La nanocellulosa è una soluzione innovativa per migliorare le caratteristiche dei prodotti per lo stampaggio della pasta di cellulosa

La nanocellulosa è un materiale fibroso con un diametro inferiore a 100 nanometri e una lunghezza che varia da decine di nanometri a micrometri ottenuto trattando le fibre in una combinazione di modi chimici, fisici, biologici o molteplici. La più piccola unità molecolare della nanocellulosa è il glucosio.

 

La struttura molecolare dei materiali filamentosi di nanocellulosa contiene un gran numero di gruppi idrossilici e un ampio rapporto d'aspetto (200-2000), quindi sono fisicamente intrecciati e densi e possono mostrare caratteristiche di elevata resistenza.

 

Stampaggio della polpa

Lo stampaggio della polpa (fibra modellata o stampaggio della polpa) è un tipo di pasta ottenuta da materie prime di fibre vegetali, come prodotti di carta straccia (come carta, cartone), pasta di legno, polpa di paglia, polpa di canna da zucchero, ecc., che viene lavorata mediante trattamento chimico o meccanico, e poi trasformato in un materiale con una specifica forma e struttura tridimensionale attraverso un processo di stampaggio su stampo.

Le materie prime dei prodotti per lo stampaggio della pasta di legno provengono dalla natura e i rifiuti possono essere riciclati e riutilizzati dopo l'uso, quindi possono essere ampiamente utilizzati negli imballaggi alimentari (tazze, ciotole, scatole, ecc.), negli imballaggi per le necessità quotidiane, nell'imballaggio dei cosmetici e imballaggio delle parti. Lo stampaggio della polpa è considerato una delle alternative sostenibili agli imballaggi in plastica, che aiuta a ridurre l’inquinamento ambientale e promuove lo sviluppo di materiali di imballaggio ecologici.

 

 

Caratteristiche e requisiti dello stampaggio della polpa

Lo stampaggio della polpa è un materiale strutturale tridimensionale che utilizza la fibra vegetale come struttura di base e le sue prestazioni vengono migliorate aggiungendo additivi chimici e materiali ausiliari. Lo stampaggio della polpa non richiede solo un'eccellente resistenza interna e superficiale, ma anche buone proprietà barriera, oltre a soddisfare le esigenze raffinate di imballaggi speciali, come buona impermeabilità e resistenza all'olio, antipolvere e scheggiature, maggiore resistenza e stampa squisita .

Sullo sfondo di una concorrenza sempre più agguerrita nel mercato globale, i produttori di pasta di legno devono affrontare la sfida di ridurre i costi e migliorare le prestazioni in termini di costi dei prodotti. Attualmente, molti produttori riducono i costi selezionando pasta di fibre vegetali a basso costo invece di pasta di legno ad alto prezzo. Tuttavia, questa semplice sostituzione delle materie prime può causare fluttuazioni nelle prestazioni di resistenza del prodotto e persino comportare rischi per la qualità. Pertanto, i produttori devono adattare le formule dei prodotti in base alle condizioni reali per garantire che la forza e la qualità dei prodotti siano mantenute controllando i costi.

Allo stesso tempo, per diventare un’alternativa efficace agli imballaggi in plastica, i prodotti per stampaggio della pasta di cellulosa devono soddisfare requisiti di prestazione barriera più elevati. Nei campi di applicazione di tazze, ciotole, scatole stampate, ecc., molte aziende hanno sviluppato una varietà di nuovi prodotti e tecnologie applicative, tra cui rivestimenti barriera in emulsione, laminazioni plastiche degradabili, l'aggiunta di agenti antiolio privi di fluoro e la rivestimento, spruzzatura o rivestimento a velo di rivestimenti superficiali. Sebbene lo sviluppo di queste tecnologie sia incoraggiante, sussistono ancora i problemi di costi elevati e di funzionalizzazione insufficiente.

Inoltre, il mercato dello stampaggio della pasta di cellulosa di fascia alta ha requisiti più elevati in termini di resistenza e raffinatezza dei prodotti. Attraverso una tecnologia di stampa raffinata e una tecnologia di elaborazione post-stampa, i prodotti per lo stampaggio della pasta di legno possono mostrare un aspetto raffinato, offrire più funzioni di imballaggio e una migliore esperienza utente.

 

 

Nanocellulosa: soluzione innovativa

La nanocellulosa è un materiale con dimensioni su scala nanometrica. Il suo elevato rapporto d'aspetto (da 200 a 2000) e la ricca struttura a rete gli conferiscono proprietà fisiche e chimiche uniche. Questo materiale non ha solo funzioni di barriera contro olio e ossigeno, ma presenta anche caratteristiche naturali ecologiche e degradabili, che lo rendono una delle soluzioni innovative per migliorare la resistenza, la funzione barriera e l'adattabilità alla stampa dello stampaggio della pasta di legno.

Migliora la resistenza dello stampaggio della polpa. Aggiungere la nanocellulosa al sistema pasta-acqua di stampaggio della pasta e utilizzare la sua forte capacità di adsorbimento per combinarsi strettamente con le fibre della pasta e dare pieno gioco al suo aspetto filamentoso con un ampio rapporto d'aspetto e una struttura a rete per intrecciare fisicamente e catturare altri materiali, come come fibre fini e additivi chimici. Attraverso la reazione di reticolazione dei gruppi idrossilici, la densità e la compattezza di queste strutture intrecciate vengono ulteriormente migliorate, migliorando così efficacemente la resistenza allo stampaggio della pasta.

 

Migliora l'effetto barriera e ottimizza la lavorazione del rivestimento barriera. Le dimensioni su scala nanometrica della nanocellulosa le consentono di creare sinergia con fibre fini, fibre vegetali e additivi chimici per modificare la superficie dello stampaggio di carta e pasta di legno, ottenere una consistenza più liscia e piatta ed eliminare pori e cavità a livello di micron. Questo trattamento può migliorare la densità e le proprietà barriera della carta, fornendo una solida base materiale per la successiva lavorazione del rivestimento barriera.

Quando la superficie dello stampaggio della pasta trattata con nanocellulosa viene trattata con un rivestimento barriera liquido, la penetrazione del rivestimento all'interno è ridotta a causa della levigatezza e planarità della superficie di stampaggio della carta o della pasta. Inoltre, la superficie esterna uniforme contribuisce a formare uno strato barriera di spessore uniforme, garantendo la consistenza e l'efficacia dello strato barriera ed evitando il verificarsi di perdite o punti di penetrazione.

 

 

Caso di studio

Molti istituti di ricerca e aziende in tutto il mondo stanno sviluppando attivamente l'applicazione della nanocellulosa nello stampaggio della pasta di cellulosa, in particolare in prodotti che hanno requisiti a lungo termine in termini di proprietà barriera e stabilità, come pallet di pollame, carne e pesce nel trasporto della catena del freddo, tazze di latticini congelati e bottiglie d'acqua che devono essere conservate per lungo tempo e barattoli o flaconi per cosmetici, prodotti per la cura personale e per la casa, che di solito richiedono un basso tasso di trasmissione del vapore acqueo (WVTR), un basso tasso di trasmissione dell'ossigeno (OTR), olio e acqua resistenza e proprietà di barriera all'ossigeno e all'umidità.

Le bottiglie stampate in polpa possono migliorare significativamente la resistenza interna del prodotto aggiungendo nanocellulosa alla polpa, anche in quantità di decine di chilogrammi, rendendo la superficie interna del contenitore tridimensionale più liscia e piatta. Questo metodo di trattamento non solo migliora la densità complessiva e le proprietà barriera, ma fornisce anche una base migliore per la successiva lavorazione del rivestimento barriera, migliorando così la funzionalità del prodotto e riducendo i costi.

 

Ad esempio, se viene progettato un rivestimento (composto da nanocellulosa ed emulsione acrilica o altri tipi di prodotti di rivestimento), lo spessore del rivestimento deve raggiungere i 20 micron per soddisfare i requisiti di resistenza all'olio e all'acqua senza aggiungere nanocellulosa alla pasta. Tuttavia, aggiungendo decine di chilogrammi di nanocellulosa alla pasta per migliorarne la resistenza e le proprietà di modificazione della superficie, lo spessore del rivestimento con lo stesso effetto barriera può essere ridotto a 10 micron. L'analisi dei costi mostra che l'aumento dei costi causato dall'aggiunta di nanocellulosa alla pasta è di 100-200 yuan/tonnellata, ma il risparmio sui costi causato dalla riduzione dello spessore del rivestimento può superare i 1000-2000 yuan/tonnellata. Pertanto, l’aggiunta e l’uso della nanocellulosa possono diventare una soluzione innovativa per migliorare la funzionalità dei prodotti per lo stampaggio della pasta riducendo al contempo il costo complessivo del prodotto.

Si precisa che l'introduzione della nuova soluzione sopra citata riguarda solo alcuni clienti e la situazione specifica necessita ancora di essere analizzata in dettaglio.