Nemci razvili lasersko zapiranje papirnate embalaže brez lepila

Čeprav je papir bolj okolju prijazen embalažni material kot plastika, pogosto vsebuje dodatke, kot so lepila za zapiranje, ki otežujejo recikliranje in zmanjšujejo kakovost recikliranega materiala. Raziskovalci iz štirih inštitutov organizacije Fraunhofer Society so zato razvili nov postopek, ki omogoča zapiranje papirnate embalaže brez uporabe lepila ali plastike, s pomočjo ogljikovega monoksidnega laserja.

Projekt, imenovan Papure, združuje znanja različnih Fraunhoferjevih inštitutov s področij polimerov, inženiringa embalaže ter laserskih tehnologij. V prvi fazi so raziskovalci analizirali kemično sestavo in strukturo različnih vrst papirja z metodami, kot sta vrstična elektronska mikroskopija in rentgenska fotoelektronska spektroskopija. Cilj je bil ugotoviti, ali je papir mogoče učinkovito “zlepiti” oziroma papirnato embalažo zapreti brez dodatkov.

Na kakovost zapiranja vpliva sestava papirja, zlasti deleži hemiceluloze, celuloze, lignina ter dodatkov, kot sta smukec in kalcijev karbonat. Ko je papir primeren za obdelavo, ga izpostavijo CO laserju, ki hitro segreje površino materiala. Pri tem se lignin, hemiceluloza in celuloza razgradijo v krajše molekularne verige, ki ostanejo na površini in delujejo kot naravno vezivo.

Ti tako imenovani »taljivi razgradni produkti« omogočajo, da se papir ob pritisku in toploti trdno zlepi brez uporabe lepila. Raziskovalci še optimizirajo parametre procesa, kot so moč laserja in zasnova spojev, vendar trenutni testi že kažejo obetavne rezultate. Spoj dolžine 2 cm in širine le 3 mm lahko prenese obremenitev do približno 20 kilogramov.

Raziskovalna ekipa je že razvila modularno laboratorijsko proizvodno enoto, ki omogoča izdelavo ravnih štiristranskih papirnatih vrečk, kakršne uporabljajo številna podjetja, med njimi LEGO. Trenutno delajo na izboljšavah sistema, vključno z zmanjšanjem velikosti laserskih modulov in integracijo merilnih sistemov, ki bodo samodejno preverjali kakovost spojev in prilagajali parametre procesa.

Cilj raziskovalcev je, da bi do konca septembra pilotna naprava dosegla proizvodnjo do 10 embalaž na minuto.