Nanoceluloza to materiał włóknisty o średnicy mniejszej niż 100 nanometrów i długości od kilkudziesięciu nanometrów do mikrometrów, uzyskiwany w wyniku obróbki włókien na kombinację sposobów chemicznych, fizycznych, biologicznych lub na wiele sposobów. Najmniejszą jednostką molekularną nanocelulozy jest glukoza.
Struktura molekularna materiałów włókienkowych nanocelulozowych zawiera dużą liczbę grup hydroksylowych i duży współczynnik kształtu (200-2000), dzięki czemu są one fizycznie splecione i gęste oraz mogą wykazywać wysoką charakterystykę wytrzymałościową.
Formowanie pulpy
Formowanie masy celulozowej (włókno formowane lub formowanie masy celulozowej) to rodzaj masy celulozowej wytwarzanej z surowców włóknistych roślinnych, takich jak produkty makulaturowe (takie jak papier, tektura), pulpa drzewna, pulpa słomiana, pulpa trzciny cukrowej itp., która jest przetwarzana poprzez obróbkę chemiczną lub mechaniczną, a następnie przetwarzane w materiał o określonym trójwymiarowym kształcie i strukturze w procesie formowania w formie.
Surowce do produkcji masy celulozowej pochodzą z natury, a odpady po użyciu można poddać recyklingowi i ponownie wykorzystać, dzięki czemu można je szeroko stosować w opakowaniach do żywności (kubki, miski, pudełka itp.), opakowaniach artykułów codziennego użytku, opakowaniach kosmetyków i opakowanie części. Formowanie masy celulozowej jest uważane za jedną ze zrównoważonych alternatyw dla opakowań z tworzyw sztucznych, która pomaga zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska i promuje rozwój ekologicznych materiałów opakowaniowych.
Charakterystyka i wymagania dotyczące formowania masy celulozowej
Formowanie masy celulozowej to trójwymiarowy materiał konstrukcyjny, w którym podstawą jest włókno roślinne, a jego działanie jest poprawiane przez dodanie dodatków chemicznych i materiałów pomocniczych. Formowanie masy celulozowej wymaga nie tylko doskonałej wytrzymałości wewnętrznej i wytrzymałości powierzchniowej, ale także dobrych właściwości barierowych, a także spełnienia wyrafinowanych potrzeb specjalnych opakowań, takich jak dobra wodoodporność i olejoodporność, odporność na proszek i odpryski, zwiększona wytrzymałość i znakomity druk .
W obliczu coraz bardziej zaciętej konkurencji na rynku światowym producenci formowania masy celulozowej stają przed wyzwaniem ograniczenia kosztów i poprawy wydajności kosztowej produktów. Obecnie wielu producentów obniża koszty, wybierając tańszą masę z włókien roślinnych zamiast drogiej masy celulozowej. Jednakże to proste zastąpienie surowców może powodować wahania w wytrzymałości produktu, a nawet stwarzać zagrożenie dla jakości. Dlatego producenci muszą dostosowywać receptury produktów do rzeczywistych warunków, aby zapewnić utrzymanie wytrzymałości i jakości produktów przy jednoczesnej kontroli kosztów.
Jednocześnie, aby stać się skuteczną alternatywą dla opakowań z tworzyw sztucznych, produkty do formowania masy celulozowej muszą spełniać wyższe wymagania w zakresie barierowości. W zakresie zastosowań formowanych kubków, misek, pudełek itp. wiele firm opracowało szereg nowych produktów i technologii aplikacji, w tym emulsyjne powłoki barierowe, laminaty z ulegających rozkładowi tworzyw sztucznych, dodatek niezawierających fluoru środków olejoodpornych oraz powlekanie, natryskiwanie lub powlekanie kurtynowe powłok powierzchniowych. Chociaż rozwój tych technologii jest zachęcający, nadal istnieją problemy związane z wysokimi kosztami i niewystarczającą funkcjonalizacją.
Ponadto rynek wysokiej klasy formowania masy celulozowej ma wyższe wymagania dotyczące wytrzymałości i udoskonalenia produktów. Dzięki udoskonalonej technologii druku i technologii przetwarzania po prasowaniu produkty do formowania masy celulozowej mogą wykazywać się znakomitym wyglądem, zapewniać im więcej funkcji pakowania i lepsze wrażenia użytkownika.
Nanoceluloza: innowacyjne rozwiązanie
Nanoceluloza to materiał o rozmiarach nano. Wysoki współczynnik kształtu (200 do 2000) i bogata struktura sieciowa nadają mu wyjątkowe właściwości fizyczne i chemiczne. Materiał ten nie tylko pełni funkcję bariery dla oleju i tlenu, ale ma także ekologiczne i ulegające degradacji naturalne właściwości, co czyni go jednym z innowacyjnych rozwiązań poprawiających wytrzymałość, funkcję barierową i możliwość dostosowania druku do formowania masy celulozowej.
Popraw wytrzymałość formowania masy celulozowej. Dodaj nanocelulozę do układu miąższ-woda podczas formowania masy celulozowej i wykorzystaj jej dużą zdolność adsorpcji do ścisłego połączenia z włóknami celulozy i w pełni wykorzystaj jej włóknisty wygląd przy dużym współczynniku kształtu i strukturze sieciowej, aby fizycznie przeplatać i wychwytywać inne materiały, takie jak jako drobne włókna i dodatki chemiczne. Dzięki reakcji sieciowania grup hydroksylowych gęstość i zwartość tych przeplatających się struktur ulega dalszemu wzmocnieniu, co skutecznie poprawia wytrzymałość formowania masy celulozowej.
Popraw efekt bariery i zoptymalizuj przetwarzanie powłoki barierowej. Nanoceluloza w skali nano umożliwia jej synergię z drobnymi włóknami, włóknami roślinnymi i dodatkami chemicznymi w celu modyfikacji powierzchni formowania papieru i masy celulozowej, uzyskania gładszej i bardziej płaskiej tekstury oraz wyeliminowania porów i wgłębień na poziomie mikronów. Obróbka ta może poprawić gęstość i właściwości barierowe papieru, zapewniając solidną podstawę materiałową do późniejszej obróbki powłok barierowych.
Gdy powierzchnia wytłoczki z masy celulozowej potraktowana nanocelulozą jest pokryta powłoką barierową dla cieczy, przenikanie powłoki do wnętrza jest zmniejszone ze względu na gładkość i płaskość powierzchni formowanej papieru lub masy celulozowej. Ponadto jednolita powierzchnia zewnętrzna pomaga utworzyć warstwę barierową o jednakowej grubości, zapewniając spójność i skuteczność warstwy barierowej oraz unikając występowania wycieków lub miejsc penetracji.
Studium przypadku
Wiele instytucji badawczych i firm na całym świecie aktywnie rozwija zastosowanie nanocelulozy w formowaniu masy celulozowej, zwłaszcza w produktach, które mają długoterminowe wymagania dotyczące właściwości barierowych i stabilności, takich jak palety drobiowe, mięsne i rybne w transporcie w łańcuchu chłodniczym, mrożone kubki mleczne i butelki na wodę wymagające długiego przechowywania oraz słoiki lub butelki na kosmetyki, środki higieny osobistej i środki czystości, które zwykle wymagają niskiej przepuszczalności pary wodnej (WVTR), niskiej przepuszczalności tlenu (OTR), oleju i wody odporność oraz właściwości barierowe dla tlenu i wilgoci.
Butelki formowane z masy celulozowej mogą znacznie poprawić wytrzymałość wewnętrzną produktu poprzez dodanie do masy celulozowej nanocelulozy nawet w ilości kilkudziesięciu kilogramów, dzięki czemu wewnętrzna powierzchnia trójwymiarowego pojemnika staje się gładsza i bardziej płaska. Ta metoda obróbki nie tylko poprawia ogólną gęstość i właściwości barierowe, ale także zapewnia lepszą podstawę do późniejszej obróbki powłoki barierowej, poprawiając w ten sposób funkcjonalność produktu przy jednoczesnej redukcji kosztów.
Na przykład, jeśli zaprojektowano powłokę (składającą się z nanocelulozy i emulsji akrylowej lub innego rodzaju produktów powłokowych), grubość powłoki musi osiągnąć 20 mikronów, aby spełnić wymagania odporności na olej i wodę bez dodawania nanocelulozy do masy celulozowej. Jednakże dodając do masy dziesiątki kilogramów nanocelulozy w celu zwiększenia wytrzymałości i właściwości modyfikacji powierzchni, grubość powłoki przy takim samym działaniu barierowym można zmniejszyć do 10 mikronów. Analiza kosztów pokazuje, że wzrost kosztów spowodowany dodatkiem nanocelulozy do masy celulozowej wynosi 100-200 juanów/tonę, ale oszczędności spowodowane zmniejszeniem grubości powłoki mogą przekroczyć 1000-2000 juanów/tonę. Dlatego dodatek i zastosowanie nanocelulozy może stać się innowacyjnym rozwiązaniem poprawiającym funkcjonalność produktów do formowania masy celulozowej, przy jednoczesnym obniżeniu całkowitego kosztu produktu.
Należy zaznaczyć, że wprowadzenie powyższego nowego rozwiązania to tylko przypadek części klientów, a konkretna sytuacja wymaga jeszcze szczegółowej analizy.
