- همانطور که تقاضا برای بسته بندی پایدار همچنان در حال رشد است، کامپوزیت های ترکیبی از الیاف گیاهی طبیعی با پلیمرهای زیست تخریب پذیر به عنوان یک کلاس جدید از مواد بسته بندی توجه روزافزونی را به خود جلب می کنند. بامبو به طور گسترده ای در دسترس و قابل تجدید است و ترکیب پودر بامبو در رزین های زیست تخریب پذیر جایگزینی برای بسته بندی های پلاستیکی معمولی است.
- با این حال، ترکیبات پر از بامبو در طول پردازش، رفتار متفاوتی با مواد اولیه پلاستیکی استاندارد دارند. سازگاری فیبر-پلیمر، رفتار ذوب شدن و پلاستیک سازی ترکیب، و پایداری تشکیل ورق، همگی بر کیفیت محصول بسته بندی نهایی تأثیر می گذارند. بنابراین پردازش کامپوزیت های بامبو اصلاح شده به ورق هایی که عملکرد قابل اعتمادی در شکل دهی حرارتی خلاء دارند، یک گام کلیدی به سمت کاربرد عملی است.
- برای رسیدگی به این الزامات پردازش، شرکت JWELL Machinery (Haining) از تجربه خود در ساخت و مهندسی تجهیزات اکستروژن ورق استفاده کرد تا پیکربندی اکسترودر و تنظیمات فرآیند را برای کامپوزیت های زیست تخریب پذیر مبتنی بر بامبو تطبیق دهد. این کار اکستروژن ورق و شکل‌گیری خلاء را برای این مواد بررسی کرد و منجر به توسعه یک ظرف غذای زیست تخریب‌پذیر مبتنی بر بامبو برای بسته‌بندی مواد غذایی تازه شد.
- با ترکیب آماده سازی کامپوزیت بامبو، اکستروژن ورق و شکل دهی حرارتی خلاء، این پروژه مسیری را از پردازش مواد خام تا یک محصول بسته بندی نهایی برای این کلاس جدید از کامپوزیت های زیست توده نشان می دهد.
از پودر بامبو تا ترکیب زیست تخریب پذیر: اصلاح مواد خام به عنوان نقطه شروع
ترکیب پودر بامبو با پلیمرهای زیست تخریب پذیر مانند PLA و PBAT گزینه های جدیدی را برای بسته بندی ایجاد می کند. الیاف گیاهی طبیعی آبدوست هستند، با این حال، و به طور کامل با برخی از ماتریس های پلیمری سازگار نیستند. ترکیب ساده می تواند منجر به تجمع پودر، پراکندگی ضعیف و افزایش شکنندگی شود که به نوبه خود بر عملکرد پردازش و کیفیت محصول نهایی تأثیر می گذارد.
بنابراین مواد خام بامبو قبل از اکستروژن ورق نیاز به درمان مناسب دارد و پیوند آن با ماتریس پلیمری باید از طریق اصلاح ترکیب بهبود یابد.
آماده سازی مواد اولیه در این پروژه شامل مراحل زیر است:
- فرآوری مواد اولیه: پودر بامبو را به ظرافت لازم آسیاب می کنند تا برای ترکیب شدن آماده شود.
- اصلاح سطح: پودر بامبو برای بهبود پیوند سطحی با پلیمر زیست تخریب پذیر، تحت فعال سازی سطحی قرار می گیرد.
- فرمولاسیون و اختلاط: پودر بامبو اصلاح شده با رزین های زیست تخریب پذیر مانند PLA و PBAT با توجه به مواد و الزامات پردازش تناسب دارد.
- ترکیب و گلوله سازی: یک اکسترودر دو مارپیچ اجزا را ذوب می کند، مخلوط می کند و پراکنده می کند تا گلوله های مرکب بامبو برای اکستروژن ورق پایین دست تولید کند.
پس از اصلاح و ترکیب، جزء بامبو وارد پردازش ورق به شکل گلوله می شود و پایه مواد اولیه را برای اکستروژن مداوم فراهم می کند.
سیستم اکستروژن: پیکربندی بهینه شده برای کامپوزیت های بامبو
- پس از ترکیب، مواد باید بیشتر به ورق پیوسته مناسب برای ترموفرمینگ خلاء تبدیل شوند.
- در مقایسه با گلوله‌های پلاستیکی معمولی، ترکیبات زیست تخریب‌پذیر پر شده از بامبو، تقاضاهای متفاوتی برای ظرفیت پلاستیک‌سازی، تهویه و کنترل پارامترهای پردازش دارند. اکسترودر نه تنها باید مواد را به طور کامل پلاستیک کند، بلکه باید تاریخچه حرارتی، پایداری مذاب و خروجی مداوم آن را نیز مدیریت کند.
- برای این پروژه، JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. از فرآیند اکستروژن ورق تک پیچ استفاده کرد و طراحی پیچ را بر این اساس بهینه کرد.
جریان اصلی فرآیند عبارت است از:
گلوله های ترکیبی بامبو
ذوب و پلاستیک سازی تک پیچ
اکستروژن قالب تخت از نوع آویز
خنک کننده و شکل دهی سه رول
سیم پیچی ورق
- اکسترودر مجهز به یک پیچ هواکش است. تنظیم هماهنگ هندسه پیچ و شرایط پردازش، پلاستیک سازی و تهویه هوا را برای تناسب با ترکیبات زیست تخریب پذیر پر از بامبو بهبود می بخشد.
- با کامپوزیت های حاوی اجزای طبیعی گیاه، هندسه پیچ، کنترل دما، سرعت پیچ و خروجی باید به دقت مطابقت داده شود. تنظیم ساختار تجهیزات و پارامترهای فرآیند از تبدیل پایدار ترکیب به ورق پیوسته پشتیبانی می کند. پلت فرم اکستروژن ورق JWELL بسته به فرمولاسیون، بارگیری بامبو و ظرفیت مورد نیاز را می توان با تنظیمات تک پیچ یا موازی دو پیچ پیکربندی کرد.
از قالب تا سه رول واحد: تشکیل ورق و کنترل ضخامت
- پس از ذوب شدن و پلاستیک سازی، مواد وارد قالب تخت آویز مانند می شود، جایی که کانال های جریان آن را در یک صفحه پیوسته توزیع می کنند.
- قالب یک جزء کلیدی است که بر توزیع ضخامت عرضی و تشکیل ورق تأثیر می گذارد. برای ترکیبات پر شده با بامبو، شرایط اکستروژن باید با رفتار جریان مواد مطابقت داشته باشد تا مذاب به طور پایدار از قالب عبور کند و یک صفحه یکنواخت و پیوسته را تشکیل دهد.
- سپس ورق وارد یک واحد سه رول برای خنک کردن، کلندرینگ و تنظیم می شود.
- واحد سه رول ورق را خنک می کند و ضخامت را از طریق تعامل رول های آن کنترل می کند. در تولید، دمای رول، شکاف رول و سرعت خط باید متناسب با مواد و برای دستیابی به شرایط ورق مورد نیاز برای سیم پیچی و متعاقب آن ترموفرمینگ خلاء تنظیم شود.
- پس از خنک شدن و گیرش، ورق پیچ خورده و به سمت ترموفرمینگ خلاء می رود.
- از پلاستیک سازی تک پیچی از طریق اکستروژن قالب تخت گرفته تا خنک سازی و تنظیم سه رول، هر مرحله باید مطابق با ویژگی های کامپوزیت پیکربندی شود. این هماهنگی برای تولید مداوم ورق از کامپوزیت های زیست توده جدید اساسی است.
یک خط تولید اکستروژن ورق را در حال کار تماشا کنید
از اکستروژن ورق تا ترموفرمینگ خلاء: ظروف غذا بر پایه بامبو
- برای تولید کنندگان بسته بندی، اکستروژن ورق تنها در مورد فرآیند تولید نیست. ورق باید الزامات ترموفرمینگ پایین دست را نیز برآورده کند.
- پس از تهیه ورق زیست تخریب پذیر مبتنی بر بامبو، از شکل دهی حرارتی خلاء برای تبدیل ورق پیوسته به ظروف غذای یکبار مصرف برای بسته بندی مواد غذایی تازه استفاده شد.
- ظروف دارای شکل مستطیلی و رنگ طبیعی بامبو با سطح مات هستند. آنها وزن سبک را با استحکام ساختاری ترکیب می کنند و برای بسته بندی سبزیجات، گوشت و سایر محصولات غذایی تازه در نظر گرفته شده اند.
- ضخامت ورق در حال حاضر بین 0.05 تا 1.00 میلی متر است و می توان آن را با توجه به ساختار محصول و الزامات کاربردی انتخاب کرد.
محفظه مواد غذایی تجزیه‌پذیر بر پایه بامبو را تماشا کنید
از گلوله های مرکب به ورق پیوسته و سپس بسته بندی سه بعدی از طریق شکل دهی خلاء، کامپوزیت های زیست تخریب پذیر مبتنی بر بامبو از فرآوری مواد خام به استفاده نهایی منتقل شده اند و مسیر جدیدی را برای الیاف طبیعی گیاهی در بسته بندی مواد غذایی باز کرده اند.
از توسعه تا کاربرد: ادامه کار بر روی پردازش کامپوزیت بامبو
- توسعه یک محصول بسته بندی زیست تخریب پذیر مبتنی بر بامبو کار یک دستگاه یا مرحله فرآیند نیست. این شامل تصفیه مواد خام، اصلاح ترکیب، اکستروژن و پردازش پایین دستی است.
- از مراحل اولیه فرمولاسیون از طریق اصلاح سطح پودر بامبو و ترکیب کردن تا اکستروژن ورق و شکل دهی حرارتی خلاء، شرایط پردازش باید به طور مداوم برای مطابقت با مواد تنظیم شود.
- در این زنجیره، سیستم اکستروژن ورق رابط بین کامپوزیت و محصول بسته بندی نهایی است. ظرفیت پلاستیک، هواگیری، پیکربندی قالب، و خنک‌سازی و تنظیم همگی بر کیفیت ورق و عملکرد شکل‌دهی پایین دست تأثیر می‌گذارند.
- JWELL به پالایش تجهیزات و فرآیندهای اکستروژن ورق برای PLA، PBAT، کامپوزیت های پر شده با زیست توده و سایر مواد بسته بندی جدید ادامه می دهد.
- JWELL با پیکربندی تجهیزات و تطبیق فرآیندها با ویژگی‌های مختلف مواد خام، به تولیدکنندگان بسته‌بندی کمک می‌کند تا گزینه‌های اکستروژن ورق خود را گسترش دهند و کامپوزیت‌های جدید را از توسعه فرمولاسیون به تولید منتقل کنند.
سوالات متداول
س: هنگام ترموفرمینگ ورق پر شده با بامبو با خلاء چه مسائلی ممکن است رخ دهد؟
پاسخ: مشکلات رایج شامل افتادگی ناهموار در حین گرم کردن، کشش بیش از حد موضعی، توزیع ناهموار ضخامت دیواره، و بافت ذرات بامبو قابل مشاهده بر روی سطح است. اینها معمولاً به یکنواختی ضخامت ورق، توزیع دمای گرمایش و شکل پذیری مواد مربوط می شوند. کنترل تحمل ضخامت ورق، تطبیق منحنی گرمایش، و تنظیم فرمول برای عمق شکل‌دهی می‌تواند عملکرد ترموفرمینگ را بهبود بخشد.
س: مزیت هزینه ورق زیست تخریب پذیر پر شده از بامبو از کجا ناشی می شود؟
پاسخ: به عنوان یک پرکننده طبیعی، پودر بامبو معمولاً هزینه کمتری در واحد نسبت به رزین های زیست تخریب پذیر مانند PLA و PBAT دارد، بنابراین یک بارگیری پرکننده می تواند هزینه مواد را کاهش دهد. با این حال، بارگذاری پرکننده بیشتر بر پایداری پردازش و عملکرد ورق تأثیر می‌گذارد، بنابراین باید تعادلی بین اصلاحات بالادست، پیکربندی اکستروژن و شکل‌دهی پایین‌دست برقرار شود. اینکه آیا مزیت هزینه محقق می شود بستگی به این دارد که چگونه طراحی فرمولاسیون، بارگیری پرکننده و پیکربندی تجهیزات مطابقت دارند.
س: ظرافت و منبع پودر بامبو چه تأثیری بر تغذیه و کیفیت سطح ورق دارد؟
پاسخ: پودر بامبو ریزتر به طور یکنواخت پراکنده می شود اما چگالی ظاهری کمتری دارد و تغذیه را دشوارتر می کند و نیاز به روش تغذیه مشابه دارد. ذرات درشت تر تمایل به ایجاد یک بافت ذرات قابل مشاهده بر روی سطح ورق دارند که بر ظاهر و کیفیت سطح تأثیر می گذارد. پودر بامبو از منابع مختلف نیز ممکن است از نظر میزان رطوبت و سطوح ناخالصی متفاوت باشد، بنابراین باید قبل از فرآوری مطابق با الزامات فرمولاسیون غربالگری و کنترل شود.
س: آیا همان خط ورق می تواند PET، PP و PS را نیز اجرا کند؟
A: پلت فرم اکستروژن ورق JWELL سیستم های PET، PP، PS و سایر مواد را پوشش می دهد، با تنظیماتی که با ویژگی های پردازش هر ماده سازگار شده است. هنگامی که ترکیبات زیست تخریب پذیر پر از بامبو روی یک پلت فرم اجرا می شوند، پارامترهای پیچ، تهویه و خنک کننده باید متناسب با آن تنظیم شوند. این به سازندگان اجازه می دهد تا مواد معمولی و زیستی را روی یک پلت فرم تجهیزات مدیریت کنند.
در حال توسعه ورق زیست تخریب پذیر پر از بامبو هستید؟ بارگذاری فیبر، ضخامت ورق مورد نظر و نیازهای فرم دهی حرارتی خود را به ما بگویید، و تیم اکستروژن ورق JWELL می تواند تنظیمات پیچ، ترتیبات هواگیری و پارامترهای سه رول را توصیه کند.