- À medida que a procura por embalagens sustentáveis continua a crescer, os compósitos que combinam fibras vegetais naturais com polímeros biodegradáveis estão a atrair cada vez mais atenção como uma nova classe de material de embalagem. O bambu está amplamente disponível e é renovável, e a incorporação do pó de bambu em resinas biodegradáveis oferece uma alternativa às embalagens plásticas convencionais.
- Os compostos preenchidos com bambu, no entanto, comportam-se de maneira diferente das matérias-primas plásticas padrão durante o processamento. A compatibilidade fibra-polímero, o comportamento de fusão e plastificação do composto e a estabilidade da formação da folha afetam a qualidade do produto final da embalagem. O processamento de compósitos de bambu modificados em folhas com desempenho confiável na termoformação a vácuo é, portanto, um passo fundamental para a aplicação prática.
- Para atender a esses requisitos de processamento, a JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. baseou-se em sua experiência na fabricação e engenharia de equipamentos de extrusão de chapas para adaptar a configuração da extrusora e as configurações do processo para compósitos biodegradáveis à base de bambu. O trabalho explorou a extrusão de folhas e a formação a vácuo para esses materiais e levou ao desenvolvimento de um recipiente descartável para alimentos biodegradável à base de bambu para embalagens de alimentos frescos.
- Ao combinar a preparação de compósitos de bambu, extrusão de folhas e termoformação a vácuo, o projeto demonstra um caminho desde o processamento de matéria-prima até um produto de embalagem acabado para esta nova classe de compósitos de biomassa.
Do pó de bambu ao composto biodegradável: modificação da matéria-prima como ponto de partida
A combinação do pó de bambu com polímeros biodegradáveis, como PLA e PBAT, cria novas opções de materiais para embalagens. No entanto, as fibras vegetais naturais são hidrofílicas e não são totalmente compatíveis com algumas matrizes poliméricas. A mistura simples pode levar à aglomeração do pó, má dispersão e aumento da fragilidade, o que por sua vez afeta o desempenho do processamento e a qualidade do produto final.
A matéria-prima do bambu necessita, portanto, de tratamento adequado antes da extrusão da folha, e sua ligação com a matriz polimérica deve ser melhorada através da modificação do composto.
A preparação do material inicial neste projeto envolve as seguintes etapas:
- Processamento de matéria-prima: O pó de bambu é moído até a finura necessária para prepará-lo para a composição.
- Modificação de superfície: O pó de bambu sofre ativação de superfície para melhorar a ligação interfacial com o polímero biodegradável.
- Formulação e mistura: O pó de bambu modificado é proporcionado com resinas biodegradáveis como PLA e PBAT de acordo com os requisitos de material e processamento.
- Composição e pelotização: Uma extrusora de rosca dupla derrete, mistura e dispersa os componentes para produzir pellets compostos à base de bambu para extrusão de folhas a jusante.
Após modificação e composição, o componente de bambu entra no processamento de folhas na forma de pellets, fornecendo a base de matéria-prima para extrusão contínua.
Sistema de Extrusão: Configuração Otimizada para Compósitos de Bambu
- Após a composição, o material deve ser processado posteriormente em uma folha contínua adequada para termoformação a vácuo.
- Em comparação com os pellets de plástico convencionais, os compostos biodegradáveis preenchidos com bambu impõem diferentes exigências à capacidade de plastificação, ventilação e controle dos parâmetros de processamento. A extrusora não deve apenas plastificar totalmente o material, mas também gerenciar seu histórico térmico, estabilidade de fusão e produção contínua.
- Para este projeto, a JWELL Machinery (Haining) Co., Ltd. usou um processo de extrusão de folha de parafuso único e otimizou o design do parafuso de acordo.
O principal fluxo do processo é:
Pelotas compostas de bambu
fusão e plastificação de parafuso único
extrusão de matriz plana tipo cabide
resfriamento e conformação de três rolos
enrolamento de folha
- A extrusora está equipada com uma rosca ventilada. O ajuste coordenado da geometria do parafuso e das condições de processamento melhora a plastificação e a ventilação para se adequar aos compostos biodegradáveis preenchidos com bambu.
- Com compósitos contendo componentes naturais de plantas, a geometria do parafuso, o controle de temperatura, a velocidade do parafuso e a saída devem ser combinados cuidadosamente. O ajuste da estrutura do equipamento e dos parâmetros do processo suporta a conversão estável do composto em folha contínua. A plataforma de extrusão de chapas da JWELL também pode ser configurada com configurações de parafuso único ou parafuso duplo paralelo, dependendo da formulação, carregamento de bambu e capacidade necessária.
Da matriz à unidade de três rolos: formação de folhas e controle de espessura
- Após a fusão e a plastificação, o material entra em uma matriz plana tipo cabide, onde canais de fluxo o distribuem em uma folha contínua.
- A matriz é um componente chave que afeta a distribuição transversal da espessura e a formação da folha. Para compostos preenchidos com bambu, as condições de extrusão devem corresponder ao comportamento do fluxo do material para que o fundido passe através da matriz de forma estável e forme uma folha uniforme e contínua.
- A folha então entra em uma unidade de três rolos para resfriamento, calandragem e configuração.
- A unidade de três rolos resfria a chapa e controla a espessura através da interação de seus rolos. Na produção, a temperatura do rolo, a folga do rolo e a velocidade da linha devem ser ajustadas para se adequar ao material e para atingir a condição da folha necessária para o enrolamento e subsequente termoformação a vácuo.
- Após resfriamento e presa, a chapa é enrolada e segue para termoformação a vácuo.
- Desde a plastificação de parafuso único, passando pela extrusão de matriz plana, até o resfriamento e presa de três rolos, cada estágio deve ser configurado de acordo com as características do compósito. Esta coordenação é fundamental para a produção contínua de folhas a partir de novos compósitos de biomassa.
Assista a uma linha de produção de extrusão de chapas em operação
Da extrusão de folhas à termoformagem a vácuo: recipientes para alimentos à base de bambu
- Para os fabricantes de embalagens, a extrusão de folhas não envolve apenas o processo de produção; a chapa também deve atender aos requisitos da termoformação posterior.
- Após a preparação da folha biodegradável à base de bambu, a termoformação a vácuo foi usada para converter a folha contínua em recipientes de alimentos descartáveis para embalagens de alimentos frescos.
- Os recipientes têm formato retangular e cor natural de bambu com superfície fosca. Eles combinam leveza com resistência estrutural e são destinados ao embalamento de vegetais, carne e outros produtos alimentícios frescos.
- A espessura da chapa atualmente varia de 0,05 a 1,00 mm e pode ser selecionada de acordo com a estrutura do produto e requisitos de aplicação.
Observe o recipiente para alimentos biodegradável à base de bambu acabado
De pellets compostos a folhas contínuas e depois a embalagens tridimensionais através da formação a vácuo, os compósitos biodegradáveis à base de bambu passaram do processamento de matéria-prima para o uso final, abrindo uma nova direção para fibras vegetais naturais em embalagens de alimentos.
Do desenvolvimento à aplicação: trabalho contínuo no processamento de compósitos de bambu
- O desenvolvimento de uma embalagem biodegradável à base de bambu não é o trabalho de uma única máquina ou etapa de processo. Envolve tratamento de matéria-prima, modificação de compostos, extrusão e processamento posterior.
- Desde o trabalho inicial de formulação, passando pela modificação e composição da superfície do pó de bambu, até a extrusão de folhas e termoformação a vácuo, as condições de processamento devem ser ajustadas continuamente para se adequar ao material.
- Nesta cadeia, o sistema de extrusão de folhas é o elo entre o compósito e a embalagem acabada. A capacidade de plastificação, a ventilação, a configuração da matriz, o resfriamento e a configuração afetam a qualidade da folha e o desempenho da conformação posterior.
- A JWELL continua a refinar equipamentos e processos de extrusão de folhas para PLA, PBAT, compósitos preenchidos com biomassa e outros novos materiais de embalagem.
- Ao configurar equipamentos e adaptar processos às diferentes características das matérias-primas, a JWELL ajuda os fabricantes de embalagens a expandir suas opções de extrusão de folhas e a mover novos compósitos do desenvolvimento de formulações para a produção.
Perguntas frequentes
P: Que problemas podem ocorrer durante a termoformação a vácuo de folhas cheias de bambu?
R: Problemas comuns incluem flacidez irregular durante o aquecimento, estiramento excessivo localizado, distribuição irregular da espessura da parede e textura visível de partículas de bambu na superfície. Geralmente estão relacionados à uniformidade da espessura da chapa, à distribuição da temperatura de aquecimento e à ductilidade do material. Controlar a tolerância da espessura da chapa, combinar a curva de aquecimento e ajustar a formulação para a profundidade de conformação pode melhorar o desempenho da termoformagem.
P: De onde vem a vantagem de custo da folha biodegradável preenchida com bambu?
R: Como carga natural, o pó de bambu normalmente custa menos por unidade do que resinas biodegradáveis, como PLA e PBAT, portanto, uma determinada carga de carga pode reduzir o custo do material. Uma carga de enchimento mais elevada, no entanto, afecta a estabilidade do processamento e o desempenho da folha, pelo que deve ser alcançado um equilíbrio entre a modificação a montante, a configuração de extrusão e a formação a jusante. A obtenção da vantagem de custo depende de quão bem o projeto da formulação, a carga de enchimento e a configuração do equipamento são combinados.
P: Como a finura e a origem do pó de bambu afetam a alimentação e a qualidade da superfície da folha?
R: O pó de bambu mais fino se dispersa de maneira mais uniforme, mas tem menor densidade aparente, tornando a alimentação mais difícil e exigindo um método de alimentação correspondente. Partículas mais grossas tendem a criar uma textura de partícula visível na superfície da chapa, afetando a aparência e a qualidade da superfície. O pó de bambu de diferentes fontes também pode variar no teor de umidade e nos níveis de impurezas, por isso deve ser selecionado e controlado de acordo com os requisitos da formulação antes do processamento.
P: A mesma linha de chapas também pode operar PET, PP e PS?
R: A plataforma de extrusão de chapas da JWELL abrange PET, PP, PS e outros sistemas de materiais, com configurações adaptadas às características de processamento de cada material. Quando compostos biodegradáveis preenchidos com bambu funcionam na mesma plataforma, os parâmetros de parafuso, ventilação e resfriamento precisam ser ajustados adequadamente. Isso permite que os fabricantes manuseiem materiais convencionais e de base biológica em uma plataforma de equipamento.
Desenvolvendo folha biodegradável cheia de bambu? Informe-nos sua carga de fibra, espessura alvo da folha e requisitos de termoformação, e a equipe de extrusão de chapas JWELL poderá recomendar configurações de parafuso, arranjos de ventilação e parâmetros de três rolos adequados.