Хоча папір є більш екологічно безпечним матеріалом для упаковки в порівнянні з пластиком, він часто забруднений добавками, такими як клеї, які використовуються для створення надійного з’єднання. Це ускладнює процес переробки та знижує якість переробленого паперу. Нещодавно німецькі дослідники з чотирьох інститутів Фраунгофера розробили альтернативний метод, який дозволяє герметизувати паперову упаковку без клею або пластика за допомогою лазера на основі вуглецевого оксиду.
Ця нова система, яка наразі отримала назву проекту Papure, використовує досвід інститутів Фраунгофера, кожен з яких спеціалізується на дослідженні полімерів, інженерії упаковки та лазерних технологіях. Перший етап нового процесу герметизації включає аналіз хімічного складу та морфології різних типів паперу за допомогою таких методів, як скануюча електронна мікроскопія та рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, щоб визначити, чи можна їх герметизувати без добавок. Кількість таких складових, як геміцелюлоза, целюлоза, лігнін, тальк і кальцій карбонат у папері, може впливати на міцність ущільнень готової упаковки.
Після затвердження типу паперу, його обробляють лазером СО в контрольованому процесі, що швидко нагріває поверхню, перетворюючи лігнін, геміцелюлозу та целюлозу на сполуки короткої ланцюгової структури. Внаслідок цього на поверхні паперу залишаються так звані «фузибельні продукти поділу», які виконують функцію природного клею, створюючи щільне з’єднання за умови дії тепла та тиску. Вчені все ще вдосконалюють різні параметри проекту Papure, включно з інтенсивністю лазера та дизайном шва паперу, щоб максимально підвищити міцність з’єднання. У ході нинішніх випробувань вони виявили, що ущільнення розміром 2 см шириною всього 3 мм здатне витримувати навантаження до 20 кг.
Дослідники вже створили «модульну лабораторну установку для обробки паперу», здатну виробляти плоский чотирьохсторонній дизайн паперового пакета, який сьогодні широко використовують компанії, такі як Lego. Вони також працюють над оптимізацією та зменшенням розмірів лазера і модулів герметизації, а також над інтеграцією систем вимірювання, які можуть оцінювати якість виготовлених ущільнень і автоматично налаштовувати різні налаштування для забезпечення відповідності певній цільовій міцності з’єднання. До кінця вересня їхньою метою є випуск 10 упаковок на хвилину за допомогою пілотної машини.