一種新的製造工藝使用雷射代替膠水來密封紙質包裝

儘管紙張是比塑膠更環保的包裝材料，但它經常受到添加劑污染，例如用於形成安全密封的黏合劑。這使得回收過程變得複雜並降低了再生紙的品質。現在，四個弗勞恩霍夫研究所的德國研究人員開發了一種替代工藝，可以使用一氧化碳雷射密封紙質包裝，無需膠水或塑膠。

新系統現在稱為 Project Papure，利用了弗勞恩霍夫研究所的專業知識，每個研究所都專注於聚合物研究、工程和包裝以及雷射光束技術等領域。新密封製程的第一步是使用掃描電子顯微鏡和X射線光電子能譜等技術分析不同類型紙張的化學成分和形狀，以確定它們是否可以在不使用添加劑的情況下進行密封。紙張中存在的半纖維素、纖維素、木質素、滑石粉和碳酸鈣等成分的含量會影響最終包裝密封的強度。

一旦紙張獲得型式批准，就會在受控過程中用二氧化碳雷射照射，快速加熱其表面，將木質素、半纖維素和纖維素轉化為短鏈化合物。從那裡，研究人員所說的「易熔分裂產物」保留在紙張表面，就像天然膠水一樣，在施加熱量和壓力時形成氣密密封。研究人員仍在微調 Papure 專案的各種參數，包括雷射強度和紙張接縫的設計，以最大限度地提高黏合強度。但在目前的測試中，他們發現直徑僅2公分、寬3毫米的密封件足夠堅固，足以承受44磅的負載。

研究人員已經建立了一個“實驗室規模的紙張加工模組化製造裝置”，能夠生產如今樂高等公司常用的扁平四面紙袋設計。他們還致力於簡化和縮小雷射和密封模組的設計，並納入測量系統，該系統可以評估所生產的密封件的品質並自動調整各種設置，以確保它們滿足特定的黏合強度目標。到 9 月底，他們的目標是試驗機每分鐘生產 10 個包裹。