1. Свойства материала: преимущества использования натуральных волокон в механических системах.
Растительные волокна, включая макулатуру, бамбуковую пульпу и выжимки сахарного тростника, используются для изготовления формованной целлюлозы. Для придания ему трехмерной сетчатой структуры используется технология вакуумного всасывания. Волокна этой структуры переплетены случайным образом, образуя трехмерную опорную систему, похожую на соты. Он обладает следующими механическими свойствами:
Как распространяется напряжение: структура волокон, состоящая из водородных связей и переплетений, позволяет поглощать внешнее давление за счет упругой деформации, а не сжатия материала. Например, лоток для яиц весит всего 65 г, но он может выдержать 80 кг вертикальной статической силы, не сломавшись. Сотовая структура предотвращает изгиб одного лотка более чем на 3 мм, что превосходит пенопласт той же толщины.
Оптимизация плотности и прочности: при формовании волокон при высоких температурах и давлениях (180–250 градусов, 5–10 МПа) водородные связи между ними перестраиваются, и плотность повышается до 0,6–0,8 г/см³, что делает материал значительно более жестким. Добавление гидроизоляционного агента на основе сульфата алюминия или крахмального клеящего состава увеличивает сцепление волокон на 30%, сохраняя при этом материал легким (на 50% менее плотным, чем древесина).
Характеристики динамической буферизации: при испытаниях на удар существует отрицательная корреляция между буферным расстоянием формования целлюлозы и передаваемым ускорением. Например, в упаковке мобильного телефона определенного типа используется многослойная композитная структура (полость + вертикальное армирование), позволяющая снизить скорость распространения вибраций во время транспортировки на 40 %. Целостность изделия при испытаниях на падение составляет 99,7%.
2. Структурное проектирование: переход от единой защиты к системным решениям
Потребность в различных видах электронных и электротехнических изделий подталкивает формование целлюлозы к переходу от «универсальной буферизации» к «индивидуальной системе защиты»:
Оптимизация геометрии: камеры и ребра жесткости: разработка формы с возможностью создания пустот и добавления ребер внутри. Например, в некоторых упаковках портативных компьютеров используется вертикальная армирующая конструкция «правильной» формы, которая удваивает несущую способность-и может выдерживать давление до 100 кг при штабелировании.
Композит с более чем одним слоем: композит из трех-пяти слоев целлюлозной плиты, выдерживающий высокие температуры и давления. Это делает связь между слоями волокон на 30–50 % прочнее. ТВ-упаковка определенной марки имеет 5-слойную композитную структуру, выдерживает 500 кг продукции и имеет прочность на сжатие 15 МПа.
Защита по регионам:
Барьер с сотами: сотовые элементы микромасштаба используются для разделения зон для прецизионных деталей, таких как модули камер и печатные платы. Когда эти единицы подвергаются воздействию снаружи, они работают вместе, деформируя и поглощая энергию. Упаковка наушников определенной марки имеет форму сот толщиной 0,5 мм, а процент повреждения деталей при испытаниях на падение снизился с 8% до 0,3%.
Градиентная буферизация: создавайте градиенты плотности в зависимости от того, как распределяется вес продукта. Например, некоторые виды упаковки игровых приставок имеют структуру с высокой-плотностью (0,8 г/см³) в центре тяжести и структуру с низкой-плотностью (0,5 г/см³) в краевой зоне. Это делает упаковку на 20 % легче и на 15 % лучше защищает консоль.
3. Использование в бизнесе: от высокотехнологичных-гаджетов до покрытия всей сферы деятельности.
В области электроники 3C:
Упаковка для мобильных телефонов: Huawei Mate 60 Pro оснащен формованной подкладкой из целлюлозы, которая сокращает потребление энергии при транспортировке на 12% благодаря точной конструкции склеивания. Испытание на падение проходит блестяще: высота 1,5 метра и шесть свободных падений со всех сторон.
Lenovo постепенно откажется от использования пластиковой амортизирующей упаковки для ноутбуков, начиная с 2022 года, и перейдет на 100% формование целлюлозы к 2024 году. Серия Yoga включает в себя конструкцию «двухкамерная + изогнутая вертикальная перекладина», которая прошла стандартное тестирование ISTA 3A, имитирующее условия транспортировки по всему миру.
В сфере бытовой техники:
В серии Samsung QLED для упаковки телевизора используется комбинация «лоток из целлюлозы + буферная полоса EPE». Лоток вмещает 200 кг, что снижает общий вес упаковки на 35 %, а выбросы углекислого газа — на 50 %.
Во внешнем блоке кондиционера используется конструкция угловых распорок, отлитая из целлюлозы, которая была улучшена с помощью моделирования ANSYS. Он может прогибаться менее чем на 2 мм при приложении статической нагрузки в 80 кг и стоит на 40% дешевле, чем обычные деревянные угловые распорки.
Устройства, которые вы можете носить:
Умные часы. Упаковка Apple Watch Series 8 изготовлена из сверхтонкой целлюлозы толщиной 0,3 мм. Он защищает хрупкие электронные детали с помощью технологии «микропористая воздухопроницаемость+антистатическое покрытие» и менее чем в 0,1% случаев повреждается при открытии.
