Сочетание бумаги и алюминия может заменить пластик для создания прочной упаковки
Контейнеры для еды на вынос доставляют любимую еду из ресторана на обеденный стол (или диван) без происшествий, но их практически невозможно переработать, если они сделаны из пластика с фольгированным покрытием. Исследование, опубликованное в ACS Omega, предполагает, что замена пластикового слоя на бумагу может создать более устойчивый упаковочный материал. Исследователи использовали механические демонстрации и компьютерное моделирование, чтобы определить конструкции бумажно-алюминиевого ламината, которые не пойдут на компромисс с производительностью.
Защитная упаковка, например, контейнеры из полиэтилена и алюминиевых ламинатов, сочетает прочность и долговечность пластика с влаго- и светонепроницаемыми свойствами алюминиевой фольги. Хотя эти материалы эффективны, наблюдается сдвиг в сторону потребителей, желающих меньше пластика и больше экологически чистых материалов в упаковке, которая попадает к ним домой.
Чтобы создать такой вариант защитной упаковки, не жертвуя функциональностью, Хамед Зарей и его коллеги разработали ряд бумажно-алюминиевых ламинатов и сравнили их прочность и долговечность с обычной полиэтилен-алюминиевой упаковкой.
Сначала ученые изготовили два бумажно-алюминиевых ламината:
- Ламинат машинного направления (MD), изготовленный из алюминия и бумаги, волокна которого расположены параллельно направлению загрузки машины (вдоль волокон).
- Поперечно-направленный (CD) ламинат, изготовленный из алюминия и бумаги, волокна которого расположены перпендикулярно направлению загрузки машины (против волокон).
Затем они сравнили прочность на разрыв ламинатов MD и CD бумага-алюминий с ламинатом полиэтилен-алюминий, растягивая образцы каждого материала с постепенно увеличивающейся силой на лабораторных машинах. Они также создали цифровую модель, проверенную их данными о прочности на разрыв, которая могла бы воспроизвести эти испытания на растяжение ламината и надежно предсказать реакцию материала в различных сценариях.
В испытаниях на прочность на разрыв полиэтилен-алюминиевый ламинат мог растягиваться дальше без разрыва, чем оба бумажно-алюминиевых ламината. А из двух материалов, содержащих бумагу, тот, что был изготовлен из бумаги MD, мог растягиваться дальше, но образовывал трещины вдоль волокон бумаги быстрее, чем бумага CD.
Проведя моделирование MD, CD и смешанной MD/CD бумаги на своей цифровой модели , исследователи предсказали, что алюминиевая пленка в сочетании с бумажным слоем, изготовленным из волокон MD и CD, даст механические свойства, почти идентичные свойствам обычного полиэтилен-алюминиевого ламината.
Хотя исследователи еще не создали ламинат из бумаги и алюминия MD/CD в лабораторных условиях, они утверждают, что это исследование дает инженерам- упаковщикам информацию для создания экологически чистых материалов, которые могли бы работать так же эффективно, как и традиционные варианты.
Обсудим?
Смотрите также: