گروهی از پژوهشگران آلمانی روشی تازه برای بستهبندی کاغذی بدون استفاده از چسب یا پلاستیک توسعه دادهاند؛ این فناوری بهجای مواد شیمیایی، از لیزر برای ایجاد درزبندیهای محکم در بستهبندی استفاده میکند.
کاغذ درمقایسهبا پلاستیک، مادهای سازگارتر با محیطزیست محسوب میشود؛ اما بسیاری از بستهبندیهای کاغذی با افزودنیهایی مانند چسب آلوده میشوند تا درزهای آنها محکم شود. همین موضوع فرایند بازیافت را پیچیدهتر میکند و کیفیت کاغذ بازیافتی را کاهش میدهد.
اکنون پژوهشگران چهار مؤسسه از شبکهی تحقیقاتی Fraunhofer در آلمان، در قالب پروژهای با نام Papure، سیستمی توسعه دادهاند که میتواند بستهبندی کاغذی را بدون استفاده از چسب یا پلاستیک و تنها با لیزر مونوکسید کربن (CO) مهر و موم کند. هر یک از این مؤسسات در حوزههایی مانند پژوهش پلیمر، مهندسی بستهبندی و فناوری لیزر تخصص دارند.
در مرحلهی نخست این فرایند، ترکیب شیمیایی و ساختار انواع مختلف کاغذ با روشهایی مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیفسنجی فوتوالکترون پرتو ایکس بررسی میشود تا مشخص شود آیا کاغذ مورد نظر بدون افزودنی قابل درزبندی است یا خیر. مقدار موادی مانند همیسلولز، سلولز، لیگنین، تالک و کربنات کلسیم در کاغذ نقش مهمی در استحکام درزبندی نهایی بستهبندی دارد.
پساز تأیید نوع کاغذ، سطح آن طی فرایندی کنترلشده با لیزر CO تابانده میشود. این لیزر سطح کاغذ را به سرعت گرم میکند و باعث تبدیل ترکیباتی مانند لیگنین، همیسلولز و سلولز به ترکیبات زنجیره کوتاه میشود. این مواد که پژوهشگران آنها را «محصولات شکافپذیر ذوبشونده» مینامند، روی سطح کاغذ باقی میمانند و مانند چسب طبیعی عمل میکنند؛ بهطوری که با اعمال گرما و فشار، درز بستهبندی بهطور محکم بسته میشود.
پژوهشگران هنوز در حال تنظیم پارامترهایی مانند شدت لیزر و طراحی درزبندی کاغذی هستند تا بیشترین استحکام ممکن بهدست آید. آزمایشهای فعلی نشان میدهد درزبندی بهطول ۲ سانتیمتر و عرض تنها ۳ میلیمتر میتواند وزنی حدود ۲۰ کیلوگرم (۴۴ پوند) را تحمل کند.
پژوهشگرها همچنین واحد تولید آزمایشی در مقیاس آزمایشگاهی ساخته که قادر به تولید کیسههای کاغذی چهارگوش تخت است؛ طراحی رایجی که امروزه شرکتهایی مانند لگو برای بستهبندی محصولات خود استفاده میکنند. در مرحلهی بعد، پژوهشگران قصد دارند ماژولهای لیزر و درزبندی را کوچکتر و کارآمدتر کنند و سامانههای اندازهگیری را به آن اضافه کنند تا کیفیت درزبندی بهصورت خودکار بررسی و تنظیم شود.
هدف پروژه آن است که تا پایان ماه سپتامبر، دستگاه آزمایشی بتواند حدود ۱۰ بسته در دقیقه تولید کند.
