1. Переробка сировини: перетворення сміття на волокнисту масу
Упаковку з формованої целюлози виготовляють із багатьох різних речей, як-от жом із цукрової тростини, пшенична солома, бамбук, викинуті газети та залишки картонних коробок. Жом із цукрової тростини є гарним прикладом матеріалу, який підходить для виготовлення високоякісної-упаковки, оскільки він має достатню довжину волокон і високу міцність. Щоб переробити сировину, потрібно зробити наступне:
Сортування та подрібнення: сировину поміщають у гідравлічний пульпер після ручного або механічного просіювання та очищення від забруднень, таких як пластик і метал. Ця машина використовує швидко{1}}воду та силу робочого колеса, щоб розщепити картон на волокнисту суміш за 5–8 хвилин. Наприклад, коли працюєте з 60-кілограмовою плитою з сухої целюлози, важливо підтримувати період замочування від 5 до 10 хвилин, щоб волокна повністю відокремилися.
Просіювання та очищення: сито використовується для просіювання подрібненого шламу, щоб позбутися піску та інших великих шматків, які не були подрібнені. У деяких процедурах використовуватиметься відцентрове очисне обладнання для вилучення забруднюючих речовин з більшою щільністю та очищення шламу.
Об’єднання та змішування: харчові-добавки додаються до суспензії залежно від того, наскільки добре продукт повинен працювати, зокрема бути водонепроникним, стійким до масла та -вогнестійкістю. Наприклад, гідроізоляційні добавки можуть зробити упаковку більш стабільною у вологих умовах, а масловідштовхувальні речовини підходять для випадків контакту з харчовими продуктами. Щоб отримати найкращий ефект формування, концентрація суспензії повинна бути від 0,5% до 2% після змішування, а значення pH має бути від 4,5 до 5,0.
2. Процес формування включає укладання волокон у трьох вимірах і формування їх структури.
Найважливішим кроком у виготовленні упаковки з целюлози є формування, тобто коли волокна поміщаються на поверхню форми за допомогою фізичної адсорбції або механічного тиску для створення необхідної форми. Вакуумне формування, формування стисненим повітрям і формування цементуванням — це звичайні способи зробити це.
Для вакуумної форми помістіть пористу металеву сітчасту форму в суспензію та за допомогою вакуумного насоса висмоктайте повітря з порожнини форми. Це рівномірно розподілить волокна в суспензії по поверхні сітчастої форми. Віднесіть форму до сушильної станції, коли шар волокон стане товщиною 2-3 мм. Цей підхід добре працює для тонкостінних,-високоточних предметів, таких як вкладиші для телефонів і футляри для навушників.
Як виготовляти речі за допомогою стисненого повітря: стиснене повітря використовується як джерело енергії для прискорення осадження та висихання волокон на поверхні форми, що відрізняється від вакуумного формування. Цей спосіб більш ефективний для виготовлення речей, але щоб уникнути нерівномірного розподілу волокон, вам потрібно бути дуже обережним щодо тиску повітря та швидкості потоку суспензії.
Як формувати за допомогою цементного розчину: для предметів складної форми або стандартизованих партій (наприклад, столового посуду) кількісний насос надсилає суспензію в герметичну порожнину форми, а волокна вставляються на місце під дією тиску форми та сили тяжіння. Цей метод дозволяє скоротити відходи шламу, але форма досить дорога.
3. Формування та сушіння: перетворення вологої заготовки на міцну структуру
Створена волога заготовка має багато вологи, до 70% - 80%. Щоб позбавити від вологи і краще злипнути волокна, її необхідно висушити і віджати. Існує два види сушіння: сушіння у формі та сушіння поза формою.
При використанні методу мокрого пресування мокра заготовка подається прямо в форму гарячого пресування, де одночасно висушується і формується при температурі 180-220 градусів і тиску 0,4-0,6 МПа. Ця технологія зазвичай використовується для пакування електроніки високого-класу, оскільки вона має швидкий виробничий цикл (приблизно 30–50 секунд на одиницю), плоску поверхню та високу точність розмірів. Наприклад, серія Lenovo ThinkPad X1 має форму-целюлозної підкладки, яка використовує метод мокрого пресування, що робить її на 30% міцнішою, ніж метод сухого пресування.
Зовнішня сушка (метод сухого пресування): Вологі заготовки сушать до вологості 15-20% за допомогою сушарки або сонячної енергії. Потім їм надають форму гарячим пресуванням. Цей підхід не потребує багато обладнання, але швидкість усадки продукту досить значна (до 5%–10%), тому він найкращий для недо-товарів, таких як лотки для яєць і фруктів.
4. Після обробки: останні налаштування для підвищення точності та зручності використання
Щоб переконатися, що продукт відповідає стандартам якості, він має пройти етапи, включаючи розрізання, перевірку, дезінфекцію та пакування після того, як він висохне та надасть форму.
Різання та формування кромок: використання лазерів або машин для вирізання задирок на предметах і форм для гарячого пресування для виправлення викривлень. Наприклад, точність різання упаковки високоякісних навушників має бути в межах ± 0,1 мм, щоб мінімізувати зазори в збірці.
Обробка поверхні: друк, ламінування або фарбування за потреби. Друк-чорнилом на водній основі може створювати гарні візерунки багатьох кольорів, а плівкове покриття PLA може зробити упаковку більш стійкою до вологи. Деякі продукти також використовують трансферний друк для друку складних логотипів на нерівних поверхнях.
Контроль якості: машини використовуються для перевірки розміру, міцності та чистоти продуктів. Наприклад, ви можете використати машину для випробування на стиснення, щоб перевірити, чи витримає упаковка падіння з висоти 1,5 метра, або газову хроматографію, щоб знайти залишки небезпечних матеріалів.
5. Інновації процесів: головне, що робить галузі кращими
Завдяки новій технології процес виготовлення упаковки з формованої целюлози стає розумнішим і ефективнішим:
Циркуляційна система із замкнутим циклом: деякі компанії використовують технологію циркуляції води та відновлення целюлози для очищення виробничих стічних вод і знову використовують їх для виробництва целюлози. Це дозволяє скоротити споживання води більш ніж на 30%.
Цифровий дизайн прес-форм: використання технології CAD/CAM для покращення структури прес-форм, щоб зменшити кількість випробувань. Наприклад, виготовлення пакувальних форм для Huawei Mate 60 Pro тепер займає лише 18 днів замість 45 днів.
Додавання наноцелюлози до упаковки може зробити її на 40% міцнішою та використовувати менше сировини. Завдяки цій технології упаковка Sony з бамбукового волокна на презентації CES 2025 витримує тиск 120 кПа.
