Як виготовляється формована целюлоза: покроковий-по-посібник із виробничого процесу

вступ

Упаковка з формованої целюлози виготовляється за допомогою складного водного-процесу, який перетворює целюлозні волокна на жорсткі три-вимірні пакувальні продукти. Розуміння виробничого процесу допомагає покупцям приймати обґрунтовані рішення щодо дизайну, вибору матеріалів і очікувань щодо якості. У цьому посібнику описано кожен етап виробництва формованої целюлози, від підготовки сировини до готового продукту.

Огляд виробничого процесу

Виробництво формованої целюлози включає шість основних стадій: 1.Підготовка сировини- Видобуток волокна та виготовлення целюлози 2.Приготування гною- Змішування волокон і контроль консистенції 3.Формування- Нанесення волокон на форми 4.сушіння- Видалення вологи 5.Оздоблення- Обрізка, покриття, друк 6.Контроль якості та пакування- Перевірка та відвантаження

Конкретний процес відрізняється між методами сухого та мокрого пресування, але основні принципи залишаються незмінними.

Крок 1: Підготовка сировини

Джерело волокна

Виробники підбирають волокна, виходячи з вимог до продукції:

Перероблені паперові волокна(найпоширеніший): - Старі гофровані контейнери (OCC): Міцні, економічні, коричневого кольору - Старий газетний папір (ONP): М’якший, добре амортизуючий, сірого кольору - Змішаний офісний папір: Збалансовані властивості, світліший колір - Попередні-споживчі відходи: обрізки фабрик, переробний брухт

Волокна відходів сільського господарства: - Жом (залишки цукрової тростини): світлий колір, гладкий, поновлюваний - Пшенична солома: велика кількість, схожа на жом - Рисова солома: новий варіант, високий вміст кремнію - Стебло коноплі: міцне, стійке

Спеціальні волокна: - Бамбук: високоміцний, преміальний - Бавовняний лінт: ультра-чистий, медичний/харчовий - Целюлоза першого сорту: преміальний, стабільний

Процес варіння целюлози

1. Пакування: волокна надходять у пресовані тюки (зазвичай 200-500 кг)
2. Розрив тюків: Тюки відкриваються і волокна відокремлюються
3. прибирання: Видалення забруднень (пластик, метал, скоби)
4. Пульпування: Волокна змішуються з водою в гідрапульпері (великий обертовий барабан)
5. Рафінування: Механічна обробка для фібриляції волокон і покращення зчеплення
6. Скринінг: Видалення великих часток і сміття
7. Відбілювання(необов’язково): перекис водню або кисневе відбілювання для більш світлого кольору

Ключові параметри процесу

• Послідовність: 2-5% клітковини у воді під час варіння
• Температура: 40-60 градусів для оптимальної гідратації волокон
• pH: 6,5-8,5 (від нейтрального до слаболужного)
• Енергія переробки: 50-200 кВт/год на тонну (залежно від бажаних властивостей)

Крок 2: Приготування гною

Змішування волокон

Спеціальні суміші створено для оптимізації: -Сила: Довші волокна (OCC) для міцності на розрив -амортизація: коротші волокна (ONP) для поглинання енергії -Колір: легкі волокна для чудового вигляду -Вартість: Більший вміст вторинної сировини для економії -Гладкість поверхні: Жом або чисте волокно для мокрого пресування

добавки

Залежно від вимог до продукту добавки можуть включати: -Вологостійкі смоли: Для вологостійкості (AKD, ASA) -Реагенти сухої міцності: для покращеної жорсткості -Допоміжні засоби для утримання: для підвищення ефективності осадження волокон -Піногасники: Для контролю піни під час обробки -Барвники/пігменти: для налаштування кольору -Біоциди: Для запобігання росту мікробів у гною

Контроль консистенції

Суспензію для формування зазвичай розбавляють до: -0,5-2% консистенціїдля тонкостінних виробів -Консистенція 1-3%.для стандартних продуктів -Консистенція 2-5%.для товстостінних виробів

Точний контроль консистенції забезпечує рівномірну вагу та якість деталей.

Крок 3: Формування (осадження волокна)

Формувальна машина

Машина для формування целюлози складається з: -Бак для гною: Утримує волокнисту суспензію -Збірка форми: чоловічі/жіночі форми з сітчастою поверхнею -Вакуумна система: пропускає воду через форму, відкладаючи волокна -Механізм передачі: переміщує вологі частини між формами -Система контролю: Регулює тривалість циклу, вакуум, температуру

Цикл формування (сухий прес)

1. Занурення в форму: формувальну форму опускають у резервуар для гною
2. Вакуумне осадження: Застосовується вакуум, який витягує волокна на поверхню форми
3. Час перебування: 2-10 секунд для досягнення бажаної товщини волокна
4. Видалення цвілі: Цвіль піднята з шламу
5. Зневоднення: Тривалий вакуум видаляє надлишок води
6. Трансфер: Вологу волокнисту форму переносять у форму для сушіння
7. Звільнення: Частина випускається на конвеєр або сушильну стійку

Мокре пресування

У процесі мокрого пресування (термоформування): 1. Осадження волокна (те саме, що й сухий прес) 2. Перенесення в нагріту відповідну форму 3.Гаряче пресування: 150-220 градусів, тиск 5-30 бар протягом 5-30 секунд 4. Одночасне сушіння та ущільнення 5. Частина виходить повністю висушеною та гладкою

Дизайн прес-форми

Цвіль має вирішальне значення для якості продукції: -матеріал: алюміній (найпоширеніший), епоксидна смола (прототип), нержавіюча сталь (преміум) -Сітка: 40-100 меш тканина з нержавіючої сталі -Вакуумні канали: внутрішні канали для рівномірного видалення води -Кути тяги: Мінімум 3-5 градусів для випуску -Вентиляція: Правильна евакуація повітря під час транспортування

Час циклу

• Дрібні деталі(яйцева коробка): 5-15 секунд
• Середні частини(вставка електроніки): 10-25 секунд
• Великі частини(промисловий лоток): 20-45 секунд
• Вологий прес: 15-60 секунд (включаючи гаряче пресування)

Крок 4: Сушка

Методи сушіння сухим пресом

Після формування вологі частини містять 60-75% вологи і повинні бути висушені до 5-10% вологості.

Сушіння в конвеєрній печі(найпоширеніший): - Деталі проходять через нагрітий тунель на сітчастих конвеєрах - Температура: 120-180 градусів - Час перебування: 10-30 хвилин - Кілька температурних зон для контрольованого сушіння

Ротаційна барабанна сушка: - Деталі розміщені на стійках, що обертаються - Ефективно для невеликих однорідних деталей - Менше споживання енергії на деталь

Сушка гарячим пресом(мокрий прес): - Інтегровано в цикл формування - Нагріті форми одночасно формують і сушать - Окрема стадія сушіння не потрібна

Параметри сушіння

• Вхідна волога: 60-75% (волога основа)
• Вихідна волога: 5-10% (волога основа)
• Температура: 120-200 градусів (залежно від продукту)
• Потік повітря: 1-3 м/с по поверхні продукту
• Енергоспоживання: 1,5-3,0 кВт/год на кг видаленої води

Дефекти сушіння

Неправильне сушіння може спричинити: -Викривлення: Нерівномірне видалення вологи -розтріскування: Швидке висихання поверхні -Пожовтіння: Надмірна температура -Слабкі місця: Неповне з’єднання волокон -Зростання цвілі: Недостатнє висихання

Крок 5: Завершення операцій

Обрізка

• Висікання: Гострі сталеві матриці відрізають надлишки матеріалу
• Лазерне різання: точне обрізання складних форм
• Роботизоване обрізання: автоматизовано для-великого виробництва
• Ручне обрізання: Для прототипів і невеликих обсягів

Нанесення покриття

Покриття наносяться для бар’єрних властивостей: -Розпилення покриття: рівномірне покриття, підходить для більшості продуктів -Покриття зануренням: Повне занурення, максимальний захист -Рулонне покриття: для плоских поверхонь, ефективний -У-покриття форми: Застосовується під час формування (нова технологія)

Поширені покриття: -AKD/ASA: Водостійкість -Хітозан/шелак: жиростійкість -Рослинні воски: водо- та жирозахисний бар’єр -Електропровідні покриття: захист від ESD

Друк

• Флексографічний: найпоширеніший, 1-4 кольори, економічно вигідний
• Зсув: Висока якість, більше кольорів, підходить для мокрого друку
• цифровий: короткі пробіги, змінні дані
• Гаряче тиснення: Фольга для брендування преміум-класу
• Тиснення/дебосування: рельєфні/втоплені логотипи

Збірка

Для багато-компонентної упаковки: -Клейове склеювання: клеї-на водній основі або гарячі{1}}розплави -Механічне блокування: Дизайн-підгонки -Зшивання: для важких-застосувань -Ультразвукове зварювання: З’являється для волокон-склеювання волокон

Крок 6: Контроль якості та упаковка

Вхідний контроль якості

• Перевірка складу волокна
• Випробування вмісту вологи
• Перевірка забруднення
• Перевірка концентрації добавки

У-контролі якості процесу

• Вага частини: допуск ±5%, перевірка кожні 30 хвилин
• Товщина стінки: вимірювання мікрометром,-на основі зразка
• Розміри: придатні/не-вимірювальні прилади або ШМ для критичних деталей
• Візуальний огляд: Виявлення дефектів (тріщин, дірок, зміни кольору)
• Вміст вологи: ближнє{0}}інфрачервоне (NIR) або гравіметричне тестування

Остаточна перевірка

• Вибірка AQL: стандарти ANSI/ASQ Z1.4
• Перевірка розмірів: Критичні розміри 100% або вибірка
• Функціональне тестування: Підгонка, складання, укладання
• Цілісність покриття: Точкові випробування на стійкість до води та жиру
• Перевірка упаковки: Правильне маркування картону, кількість

Тестування та сертифікація

• Тестування на падіння: ISTA 1A, 2A або спеціальні протоколи
• Випробування на стиснення: Перевірка міцності укладання
• Випробування на вібрацію: Моделювання транзиту
• Контакт з їжею: Міграційне тестування (FDA, LFGB)
• Компостування: EN 13432, ASTM D6400
• Контент на біологічній основі: ASTM D6866

Упаковка для відправлення

• Картонні коробки: Гофроящики відповідної міцності
• Палетування: Стандартні розміри палет (1200x1000 мм ЄС, 48x40 дюймів США)
• Стретч-обгортання: Для стабільності навантаження
• Захист від вологи: Пластикові вкладиші або осушувачі (за потреби)
• Маркування: Коди товарів, кількість, штрих-коди, країна походження

Вимоги до обладнання та приміщення

Виробниче обладнання

• Гідрапульпер: 5-50 куб
• Рафінери: Подвійні дискові або конічні рафінери
• Формувальні машини: 1-12 прес-форм на машину
• Вакуумні системи: рідинно-кільцеві або роторно-лопатеві насоси
• Сушильні печі: З газовим, електричним або паровим нагріванням
• Обрізні преси: гідравлічний або пневматичний
• Обладнання для нанесення покриттів: Лінії розпилення або занурювальні баки
• Друкарські машини: Флексографічний або офсетний

Вимоги до приміщення

• Площа підлоги: 2000-10,000+ квадратних метрів
• потужність: 500-2000 кВт (в залежності від потужності)
• вода: 5-20 кубометрів на тонну продукції
• Очищення стічних вод: Для переробки білої води
• Обробка повітря: Для сушіння відпрацьованих газів і контролю пилу
• Чиста кімната: для медичних/харчових-продуктів (необов’язково)

Екологічні міркування

Водне господарство

• Переробка білої води: 80-95% технологічної води переробляється
• Очищення стічних вод: первинний (скринінг), вторинний (біологічний)
• Прісноводний макіяж: 0,5-2 кубічних метри на тонну продукції
• Нульовий розряд: деякі об’єкти створюють замкнуті-системи водопостачання

Енергоефективність

• Рекуперація тепла: від сушіння вихлопу до попереднього підігріву вхідного повітря
• Відпрацьоване тепло: Від компресорів і вакуумних насосів
• Котли на біомасі: використання відпрацьованого волокна для технологічного тепла
• Сонячна: сонячна батарея на даху для отримання електроенергії

Зменшення відходів

• Нестандартні-частини: Відновлюється та переробляється назад у процес
• Обрізати відходи: Збирають і відбивають
• Відновлення клітковини: Зі стічних вод (мул можна компостувати або захоронювати)

Виробнича потужність і масштабування

Типовий вихід машини

• Маленька машина(1-2 форми): 50 000-200 000 деталей/місяць
• Середня машина(4-6 форм): 200 000-800 000 деталей/місяць
• Велика машина(8-12 форм): 800 000-2 000 000 деталей/місяць

Міркування щодо масштабування

• Час виконання: 3-6 місяців для встановлення нової машини
• праці: 5-15 операторів на машину (в залежності від автоматизації)
• Інструменти: Додаткові форми для збільшення місткості
• Комунальні послуги: Необхідно планувати збільшення потреби в електроенергії/воді

Загальні виробничі виклики

Варіабельність волокна

• Випуск: Нестабільна якість переробленого волокна
• Рішення: Сувора вхідна перевірка, змішування волокон, моніторинг процесу

Знос цвілі

• Випуск: Засмічення сітки, зношування поверхні з часом
• Рішення: Регулярне очищення форми, заміна сітки, профілактичне обслуговування

Рівномірність висихання

• Випуск: Частини висихають нерівномірно, спричиняючи деформацію
• Рішення: оптимізація повітряного потоку печі, орієнтації частин, температурних профілів

Консистенція покриття

• Випуск: Нерівномірне нанесення покриття
• Рішення: Автоматизовані системи розпилення, контроль в'язкості, перевірка якості

Сезонні зміни

• Випуск: Вологість впливає на висихання та частково на вологість
• Рішення: Клімат-контроль, настроєні параметри сушіння, перевірка вологи

Висновок

Виробництво формованої целюлози – це складний процес, який перетворює прості целюлозні волокна на високо{0}}ефективну захисну упаковку. Від підготовки сировини до контролю якості, кожен крок вимагає точного контролю для забезпечення незмінної якості продукції. Розуміння цього процесу допомагає покупцям ефективно співпрацювати з виробниками, оптимізувати конструкції для технологічності та приймати обґрунтовані рішення щодо вибору матеріалів і процесу.

Компанія Hesheng Innovation Development Ltd. має сучасні потужності з виробництва формованої целюлози з можливостями мокрого та сухого пресування, суворими системами контролю якості та екологічними методами виробництва. Зв’яжіться з нами, щоб дізнатися більше про наші виробничі можливості та про те, як ми можемо втілити ваш дизайн упаковки в життя.