- Оскільки попит на екологічну упаковку продовжує зростати, композити, що поєднують натуральні рослинні волокна з біорозкладаними полімерами, привертають все більше уваги як новий клас пакувального матеріалу. Бамбук широко доступний і поновлюваний, а додавання бамбукового порошку в біорозкладні смоли є альтернативою звичайній пластиковій упаковці.
- Проте суміші з бамбуковим наповнювачем під час обробки поводяться інакше, ніж стандартна пластикова сировина. Сумісність волокна з полімером, здатність до плавлення та пластифікації компаунду, а також стабільність утворення листів – усе це впливає на якість кінцевого пакувального продукту. Тому переробка модифікованих бамбукових композитів у листи, які надійно працюють у вакуумному термоформуванні, є ключовим кроком до практичного застосування.
- Щоб задовольнити ці вимоги до обробки, JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. використала свій досвід у виробництві та розробці обладнання для екструзії листів, щоб адаптувати конфігурацію екструдера та налаштування процесу для біорозкладаних композитів на основі бамбука. Робота досліджувала листову екструзію та вакуумне формування для цих матеріалів і призвела до розробки одноразового харчового контейнера на основі бамбука, що біологічно розкладається, для упаковки свіжих продуктів.
- Поєднуючи підготовку бамбукового композиту, екструзію листів і вакуумне термоформування, проект демонструє шлях від обробки сировини до готового пакувального продукту для цього нового класу композитів з біомаси.
Від бамбукового порошку до біорозкладаної суміші: модифікація сировини як відправна точка
Поєднання бамбукового порошку з біорозкладними полімерами, такими як PLA і PBAT, створює нові варіанти матеріалів для упаковки. Однак натуральні рослинні волокна є гідрофільними і не повністю сумісні з деякими полімерними матрицями. Просте змішування може призвести до агломерації порошку, поганої дисперсії та підвищеної крихкості, що, у свою чергу, впливає на ефективність обробки та якість кінцевого продукту.
Таким чином, бамбукова сировина потребує відповідної обробки перед екструзією листа, а її зв’язок із полімерною матрицею має бути покращено шляхом модифікації компаунду.
Підготовка початкового матеріалу в цьому проекті включає наступні етапи:
- Обробка сировини: бамбуковий порошок подрібнюють до необхідної тонкості, щоб підготувати його до компаундування.
- Модифікація поверхні: бамбуковий порошок піддається поверхневій активації для покращення міжфазного зв’язку з біорозкладаним полімером.
- Склад і змішування: модифікований бамбуковий порошок поєднується з біорозкладаними смолами, такими як PLA і PBAT, відповідно до вимог до матеріалу та обробки.
- Компаундування та гранулювання: двошнековий екструдер розплавляє, змішує та диспергує компоненти для отримання комбінованих гранул на основі бамбука для подальшої екструзії листів.
Після модифікації та компаундування бамбуковий компонент надходить на обробку листів у формі гранул, забезпечуючи сировинну основу для безперервної екструзії.
Система екструзії: оптимізована конфігурація для бамбукових композитів
- Після компаундування матеріал необхідно додатково переробити в суцільний лист, придатний для вакуумного термоформування.
- Порівняно зі звичайними пластиковими гранулами, біорозкладні суміші з бамбуковим наповнювачем висувають інші вимоги до здатності до пластифікації, вентиляції та контролю параметрів обробки. Екструдер повинен не тільки повністю пластифікувати матеріал, але й контролювати його термічну історію, стабільність розплаву та безперервну продуктивність.
- Для цього проекту компанія JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. використовувала одношнековий процес екструзії листів і відповідно оптимізувала конструкцію шнека.
Основний процес:
Бамбукові гранули
одношнекова плавка і пластифікація
екструзія плоскої матриці підвісного типу
трьохвалкове охолодження і формування
намотування листа
- Екструдер оснащений вентильованим шнеком. Узгоджене регулювання геометрії шнека та умов обробки покращує пластифікацію та вентиляцію відповідно до біорозкладних сполук із бамбуковим наповненням.
- З композитами, що містять природні рослинні компоненти, необхідно ретельно підбирати геометрію шнека, контроль температури, швидкість шнека та продуктивність. Регулювання структури обладнання та параметрів процесу забезпечує стабільне перетворення компаунду в суцільний лист. Платформа для екструзії листів JWELL також може бути налаштована з одношнековими або паралельними двошнековими установками, залежно від рецептури, завантаження бамбука та необхідної потужності.
Від матриці до тривалкового блоку: формування листа та контроль товщини
- Після плавлення та пластифікації матеріал потрапляє в плоску матрицю підвісного типу, де канали потоку розподіляють його в суцільний лист.
- Фільєра є ключовим компонентом, що впливає на поперечний розподіл товщини та формування листа. Для компаундів з бамбуковим наповнювачем умови екструзії повинні відповідати характеристикам текучості матеріалу, щоб розплав стабільно проходив крізь фільєру та утворював однорідний суцільний лист.
- Потім лист надходить у тривалковий блок для охолодження, каландрування та схоплювання.
- Тривалкова установка охолоджує лист і контролює товщину за рахунок взаємодії його валків. Під час виробництва температуру рулону, зазор між рулонами та швидкість лінії необхідно регулювати відповідно до матеріалу та досягнення стану листа, необхідного для намотування та подальшого вакуумного термоформування.
- Після охолодження і схоплювання лист намотується і переходить на вакуумне термоформування.
- Від одногвинтової пластифікації до екструзії з плоскою матрицею до тривалкового охолодження та схоплювання, кожна стадія має бути налаштована відповідно до характеристик композиту. Ця координація є фундаментальною для безперервного виробництва листів із нових композитів біомаси.
Подивіться, як працює лінія екструзії листів
Від екструзії листів до вакуумного термоформування: харчові контейнери з бамбука
- Для виробників упаковки екструзія листів — це не лише виробничий процес; лист також повинен відповідати вимогам подальшого термоформування.
- Після виготовлення біорозкладаного листа на основі бамбука було використано вакуумне термоформування для перетворення безперервного листа в одноразові харчові контейнери для пакування свіжих продуктів.
- Ємності мають прямокутну форму і колір натурального бамбука з матовою поверхнею. Вони поєднують невелику вагу з міцністю конструкції і призначені для пакування овочів, м'яса та інших свіжих харчових продуктів.
- Товщина листа в даний час коливається від 0,05 до 1,00 мм і може бути обрана відповідно до структури продукту та вимог до застосування.
Подивіться готовий біологічно розкладаний харчовий контейнер на основі бамбука
Від компаундних гранул до безперервних листів, а потім до тривимірної упаковки через вакуумне формування, біологічно розкладані композити на основі бамбука перейшли від переробки сировини до кінцевого використання, відкриваючи новий напрямок для натуральних рослинних волокон у харчовій упаковці.
Від розробки до застосування: продовження роботи з обробки бамбукових композитів
- Розробка біорозкладаного пакувального продукту на основі бамбука не є роботою однієї машини чи етапу процесу. Він передбачає обробку сировини, модифікацію сполуки, екструзію та подальшу обробку.
- Умови обробки необхідно постійно коригувати відповідно до матеріалу, починаючи від початкової роботи над формулюванням і закінчуючи модифікацією поверхні бамбукового порошку та компаундуванням до екструзії листів і вакуумного термоформування.
- У цьому ланцюжку система екструзії листів є ланкою між композитом і готовим пакувальним продуктом. Здатність до пластифікації, вентиляція, конфігурація матриці, охолодження та схоплювання – все це впливає на якість листа та продуктивність формування.
- JWELL продовжує вдосконалювати обладнання для екструзії листів і процеси для PLA, PBAT, композитів, наповнених біомасою, та інших нових пакувальних матеріалів.
- Конфігуруючи обладнання та адаптуючи процеси до різних характеристик сировини, JWELL допомагає виробникам упаковки розширювати можливості екструзії листів і переміщувати нові композити від розробки рецептур до виробництва.
FAQ
З: Які проблеми можуть виникнути під час вакуумного термоформування бамбукового листа?
A: До поширених проблем належать нерівномірне провисання під час нагрівання, локальне надмірне розтягування, нерівномірний розподіл товщини стінок і видима текстура частинок бамбука на поверхні. Зазвичай вони пов’язані з рівномірністю товщини листа, розподілом температури нагріву та пластичністю матеріалу. Контроль допуску на товщину листа, узгодження кривої нагріву та регулювання складу для глибини формування можуть покращити ефективність термоформування.
З: Звідки береться цінова перевага біорозкладаного листа з бамбуковим наповнювачем?
A: Як природний наповнювач бамбуковий порошок зазвичай коштує дешевше за одиницю, ніж біологічно розкладані смоли, такі як PLA і PBAT, тому певне завантаження наповнювача може зменшити витрати на матеріал. Більше завантаження наповнювача, однак, впливає на стабільність обробки та продуктивність листа, тому необхідно знайти баланс між початковою модифікацією, конфігурацією екструзії та подальшим формуванням. Чи буде реалізована цінова перевага, залежить від того, наскільки добре узгоджені дизайн рецептури, завантаження наповнювача та конфігурація обладнання.
З: Як тонкість і джерело бамбукового порошку впливають на подачу та якість поверхні листа?
Відповідь: дрібніший бамбуковий порошок розподіляється більш рівномірно, але має меншу насипну щільність, що ускладнює годування та вимагає відповідного методу годування. Більш грубі частинки мають тенденцію створювати видиму текстуру частинок на поверхні листа, що впливає на зовнішній вигляд і якість поверхні. Бамбуковий порошок з різних джерел також може відрізнятися за вмістом вологи та рівнями домішок, тому його слід перевіряти та контролювати відповідно до вимог рецептури перед обробкою.
Питання: Чи може одна і та ж лінія листів обробляти PET, PP та PS?
A: Платформа для екструзії листів JWELL охоплює ПЕТ, ПП, ПС та інші системи матеріалів із конфігураціями, адаптованими до характеристик обробки кожного матеріалу. Коли біорозкладні суміші з бамбуковим наповнювачем працюють на одній платформі, параметри гвинта, вентиляції та охолодження повинні бути відповідно налаштовані. Це дозволяє виробникам обробляти як звичайні, так і біоматеріали на одній платформі обладнання.
Розробляєте біорозкладану плівку з бамбуковим наповненням? Повідомте нам про навантаження волокна, цільову товщину листа та вимоги до термоформування, і команда екструзії листів JWELL може порекомендувати відповідні конфігурації шнеків, вентиляційні пристрої та параметри трьох роликів.