- Vzhledem k tomu, že poptávka po udržitelných obalech stále roste, přitahují kompozity kombinující přírodní rostlinná vlákna s biologicky odbouratelnými polymery stále větší pozornost jako nová třída obalových materiálů. Bambus je široce dostupný a obnovitelný a začlenění bambusového prášku do biologicky odbouratelných pryskyřic nabízí alternativu ke konvenčním plastovým obalům.
- Směsi plněné bambusem se však při zpracování chovají odlišně od standardních plastových surovin. Kompatibilita vlákna a polymeru, tavení a plastifikační chování směsi a stabilita tvorby fólie ovlivňují kvalitu konečného obalového produktu. Zpracování modifikovaných bambusových kompozitů na plech, který spolehlivě funguje při vakuovém tepelném tvarování, je proto klíčovým krokem k praktickému použití.
- K řešení těchto požadavků na zpracování využila společnost JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. své zkušenosti s výrobou a konstrukcí zařízení pro vytlačování plechů, aby přizpůsobila konfiguraci extrudéru a nastavení procesu pro biologicky odbouratelné kompozity na bázi bambusu. Práce zkoumala vytlačování plechů a vakuové tvarování pro tyto materiály a vedla k vývoji jednorázové biologicky rozložitelné nádoby na potraviny na bázi bambusu pro balení čerstvých potravin.
- Kombinací přípravy bambusového kompozitu, vytlačování listů a vakuového tepelného tvarování projekt demonstruje cestu od zpracování surovin až po hotový obalový produkt pro tuto novou třídu kompozitů z biomasy.
Od bambusového prášku k biologicky odbouratelné směsi: Úprava surovin jako výchozí bod
Složení bambusového prášku s biologicky odbouratelnými polymery, jako jsou PLA a PBAT, vytváří nové materiálové možnosti pro balení. Přírodní rostlinná vlákna jsou však hydrofilní a nejsou plně kompatibilní s některými polymerními matricemi. Jednoduché míšení může vést k aglomeraci prášku, špatné disperzi a zvýšené křehkosti, což zase ovlivňuje výkonnost zpracování a kvalitu konečného produktu.
Bambusová surovina proto potřebuje před extruzí listu vhodné ošetření a její spojení s polymerní matricí se musí zlepšit modifikací směsi.
Příprava vstupního materiálu v tomto projektu zahrnuje následující kroky:
- Zpracování surovin: Bambusový prášek se mele na požadovanou jemnost, aby se připravil pro kompaundaci.
- Povrchová úprava: Bambusový prášek prochází povrchovou aktivací, aby se zlepšila mezifázová vazba s biologicky odbouratelným polymerem.
- Formulace a míchání: Modifikovaný bambusový prášek je smíchán s biologicky odbouratelnými pryskyřicemi, jako je PLA a PBAT, podle požadavků na materiál a zpracování.
- Kompaundování a peletizace: Dvoušnekový extrudér taví, mísí a disperguje komponenty za účelem výroby složených pelet na bázi bambusu pro následné vytlačování listů.
Po úpravě a složení vstupuje bambusová složka do zpracování listů ve formě pelet, které poskytují surovinový základ pro kontinuální extruzi.
Vytlačovací systém: Optimalizovaná konfigurace pro bambusové kompozity
- Po složení musí být materiál dále zpracován na souvislou fólii vhodnou pro vakuové tvarování za tepla.
- Ve srovnání s konvenčními plastovými peletami kladou biologicky odbouratelné směsi plněné bambusem jiné požadavky na plastifikační kapacitu, odvětrávání a řízení parametrů zpracování. Extrudér musí nejen plně plastifikovat materiál, ale také řídit jeho tepelnou historii, stabilitu taveniny a kontinuální výstup.
- Pro tento projekt použila společnost JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. proces vytlačování plechu s jedním šnekem a odpovídajícím způsobem optimalizovala konstrukci šneku.
Hlavní procesní tok je:
Bambusové pelety
jednošnekové tavení a plastifikování
vytlačování ploché matrice závěsného typu
tříválcové chlazení a tvarování
navíjení listu
- Extrudér je vybaven odvzdušňovacím šnekem. Koordinované nastavení geometrie šroubu a podmínek zpracování zlepšuje plastifikaci a odvětrání tak, aby vyhovovaly biologicky odbouratelným sloučeninám plněným bambusem.
- U kompozitů obsahujících přírodní rostlinné složky je třeba pečlivě sladit geometrii šroubu, kontrolu teploty, rychlost šroubu a výkon. Úprava struktury zařízení a procesních parametrů podporuje stabilní přeměnu směsi na kontinuální arch. Platforma pro vytlačování plechů společnosti JWELL může být také konfigurována buď s jedním šnekem, nebo paralelně se dvěma šneky, v závislosti na složení, zatížení bambusu a požadované kapacitě.
Od raznice k tříválcové jednotce: Tvorba plechu a kontrola tloušťky
- Po roztavení a plastifikaci materiál vstupuje do ploché matrice typu závěsu, kde jej průtokové kanály rozdělují do souvislého listu.
- Forma je klíčovou součástí ovlivňující příčné rozložení tloušťky a tvorbu plechu. U směsí plněných bambusem musí být podmínky vytlačování přizpůsobeny chování materiálu při toku, aby tavenina procházela průtlačnicí stabilně a vytvářela stejnoměrný souvislý list.
- List pak vstupuje do tříválcové jednotky pro chlazení, kalandrování a tuhnutí.
- Tříválcová jednotka ochlazuje plech a řídí tloušťku prostřednictvím interakce svých válců. Při výrobě musí být teplota válce, mezera mezi válci a rychlost linky nastaveny tak, aby vyhovovaly materiálu a aby se dosáhlo stavu plechu požadovaného pro navíjení a následné vakuové tvarování za tepla.
- Po ochlazení a vytvrzení se plech navine a přejde k vakuovému tepelnému tvarování.
- Od plastifikace jedním šnekem přes vytlačování plochými matricemi až po tříválcové chlazení a tuhnutí, každý stupeň musí být nakonfigurován v souladu s charakteristikami kompozitu. Tato koordinace je zásadní pro kontinuální výrobu plechů z nových kompozitů z biomasy.
Sledujte provoz výrobní linky na vytlačování plechů
Od vytlačování plechu k vakuovému tepelnému tvarování: Nádoby na potraviny na bázi bambusu
- Pro výrobce obalů není vytlačování plechů pouze o výrobním procesu; plech musí také splňovat požadavky na následné tvarování za tepla.
- Poté, co byla připravena biologicky odbouratelná fólie na bázi bambusu, bylo použito vakuové tvarování za tepla k přeměně souvislé fólie na jednorázové nádoby na potraviny pro balení čerstvých potravin.
- Nádoby mají obdélníkový tvar a přírodní bambusovou barvu s matným povrchem. Kombinují nízkou hmotnost se strukturální pevností a jsou určeny pro balení zeleniny, masa a dalších čerstvých potravin.
- Tloušťka plechu se v současnosti pohybuje od 0,05 do 1,00 mm a lze ji vybrat podle struktury produktu a požadavků aplikace.
Podívejte se na hotovou biodegradovatelnou nádobu na potraviny na bázi bambusu
Od složených pelet po souvislou fólii a poté až po trojrozměrné balení prostřednictvím vakuového tvarování se biologicky odbouratelné kompozity na bázi bambusu posunuly od zpracování surovin ke konečnému použití a otevřely nový směr pro přírodní rostlinná vlákna v balení potravin.
Od vývoje k aplikaci: Pokračující práce na zpracování bambusových kompozitů
- Vývoj biologicky rozložitelného obalového produktu na bázi bambusu není dílem jediného stroje nebo procesního kroku. Zahrnuje úpravu surovin, modifikaci směsi, extruzi a následné zpracování.
- Od raných přípravných prací přes povrchovou úpravu bambusového prášku a kompaundaci až po vytlačování listů a vakuové tvarování za tepla, musí být podmínky zpracování průběžně upravovány tak, aby vyhovovaly materiálu.
- V tomto řetězci je systém vytlačování fólie spojovacím článkem mezi kompozitem a hotovým obalovým produktem. Plastifikační kapacita, odvětrávání, konfigurace matrice a chlazení a nastavení, to vše ovlivňuje kvalitu plechu a výkon následného tvarování.
- JWELL pokračuje ve zdokonalování zařízení a procesů pro vytlačování plechů pro PLA, PBAT, kompozity plněné biomasou a další nové obalové materiály.
- Konfigurací zařízení a přizpůsobením procesů různým charakteristikám surovin pomáhá JWELL výrobcům obalů rozšířit možnosti vytlačování plechů a přesunout nové kompozity z vývoje receptur do výroby.
FAQ
Otázka: Jaké problémy mohou nastat při vakuovém tepelném tvarování bambusové desky?
Odpověď: Mezi běžné problémy patří nerovnoměrné prohýbání během zahřívání, lokalizované nadměrné napínání, nerovnoměrné rozložení tloušťky stěny a viditelná textura bambusových částic na povrchu. Ty se obvykle týkají rovnoměrnosti tloušťky plechu, rozložení teploty ohřevu a tažnosti materiálu. Řízení tolerance tloušťky plechu, přizpůsobení křivky ohřevu a úprava složení pro hloubku tvarování může zlepšit výkon tvarování za tepla.
Otázka: Odkud pochází cenová výhoda biologicky odbouratelného listu plněného bambusem?
Odpověď: Jako přírodní plnivo stojí bambusový prášek na jednotku obvykle méně než biologicky odbouratelné pryskyřice, jako jsou PLA a PBAT, takže dané množství plniva může snížit náklady na materiál. Vyšší obsah plniva však ovlivňuje stabilitu zpracování a výkon plechu, takže je třeba najít rovnováhu mezi modifikací proti směru proudění, konfigurací vytlačování a tvarováním po proudu. Zda je výhoda z hlediska nákladů realizována, závisí na tom, jak dobře jsou sladěny design receptury, plnění plniva a konfigurace zařízení.
Otázka: Jak jemnost a zdroj bambusového prášku ovlivňují podávání a kvalitu povrchu listu?
Odpověď: Jemnější bambusový prášek se rozptyluje rovnoměrněji, ale má nižší objemovou hustotu, což ztěžuje krmení a vyžaduje odpovídající způsob krmení. Hrubší částice mají tendenci vytvářet viditelnou texturu částic na povrchu listu, což ovlivňuje vzhled a kvalitu povrchu. Bambusový prášek z různých zdrojů se také může lišit v obsahu vlhkosti a úrovní nečistot, takže by měl být před zpracováním tříděn a kontrolován podle požadavků na složení.
Otázka: Může na stejné lince archů pracovat také PET, PP a PS?
Odpověď: Platforma pro vytlačování plechů společnosti JWELL pokrývá PET, PP, PS a další materiálové systémy s konfiguracemi přizpůsobenými charakteristikám zpracování každého materiálu. Když biologicky odbouratelné směsi plněné bambusem běží na stejné platformě, je třeba odpovídajícím způsobem upravit parametry šroubu, ventilace a chlazení. To umožňuje výrobcům manipulovat s konvenčními i biologickými materiály na jedné platformě zařízení.
Vyvíjíte biologicky rozložitelný list plněný bambusem? Sdělte nám své zatížení vláken, cílovou tloušťku plechu a požadavky na tvarování za tepla a tým pro vytlačování plechu JWELL vám může doporučit vhodné konfigurace šroubů, odvzdušňovací uspořádání a parametry tří válců.