1. Принцип несущей способности формованной целлюлозы-является пересечением строительной механики и материаловедения.
Несущая способность-формованной целлюлозы зависит не только от внутренней прочности материала; скорее, он улучшает свои механические свойства за счет «трехмерной структуры переплетения волокон» и «механизма рассеивания напряжений».
Трех-сплетение волокон в структуру
Макулатура и бамбуковая целлюлоза — два примера растительных волокон, которые можно использовать для производства формованной целлюлозы. Метод вакуумного формования превращает его в трехмерную сетчатую структуру. Форма состоит из волокон, которые случайным образом связаны друг с другом, образуя трехмерную опорную систему, похожую на соты. Этот метод позволяет равномерно распределять внешнее давление и минимизировать уровень напряжения в некоторых местах. Например, обычный лоток для яиц весит всего 65 граммов, но выдерживает статический вес 80 килограммов, не разбиваясь. Это связано с тем, что сотовая конструкция распределяет силу удара.
Улучшаем форму
Конструкция формы позволяет создавать формованные камеры для пульпы и ребра жесткости внутри, подобные вертикальным ребрам в формах для подвешивания. Это делает его гораздо менее склонным к изгибу. Например, целлюлозный вкладыш, который производитель разработал для наружного блока кондиционера, имеет структуру шестиугольных сот. Максимальное ускорение продукта на 27% ниже, чем у обычного пенополистирола при испытании на падение с высоты 1 м, при этом конструкция не повреждается. Используя высокую температуру и высокое давление, много-композитная конструкция также сочетает в себе много-слойные целлюлозные плиты. Связь между слоями волокон прочнее, а прочность на сжатие увеличивается на 30–50 %. Вместо деревянных поддонов он может перевозить 500 кг продукции.
Как справиться со стрессом
То, как структура изгибается и растягивается, а не то, как сжимается вещество, придает формованной целлюлозе амортизирующие свойства. Например, сотовая сетка разбивает упаковку неравномерных вещей на более мелкие части. Когда что-либо касается внешней части устройства, оно меняет форму и поглощает энергию. Это не дает всему развалиться. Такая конструкция помогает формованной целлюлозе сохранять свою форму, а также изменяет ее, чтобы рассеять энергию удара, когда ей приходится выдерживать вес.
2. Большой шаг вперед в технологиях: переход от «легкого» к «высоко-прочному»
Ранняя формованная целлюлоза в основном использовалась для изготовления дешевых продуктов, таких как лотки для яиц, потому что она стоила дорого и меняла форму, когда становилась влажной. Но современные технологии, такие как мокрое прессование, нановодостойкие покрытия и оптимизация структурной топологии, позволили этому работать намного лучше:
Способность формировать предметы при высоких температурах и давлениях.
После того, как эмбрион сформировался, поместите его в среду с высоким-давлением и высокой-температурой (5–10 МПа) при температуре 180–250 градусов, чтобы изменить водородные связи между волокнами, сделать его более жестким и повысить плотность до 0,6–0,8 г/см³. Одна компания изготовила лоток для стиральных машин толщиной всего 10 мм, но выдерживающий статическую нагрузку в 200 кг, чего достаточно для крупной техники.
Технология, которая позволяет вам что-то менять, добавляя элементы.
Вы можете сделать связь между волокнами на 30% прочнее, добавив гидроизоляционные вещества, такие как сульфат алюминия, или укрепители, такие как крахмальный клей. Материал по-прежнему будет легким (на 50 % легче дерева). Например, в одном из видов упаковки для телевизоров используется целлюлозный вкладыш с анти-покрытием. Это не только защищает электронное оборудование от статического электричества, но также делает упаковку на 15% легче, делая конструкцию более эффективной.
Технология улучшения структурной топологии
Используйте компьютерное моделирование, чтобы лучше распределить волокна и сделать материал более плотным там, где он испытывает большую нагрузку. Например, компания использовала оптимизацию топологии для изготовления упаковки из целлюлозы для холодильников, что увеличило локальную плотность на 20%. Это снизило вероятность того, что продукт сломается во время испытаний на падение с 1,2% до 0,3%.
3. Практический пример: проверка теории в реальном мире
В производстве бытовой техники-несущая способность формованной целлюлозы была тщательно оценена, и ее характеристики превосходят характеристики обычного пенопласта:
Упаковка для кондиционеров, выходящих на улицу
Головная компания создала целлюлозный вкладыш для наружного блока кондиционера в виде шестиугольных сот. Максимальное ускорение продукта на 27% ниже, чем у пенополистирола при испытании на падение с высоты 1 м, при этом конструкция не повреждается. Для транспортировки упаковку также можно штабелировать, что экономит 40% складского пространства и 18% общих затрат.
Оберточная бумага по всей стиральной машине
Некоторые виды стиральных машин поставляются в полной бумажной упаковке «формованная целлюлоза + гофрированный картон». За счет улучшения структуры упаковка становится на 20 % легче, сохраняя при этом способность удерживать и защищать вес во время транспортировки. Данные реальных испытаний показывают, что этот метод снижает уровень повреждений при транспортировке с 0,8% до 0,2%, что позволяет сэкономить более 5 миллионов юаней в год на после-расходах после продажи.
Упаковка телевизора, не производящая статического электричества
Некоторые ТВ-боксы имеют подкладку из целлюлозы, покрытой антистатическим-материалом. Это не только защищает электронное оборудование от статического электричества, но и делает упаковку на 15% легче за счет улучшения ее структуры. Это предложение прошло испытание EU ROHS и теперь является образцом упаковки, благоприятной для окружающей среды.
