Как се прави формована целулоза: Ръководство-по-стъпка за производствения процес

Въведение

Опаковките от формована целулоза се произвеждат чрез сложен процес на-водна основа, който трансформира целулозните влакна в твърди, три{1}}измерни опаковъчни продукти. Разбирането на производствения процес помага на купувачите да вземат информирани решения относно дизайна, избора на материали и очакванията за качество. Това ръководство преминава през всяка стъпка от производството на формована целулоза, от подготовката на суровината до крайния продукт.

Преглед на производствения процес

Производството на формована целулоза включва шест основни етапа: 1.Подготовка на суровината- Добив на влакна и пулпиране 2.Приготвяне на каша- Смесване на влакната и контрол на консистенцията 3.Формоване- Отлагане на влакна върху матрици 4.Сушене- Премахване на влага 5.Довършителни работи- Изрязване, покритие, печат 6.Контрол на качеството и опаковане- Проверка и изпращане

Конкретният процес варира между методите на сухо и мокро пресоване, но основните принципи остават същите.

Стъпка 1: Подготовка на суровината

Снабдяване с фибри

Производителите избират влакна въз основа на изискванията на продукта:

Рециклирани хартиени влакна(най-често): - Стари гофрирани контейнери (OCC): Здрави, икономични, кафяв цвят - Стара вестникарска хартия (ONP): По-мека, добра подплата, сив цвят - Смесена офис хартия: Балансирани свойства, по-светъл цвят - Преди-потребителски отпадъци: Изрезки от мелница, конвертиране на скрап

Влакна от селскостопански отпадъци: - Багас (остатък от захарна тръстика): Светъл цвят, гладък, възобновяем - Пшенична слама: изобилна, подобна на багас - Оризова слама: Нововъзникваща опция, високо съдържание на силициев диоксид - Конопено стъбло: Здраво, устойчиво

Специални влакна: - Бамбук: Висока якост, премиум - Памучен линтер: Ултра-чист, медицински/хранителен клас - Необработена дървесна маса: Премиум, последователен

Процес на пулпиране

1. Балиране: Влакната пристигат в компресирани бали (обикновено 200-500 кг)
2. Разбиване на бала: Балите се отварят и влакната се отделят
3. Почистване: Отстраняване на замърсители (пластмаса, метал, скоби)
4. Пулпиране: Фибрите се смесват с вода в хидрапулпер (голям въртящ се барабан)
5. Рафиниране: Механична обработка за фибрилиране на влакната и подобряване на свързването
6. Прожекция: Отстраняване на големи частици и отломки
7. Избелване(по избор): Водороден пероксид или кислородно избелване за по-светъл цвят

Ключови параметри на процеса

• Последователност: 2-5% фибри във вода по време на пулпиране
• температура: 40-60 градуса за оптимална хидратация на фибрите
• pH: 6,5-8,5 (неутрално до леко алкално)
• Рафинираща енергия: 50-200 kWh на тон (в зависимост от желаните свойства)

Стъпка 2: Приготвяне на каша

Смесване на фибри

Създават се персонализирани смеси за оптимизиране на: -Сила: По-дълги влакна (OCC) за якост на опън -Омекотяване: По-къси влакна (ONP) за усвояване на енергия -Цвят: По-леки влакна за първокласен външен вид -цена: По-високо рециклирано съдържание за икономия -Гладкост на повърхността: Багас или необработени влакна за мокро пресоване

Добавки

В зависимост от изискванията на продукта, добавките може да включват: -Смоли за устойчивост на мокро действие: За устойчивост на влага (AKD, ASA) -Агенти за суха сила: За подобрена твърдост -Помощни средства за задържане: За подобряване на ефективността на отлагане на влакна -Пеногасители: За контролиране на пяната по време на обработка -Оцветители/пигменти: За персонализиране на цвета -Биоциди: За предотвратяване на развитието на микроби в торовата тор

Контрол на консистенцията

Суспензията за формоване обикновено се разрежда до: -0,5-2% консистенцияза продукти с тънки-стени -1-3% консистенцияза стандартни продукти -2-5% консистенцияза продукти с дебели{0}}стени

Прецизният контрол на консистенцията гарантира еднакво тегло и качество на детайлите.

Стъпка 3: Формоване (отлагане на влакна)

Машината за формоване

Машината за формоване на формована целулоза се състои от: -Резервоар за тор: Задържа кашата от влакна -Монтаж на мухъл: Мъжки/женски форми с мрежести повърхности -Вакуумна система: Изтегля вода през формата, отлагайки влакна -Трансферен механизъм: Премества мокрите части между формите -Система за контрол: Регулира времената на цикъла, вакуума, температурата

Цикъл на формоване (суха преса)

1. Потапяне в мухъл: Формовъчната форма се спуска в резервоара за тор
2. Вакуумно отлагане: Прилага се вакуум, изтегляйки влакна върху повърхността на формата
3. Време на престой: 2-10 секунди за изграждане на желаната дебелина на влакното
4. Оттегляне на мухъл: Мухълът се повдига от кашата
5. Обезводняване: Продължителният вакуум премахва излишната вода
6. Трансфер: Мократа влакнеста форма се прехвърля в изсушаваща форма
7. Освобождаване: Частта се освобождава върху конвейер или сушилня

Мокро пресоване

При процес на мокро пресоване (термоформован): 1. Отлагане на влакна (същото като сухото пресоване) 2. Прехвърляне към нагрят съвпадащ набор от форми 3.Горещо пресоване: 150-220 градуса, 5-30 бара налягане за 5-30 секунди 4. Едновременно изсушаване и уплътняване 5. Частта излиза напълно изсъхнала и гладка

Дизайн на мухъл

Плесените са критични за качеството на продукта: -Материал: алуминий (най-често срещан), епоксид (прототипиране), неръждаема стомана (премиум) -Мрежа: 40-100 меша телена тъкан от неръждаема стомана -Вакуумни канали: Вътрешни канали за равномерно отстраняване на водата -Ъгли на газене: Минимум 3-5 градуса за освобождаване -Обезвъздушаване: Правилна евакуация на въздуха по време на трансфер

Времена на цикъла

• Малки части(кутия за яйца): 5-15 секунди
• Средни части(вмъкване на електроника): 10-25 секунди
• Големи части(промишлена тава): 20-45 секунди
• Мокра преса: 15-60 секунди (включително горещо пресоване)

Стъпка 4: Сушене

Методи за сушене чрез суха преса

След формоване мокрите части съдържат 60-75% влага и трябва да се изсушат до 5-10% съдържание на влага.

Сушене в конвейерна пещ(най-често): - Частите се движат през отопляем тунел върху мрежести конвейери - Температура: 120-180 градуса - Време на престой: 10-30 минути - Множество температурни зони за контролирано сушене

Сушене с ротационен барабан: - Частите се поставят върху въртящи се стелажи - Ефективно за малки, еднакви части - По-ниска консумация на енергия на част

Сушене с гореща преса(мокро пресоване): - Интегрирано в цикъла на формоване - Нагретите форми едновременно оформят и изсушават - Не е необходима отделна стъпка на сушене

Параметри на сушене

• Входна влага: 60-75% (мокра основа)
• Изходяща влага: 5-10% (мокра основа)
• температура: 120-200 градуса (в зависимост от продукта)
• Въздушен поток: 1-3 m/s по повърхността на продукта
• Консумация на енергия: 1,5-3,0 kWh на kg отстранена вода

Дефекти при сушене

Неправилното сушене може да причини: -Изкривяване: Неравномерно отстраняване на влага -Напукване: Бързо изсъхване на повърхността -Пожълтяване: Прекомерна температура -Слаби места: Непълно свързване на влакната -Растеж на мухъл: Недостатъчно изсушаване

Стъпка 5: Довършителни операции

Подстригване

• Щанцоване: Остри стоманени матрици отрязват излишния материал
• Лазерно рязане: Прецизно подстригване за сложни форми
• Роботизирано подстригване: Автоматизирано за-производство в големи обеми
• Ръчно подстригване: За прототипи и малки обеми

Нанасяне на покритие

Покритията се прилагат за бариерни свойства: -Покритие със спрей: Равномерно покритие, подходящо за повечето продукти -Потапяне на покритие: Пълно потапяне, максимална защита -Ролково покритие: За плоски повърхности, ефективен -В -формово покритие: Прилага се по време на формоване (нововъзникваща технология)

Често срещани покрития: -AKD/ASA: Водоустойчивост -Хитозан/шеллак: Устойчивост на мазнини -Растителни восъци: Бариера за вода и мазнини -Проводими покрития: ESD защита

Печат

• Флексографски: Най-често срещано, 1-4 цвята, рентабилно
• Офсет: Високо качество, повече цветове, подходящи за мокра преса
• Дигитален: Къси серии, променливи данни
• Топъл печат: Фолио за премиум брандиране
• Релефно щамповане/дебосинг: Повдигнати/вдлъбнати лога

Сглобяване

За много{0}}компонентна опаковка: -Залепване с лепило: Лепила на-водна основа или горещо{1}}топящи се лепила -Механично блокиране: Прилепващи-дизайни -Захващане с телбод: За тежки-приложения -Ултразвуково заваряване: Нововъзникващо за свързване на влакна-влакна

Стъпка 6: Контрол на качеството и опаковане

Входящ контрол на качеството

• Проверка на състава на влакната
• Изпитване на съдържанието на влага
• Проверка за замърсяване
• Проверки на концентрацията на добавките

В-контрол на качеството на процеса

• Частично тегло: ±5% толеранс, проверява се на всеки 30 минути
• Дебелина на стената: Измерване с микрометър, базирано-на проба
• Размери: Датчици или CMM за критични части
• Визуална проверка: Откриване на дефекти (пукнатини, дупки, обезцветяване)
• Съдържание на влага: Тестване в близка-инфрачервена (NIR) или гравиметрично изследване

Окончателна проверка

• AQL вземане на проби: стандарти ANSI/ASQ Z1.4
• Проверка на размерите: Критични размери 100% или извадка
• Функционално тестване: Напасване, монтаж, подреждане
• Целостта на покритието: Точкови тестове за устойчивост на вода/грес
• Проверка на опаковката: Правилно етикетиране на кашона, има значение

Тестване и сертифициране

• Тестване на падане: ISTA 1A, 2A или персонализирани протоколи
• Тестване на компресия: Проверка на здравината на подреждане
• Тестване на вибрации: Симулация на транзит
• Контакт с храни: Тестване за миграция (FDA, LFGB)
• Компостируемост: EN 13432, ASTM D6400
• Биологично съдържание: ASTM D6866

Опаковка за пратка

• Кашони: Гофрирани кутии с подходяща здравина
• Палетизация: Стандартни размери на палети (1200x1000 мм ЕС, 48x40" САЩ)
• Разтегателно опаковане: За стабилност на товара
• Защита от влага: Пластмасови облицовки или десиканти (ако е необходимо)
• Етикетиране: Кодове на продукти, количества, баркодове, страна на произход

Изисквания за оборудване и съоръжения

Производствено оборудване

• Хидрапулпер: 5-50 куб.м
• Рафинерии: Двойни дискови или конични рафинери
• Формовъчни машини: 1-12 формовъчни станции на машина
• Вакуумни системи: Помпи с течен пръстен или ротационни лопатки
• Сушилни: Отопление на газ, електричество или пара
• Преси за подрязване: Хидравличен или пневматичен
• Оборудване за нанасяне на покритие: Линии за пръскане или резервоари за потапяне
• Печатни преси: Флексографски или офсет

Изисквания към съоръженията

• Площ на пода: 2000-10,000+ квадратни метра
• Мощност: 500-2000 kW (в зависимост от мощността)
• вода: 5-20 кубични метра на тон продукт
• Пречистване на отпадни води: За рециклиране на бяла вода
• Обработка на въздуха: За изсушаване на отработените газове и контрол на праха
• Чиста стая: За медицински/хранителни -продукти (по избор)

Екологични съображения

Управление на водите

• Рециклиране на бяла вода: 80-95% от технологичната вода се рециклира
• Пречистване на отпадни води: първичен (скрининг), вторичен (биологичен)
• Сладководен грим: 0,5-2 кубични метра на тон продукт
• Нулев разряд: Някои съоръжения постигат водни-системи със затворен цикъл

Енергийна ефективност

• Възстановяване на топлина: От изсушаване на отработените газове до предварително загряване на входящия въздух
• Отпадна топлина: От компресори и вакуум помпи
• Котли на биомаса: Използване на отпадъчни влакна за технологична топлина
• Слънчева: Слънчева енергия на покрива за електричество

Намаляване на отпадъците

• Не{0}}спец. части: Репулиран и рециклиран обратно в процес
• Отрежете отпадъците: Събрани и отблъснати
• Възстановяване на фибри: От отпадъчни води (утайките могат да бъдат компостирани или депонирани)

Производствен капацитет и мащабиране

Типичен изход на машината

• Малка машина(1-2 форми): 50 000-200 000 части/месец
• Средна машина(4-6 форми): 200 000-800 000 части/месец
• Голяма машина(8-12 форми): 800 000-2 000 000 части/месец

Съображения за мащабиране

• Време за изпълнение: 3-6 месеца за нов машинен монтаж
• Труд: 5-15 оператора на машина (в зависимост от автоматизацията)
• Инструментална екипировка: Допълнителни форми за увеличаване на капацитета
• Помощни програми: Трябва да се планира повишено потребление на енергия/вода

Често срещани производствени предизвикателства

Променливост на влакната

• Издаване: Непостоянно качество на рециклираните влакна
• Решение: Строга входяща проверка, смесване на влакна, мониторинг на процеса

Износване на мухъл

• Издаване: Запушване на мрежата, износване на повърхността с течение на времето
• Решение: Редовно почистване на формата, смяна на мрежата, профилактика

Равномерност на сушене

• Издаване: Частите изсъхват неравномерно, причинявайки изкривяване
• Решение: Оптимизирайте въздушния поток във фурната, ориентацията на частите, температурните профили

Консистенция на покритието

• Издаване: Неравномерно нанасяне на покритието
• Решение: Автоматизирани системи за пръскане, контрол на вискозитета, проверки на качеството

Сезонни вариации

• Издаване: Влажността влияе на сушенето и частично на влагата
• Решение: Климатичен контрол, регулирани параметри на сушене, тест за влага

Заключение

Производството на формована целулоза е сложен процес, който трансформира прости целулозни влакна във високо{0}}защитни опаковки. От подготовката на суровината до контрола на качеството, всяка стъпка изисква прецизен контрол, за да се гарантира постоянно качество на продукта. Разбирането на този процес помага на купувачите да си сътрудничат ефективно с производителите, да оптимизират дизайна за технологичност и да вземат информирани решения относно избора на материали и процеси.

Hesheng Innovation Development Ltd. управлява усъвършенствани съоръжения за производство на формована целулоза с възможности за мокро и сухо пресоване, строги системи за контрол на качеството и устойчиви производствени практики. Свържете се с нас, за да научите повече за нашите производствени възможности и как можем да вдъхнем живот на вашия дизайн на опаковката.