấu trúc vành và phốt đáy là rất quan trọng. Điều này không chỉ tác động đến trải nghiệm người dùng mà còn đóng vai trò là nền tảng để đảm bảo an toàn chức năng của sản phẩm.

Tối ưu hóa thiết kế kết cấu cuộn vành

Vành cốc là cấu trúc phía trên của cốc giấy. Chức năng chính của nó là tăng cường độ cứng của vành, ngăn chất lỏng bắn tung tóe và đảm bảo vừa khít với nắp.

1. Kiểm soát chính xác độ cứng và độ tròn

Điểm tối ưu hóa chuyên nghiệp: Độ tròn và kích thước hình học của vành phải được duy trì ở mức dung sai cực cao.

Phương pháp thực hiện: Sử dụng quy trình gấp mép lũy tiến nhiều giai đoạn thay vì quy trình một bước. Trên máy gấp mép, việc kiểm soát chính xác nhiệt độ gia nhiệt và áp suất con lăn đảm bảo rằng PE hoặc vật liệu phủ khác mềm ra một cách thích hợp mà không làm gián đoạn cấu trúc sợi giấy.

Kết quả: Đạt được một cuộn vành có mật độ cao và độ dày đồng đều. Vành có độ cứng cao này chống lại sự biến dạng hướng tâm một cách hiệu quả khi cầm hoặc giữ đồ uống nóng, duy trì độ kín và ngăn ngừa bỏng.

2. Thiết kế tương thích với nắp

Điểm tối ưu hóa chuyên nghiệp: Thiết kế tỷ lệ tối ưu giữa cuộn trong và cuộn ngoài giúp tối ưu hóa lực giữ và tách của nắp.

Thực hiện: Đường kính cuộn bên trong phải nhỏ hơn một chút so với đường kính miếng đệm bên trong của nắp. Phần cuối của viền nên được thiết kế vát nhẹ để định hướng nắp giúp việc lắp đặt được trơn tru.

Tác dụng: Khi ấn nắp vào sẽ tạo ra một cơ cấu khóa kép: đầu tiên là khớp ma sát, sau đó là khóa cơ giữa vành nắp và đáy vành. Thiết kế này giúp nắp không bị rơi ra ngoài nếu cốc giấy vô tình bị nghiêng hoặc chịu áp lực từ bên cạnh.

3. Độ dày cạnh và lựa chọn vật liệu

Điểm tối ưu hóa chuyên nghiệp: Đối với cốc giấy hai mặt, việc tạo hình đồng thời các cạnh ngoài và trong phải đảm bảo độ căng cân bằng.
Phương pháp thực hiện: Sử dụng giấy bìa có độ bền cao, phù hợp với thực phẩm để đảm bảo độ bền kết cấu của cạnh. Đối với cốc giấy phủ PLA có thể phân hủy, nhiệt độ tạo hình cạnh phải thấp hơn nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) của PLA để tránh hiện tượng giòn.
Tác dụng: Cải thiện đáng kể khả năng chịu được trọng lực thẳng đứng và độ bền xếp chồng của cốc giấy, giảm hư hỏng trong quá trình bảo quản và vận chuyển.

Tối ưu hóa thiết kế kết cấu con dấu đáy

Phần bịt đáy là khu vực của cốc giấy dễ bị rò rỉ nhất, chất lượng của lớp bịt kín quyết định trực tiếp đến khả năng chịu áp lực và khả năng chống thấm của cốc.

1. Kết hợp đường kính đáy và độ chính xác của khuôn cắt

Điểm tối ưu hóa chuyên nghiệp: Đường kính cắt khuôn của đĩa đáy cốc phải khớp chính xác với đường kính co ngót của đáy ống cốc, xuống đến mức micron.
Phương pháp thực hiện: Sử dụng các công cụ cắt khuôn CNC có độ chính xác cao và theo dõi tác động của độ ẩm môi trường lên kích thước bìa cứng trong thời gian thực. Làm nóng đáy ống cốc trước khi hàn nhiệt để đảm bảo các sợi bìa cứng ở trạng thái nhựa nhiệt dẻo tối ưu.
Tác dụng: Đảm bảo diện tích chồng lên nhau tối đa và đồng đều giữa tấm bìa cứng phía dưới và thành cốc trong quá trình ép nóng tiếp theo.

2. Kiểm soát hồ sơ nhiệt độ và áp suất niêm phong nhiệt

Điểm tối ưu hóa chuyên nghiệp: Ba yếu tố nhiệt độ, áp suất và thời gian (T-P-T) trong quá trình hàn nhiệt phải tạo thành một cấu hình hàn nhiệt được tối ưu hóa.
Phương pháp thực hiện: Sử dụng công nghệ gia nhiệt cảm ứng tần số cao hoặc hàn siêu âm thay vì gia nhiệt bằng dây điện trở truyền thống. Áp suất hàn nhiệt phải được điều chỉnh linh hoạt dựa trên trọng lượng nền bìa cứng và độ dày lớp phủ. Tác dụng: Một lớp bịt kín ở cấp độ phân tử được hình thành, đặc biệt là ở bề mặt tiếp xúc với lớp phủ PE, đảm bảo sự thẩm thấu và bám dính hoàn toàn của vật liệu phủ. Con dấu này có thể chịu được áp suất thủy tĩnh cao hơn mà không bị rò rỉ.

3. Cấu trúc cuộn dưới cùng và thiết kế rãnh chống rò rỉ

Điểm tối ưu hóa chuyên nghiệp: Cấu trúc phía dưới phải được thiết kế dưới dạng cấu trúc hỗn hợp cơ-gioăng nhiệt kết hợp nhiều lớp gấp và khóa.
Phương pháp thực hiện: Sau khi hoàn tất quá trình dán nhiệt đáy, việc uốn đáy thứ cấp được thực hiện ở cạnh dưới để bao bọc cạnh cắt. Một số thiết kế cao cấp kết hợp rãnh chống rò rỉ làm tuyến phòng thủ đầu tiên.
Tác dụng: Ngay cả khi lớp phủ ở khu vực kín nhiệt bị hư hỏng nhẹ do ngâm trong thời gian dài hoặc do ngoại lực tác động, lớp uốn đáy thứ cấp và khóa cơ học sẽ cung cấp thêm một rào cản vật lý, cải thiện đáng kể khả năng chống rò rỉ lâu dài và độ ổn định cấu trúc của cốc giấy.