1. Переработка сырья: превращение мусора в волокнистую массу.
Упаковка из формованной целлюлозы изготавливается из множества разных материалов, таких как жом сахарного тростника, пшеничная солома, бамбук, выброшенные газеты и остатки картонных коробок. Жом сахарного тростника — хороший пример материала, подходящего для изготовления высококачественной упаковки,-поскольку он имеет разумную длину волокон и высокую прочность. Для обработки сырья необходимо сделать следующее:
Сортировка и дробление: сырье помещается в гидравлический измельчитель после ручного или механического просеивания и очистки от примесей, таких как пластмассы и металлы. Эта машина использует быстродвижущуюся-воду и силу крыльчатки, чтобы разбить картон на волокнистую смешанную суспензию за 5–8 минут. Например, при работе с сухой целлюлозной плитой весом 60 кг важно выдерживать период замачивания от 5 до 10 минут, чтобы волокна полностью разделились.
Просеивание и очистка: для просеивания измельченного навоза используется сито, позволяющее избавиться от песка и других крупных частиц, которые не были измельчены. В некоторых процедурах будет использоваться оборудование центробежной очистки для извлечения загрязняющих веществ с более высокой плотностью и очистки суспензии.
Объединение и смешивание. Пищевые-добавки добавляются в раствор в зависимости от того, насколько хорошо продукт должен работать, в том числе быть водонепроницаемым, маслостойким и огнестойким-. Например, гидроизоляционные добавки могут сделать упаковку более устойчивой во влажных условиях, а маслоотталкивающие вещества полезны при контакте с пищевыми продуктами. Чтобы получить наилучший эффект формования, концентрация раствора после смешивания должна составлять от 0,5% до 2%, а значение pH должно быть от 4,5 до 5,0.
2. Процесс формования включает в себя трехмерное размещение волокон и формирование их структуры.
Самым важным этапом изготовления упаковки из целлюлозы является формование, при котором волокна помещаются на поверхность формы посредством физической адсорбции или механического давления для придания необходимой формы. Распространенными способами достижения этой цели являются вакуумная формовка, формовка сжатым воздухом и формовка цементного раствора.
Для вакуумной формы поместите форму с пористой металлической сеткой в суспензию и с помощью вакуумного насоса выкачайте воздух из полости формы. Это позволит равномерно распределить волокна раствора по поверхности сетчатой формы. Отнесите форму на станцию сушки, когда слой волокна достигнет толщины 2–3 мм. Этот подход хорошо работает для тонкостенных-прецизионных-предметов, таких как чехлы для телефонов и чехлы для наушников.
Как делать вещи с помощью сжатого воздуха: он использует сжатый воздух в качестве источника энергии для ускорения осаждения и высыхания волокон на поверхности формы, что отличается от вакуумной формовки. Этот метод более эффективен для изготовления вещей, но чтобы избежать неравномерного распределения волокон, нужно очень внимательно следить за давлением воздуха и скоростью потока суспензии.
Как формовать с помощью раствора: для изделий сложной формы или стандартизированных партий (например, столовой посуды) количественный насос отправляет суспензию в герметичную полость формы, а волокна укладываются на место под действием давления формы и силы тяжести. Этот метод позволяет сократить количество отходов суспензии, но форма довольно дорогая.
3. Формование и сушка: превращение влажной заготовки в прочную конструкцию.
Созданная влажная заготовка содержит много влаги, от 70% до 80%. Чтобы избавиться от влаги и улучшить прилипание волокон, их нужно высушить и подвергнуть термическому прессованию. Существует два типа сушки: сушка в форме и сушка вне формы.
При использовании метода мокрого прессования влажную заготовку укладывают непосредственно в форму горячего прессования, где она одновременно сушится и формуется при температуре 180–220 градусов и давлении 0,4–0,6 МПа. Эта технология обычно используется для упаковки высококачественной-электроники, поскольку она имеет быстрый производственный цикл (примерно 30–50 секунд на единицу), плоскую поверхность и высокую точность размеров. Например, серия Lenovo ThinkPad X1 имеет формованную подкладку из целлюлозы, в которой используется метод мокрого прессования, что делает ее на 30 % прочнее, чем метод сухого прессования.
Наружная сушка (метод сухого прессования): Влажные заготовки сушат до влажности от 15% до 20% с использованием сушильной печи или солнечной энергии. Затем им придают форму горячим прессованием. Этот подход не требует большого количества оборудования, но степень усадки продукта довольно значительна (от 5% до 10%), поэтому он лучше всего подходит для изделий низкого-класса, таких как лотки для яиц и лотки для фруктов.
4. После обработки: финальные настройки для повышения точности и удобства использования.
Чтобы убедиться, что продукт соответствует стандартам качества, он должен пройти такие этапы, как резка, проверка, дезинфекция и упаковка после высыхания и придания формы.
Обрезка кромок и придание им формы: использование лазеров или станков для удаления заусенцев с изделий и форм для горячего прессования для устранения искажений. Например, точность резки высококачественной упаковки наушников-должна поддерживаться в пределах ± 0,1 мм, чтобы свести к минимуму зазоры в сборке.
Обработка поверхности: печать, ламинирование или окраска по мере необходимости. Печать чернилами на водной-основе позволяет создавать красивые узоры во многих цветах, а покрытие пленкой PLA может сделать упаковку более устойчивой к влаге. В некоторых продуктах также используется трансферная печать для печати сложных логотипов на неровных поверхностях.
Контроль качества: машины используются для проверки размера, прочности и чистоты продукции. Например, вы можете использовать машину для испытания на сжатие, чтобы проверить, выдержит ли упаковка падение с высоты 1,5 метра, или газовую хроматографию, чтобы обнаружить остатки опасных материалов.
5. Процессные инновации: главное, что делает отрасли лучше
Благодаря новым технологиям процесс изготовления упаковки из формованной целлюлозы становится умнее и эффективнее:
Система циркуляции с замкнутым контуром: некоторые компании используют технологию циркуляции воды и регенерации целлюлозы для очистки производственных сточных вод и повторного использования их для производства целлюлозы. Это сокращает потребление воды более чем на 30%.
Цифровое проектирование пресс-форм: использование технологии CAD/CAM для улучшения структуры пресс-форм, позволяющей сократить количество испытаний. Например, теперь изготовление упаковочных форм для Huawei Mate 60 Pro занимает всего 18 дней вместо 45 дней.
Добавление наноцеллюлозы в упаковку может сделать ее на 40% прочнее и использовать меньше сырья. Благодаря этой технологии упаковка Sony из бамбукового волокна, представленная на выставке CES 2025, выдерживает давление 120 кПа.
