Nanocellulose er en innovativ løsning til at forbedre egenskaberne ved pulpstøbningsprodukter

Nanocellulose er et fibrøst materiale med en diameter på mindre end 100 nanometer og en længde, der spænder fra snesevis af nanometer til mikrometer opnået ved at behandle fibre på en kombination af kemisk, fysisk, biologisk eller flere måder. Den mindste molekylære enhed af nanocellulose er glucose.

 

Den molekylære struktur af trådformede nanocellulosematerialer indeholder et stort antal hydroxylgrupper og et stort billedformat (200-2000), så de er fysisk sammenvævede og tætte og kan udvise højstyrkeegenskaber.

 

Pulpstøbning

Pulpstøbning (støbt fiber eller pulpstøbning) er en slags papirmasse fremstillet af plantefiberråmaterialer, såsom affaldspapirprodukter (såsom papir, pap), træmasse, halmmasse, sukkerrørsmasse osv., som forarbejdes ved kemisk eller mekanisk behandling, og derefter forarbejdet til et materiale med en specifik tredimensionel form og struktur gennem en formstøbeproces.

Råvarerne til papirmassestøbningsprodukter kommer fra naturen, og affaldet kan genbruges og genbruges efter brug, så det kan bruges i vid udstrækning i fødevareemballage (kopper, skåle, æsker osv.), daglige fornødenheder emballage, kosmetikemballage, og dele emballage. Pulpstøbning betragtes som et af de bæredygtige alternativer til plastemballage, som er med til at reducere miljøforurening og fremme udviklingen af ​​grønne emballagematerialer.

 

 

Karakteristika og krav til pulpstøbning

Pulpstøbning er et tredimensionelt strukturelt materiale, der bruger plantefiber som den grundlæggende ramme, og dens ydeevne forbedres ved at tilføje kemiske tilsætningsstoffer og hjælpematerialer. Pulpstøbning kræver ikke kun fremragende indre styrke og overfladestyrke, men også gode barriereegenskaber, samt opfylder de raffinerede behov for specialemballage, såsom god vandtæt og olietæt, anti-pulver og flisning, øget styrke og udsøgt tryk .

På baggrund af stadig hårdere konkurrence på det globale marked står producenter af papirmassestøbning over for udfordringen med at reducere omkostningerne og forbedre produktomkostningernes ydeevne. På nuværende tidspunkt reducerer mange producenter omkostningerne ved at vælge billigere plantefibermasse i stedet for højprismasse. Imidlertid kan denne simple udskiftning af råmaterialer forårsage udsving i produktstyrkeydelsen og endda medføre kvalitetsrisici. Derfor er producenter nødt til at justere produktformler i overensstemmelse med de faktiske forhold for at sikre, at styrken og kvaliteten af ​​produkterne opretholdes, mens omkostningerne kontrolleres.

For at blive et effektivt alternativ til plastemballage skal papirmassestøbningsprodukter samtidig opfylde højere krav til barriereydelse. Inden for anvendelsesområderne for formstøbte kopper, skåle, æsker osv. har mange virksomheder udviklet en række nye produkter og anvendelsesteknologier, herunder emulsionsbarrierebelægninger, nedbrydelige plastlamineringer, tilføjelse af fluorfrie oliebestandige midler og belægning, sprøjtning eller gardinbelægning af overfladebelægninger. Selvom udviklingen af ​​disse teknologier er opmuntrende, eksisterer problemerne med høje omkostninger og utilstrækkelig funktionalisering stadig.

Derudover har high-end papirmassestøbningsmarkedet højere krav til produkternes styrke og forfining. Gennem raffineret printteknologi og post-press processing-teknologi kan pulpstøbningsprodukter vise et udsøgt udseende, give dem flere emballagefunktioner og bedre brugeroplevelse.

 

 

Nanocellulose: Innovativ løsning

Nanocellulose er et materiale med størrelse i nanoskala. Dens høje billedformat (200 til 2000) og rige netværksstruktur giver den unikke fysiske og kemiske egenskaber. Dette materiale har ikke kun olie- og iltbarrierefunktioner, men har også grønne og nedbrydelige naturlige egenskaber, hvilket gør det til en af ​​de innovative løsninger til at forbedre pulpstøbningens styrke, barrierefunktion og tryktilpasningsevne.

Forbedre styrken af ​​pulpstøbning. Tilføj nanocellulose til pulp-vand-systemet i pulpstøbning, og brug dets stærke adsorptionskapacitet til tæt at kombinere med pulpfibre og give fuld spil til dets filamentøse udseende med et stort aspektforhold og netværksstruktur til fysisk at sammenvæve og fange andre materialer, som f.eks. som fine fibre og kemiske tilsætningsstoffer. Gennem tværbindingsreaktionen af ​​hydroxylgrupper forbedres tætheden og kompaktheden af ​​disse sammenvævede strukturer yderligere, hvorved styrken af ​​pulpstøbning forbedres effektivt.

 

Forbedre barriereeffekten og optimere barrierebelægningsbehandlingen. Størrelsen af ​​nanocellulose gør det muligt for den at synergi med fine fibre, plantefibre og kemiske tilsætningsstoffer for at modificere overfladen af ​​papir- og papirmassestøbning, opnå en glattere og fladere tekstur og eliminere porer og gruber på mikronniveau. Denne behandling kan forbedre papirets tæthed og barriereegenskaber, hvilket giver et solidt materialegrundlag for efterfølgende barrierebelægningsbehandling.

Når overfladen af ​​pulpstøbning behandlet med nanocellulose behandles med flydende barrierebelægning, reduceres indtrængning af belægning i det indre på grund af glatheden og fladheden af ​​papir- eller pulpstøbningsoverfladen. Derudover er den ensartede ydre overflade med til at danne et barrierelag af ensartet tykkelse, hvilket sikrer spærrelagets konsistens og effektivitet og undgår forekomsten af ​​utætheder eller penetrationspunkter.

 

 

Casestudie

Mange forskningsinstitutioner og virksomheder rundt om i verden udvikler aktivt anvendelsen af ​​nanocellulose i pulpstøbning, især i produkter, der har langsigtede krav til barriereegenskaber og stabilitet, såsom fjerkræ-, kød- og fiskepaller i kølekædetransport, frosne mejerikopper og vandflasker, der skal opbevares i lang tid, og krukker eller flasker til kosmetik, personlig pleje og hjemmeplejeprodukter, som normalt kræver lav vanddamptransmissionshastighed (WVTR), lav oxygentransmissionshastighed (OTR), olie og vand modstand og ilt- og fugtbarriereegenskaber.

Pulpstøbte flasker kan forbedre produktets indre styrke betydeligt ved at tilsætte nanocellulose til frugtkødet, selv i en mængde på ti kilo, samtidig med at den indvendige overflade af den tredimensionelle beholder bliver glattere og fladere. Denne behandlingsmetode forbedrer ikke kun den overordnede tæthed og barriereegenskaber, men giver også et bedre grundlag for efterfølgende barrierebelægningsforarbejdning og forbedrer derved produktets funktionalitet og reducerer omkostningerne.

 

For eksempel, hvis en coating (sammensat af nanocellulose og akrylemulsion eller andre typer coatingprodukter) er designet, skal coatingtykkelsen nå 20 mikron for at opfylde kravene til olie- og vandbestandighed uden at tilsætte nanocellulose til pulpen. Men ved at tilføje snesevis af kilogram nanocellulose til pulpen for at forbedre styrken og overflademodifikationsegenskaberne, kan belægningstykkelsen med samme barriereeffekt reduceres til 10 mikron. Omkostningsanalyse viser, at omkostningsstigningen forårsaget af tilsætning af nanocellulose til papirmassen er 100-200 yuan/ton, men omkostningsbesparelserne forårsaget af reduktionen i belægningstykkelsen kan overstige 1000-2000 yuan/ton. Derfor kan tilføjelse og brug af nanocellulose blive en innovativ løsning til at forbedre funktionaliteten af ​​pulpstøbningsprodukter og samtidig reducere de samlede omkostninger ved produktet.

Det skal bemærkes, at introduktionen af ​​ovenstående nye løsning kun er et tilfælde af nogle kunder, og den specifikke situation skal stadig analyseres i detaljer.