Gelas kertas terutama terbuat dari kertas karton dengan lapisan plastik polietilen (PE) tipis di bagian dalam. Konstruksi berlapis ini menggabungkan serat pulp kayu terbarukan dengan penghalang kedap air, sehingga cangkir dapat menampung cairan tanpa bocor atau hancur. Kebanyakan cangkir kertas juga mengandung komponen tambahan seperti tinta food grade untuk pencetakan dan, dalam beberapa kasus, lapisan PE terpisah di bagian luarnya.
Komposisi tipikal dipecah menjadi kira-kira 95% kertas karton dan 5% lapisan polietilen menurut beratnya . Struktur yang tampaknya sederhana ini melibatkan pemilihan bahan dan proses pembuatan yang cermat untuk memastikan cangkir tersebut menjalankan fungsi yang diinginkan sekaligus memenuhi standar keamanan pangan.
Lapisan Dasar Karton
Fondasi struktural dari setiap cangkir kertas adalah kertas karton, bahan berbasis kertas tebal yang berasal dari pulp kayu. Produsen biasanya menggunakan serat kayu murni dibandingkan kertas daur ulang untuk cangkir yang bersentuhan dengan makanan dan minuman, sehingga memastikan konsistensi dan memenuhi peraturan keamanan pangan yang ketat.
Jenis Pulp Kayu yang Digunakan
Produsen cangkir kertas mendapatkan pulp kayu dari dua kategori utama:
- Serat kayu lunak (dari pohon pinus, cemara, cemara): Serat yang lebih panjang ini memberikan kekuatan dan daya tahan pada struktur cangkir
- Serat kayu keras (dari kayu oak, birch, eucalyptus): Serat yang lebih pendek ini menghasilkan permukaan akhir yang lebih halus dan meningkatkan kemampuan cetak
Berat kertas karton untuk cangkir sekali pakai standar berkisar antara 170 hingga 350 gram per meter persegi (gsm) , dengan cangkir minuman dingin biasanya menggunakan 210-280 gsm dan cangkir minuman panas membutuhkan 250-350 gsm untuk insulasi dan integritas struktural yang lebih baik.
Sistem Pelapisan Polietilen
Tanpa penghalang kedap air, kertas karton akan menyerap cairan dalam hitungan detik, menyebabkan cangkir rusak. Di sinilah lapisan polietilen menjadi penting untuk fungsi cangkir kertas.
Tujuan Pelapisan Interior
Lapisan PE interior, biasanya Tebal 10-20 mikron , melayani beberapa fungsi penting:
- Menciptakan penghalang cairan lengkap yang mencegah rembesan melalui serat kertas
- Memungkinkan penyegelan panas pada lapisan bawah selama pembuatan
- Mencegah perpindahan rasa atau bau antara minuman dan kertas
- Mempertahankan integritas struktural saat memegang cairan panas atau dingin
Aplikasi Pelapisan Eksterior
Banyak cangkir kertas juga dilengkapi lapisan PE luar, meskipun kira-kira lebih tipis daripada lapisan dalam 5-10 mikron . Lapisan luar ini melindungi gambar cetakan, mencegah kelembapan dari kelembapan lingkungan, dan memberikan rasa lebih halus saat memegang cangkir.
Bahan dan Komponen Tambahan
Di luar kertas karton utama dan lapisan PE, beberapa bahan lain berkontribusi pada produk akhir cangkir kertas.
Tinta dan Pewarna Cetak
Tinta cetak flexografik atau offset food grade menciptakan merek, desain, dan informasi pada cangkir kertas. Pabrikan modern kebanyakan menggunakan tinta berbahan dasar air atau berbahan dasar kedelai yang memenuhi peraturan kontak makanan FDA dan UE. Tinta ini tidak boleh berpindah ke dalam minuman dan tetap stabil pada rentang suhu mulai dari titik beku hingga lebih dari 200°F (93°C).
Pelapis Khusus untuk Berbagai Aplikasi
| Jenis Piala | Bahan Pelapis | Manfaat Khusus |
|---|---|---|
| Cangkir standar | PE (polietilen) | Tahan air yang hemat biaya |
| Cangkir ramah lingkungan | PLA (asam polilaktat) | Dapat terurai secara hayati dalam pengomposan industri |
| Premium yang dapat didaur ulang | Lapisan dispersi berbasis air | Pemisahan lebih mudah selama daur ulang |
| Cangkir berdinding ganda | PE dengan lapisan celah udara | Isolasi termal yang ditingkatkan |
Proses Manufaktur dan Integrasi Material
Memahami bagaimana bahan-bahan ini digabungkan selama produksi mengungkapkan mengapa cangkir kertas dibuat sebagaimana adanya.
Metode Aplikasi Pelapisan
Pabrikan menerapkan lapisan PE melalui lapisan ekstrusi, di mana polietilen cair diekstrusi ke kertas karton bergerak dengan kecepatan mencapai 300 meter per menit . Plastik panas mengikat langsung ke serat kertas saat mendingin, menciptakan struktur laminasi dalam satu proses yang berkesinambungan.
Langkah-Langkah Pembentukan Piala
- Lembaran kertas karton berlapis PE pra-cetak dipotong menjadi cetakan kosong
- Blanko dibentuk menjadi bentuk silinder dengan jahitan samping yang tumpang tindih
- Panas dan tekanan mengaktifkan lapisan PE untuk menutup jahitan samping
- Cakram bawah melingkar disegel panas ke dasar cangkir
- Pelek cangkir dilengkungkan ke luar untuk stabilitas struktural dan kenyamanan minum
Seluruh proses ini dapat menghasilkan 100-150 cangkir per menit pada mesin modern berkecepatan tinggi , dengan lapisan PE yang berfungsi sebagai penghalang kedap air dan perekat untuk menyambung komponen cangkir.
Pertimbangan Lingkungan dari Bahan Piala Kertas
Komposisi bahan gelas kertas menimbulkan tantangan besar bagi pengelolaan limbah dan kelestarian lingkungan.
Tantangan Daur Ulang
Meskipun kertas karton secara teoritis dapat didaur ulang, lapisan PE membuat daur ulang cangkir kertas konvensional menjadi sulit. Fasilitas daur ulang kertas standar tidak dapat dengan mudah memisahkan lapisan plastik tipis dari serat kertas. Akibatnya, kurang dari 1% dari perkiraan 600 miliar gelas kertas yang digunakan secara global setiap tahunnya benar-benar didaur ulang .
Fasilitas daur ulang khusus dapat memproses gelas kertas dengan menggunakan teknologi hydrapulping yang memecah kertas sekaligus memisahkan lapisan plastiknya. Namun, fasilitas tersebut hanya ada dalam jumlah terbatas di seluruh dunia, dan cangkir harus dikumpulkan secara terpisah dari jalur daur ulang kertas standar.
Perkembangan Material Alternatif
Menanggapi masalah lingkungan, produsen telah mengembangkan beberapa bahan alternatif:
- Cangkir berlapis PLA : Gunakan asam polilaktat nabati sebagai pengganti PE, namun memerlukan fasilitas pengomposan industri (biasanya tidak tersedia di sebagian besar wilayah)
- Lapisan dispersi berbahan dasar air : Dapat dibuat ulang di fasilitas daur ulang standar, meskipun kinerjanya mungkin tidak sesuai dengan PE untuk semua aplikasi
- Kertas karton berlapis mineral : Menggunakan penghalang tanah liat atau kalsium karbonat, meningkatkan kemampuan daur ulang tetapi dengan keterbatasan untuk minuman panas
Standar Keamanan Bahan Paper Cup
Semua bahan yang digunakan dalam produksi cangkir kertas harus memenuhi peraturan keamanan kontak makanan yang ketat.
Persyaratan Peraturan
Di Amerika Serikat, FDA mengatur bahan cangkir kertas berdasarkan Judul 21 Kode Peraturan Federal (CFR) , khususnya pasal 176 dan 177 yang meliputi kertas dan bahan polimer. Peraturan Eropa mengikuti Peraturan Kerangka Kerja UE (EC) No 1935/2004 dengan langkah-langkah khusus tambahan untuk bahan seperti plastik.
Persyaratan pengujian utama meliputi:
- Pengujian migrasi untuk memastikan bahan kimia tidak berpindah dari bahan ke minuman
- Batasan kandungan logam berat dalam tinta dan pelapis
- Pembatasan bahan pemutih fluoresen pada kertas karton
- Pengujian stabilitas suhu untuk aplikasi minuman panas
Produsen terkemuka menyimpan dokumentasi yang membuktikan bahwa bahan mereka mematuhi peraturan ini dan melakukan pengujian pihak ketiga secara berkala untuk memverifikasi keamanan.
Variasi untuk Berbagai Jenis Minuman
Spesifikasi bahan cangkir kertas sangat bervariasi berdasarkan tujuan penggunaannya.
Cangkir Minuman Panas
Cangkir yang dirancang untuk penggunaan kopi, teh, dan coklat panas kertas karton lebih tebal (280-350 gsm) dan mungkin menggunakan konstruksi dinding ganda. Celah udara antara dua lapisan kertas memberikan isolasi, memungkinkan pelanggan memegang minuman panas dengan nyaman tanpa memerlukan wadah terpisah. Beberapa produsen menambahkan lapisan kertas bergelombang isolasi di antara dinding.
Cangkir Minuman Dingin
Cangkir minuman dingin biasanya menggunakan kertas karton yang lebih ringan (210-280 gsm) karena insulasi termal tidak diperlukan. Namun, sering kali cangkir tersebut dilengkapi lapisan PE eksterior yang lebih kuat untuk mencegah kondensasi melemahkan struktur cangkir atau membuatnya licin untuk dipegang. Lapisan bagian dalam harus mencegah penyerapan kelembapan saat menyimpan es minuman dalam waktu lama.
Bahan Piala Khusus
Beberapa aplikasi memerlukan adaptasi material yang unik. Cangkir es krim mungkin menggunakan lapisan lilin food grade sebagai pengganti PE untuk tampilan tradisional. Cangkir sup menggunakan PE dengan ketahanan panas yang ditingkatkan. Gelas stadion dan wadah format besar menggunakan kertas karton yang diperkuat dengan lapisan pelapis yang lebih tebal untuk menopang berat cairan yang lebih besar.
