Nanocellulose er en innovativ løsning for å forbedre egenskapene til massestøpeprodukter

Nanocellulose er et fibrøst materiale med en diameter på mindre enn 100 nanometer og en lengde fra titalls nanometer til mikrometer oppnådd ved å behandle fibre på en kombinasjon av kjemiske, fysiske, biologiske eller flere måter. Den minste molekylære enheten av nanocellulose er glukose.

 

Den molekylære strukturen til trådformede nanocellulosematerialer inneholder et stort antall hydroksylgrupper og et stort sideforhold (200-2000), så de er fysisk sammenvevd og tette, og kan vise høye styrkeegenskaper.

 

Massestøping

Massestøping (støpt fiber, eller massestøping) er en slags masse laget av plantefiberråmaterialer, for eksempel avfallspapirprodukter (som papir, papp), tremasse, halmmasse, sukkerrørmasse, etc., som behandles ved kjemisk eller mekanisk behandling, og deretter bearbeidet til et materiale med en spesifikk tredimensjonal form og struktur gjennom en formstøpeprosess.

Råvarene til massestøpingsprodukter kommer fra naturen, og avfallet kan resirkuleres og gjenbrukes etter bruk, slik at det kan brukes mye i matemballasje (kopper, boller, esker osv.), emballasje til daglige nødvendigheter, kosmetikkemballasje, og deler emballasje. Massestøping regnes som et av de bærekraftige alternativene til plastemballasje, som bidrar til å redusere miljøforurensning og fremme utviklingen av grønne emballasjematerialer.

 

 

Egenskaper og krav til massestøping

Massestøping er et tredimensjonalt strukturelt materiale som bruker plantefiber som det grunnleggende rammeverket, og ytelsen forbedres ved å tilsette kjemiske tilsetningsstoffer og hjelpematerialer. Massestøping krever ikke bare utmerket indre styrke og overflatestyrke, men også gode barriereegenskaper, i tillegg til å møte de raffinerte behovene til spesialemballasje, som god vanntett og oljetett, anti-pulver og flislegging, økt styrke og utsøkt trykk .

På bakgrunn av stadig hardere konkurranse på det globale markedet, står produsenter av papirmassestøping overfor utfordringen med å redusere kostnadene og forbedre ytelsen til produktkostnadene. For tiden reduserer mange produsenter kostnadene ved å velge rimeligere plantefibermasse i stedet for høypriset masse. Imidlertid kan denne enkle erstatningen av råvarer forårsake svingninger i produktstyrkeytelsen og til og med føre til kvalitetsrisiko. Derfor må produsenter justere produktformler i henhold til faktiske forhold for å sikre at styrken og kvaliteten på produktene opprettholdes samtidig som kostnadene kontrolleres.

Samtidig, for å bli et effektivt alternativ til plastemballasje, må massestøpeprodukter oppfylle høyere krav til barriereytelse. I bruksområdene for støpte kopper, boller, bokser, etc., har mange selskaper utviklet en rekke nye produkter og påføringsteknologier, inkludert emulsjonsbarrierebelegg, nedbrytbare plastlamineringer, tilsetning av fluorfrie oljebestandige midler, og belegg, sprøyting eller gardinbelegg av overflatebelegg. Selv om utviklingen av disse teknologiene er oppmuntrende, eksisterer fortsatt problemene med høye kostnader og utilstrekkelig funksjonalisering.

I tillegg har high-end massestøpingsmarkedet høyere krav til styrke og foredling av produkter. Gjennom raffinert utskriftsteknologi og post-press prosesseringsteknologi kan massestøpeprodukter vise et utsøkt utseende, gi dem flere emballasjefunksjoner og bedre brukeropplevelse.

 

 

Nanocellulose: Innovativ løsning

Nanocellulose er et materiale med nanoskalastørrelse. Dens høye sideforhold (200 til 2000) og rike nettverksstruktur gir den unike fysiske og kjemiske egenskaper. Dette materialet har ikke bare olje- og oksygenbarrierefunksjoner, men har også grønne og nedbrytbare naturlige egenskaper, noe som gjør det til en av de innovative løsningene for å forbedre styrken, barrierefunksjonen og trykktilpasningsevnen til massestøping.

Forbedre styrken til massestøping. Legg til nanocellulose til masse-vann-systemet til massestøping, og bruk dens sterke adsorpsjonskapasitet til å kombinere med massefibre, og gi full spill til dets filamentøse utseende med et stort sideforhold og nettverksstruktur for å fysisk veve og fange andre materialer, som f.eks. som fine fibre og kjemiske tilsetningsstoffer. Gjennom tverrbindingsreaksjonen av hydroksylgrupper, blir tettheten og kompaktheten til disse sammenvevde strukturene ytterligere forbedret, og derved forbedrer styrken til massestøping effektivt.

 

Forbedre barriereeffekten og optimer barrierebeleggbehandlingen. Størrelsen på nanocellulose gjør det mulig å synergi med fine fibre, plantefibre og kjemiske tilsetningsstoffer for å modifisere overflaten på papir- og papirmassestøping, oppnå en jevnere og flatere tekstur og eliminere porer og groper på mikronnivå. Denne behandlingen kan forbedre tettheten og barriereegenskapene til papir, og gir et solid materialegrunnlag for påfølgende barrierebeleggingsbehandling.

Når overflaten av massestøping behandlet med nanocellulose behandles med væskebarrierebelegg, reduseres penetrasjonen av belegg inn i det indre på grunn av glattheten og flatheten til papir- eller massestøpeoverflaten. I tillegg bidrar den jevne ytre overflaten til å danne et barrieresjikt med jevn tykkelse, noe som sikrer konsistensen og effektiviteten til barrierelaget og unngår forekomst av lekkasjer eller penetreringspunkter.

 

 

Kasusstudie

Mange forskningsinstitusjoner og selskaper rundt om i verden utvikler aktivt bruken av nanocellulose i massestøping, spesielt i produkter som har langsiktige krav til barriereegenskaper og stabilitet, som fjærfe-, kjøtt- og fiskepaller i kjølekjedetransport, frosne meierikopper og vannflasker som må lagres i lang tid, og krukker eller flasker for kosmetikk, personlig pleie og hjemmepleieprodukter, som vanligvis krever lav vanndampoverføringshastighet (WVTR), lav oksygenoverføringshastighet (OTR), olje og vann motstand og oksygen- og fuktighetsbarriereegenskaper.

Massestøpte flasker kan forbedre den indre styrken til produktet betydelig ved å tilsette nanocellulose til massen, selv i en mengde på titalls kilo, samtidig som den indre overflaten til den tredimensjonale beholderen blir jevnere og flatere. Denne behandlingsmetoden forbedrer ikke bare den generelle tettheten og barriereegenskapene, men gir også et bedre grunnlag for påfølgende barrierebeleggbehandling, og forbedrer dermed produktets funksjonalitet samtidig som kostnadene reduseres.

 

Hvis for eksempel et belegg (som består av nanocellulose og akrylemulsjon eller andre typer belegningsprodukter) utformes, må beleggtykkelsen nå 20 mikron for å oppfylle kravene til olje- og vannbestandighet uten å tilsette nanocellulose til massen. Men ved å tilsette dusinvis av kilo nanocellulose til massen for å forbedre styrken og overflatemodifikasjonsegenskapene, kan beleggtykkelsen med samme barriereeffekt reduseres til 10 mikron. Kostnadsanalyse viser at kostnadsøkningen forårsaket av tilsetning av nanocellulose til massen er 100-200 yuan/tonn, men kostnadsbesparelsene forårsaket av reduksjonen i beleggtykkelse kan overstige 1000-2000 yuan/tonn. Derfor kan tilsetning og bruk av nanocellulose bli en innovativ løsning for å forbedre funksjonaliteten til massestøpeprodukter samtidig som den totale kostnaden for produktet reduseres.

Det skal bemerkes at introduksjonen av den nye løsningen ovenfor bare er et tilfelle av noen kunder, og den spesifikke situasjonen må fortsatt analyseres i detalj.