- Тъй като търсенето на устойчиви опаковки продължава да расте, композитите, съчетаващи естествени растителни влакна с биоразградими полимери, привличат все по-голямо внимание като нов клас опаковъчен материал. Бамбукът е широко достъпен и възобновяем, а включването на бамбуков прах в биоразградими смоли предлага алтернатива на конвенционалните пластмасови опаковки.
- Съединенията с бамбуков пълнеж обаче се държат различно от стандартните пластмасови суровини по време на обработката. Съвместимостта на влакната и полимера, поведението на съединението при топене и пластифициране и стабилността на формирането на листа влияят върху качеството на крайния опаковъчен продукт. Следователно обработката на модифицирани бамбукови композити в лист, който работи надеждно при вакуумно термоформоване, е ключова стъпка към практическо приложение.
- За да отговори на тези изисквания за обработка, JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. използва опита си в производството и инженеринга на оборудване за екструдиране на листове, за да адаптира конфигурацията на екструдера и настройките на процеса за биоразградими композити на базата на бамбук. Работата изследва екструдирането на листове и вакуумното формоване за тези материали и доведе до разработването на биоразградим хранителен контейнер на бамбукова основа за еднократна употреба за опаковане на пресни храни.
- Чрез комбиниране на подготовка на бамбуков композит, екструдиране на листове и вакуумно термоформоване, проектът демонстрира пътя от обработката на суровината до готовия опаковъчен продукт за този нов клас композитни материали от биомаса.
От бамбуков прах до биоразградимо съединение: Модификация на суровината като отправна точка
Смесването на бамбуков прах с биоразградими полимери като PLA и PBAT създава нови възможности за материали за опаковане. Естествените растителни влакна обаче са хидрофилни и не са напълно съвместими с някои полимерни матрици. Простото смесване може да доведе до агломерация на прах, лошо разпръскване и повишена крехкост, което от своя страна влияе върху производителността на обработката и качеството на крайния продукт.
Следователно бамбуковата суровина се нуждае от подходящо третиране преди екструдирането на листа и нейното свързване с полимерната матрица трябва да се подобри чрез модификация на съединението.
Подготовката на предния материал в този проект включва следните стъпки:
- Обработка на суровината: Бамбуковият прах се смила до необходимата финост, за да се подготви за смесване.
- Повърхностна модификация: Бамбуковият прах претърпява повърхностно активиране, за да се подобри междинното свързване с биоразградимия полимер.
- Формулиране и смесване: Модифицираният бамбуков прах се смесва с биоразградими смоли като PLA и PBAT в съответствие с изискванията за материал и обработка.
- Смесване и пелетизиране: Двушнеков екструдер разтопява, смесва и диспергира компонентите, за да произведе смесени пелети на базата на бамбук за екструдиране на листа надолу по веригата.
След модификация и смесване, бамбуковият компонент влиза в обработката на листове под формата на пелети, осигурявайки основата на суровината за непрекъснато екструдиране.
Система за екструдиране: Оптимизирана конфигурация за бамбукови композити
- След смесване материалът трябва да бъде допълнително обработен в непрекъснат лист, подходящ за вакуумно термоформоване.
- В сравнение с конвенционалните пластмасови пелети, пълните с бамбук биоразградими съединения поставят различни изисквания към капацитета на пластифициране, вентилацията и контрола на параметрите на обработка. Екструдерът трябва не само да пластифицира напълно материала, но и да управлява неговата термична история, стабилност на стопилката и непрекъсната производителност.
- За този проект JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. използва процес на екструдиране на лист с един винт и съответно оптимизира дизайна на винта.
Основният поток на процеса е:
Бамбукови пелети
едношнеково топене и пластифициране
екструдиране с плоска матрица тип закачалка
тривалцово охлаждане и формоване
навиване на листа
- Екструдерът е снабден с вентилиран шнек. Координираното регулиране на геометрията на шнека и условията на обработка подобрява пластифицирането и вентилацията, за да отговарят на биоразградимите съединения с бамбуков пълнеж.
- При композити, съдържащи естествени растителни компоненти, геометрията на винта, контролът на температурата, скоростта на винта и производителността трябва да бъдат внимателно съгласувани. Регулирането на структурата на оборудването и параметрите на процеса поддържа стабилно превръщане на сместа в непрекъснат лист. Платформата за екструдиране на листове на JWELL също може да бъде конфигурирана с едношнекови или паралелни двушнекови настройки, в зависимост от формулировката, натоварването на бамбук и необходимия капацитет.
От матрица до триролков модул: Формиране на листа и контрол на дебелината
- След разтопяване и пластифициране, материалът навлиза в плоска матрица тип закачалка, където каналите на потока го разпределят в непрекъснат лист.
- Матрицата е ключов компонент, влияещ върху напречното разпределение на дебелината и формирането на листа. За съединения с бамбуков пълнеж, условията на екструзия трябва да бъдат съобразени с поведението на потока на материала, така че стопилката да преминава стабилно през матрицата и да образува равномерен, непрекъснат лист.
- След това листът влиза в блок с три ролки за охлаждане, каландриране и настройка.
- Устройството с три ролки охлажда листа и контролира дебелината чрез взаимодействието на неговите ролки. При производството температурата на ролката, междината на ролката и скоростта на линията трябва да се регулират, за да отговарят на материала и да се постигне състоянието на листа, необходимо за навиване и последващо вакуумно термоформоване.
- След охлаждане и втвърдяване, листът се навива и преминава към вакуумно термоформоване.
- От пластифициране с един винт през екструдиране с плоска матрица до охлаждане и настройка с три ролки, всеки етап трябва да бъде конфигуриран в съответствие с характеристиките на композита. Тази координация е фундаментална за непрекъснатото производство на листове от нови композитни материали от биомаса.
Гледайте производствена линия за екструдиране на листове в действие
От екструдиране на листове до вакуумно термоформоване: Контейнери за храна от бамбук
- За производителите на опаковки, екструдирането на листове не се отнася само до производствения процес; листът трябва също така да отговаря на изискванията за термоформоване надолу по веригата.
- След като беше подготвен биоразградимият лист на основата на бамбук, бе използвано вакуумно термоформоване за превръщане на непрекъснатия лист в контейнери за храна за еднократна употреба за опаковане на пресни храни.
- Контейнерите са с правоъгълна форма и цвят естествен бамбук с матова повърхност. Съчетават леко тегло със структурна здравина и са предназначени за опаковане на зеленчуци, месо и други пресни хранителни продукти.
- Дебелината на листа в момента варира от 0,05 до 1,00 mm и може да бъде избрана според структурата на продукта и изискванията за приложение.
Гледайте готовия биоразградим контейнер за храна от бамбук
От сложни пелети до непрекъснат лист и след това до триизмерно опаковане чрез вакуумно формоване, биоразградимите композити на базата на бамбук се преместиха от обработката на суровината към крайната употреба, отваряйки нова посока за естествените растителни влакна в опаковките на храни.
От разработка до приложение: Продължаваща работа върху обработката на бамбуков композит
- Разработването на биоразградим опаковъчен продукт на базата на бамбук не е работа на една машина или етап от процеса. Това включва обработка на суровини, модификация на съединението, екструзия и обработка надолу по веригата.
- От ранната работа по формулиране през модифициране на повърхността на бамбуков прах и смесване до екструдиране на листове и вакуумно термоформоване, условията на обработка трябва да се коригират непрекъснато, за да отговарят на материала.
- В тази верига системата за екструдиране на листове е връзката между композита и готовия опаковъчен продукт. Капацитетът за пластифициране, вентилацията, конфигурацията на матрицата и охлаждането и настройката влияят върху качеството на листа и ефективността на формоване надолу по веригата.
- JWELL продължава да усъвършенства оборудването и процесите за екструдиране на листове за PLA, PBAT, пълни с биомаса композити и други нови опаковъчни материали.
- Чрез конфигуриране на оборудването и адаптиране на процесите към различни характеристики на суровините, JWELL помага на производителите на опаковки да разширят възможностите си за екструдиране на листове и да преместят нови композити от разработването на формули в производството.
ЧЗВ
Въпрос: Какви проблеми могат да възникнат при вакуумно термоформоване на лист с бамбуков пълнеж?
О: Често срещаните проблеми включват неравномерно увисване по време на нагряване, локализирано прекомерно разтягане, неравномерно разпределение на дебелината на стената и видима текстура на бамбукови частици на повърхността. Те обикновено са свързани с еднаквостта на дебелината на листа, разпределението на температурата на нагряване и пластичността на материала. Контролирането на толеранса на дебелината на листа, съпоставянето на кривата на нагряване и регулирането на формулата за дълбочината на формоване може да подобри ефективността на термоформоването.
Въпрос: Откъде идва разходното предимство на биоразградимите чаршафи с бамбуков пълнеж?
О: Като естествен пълнител, бамбуковият прах обикновено струва по-малко на единица от биоразградимите смоли като PLA и PBAT, така че дадено натоварване на пълнителя може да намали разходите за материали. По-високото натоварване на пълнителя обаче влияе върху стабилността на обработката и ефективността на листа, така че трябва да се намери баланс между модификация нагоре, конфигурация на екструзия и формоване надолу по веригата. Дали предимството в цената е реализирано зависи от това колко добре са съчетани дизайнът на формулировката, зареждането на пълнителя и конфигурацията на оборудването.
Въпрос: Как фиността и източникът на бамбуков прах влияят върху качеството на подаването и повърхността на листа?
О: По-финият бамбуков прах се разпръсква по-равномерно, но има по-ниска насипна плътност, което прави храненето по-трудно и изисква подходящ метод на хранене. По-грубите частици са склонни да създават видима текстура на частиците върху повърхността на листа, което влияе върху външния вид и качеството на повърхността. Бамбуковият прах от различни източници може също да варира в съдържанието на влага и нивата на примеси, така че той трябва да бъде скриниран и контролиран в съответствие с изискванията за формулировка преди обработка.
В: Може ли една и съща линия за листове да работи и с PET, PP и PS?
A: Платформата за екструдиране на листове на JWELL покрива системи от PET, PP, PS и други материали, с конфигурации, адаптирани към характеристиките на обработка на всеки материал. Когато напълнените с бамбук биоразградими съединения работят на една и съща платформа, параметрите на винта, вентилацията и охлаждането трябва да бъдат съответно коригирани. Това позволява на производителите да обработват както конвенционални, така и био-базирани материали на една платформа за оборудване.
Разработване на биоразградим лист с бамбуков пълнеж? Кажете ни вашето натоварване с влакна, целева дебелина на листа и изисквания за термоформоване и екипът на JWELL за екструдиране на листове може да препоръча подходящи винтови конфигурации, вентилационни устройства и параметри на три ролки.