1. Przetwarzanie surowców: przekształcanie śmieci w masę włóknistą
Opakowania z formowanej masy celulozowej są wykonane z wielu różnych materiałów, takich jak wytłoki z trzciny cukrowej, słoma pszenna, bambus, wyrzucone gazety i skrawki kartonów. Tłok z trzciny cukrowej jest dobrym przykładem materiału, który nadaje się do produkcji-wysokiej jakości opakowań, ponieważ ma rozsądną długość włókien i wysoką wytrzymałość. Aby przetworzyć surowce, musisz wykonać następujące czynności:
Sortowanie i kruszenie: Surowce trafiają do rozcieracza hydraulicznego po ręcznym lub mechanicznym przesianiu i oczyszczeniu z zanieczyszczeń, takich jak tworzywa sztuczne i metale. Ta maszyna wykorzystuje-szybko poruszającą się wodę i siłę wirnika do rozbicia kartonu na wymieszaną włóknistą zawiesinę w ciągu 5 do 8 minut. Na przykład podczas pracy z suchą tekturą celulozową o masie 60 kg ważne jest, aby okres namaczania wynosił od 5 do 10 minut, aby włókna zostały całkowicie oddzielone.
Przesiewanie i czyszczenie: Sito służy do przesiewania pokruszonej gnojowicy w celu pozbycia się piasku i innych dużych kawałków, które nie zostały rozdrobnione. W niektórych procedurach będzie używany sprzęt do oczyszczania odśrodkowego w celu ekstrakcji substancji zanieczyszczających o większej gęstości i oczyszczenia szlamu.
Łączenie i mieszanie: Do zawiesiny dodaje się-dodatki spożywcze w zależności od wymaganego działania produktu, w tym wodoodporności, odporności na olej i-ognioodporności. Na przykład dodatki wodoodporne mogą sprawić, że opakowanie będzie bardziej stabilne w wilgotnych warunkach, a środki odpychające olej będą dobre w przypadku kontaktu z żywnością. Aby uzyskać najlepszy efekt formowania, stężenie zaczynu po wymieszaniu powinno wynosić od 0,5% do 2%, a wartość pH powinna wynosić od 4,5 do 5,0.
2. Proces formowania polega na osadzaniu włókien w trzech wymiarach i kształtowaniu ich struktury.
Najważniejszym etapem wytwarzania opakowań z masy celulozowej jest formowanie, czyli umieszczanie włókien na powierzchni formy poprzez adsorpcję fizyczną lub nacisk mechaniczny w celu uzyskania wymaganego kształtu. Formowanie próżniowe, formowanie sprężonym powietrzem i formowanie fug to popularne sposoby osiągnięcia tego celu.
Aby uformować próżniowo, umieść porowatą formę z siatki metalowej w zawiesinie i użyj pompy próżniowej, aby wyssać powietrze z wnęki formy. Spowoduje to równomierne rozprowadzenie włókien w zawiesinie na powierzchni formy siatkowej. Zabierz formę do stacji suszenia, gdy warstwa włókien osiągnie grubość 2–3 mm. To podejście sprawdza się w przypadku cienkościennych-elementów-o wysokiej precyzji, takich jak wkładki do telefonów i etui na słuchawki.
Jak wytwarzać rzeczy za pomocą sprężonego powietrza: Wykorzystuje sprężone powietrze jako źródło zasilania, aby przyspieszyć osadzanie i suszenie włókien na powierzchni formy, co różni się od formowania próżniowego. Ta metoda jest bardziej wydajna w wytwarzaniu rzeczy, ale aby uniknąć nierównomiernego rozkładu włókien, należy bardzo uważać na ciśnienie powietrza i natężenie przepływu zawiesiny.
Jak formować zaprawą: W przypadku przedmiotów o skomplikowanych kształtach lub standardowych partiach (takich jak naczynia stołowe) pompa ilościowa przesyła zawiesinę do uszczelnionej wnęki formy, a włókna są umieszczane na miejscu pod wpływem ciśnienia formy i grawitacji. Ta metoda może zmniejszyć ilość odpadów szlamowych, ale forma jest dość droga.
3. Kształtowanie i suszenie: przekształcenie wilgotnego kęsa w mocną konstrukcję
Powstały mokry kęs ma w sobie dużo wilgoci, sięgającej 70% do 80%. Aby pozbyć się wilgoci i zapewnić lepsze przyleganie włókien, należy je wysuszyć i sprasować na gorąco. Istnieją dwa rodzaje suszenia: suszenie w formie i suszenie poza formą.
W przypadku metody prasowania na mokro mokry kęs wprowadza się bezpośrednio do formy do prasowania na gorąco, gdzie jest suszony i jednocześnie kształtowany w temperaturze 180–220 stopni i pod ciśnieniem 0,4–0,6 MPa. Technologia ta jest powszechnie stosowana do pakowania-wysokiej elektroniki, ponieważ charakteryzuje się krótkim cyklem produkcyjnym (około 30–50 sekund na sztukę), płaską powierzchnią i dużą precyzją wymiarową. Na przykład seria Lenovo ThinkPad X1 ma wyściółkę-formowaną z masy celulozowej, w której zastosowano metodę prasowania na mokro, co czyni ją o 30% mocniejszą niż metoda prasowania na sucho.
Suszenie zewnętrzne (metoda prasowania na sucho): Mokre półfabrykaty suszy się do wilgotności 15% do 20% przy użyciu suszarki lub energii słonecznej. Następnie kształtuje się je poprzez prasowanie na gorąco. To podejście nie wymaga dużego sprzętu, ale stopień skurczu produktu jest dość znaczny (do 5–10%), dlatego najlepiej sprawdza się w przypadku produktów z niższej półki-, takich jak tacki na jajka i tacki na owoce.
4. Po przetworzeniu: Ostateczne poprawki poprawiające dokładność i użyteczność
Aby mieć pewność, że produkt spełnia standardy jakości, musi przejść etapy obejmujące cięcie, kontrolę, dezynfekcję i pakowanie po wyschnięciu i nadaniu mu kształtu.
Cięcie i kształtowanie krawędzi: Używanie laserów lub maszyn do wycinania zadziorów z przedmiotów i form do prasowania na gorąco w celu naprawienia zniekształceń. Na przykład dokładność cięcia-opakowań słuchawek wysokiej klasy musi wynosić ± 0,1 mm, aby zminimalizować przerwy w montażu.
Obróbka powierzchniowa: Drukowanie, laminowanie lub barwienie w razie potrzeby. Drukowanie tuszem-na bazie wody może zapewnić piękne wzory w wielu kolorach, a powłoka z folii PLA może zwiększyć odporność opakowań na wilgoć. Niektóre produkty wykorzystują również druk transferowy do drukowania skomplikowanych logo na nierównych powierzchniach.
Kontrola jakości: Maszyny służą do sprawdzania rozmiaru, wytrzymałości i czystości produktów. Można na przykład użyć maszyny do testowania ściskania, aby sprawdzić, czy opakowanie wytrzyma upadek z wysokości 1,5 metra, lub chromatografii gazowej w celu znalezienia pozostałości materiałów niebezpiecznych.
5. Innowacje procesowe: najważniejsza rzecz, która czyni przemysł lepszym
Dzięki nowej technologii proces wytwarzania opakowań z formowanej masy celulozowej staje się inteligentniejszy i wydajniejszy:
System obiegu zamkniętego: Niektóre firmy wykorzystują technologię obiegu wody i odzyskiwania masy celulozowej w celu oczyszczenia ścieków produkcyjnych i wykorzystania ich ponownie do produkcji masy celulozowej. Zmniejsza to zużycie wody o ponad 30%.
Cyfrowe projektowanie form: wykorzystanie technologii CAD/CAM do ulepszenia struktury form, dzięki czemu potrzeba mniej prób. Na przykład wykonanie form do pakowania Huawei Mate 60 Pro zajmuje teraz tylko 18 dni zamiast 45 dni.
Dodanie nanocelulozy do opakowania może sprawić, że będzie ono o 40% mocniejsze i zużyje mniej surowca. Dzięki tej technologii opakowanie z włókna bambusowego Sony prezentowane na targach CES 2025 wytrzymuje ciśnienie 120 kPa.
