1. Принцип-несіння навантаження формованої целюлози є перетином будівельної механіки та матеріалознавства.
Несуча-здатність формованої целюлози залежить не лише від внутрішньої міцності матеріалу; скоріше він покращує свої механічні властивості завдяки «три-структурі переплетених волокон» і «механізму розподілу напруги».
Тривимірне сплетіння волокон у структуру
Макулатура та бамбукова целюлоза є двома прикладами рослинних волокон, які можна використовувати для виробництва формованої целюлози. Метод вакуумного всмоктування перетворює його на три-вимірну мережеву структуру. Прес-форма складається з волокон, зв’язаних довільним чином, утворюючи тривимірну опорну систему, яка виглядає як стільники. Цей метод може рівномірно розподілити зовнішній тиск і мінімізувати рівень стресу в деяких місцях. Наприклад, звичайний лоток для яєць важить лише 65 грамів, але може витримати 80 кілограмів статичної ваги, не розбившися. Це тому, що стільниковий дизайн розподіляє силу удару.
Поліпшення форми
Конструкція прес-форми може давати формовані камери для целюлози та зміцнюючі ребра всередині, як вертикальні ребра в підвісних формах. Це зменшує ймовірність його згинання. Наприклад, целюлозний вкладиш, який виробник розробив для зовнішнього блоку кондиціонера, має малюнок з шестикутних стільників. Максимальне прискорення продукту на 27% нижче, ніж у звичайної пінопласту EPS під час випробування на падіння з 1 метра, і структура не пошкоджена. Використовуючи високу температуру та високий тиск, багато-шарова композитна конструкція також поєднує багато-шарові целюлозні плити. Зв’язок між шарами волокон міцніший, а міцність на стиск на 30–50% сильніша. Замість дерев'яних піддонів він може перевозити 500 кг продуктів.
Як боротися зі стресом
Те, як структура згинається та розтягується, а не те, як речовина стискається, надає формованій целюлозі її амортизаційні властивості. Наприклад, стільникові решітки розбивають упаковку нестандартних речей на менші частини. Коли щось торкається зовнішньої частини пристрою, воно змінює форму та поглинає енергію. Це запобігає розпаду всього. Ця конструкція допомагає формованій целюлозі зберігати свою форму, а також змінювати форму, щоб розсіювати енергію удару, коли їй доводиться витримувати вагу.
2. Великий крок вперед у технології: перехід від «легкої» до «високої-міцності»
Рання формована целюлоза в основному використовувалася для дешевих продуктів, таких як лотки для яєць, оскільки вона коштувала багато і змінювала форму, коли ставала вологою. Але сучасні технології, такі як вологе пресування, нановодостійкі покриття та оптимізація структурної топології, зробили це набагато кращим:
Здатність формувати предмети при високих температурах і тиску
Після того, як ембріон сформувався, помістіть його в середовище з високим-тиском і-температурою (5–10 МПа) при 180–250 градусах, щоб змінити водневі зв’язки між волокнами, зробити його жорсткішим і підвищити щільність до 0,6–0,8 г/см³. Одна компанія виготовила лоток для м’якоті для пральних машин товщиною всього 10 мм, але витримує статичне навантаження 200 кг, чого достатньо для великої техніки.
Технологія, яка дозволяє змінювати речі, додаючи елементи
Ви можете зробити зв’язок між волокнами на 30% міцнішим, додавши гідроізоляційні хімікати, як-от сульфат алюмінію, або зміцнювачі, як-от крохмальний клей. Матеріал все одно буде легким (на 50% легше дерева). Наприклад, для одного виду упаковки для телевізорів використовується целюлозна прокладка з антистатичним покриттям. Це не тільки захищає електронне обладнання від статичної електрики, але й робить упаковку на 15% легшою, роблячи структуру більш ефективною.
Технологія вдосконалення структурної топології
Використовуйте комп’ютерне моделювання, щоб краще розподілити волокна, щоб матеріал був щільнішим там, де він зазнає великого навантаження. Наприклад, компанія використовувала оптимізацію топології, щоб зробити упаковку з целюлози для холодильників, яка збільшила локальну щільність на 20%. Це зменшило ймовірність того, що продукт зламається під час тестування на падіння, з 1,2% до 0,3%.
3. Приклад: Перевірка теорії в реальному світі
У промисловості побутової техніки несучу-здатність формованої целюлози було ретельно оцінено, і її продуктивність перевершує показники звичайної поліетиленової піни:
Упаковка для кондиціонерів, що виходять на вулицю
Головна компанія створила целюлозний вкладиш для зовнішнього блоку кондиціонера у формі шестикутної соти. Найвище прискорення продукту на 27% нижче, ніж у пінополістиролу під час випробування на падіння з 1 м, і структура не пошкоджена. Упаковку також можна складати для транспортування, що економить 40% місця для зберігання та 18% загальних витрат.
Обгортковий папір у пральних машинах
Деякі види пральних машин постачаються з повною паперовою упаковкою «формована целюлоза + гофрований картон». Завдяки вдосконаленню структури упаковка стає на 20% легшою, але при цьому може утримувати та захищати вагу під час транспортування. Дані реальних випробувань показують, що цей метод знижує рівень пошкоджень при доставці з 0,8% до 0,2%, що економить понад 5 мільйонів юанів на рік на післяпродажних-витратах.
Упаковка телевізора, яка не виробляє статичної електрики
Деякі телевізійні коробки мають підкладку, яка складається з целюлози, покритої анти-статичним матеріалом. Це не тільки захищає електронне обладнання від статичної електрики, але й робить упаковку на 15% легшою завдяки покращенню її структури. Ця пропозиція пройшла перевірку ЄС RoHS, яка тепер є зразком екологічно чистої упаковки.
