- W miarę rosnącego zapotrzebowania na opakowania zrównoważone, coraz większą uwagę zwracają kompozyty łączące naturalne włókna roślinne z biodegradowalnymi polimerami, jako nowa klasa materiałów opakowaniowych. Bambus jest powszechnie dostępny i odnawialny, a dodanie proszku bambusowego do biodegradowalnych żywic stanowi alternatywę dla konwencjonalnych opakowań z tworzyw sztucznych.
- Związki wypełnione bambusem zachowują się jednak inaczej niż standardowe surowce z tworzyw sztucznych podczas przetwarzania. Zgodność włókien z polimerami, topnienie i plastyfikowanie związku oraz stabilność tworzenia arkusza wpływają na jakość końcowego produktu opakowaniowego. Przetwarzanie modyfikowanych kompozytów bambusowych w arkusze, które niezawodnie sprawdzają się podczas termoformowania próżniowego, jest zatem kluczowym krokiem w kierunku praktycznego zastosowania.
- Aby sprostać tym wymaganiom dotyczącym przetwarzania, firma JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. wykorzystała swoje doświadczenie w produkcji i inżynierii urządzeń do wytłaczania arkuszy, aby dostosować konfigurację wytłaczarki i ustawienia procesu dla biodegradowalnych kompozytów na bazie bambusa. W ramach prac zbadano wytłaczanie arkuszy i formowanie próżniowe tych materiałów, co doprowadziło do opracowania jednorazowego, biodegradowalnego pojemnika na żywność na bazie bambusa, przeznaczonego do pakowania świeżej żywności.
- Łącząc przygotowanie kompozytu bambusowego, wytłaczanie arkuszy i termoformowanie próżniowe, projekt wskazuje drogę od przetwarzania surowca do gotowego produktu opakowaniowego dla tej nowej klasy kompozytów z biomasy.
Od proszku bambusowego do związku biodegradowalnego: modyfikacja surowca jako punkt wyjścia
Połączenie proszku bambusowego z biodegradowalnymi polimerami, takimi jak PLA i PBAT, stwarza nowe możliwości materiałowe do pakowania. Naturalne włókna roślinne są jednak hydrofilowe i nie są w pełni kompatybilne z niektórymi matrycami polimerowymi. Proste mieszanie może prowadzić do aglomeracji proszku, słabej dyspersji i zwiększonej kruchości, co z kolei wpływa na wydajność przetwarzania i jakość produktu końcowego.
Surowiec bambusowy wymaga zatem odpowiedniej obróbki przed wytłaczaniem arkuszy, a jego wiązanie z matrycą polimerową musi zostać poprawione poprzez modyfikację związku.
Wstępne przygotowanie materiału w tym projekcie obejmuje następujące kroki:
- Przetwarzanie surowców: Proszek bambusowy jest mielony do wymaganego rozdrobnienia w celu przygotowania go do mieszania.
- Modyfikacja powierzchni: Proszek bambusowy ulega aktywacji powierzchniowej w celu poprawy wiązania międzyfazowego z biodegradowalnym polimerem.
- Formuła i mieszanie: Zmodyfikowany proszek bambusowy jest dodawany do biodegradowalnych żywic, takich jak PLA i PBAT, zgodnie z wymaganiami dotyczącymi materiału i przetwarzania.
- Mieszanie i granulowanie: Wytłaczarka dwuślimakowa topi, miesza i dysperguje składniki w celu wytworzenia granulatu złożonego na bazie bambusa do dalszego wytłaczania arkuszy.
Po modyfikacji i zmieszaniu składnik bambusowy trafia do obróbki arkuszy w postaci granulatu, zapewniając podstawę surowca do ciągłego wytłaczania.
System wytłaczania: zoptymalizowana konfiguracja dla kompozytów bambusowych
- Po zmieszaniu materiał należy dalej przetworzyć na ciągły arkusz nadający się do termoformowania próżniowego.
- W porównaniu z konwencjonalnymi granulatami tworzyw sztucznych, biodegradowalne związki wypełnione bambusem stawiają inne wymagania w zakresie zdolności uplastyczniania, wentylacji i kontroli parametrów przetwarzania. Wytłaczarka musi nie tylko w pełni uplastycznić materiał, ale także zarządzać jego historią termiczną, stabilnością stopu i ciągłą wydajnością.
- W tym projekcie firma JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. zastosowała proces wytłaczania arkuszy jednoślimakowym i odpowiednio zoptymalizowała konstrukcję ślimaka.
Główny przebieg procesu to:
Pellety z mieszanki bambusa
topienie i uplastycznianie jednoślimakowe
wytłaczanie płaskie typu wieszakowego
chłodzenie i formowanie trójwalcowe
zwijanie arkusza
- Wytłaczarka wyposażona jest w wentylowany ślimak. Skoordynowane dostosowanie geometrii ślimaka i warunków przetwarzania poprawia plastyfikację i odpowietrzanie, aby dopasować się do biodegradowalnych związków wypełnionych bambusem.
- W przypadku kompozytów zawierających naturalne składniki roślinne należy dokładnie dopasować geometrię ślimaka, kontrolę temperatury, prędkość ślimaka i wydajność. Dostosowanie struktury sprzętu i parametrów procesu umożliwia stabilną konwersję masy w ciągły arkusz. Platformę do wytłaczania arkuszy JWELL można również skonfigurować w konfiguracji jednoślimakowej lub równoległej dwuślimakowej, w zależności od receptury, obciążenia bambusa i wymaganej wydajności.
Od matrycy do jednostki trójwalcowej: formowanie arkusza i kontrola grubości
- Po stopieniu i uplastycznieniu materiał trafia do płaskiej matrycy typu wieszakowego, gdzie kanały przepływowe rozprowadzają go w ciągły arkusz.
- Matryca jest kluczowym elementem wpływającym na poprzeczny rozkład grubości i tworzenie arkusza. W przypadku mieszanek wypełnionych bambusem warunki wytłaczania muszą być dostosowane do płynięcia materiału, tak aby stop stabilnie przechodził przez matrycę i tworzył jednolity, ciągły arkusz.
- Następnie arkusz wchodzi do jednostki składającej się z trzech rolek w celu chłodzenia, kalandrowania i ustawiania.
- Zespół trzech rolek chłodzi arkusz i kontroluje grubość poprzez interakcję jego rolek. Podczas produkcji temperaturę walca, szczelinę walca i prędkość linii należy dostosować do materiału i osiągnąć stan arkusza wymagany do nawijania, a następnie termoformowania próżniowego.
- Po schłodzeniu i stwardnieniu blacha jest nawijana i przekazywana do termoformowania próżniowego.
- Od plastyfikacji jednoślimakowej, poprzez wytłaczanie z płaską matrycą, po chłodzenie i wiązanie na trzech walcach, każdy etap musi być skonfigurowany zgodnie z właściwościami kompozytu. Koordynacja ta ma fundamentalne znaczenie dla ciągłej produkcji arkuszy z nowych kompozytów z biomasy.
Obejrzyj działającą linię produkcyjną do wytłaczania arkuszy
Od wytłaczania arkuszy po termoformowanie próżniowe: pojemniki na żywność na bazie bambusa
- Dla producentów opakowań wytłaczanie arkuszy to nie tylko proces produkcyjny; arkusz musi również spełniać wymagania dalszego termoformowania.
- Po przygotowaniu biodegradowalnego arkusza na bazie bambusa zastosowano termoformowanie próżniowe w celu przekształcenia ciągłego arkusza w jednorazowe pojemniki na żywność do pakowania świeżej żywności.
- Pojemniki mają prostokątny kształt i naturalny bambusowy kolor z matową powierzchnią. Łączą lekkość z wytrzymałością konstrukcyjną i są przeznaczone do pakowania warzyw, mięsa i innych świeżych produktów spożywczych.
- Grubość blachy wynosi obecnie od 0,05 do 1,00 mm i można ją dobierać w zależności od struktury produktu i wymagań aplikacji.
Obejrzyj gotowy, biodegradowalny pojemnik na żywność na bazie bambusa
Od złożonych granulatów po ciągłe arkusze, a następnie trójwymiarowe opakowania poprzez formowanie próżniowe, biodegradowalne kompozyty na bazie bambusa przeszły od przetwarzania surowców do końcowego zastosowania, otwierając nowy kierunek dla naturalnych włókien roślinnych w opakowaniach do żywności.
Od opracowania do zastosowania: kontynuacja prac nad przetwarzaniem kompozytów bambusowych
- Opracowanie biodegradowalnego opakowania na bazie bambusa nie jest zadaniem pojedynczej maszyny ani etapu procesu. Obejmuje obróbkę surowców, modyfikację związków, wytłaczanie i dalszą obróbkę.
- Od wczesnych prac nad formułowaniem, poprzez modyfikację powierzchni proszku bambusowego i mieszanie, po wytłaczanie arkuszy i termoformowanie próżniowe, warunki przetwarzania muszą być stale dostosowywane, aby odpowiadały materiałowi.
- W tym łańcuchu system wytłaczania arkuszy jest łącznikiem pomiędzy kompozytem a gotowym produktem opakowaniowym. Wydajność plastyfikowania, odpowietrzanie, konfiguracja matrycy oraz chłodzenie i ustawienie – wszystko to wpływa na jakość arkusza i wydajność formowania na dalszym etapie.
- JWELL w dalszym ciągu udoskonala sprzęt i procesy do wytłaczania arkuszy PLA, PBAT, kompozytów wypełnionych biomasą i innych nowych materiałów opakowaniowych.
- Konfigurując sprzęt i dostosowując procesy do różnych właściwości surowców, JWELL pomaga producentom opakowań rozszerzyć opcje wytłaczania arkuszy i przenieść nowe kompozyty z etapu opracowywania receptury do produkcji.
Często zadawane pytania
P: Jakie problemy mogą wystąpić podczas termoformowania próżniowego arkusza wypełnionego bambusem?
Odp.: Typowe problemy obejmują nierównomierne zwiotczenie podczas ogrzewania, miejscowe nadmierne rozciąganie, nierówny rozkład grubości ścianek i widoczną teksturę cząstek bambusa na powierzchni. Są one zwykle związane z jednorodnością grubości blachy, rozkładem temperatury ogrzewania i ciągliwością materiału. Kontrolowanie tolerancji grubości blachy, dopasowanie krzywej nagrzewania i dostosowanie receptury do głębokości formowania może poprawić wydajność termoformowania.
P: Skąd bierze się przewaga kosztowa biodegradowalnego arkusza wypełnionego bambusem?
Odp.: Jako naturalny wypełniacz, proszek bambusowy zazwyczaj kosztuje mniej w przeliczeniu na jednostkę niż żywice biodegradowalne, takie jak PLA i PBAT, zatem określone obciążenie wypełniaczem może obniżyć koszt materiału. Większe obciążenie wypełniaczem wpływa jednak na stabilność przetwarzania i wydajność arkusza, dlatego należy znaleźć równowagę pomiędzy modyfikacją na początku, konfiguracją wytłaczania i formowaniem na dalszym etapie. To, czy przewaga kosztowa zostanie zrealizowana, zależy od tego, jak dobrze dopasowany jest projekt receptury, zawartość wypełniacza i konfiguracja sprzętu.
P: W jaki sposób rozdrobnienie i źródło proszku bambusowego wpływają na podawanie i jakość powierzchni arkusza?
Odp.: Drobniejszy proszek bambusowy rozprowadza się bardziej równomiernie, ale ma mniejszą gęstość nasypową, co utrudnia podawanie i wymaga odpowiedniej metody karmienia. Grubsze cząstki mają tendencję do tworzenia widocznej tekstury cząstek na powierzchni arkusza, wpływając na wygląd i jakość powierzchni. Proszek bambusowy z różnych źródeł może również różnić się zawartością wilgoci i poziomem zanieczyszczeń, dlatego przed przetwarzaniem należy go przesiać i kontrolować zgodnie z wymaganiami receptury.
P: Czy na tej samej linii arkuszy można również drukować PET, PP i PS?
Odp.: Platforma do wytłaczania arkuszy JWELL obejmuje systemy PET, PP, PS i inne materiały, z konfiguracjami dostosowanymi do charakterystyki przetwarzania każdego materiału. Kiedy biodegradowalne związki wypełnione bambusem działają na tej samej platformie, należy odpowiednio dostosować parametry śruby, odpowietrzania i chłodzenia. Dzięki temu producenci mogą obsługiwać zarówno materiały konwencjonalne, jak i materiały pochodzenia biologicznego na jednej platformie sprzętowej.
Opracowujesz biodegradowalny arkusz wypełniony bambusem? Podaj nam obciążenie włókien, docelową grubość arkusza i wymagania dotyczące termoformowania, a zespół JWELL do wytłaczania arkuszy może zalecić odpowiednie konfiguracje ślimaków, układy odpowietrzające i parametry trzech rolek.