خمیر قالبگیریشده (Molded Pulp) دهههاست که در قالب شانههای تخممرغ، سینیهای میوه و قطعات نگهدارنده محصولات الکترونیکی مورد استفاده قرار میگیرد. همه فعالان صنعت بستهبندی با این ماده آشنا هستند، اما همواره یک سؤال مطرح بوده است: آیا این ماده میتواند واقعاً جایگزین پلاستیک در کاربردهای رایج بستهبندی شود؟ Zhanar Baishakova ، مشاور طراحی برای پایداری، نگاهی دقیقتر به این روند انداخته است.
برای مدت طولانی، خمیر قالبگیریشده سنتی در مقایسه با پلاستیک با چهار محدودیت عمده روبهرو بود:
• این ماده در ارائه انعطافپذیری در طراحی، دقت، ظاهر پریمیوم و عملکرد مکانیکی مورد انتظار در بسیاری از کاربردهای مصرفکنندهمحور با مشکل مواجه بود.
• در ایجاد مقاومت در برابر چربی، مقاومت در برابر آب، محافظت در برابر رطوبت و ایجاد سد محافظ در برابر نفوذ اکسیژن عملکرد مطلوبی نداشت.
• در شرایط مرطوب ممکن بود استحکام خود را از دست بدهد و معمولاً برای دستیابی به سطح حفاظتی مشابه، به دیوارههای ضخیمتری نیاز داشت.
• سرعت تولید آن کمتر و هزینه تولید آن بیشتر بود.
اما طی چند سال گذشته، شرایط تغییر کرده است. نکتهای که بهویژه جالب توجه است، این است که صنعت بهطور همزمان در تمام این حوزهها در حال پیشرفت است.
بهبود انعطافپذیری طراحی
این یکی از حوزههایی است که صنعت در آن پیشرفت کرده است. شرکت Huhtamaki سرمایهگذاری قابلتوجهی در فناوریهای الیاف ترموفرمشده انجام داده است؛ فناوریهایی که در مقایسه با خمیر قالبگیریشده سنتی، سطحی صافتر، دقت بیشتر و ظاهر و حس پریمیومتری ارائه میکنند. این شرکت راهکارهای مبتنی بر الیاف، از جمله سینیهای غذای آماده مقاوم در برابر حرارت و همچنین درپوشهای الیافی لیوان نوشیدنی سرد که با همکاری Starbucks آزمایش شدهاند، را تجاریسازی کرده است. الیاف ترموفرمشده تنها فناوری مبتنی بر خمیر نیست که ظاهر و قابلیتهای خمیر قالبگیریشده را تغییر داده است.
شرکت آلمانی PAPACKS نیز با فناوری Fiber Casting در حال پیشرفت است؛ فناوریای که امکان تولید فرمتهای بستهبندی پیچیدهتر، از بطری و تیوب گرفته تا بستهبندیهای دارویی و محصولات مصرفی پریمیوم را فراهم میکند. توانایی ایجاد هندسههای دقیقتر، تلرانسهای محدودتر و طراحیهای کاربردیتر، به گسترش دامنه کاربردهایی که الیاف میتوانند در آنها با پلاستیک رقابت کنند، کمک کرده است.
پیشرفت در قالبسازی، کنترل فرآیند و فناوریهای شکلدهی در حال کاهش فاصله میان الیاف و پلاستیک از نظر زیبایی ظاهری و آزادی طراحی است. خمیر قالبگیریشده هنوز نمیتواند تمام اشکال، سیستمهای درببندی یا پرداختهای نهایی قابل دستیابی با پلاستیک را ارائه دهد، اما دامنه کاربردهایی که در آنها میتواند تجربهای جذاب برای مصرفکننده فراهم کند، بهسرعت در حال گسترش است. همچنین با توجه به اینکه برندهای بزرگ صنایع غذایی و نوشیدنی اکنون برای توسعه راهکارهای اختصاصی با تولیدکنندگان همکاری میکنند، سرعت این روند نیز در حال افزایش است.
شاید مهمترین تحول این باشد که شرکتها اکنون بهجای تلاش برای تقلید از قالبهای پلاستیکی موجود، بستهبندی را از ابتدا متناسب با ویژگیهای الیاف طراحی میکنند. این تغییر نگرش، فرصتهایی را ایجاد کرده است که زمانی دستیابی به آنها دشوار بود.
حل تدریجی مشکل خواص سدکنندگی
عملکرد سدکنندگی همواره بزرگترین نقطهضعف خمیر قالبگیریشده بوده است. هرگاه بستهبندی باید مانع خروج چربی، نفوذ رطوبت یا ورود اکسیژن به محصول شود، چه در مواد غذایی، چه در محصولات آرایشی و چه در داروها، خمیر قالبگیریشده معمولی بهسرعت به محدودیتهای خود میرسد. سالها صنعت برای بهبود این عملکرد به پوششهای حاوی PFAS متکی بود. اما با افزایش فشارهای قانونی بر استفاده از PFAS در اروپا و آمریکای شمالی، تأمینکنندگان ناچار شدهاند جایگزینهای جدیدی پیدا کنند.
اکنون برخی از مهمترین پیشرفتها در بستهبندیهای خدمات غذایی تجاری در حال رخ دادن است. شرکتهایی مانند Solenis و Sabert پیش از این محصولات الیافی قالبگیریشده با پوشش فاقد PFAS را به بازار عرضه کردهاند.
شرکت Solenis فناوری Contour را برای کاربردهای خدمات غذایی مبتنی بر الیاف قالبگیریشده، مانند بشقاب، کاسه، ظروف و سینیها، توسعه داده است. این فناوری یکی از چالشهای عملی صنعت، یعنی اعمال یکنواخت پوششهای سدکننده روی اشکال پیچیده سهبعدی را برطرف میکند. این شرکت همچنین با Zume همکاری کرده است تا تولید انبوه بستهبندیهای الیافی فاقد PFAS برای کاربردهای خدمات غذایی را گسترش دهد.
بزرگترین چالش همچنان کاربردهایی هستند که به سد محافظ بسیار قوی نیاز دارند. خمیر قالبگیریشده هنوز در فراهم کردن همزمان سد مؤثر در برابر اکسیژن، محافظت در برابر رطوبت و ماندگاری موردنیاز بسیاری از کاربردهای دارویی، بستهبندی با اتمسفر اصلاحشده (MAP) و مواد غذایی پریمیوم با مشکل مواجه است.
با این حال، راهکارهای تجاری فاقد PFAS هماکنون توانایی خود را در کاربردهای خدمات غذایی ثابت کردهاند، در حالی که نسل جدید پلیمرهای زیستتخریبپذیر و فناوریهای نانوسلولز، خمیر قالبگیریشده را به کاربردهایی نزدیک میکنند که تنها چند سال پیش، دستیافتنی به نظر نمیرسیدند.
افزایش سرعت تولید
حتی اگر عملکرد خمیر قالبگیریشده بهبود یابد، این نوع بستهبندی همچنان باید از نظر اقتصادی نیز توان رقابت داشته باشد. از گذشته، یکی از چالشهای اصلی آن همین موضوع بود. فرآیندهای سنتی قالبگیری مرطوب معمولاً به زمان چرخهای بین ۳۰ تا ۶۰ ثانیه نیاز دارند. در مقابل، قالبگیری تزریقی پلاستیک در کسری از این زمان انجام میشود و همین موضوع رقابت خمیر قالبگیریشده را در تولیدات با تیراژ بالا دشوار میکرد.
در همین نقطه است که فناوری خمیر قالبگیریشده خشک (Dry Molded Fiber) توجه زیادی را به خود جلب کرده است. شرکت سوئدی PulPac که در سال ۲۰۱۸ تأسیس شد، طی هفت سال گذشته فناوری Dry Molded Fiber را توسعه داده است. در این فناوری، بهجای تهیه دوغاب الیاف بر پایه آب، الیاف بهصورت خشک فرآوری شده، به شکل یک لایه در میآیند و سپس با استفاده از حرارت و فشار فشرده میشوند.
نتیجه این فرآیند، افزایش چشمگیر سرعت تولید است. PulPac اعلام کرده است که در برخی کاربردها زمان چرخه تولید به تنها ۳٫۷۶ ثانیه میرسد و نرخ تولید حدود ۲۳ هزار درپوش در ساعت است. هرچند عملکرد این فناوری بسته به نوع محصول و تجهیزات تولید متفاوت است، اما این ارقام نشان میدهد که الیاف اکنون میتوانند در برخی کاربردها با پلاستیک رقابت کنند. علاوه بر افزایش سرعت، فناوری خمیر قالبگیریشده خشک مصرف آب، فضای کارخانه و انرژی موردنیاز را نیز کاهش میدهد و در نتیجه، صرفه اقتصادی بستهبندیهای الیافی را بهبود میبخشد.
نکته جالب این است که این فناوری بهسرعت از کاربردهای نسبتاً ساده مانند درپوشها و بستهبندیهای خدمات غذایی فراتر رفته است. از طریق پروژه Bottle Collective، شرکتهایی از جمله PulPac، PA Consulting، Diageo، Haleon، Opella و سایر شرکا در حال بررسی توسعه بطریهای الیافی برای صنایع نوشیدنی، سلامت مصرفکننده و کالاهای تندمصرف (FMCG) هستند.
تمرکز این پروژهها بهتدریج از اثبات امکانپذیری فناوری، به نمایش قابلیت تولید صنعتی و عملکرد آن تغییر یافته است. این پروژهها هنوز در مرحله آزمایشی هستند و به عرضه تجاری نرسیدهاند، اما نکته مهمی را نشان میدهند؛ همان فناوری که قادر است درپوش لیوان قهوه را با سرعت صنعتی تولید کند، اکنون برای یکی از شناختهشدهترین برندهای نوشیدنی الکلی جهان نیز در حال ارزیابی است. این موضوع نشان میدهد فناوری خمیر قالبگیریشده خشک در مدت زمانی نسبتاً کوتاه تا چه اندازه پیشرفت کرده است.
البته خمیر قالبگیریشده خشک تنها مسیر دستیابی به تولید انبوه نیست. برای مثال، شرکت PAPACKS نشان داده است که فناوری پیشرفته قالبگیری مرطوب Fiber Casting نیز میتواند به ظرفیتهای تولید صنعتی دست یابد؛ ظرفیتی که با اتکا به کارخانههای این شرکت در آلمان و هلند پشتیبانی میشود.
در دسامبر ۲۰۲۵، این شرکت سامانه Model S10 را معرفی کرد؛ یک سیستم تولید خودکار و ثبت اختراعشده که برای تولید بطریها، ظروف و تیوبهای الیافی طراحی شده است. ظرفیت اولیه این سامانه ۱۰ میلیون واحد در سال است و براساس برنامه توسعه ماژولار، میتواند تا ۱۰۰ میلیون واحد در سال افزایش یابد؛ موضوعی که نشان میدهد حرکت به سمت تولید الیافی پرسرعت و با تیراژ بالا، از مرحله آزمایشگاهی عبور کرده است.
بهبود عملکرد مکانیکی
بیشتر نوآوریهای این حوزه بر بهبود خواص سدکنندگی یا افزایش بهرهوری تولید متمرکز هستند، اما عملکرد مکانیکی، یعنی توانایی بستهبندی در حفظ شکل، مقاومت در حملونقل، قابلیت چیدمان و تحمل شرایط واقعی زنجیره تأمین، همچنان یکی از پایدارترین نقاط ضعف خمیر قالبگیریشده محسوب میشود.
PAPACKS رویکرد جالبی را در پیش گرفته است؛ این شرکت علاوه بر فناوری تولید، روی ماده اولیه نیز تمرکز کرده است. بهجای استفاده از خمیر چوب متداول، این شرکت راهکارهایی بر پایه الیاف کنف صنعتی توسعه داده است. کنف رشد سریعی دارد، به نهادههای کشاورزی نسبتاً کمی نیاز دارد و نسبت به بسیاری از منابع الیافی متداول، خواص مکانیکی بهتری ارائه میدهد؛ موضوعی که بدون افزایش وزن، به بهبود سختی و پایداری ابعادی بستهبندی کمک میکند.
