- Поскольку спрос на экологичную упаковку продолжает расти, композиты, сочетающие натуральные растительные волокна с биоразлагаемыми полимерами, привлекают все большее внимание как новый класс упаковочных материалов. Бамбук широко доступен и возобновляем, а включение бамбукового порошка в биоразлагаемые смолы предлагает альтернативу обычной пластиковой упаковке.
- Однако компаунды с бамбуковым наполнителем ведут себя во время обработки иначе, чем стандартное пластиковое сырье. Совместимость волокна и полимера, плавление и пластификация соединения, а также стабильность формирования листов влияют на качество конечного упаковочного продукта. Поэтому переработка модифицированных бамбуковых композитов в лист, который надежно работает при вакуумном термоформовании, является ключевым шагом на пути к практическому применению.
- Чтобы удовлетворить эти требования к обработке, компания JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. использовала свой опыт в производстве и проектировании оборудования для экструзии листов, чтобы адаптировать конфигурацию экструдера и настройки процесса для биоразлагаемых композитов на основе бамбука. Работа исследовала листовую экструзию и вакуумное формование этих материалов и привела к разработке одноразового биоразлагаемого пищевого контейнера на основе бамбука для упаковки свежих продуктов.
- Сочетая подготовку бамбукового композита, экструзию листов и вакуумное термоформование, проект демонстрирует путь от обработки сырья до готового упаковочного продукта для этого нового класса композитов из биомассы.
От бамбукового порошка к биоразлагаемому соединению: модификация сырья как отправная точка
Соединение бамбукового порошка с биоразлагаемыми полимерами, такими как PLA и PBAT, создает новые варианты материалов для упаковки. Однако натуральные растительные волокна гидрофильны и не полностью совместимы с некоторыми полимерными матрицами. Простое смешивание может привести к агломерации порошка, плохой дисперсии и повышенной хрупкости, что, в свою очередь, влияет на производительность обработки и качество конечного продукта.
Поэтому бамбуковое сырье перед экструзией листа нуждается в соответствующей обработке, а его связь с полимерной матрицей необходимо улучшить за счет модификации соединения.
Предварительная подготовка материала в этом проекте включает в себя следующие этапы:
- Обработка сырья: Бамбуковый порошок измельчается до необходимой крупности для подготовки к приготовлению рецептуры.
- Модификация поверхности: бамбуковый порошок подвергается поверхностной активации для улучшения межфазного сцепления с биоразлагаемым полимером.
- Состав и смешивание: в модифицированный бамбуковый порошок добавляют биоразлагаемые смолы, такие как PLA и PBAT, в соответствии с требованиями к материалу и обработке.
- Компаундирование и гранулирование: двухшнековый экструдер плавит, смешивает и диспергирует компоненты для производства гранул на основе бамбука для последующей экструзии листов.
После модификации и компаундирования бамбуковый компонент поступает в листовую обработку в форме гранул, обеспечивая сырьевую основу для непрерывной экструзии.
Экструзионная система: оптимизированная конфигурация для бамбуковых композитов
- После компаундирования материал необходимо дополнительно переработать в непрерывный лист, пригодный для вакуумного термоформования.
- По сравнению с обычными пластиковыми гранулами, биоразлагаемые соединения с бамбуковым наполнителем предъявляют другие требования к пластифицирующей способности, вентиляции и контролю параметров обработки. Экструдер должен не только полностью пластифицировать материал, но также управлять его термической историей, стабильностью расплава и непрерывной производительностью.
- В этом проекте компания JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. использовала одношнековый процесс экструзии листов и соответствующим образом оптимизировала конструкцию шнека.
Основной технологический процесс таков:
Бамбуковые пеллеты
одношнековая плавка и пластификация
экструзия с плоской матрицей подвесного типа
трехвалковое охлаждение и формовка
листовая намотка
- Экструдер оснащен вентилируемым шнеком. Скоординированная регулировка геометрии шнека и условий обработки улучшает пластификацию и вентиляцию для соответствия биоразлагаемым соединениям с бамбуковым наполнителем.
- При использовании композитов, содержащих натуральные растительные компоненты, необходимо тщательно подбирать геометрию шнека, контроль температуры, скорость шнека и производительность. Регулировка конструкции оборудования и параметров процесса обеспечивает стабильное преобразование компаунда в непрерывный лист. Платформа для экструзии листов JWELL также может быть оснащена одношнековой или параллельной двухшнековой установкой, в зависимости от рецептуры, загрузки бамбука и требуемой производительности.
От матрицы к трехвалковой установке: формирование листа и контроль толщины
- После плавления и пластификации материал поступает в плоскую матрицу подвесного типа, где проточные каналы распределяют его в сплошной лист.
- Матрица является ключевым компонентом, влияющим на поперечное распределение толщины и формирование листа. Для компаундов с бамбуковым наполнителем условия экструзии должны соответствовать характеристикам текучести материала, чтобы расплав стабильно проходил через матрицу и образовывал однородный, непрерывный лист.
- Затем лист поступает в трехвалковую установку для охлаждения, каландрирования и закрепления.
- Трехвалковый агрегат охлаждает лист и контролирует его толщину за счет взаимодействия валков. В процессе производства температура валков, зазор между валками и скорость линии должны быть отрегулированы в соответствии с материалом и для достижения состояния листа, необходимого для намотки и последующего вакуумного термоформования.
- После охлаждения и отверждения лист сматывают и переходят на вакуумную термоформовку.
- От одношнековой пластификации через экструзию с плоской головкой до трехвалкового охлаждения и схватывания — каждый этап должен быть настроен в соответствии с характеристиками композита. Эта координация имеет основополагающее значение для непрерывного производства листов из новых композитов биомассы.
Посмотрите, как работает экструзионная линия по производству листового проката.
От листовой экструзии к вакуумному термоформованию: пищевые контейнеры на основе бамбука
- Для производителей упаковки экструзия листов – это не только производственный процесс; лист также должен соответствовать требованиям последующего термоформования.
- После изготовления биоразлагаемого листа на основе бамбука была использована вакуумная термоформовка для превращения непрерывного листа в одноразовые пищевые контейнеры для упаковки свежих продуктов.
- Контейнеры имеют прямоугольную форму, натуральный бамбуковый цвет с матовой поверхностью. Они сочетают в себе легкий вес с прочностью конструкции и предназначены для упаковки овощей, мяса и других свежих продуктов питания.
- Толщина листа в настоящее время колеблется от 0,05 до 1,00 мм и может выбираться в соответствии со структурой продукта и требованиями применения.
Посмотрите готовый биоразлагаемый контейнер для пищевых продуктов на основе бамбука.
Биоразлагаемые композиты на основе бамбука, от составных гранул до непрерывных листов, а затем до трехмерной упаковки посредством вакуумного формования, перешли от обработки сырья к конечному использованию, открыв новое направление для натуральных растительных волокон в упаковке пищевых продуктов.
От разработки к применению: продолжение работы над переработкой бамбукового композита
- Разработка биоразлагаемого упаковочного продукта на основе бамбука — это не работа одной машины или технологического этапа. Он включает в себя обработку сырья, модификацию соединений, экструзию и последующую обработку.
- От ранней разработки рецептуры, модификации поверхности бамбукового порошка и компаундирования до экструзии листов и вакуумного термоформования, условия обработки должны постоянно корректироваться в соответствии с материалом.
- В этой цепочке система экструзии листов является связующим звеном между композитом и готовым упаковочным продуктом. Производительность пластификации, вентиляция, конфигурация матрицы, охлаждение и настройка — все это влияет на качество листа и производительность последующей формовки.
- JWELL продолжает совершенствовать оборудование и процессы экструзии листов для PLA, PBAT, композитов с наполнителем биомассы и других новых упаковочных материалов.
- Конфигурируя оборудование и адаптируя процессы к различным характеристикам сырья, JWELL помогает производителям упаковки расширять возможности экструзии листов и переходить от разработки рецептур к производству новых композитов.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Какие проблемы могут возникнуть при вакуумном термоформовании листов с бамбуковым наполнителем?
Ответ: Общие проблемы включают неравномерное провисание во время нагрева, локальное чрезмерное растяжение, неравномерное распределение толщины стенок и видимую текстуру частиц бамбука на поверхности. Обычно они связаны с однородностью толщины листа, распределением температуры нагрева и пластичностью материала. Контроль допуска толщины листа, согласование кривой нагрева и корректировка рецептуры в зависимости от глубины формования могут улучшить производительность термоформования.
Вопрос: Откуда берется экономическое преимущество биоразлагаемых листов с бамбуковым наполнителем?
Ответ: Бамбуковый порошок в качестве натурального наполнителя обычно стоит дешевле за единицу, чем биоразлагаемые смолы, такие как PLA и PBAT, поэтому определенное количество наполнителя может снизить стоимость материала. Однако более высокая загрузка наполнителя влияет на стабильность обработки и производительность листа, поэтому необходимо найти баланс между модификацией на начальном этапе, конфигурацией экструзии и последующим формованием. Будет ли реализовано экономическое преимущество, зависит от того, насколько хорошо согласованы конструкция рецептуры, загрузка наполнителя и конфигурация оборудования.
Вопрос: Как тонкость и источник бамбукового порошка влияют на подачу и качество поверхности листа?
Ответ: Более мелкий бамбуковый порошок распределяется более равномерно, но имеет меньшую объемную плотность, что затрудняет кормление и требует соответствующего метода кормления. Более крупные частицы имеют тенденцию создавать видимую текстуру на поверхности листа, влияя на внешний вид и качество поверхности. Бамбуковый порошок из разных источников также может различаться по содержанию влаги и уровню примесей, поэтому перед обработкой его следует проверять и контролировать в соответствии с требованиями рецептуры.
Вопрос: Может ли одна и та же линия по производству листов обрабатывать ПЭТ, ПП и ПС?
О: Платформа экструзии листов JWELL охватывает системы ПЭТ, ПП, ПС и других материалов, а конфигурации адаптированы к характеристикам обработки каждого материала. Когда биоразлагаемые соединения с бамбуковым наполнителем работают на одной платформе, параметры шнека, вентиляции и охлаждения необходимо соответствующим образом отрегулировать. Это позволяет производителям обрабатывать как традиционные, так и биологические материалы на одной платформе оборудования.
Разрабатываете биоразлагаемый лист с бамбуковым наполнителем? Сообщите нам о загрузке волокна, целевой толщине листа и требованиях к термоформованию, и команда по экструзии листов JWELL может порекомендовать подходящие конфигурации шнеков, устройства вентиляции и параметры трех валков.