一, Зміна матеріалу: повне посилення ланцюга від властивостей волокон до хімічних добавок
1. Технологія орієнтації волокон: відновлення мікроструктури
Ви можете значно покращити механічні якості формованої целюлози, маніпулюючи розташуванням волокон. Наприклад, Lenovo використовує алгоритм-орієнтованого макета, щоб зробити комп’ютерну амортизаційну упаковку на 40% міцнішою, використовуючи на 15% менше матеріалу. Цей метод імітує процес кристалізації природних волокон, вишикуючи їх організовано в напрямку напруги, щоб створити «канал механічного підсилення». Samsung використала технологію нанорозмірної орієнтації волокон, щоб зробити упаковку мобільних телефонів на 50,6% міцнішою та на 30% меншою ймовірністю поломки з часом.
2. Синергія між волокнистою сумішшю та армуючими агентами
Різні волокна можуть працювати разом, щоб матеріал функціонував краще, ніж він сам по собі. Дослідження показують, що поєднання широколистяної деревної целюлози та целюлози багаси у співвідношенні 1:1 покращує індекс розтягування, індекс розриву та жорсткість целюлозних формувальних матеріалів на 22,0%, 65,8% та 12,4% відповідно. Технологія армування мінеральним волокном також може забезпечити опору великого пакувального матеріалу побутової техніки, надаючи йому міцність на розрив 16,51 МПа та модуль пружності 535 МПа. Якась фірма виготовила лоток для м’якоті для морозильних камер, який тепер вміщує 220 кілограмів замість 150 кілограмів. Це пов’язано з тим, що вони містять 20% мінеральних волокон.
3. Зміна способу дії хімічних добавок
Гідроізоляційний агент: додавши сульфат алюмінію або парафіновий лосьйон, ви можете створити гідрофобний шар на поверхні волокна, який зменшує водопоглинання з 15% до менш ніж 3%. У кімнаті з вологістю 90% певний виробник кондиціонерів використовує технологію мікрокремнеземного покриття, щоб зберегти 85% оригінальної міцності упаковки.
Катіонний крохмаль покращує злипання волокон, утворюючи водневі зв’язки. Додавання 1% може збільшити міцність на розрив на 30%. Мікрокапсули бікарбонату натрію з епоксидним - покриттям утворюють мікропористу структуру, вивільняючи газ, що робить їх легшими та краще стискаються.
Графенове провідне покриття — це антистатична сполука, яка зберігає питомий опір поверхні між 10 ⁶ і 10 ⁹ Ω/кв, що запобігає пошкодженню електронних частин статичною електрикою.
2, Структурний дизайн: нові способи роботи від біоніки до топології. Оптимальне використання
1. Нові ідеї для тривимірних-геометричних фігур
Стільникова структура виглядає як шестикутна структура стільника, яка може рівномірно розподіляти зовнішні напруги. Наприклад, компанія виготовила целюлозну підкладку для пральних машин, яка має стільникову структуру. Під час випробування на падіння з висоти 1 метра ця підкладка знижує максимальне прискорення виробу на 27%, не пошкоджуючи структуру.
Порожнисті порожнини та зміцнюючі ребра: прес-форми використовуються для створення порожнин і вертикальних ребер усередині продукту, що робить його міцнішим проти згинання. Конструкція порожнини певної підвісної форми більш ніж удвічі збільшила її-несучу здатність, а висока-температура та-композит під високим-тиском багатошарової композитної структури підвищила її міцність на стиск на 30% до 50%.
Структура градієнтної щільності: щільність поверхні упаковки висока, щоб протистояти ударам, а внутрішня щільність низька, щоб поглинати енергію. Це робиться за допомогою технології контролю градієнта щільності. За допомогою цієї техніки Apple зробила упаковку телефону на 20% тоншою, зберігши той самий рівень захисту.
2. Оптимізація топології та проектування речей, які виглядають як живі істоти
Біоміметичне використання: щоб виготовити целюлозні матеріали, які можуть самовідновлюватися, скопіюйте спосіб з’єднання хітинових волокон. Волокна можуть частково відновити свою міцність шляхом рекомбінації водневих зв’язків, коли вони пошкоджені в певній області.
Алгоритм оптимізації топології: використання комп’ютерного моделювання для покращення розподілу волокон, щоб матеріал був щільнішим у регіонах із високим навантаженням. Підприємство створило упаковку для телевізорів, яка збільшила щільність області на 20% завдяки оптимізації топології. Це зменшило рівень падіння та пошкодження з 1,2% до 0,3%.
3, Оптимізація процесу: точний контроль над усім, від параметрів формування до технологій сушіння
1. Покращення параметрів процесу формування
Температура та тиск форми: підвищення температури форми до потрібного рівня (180–250 градусів) може прискорити випаровування води та сприяти утворенню водневих зв’язків між волокнами. Підвищення тиску формування (5–10 МПа) може зробити волокна більш тісними. Завдяки вдосконаленню процесу окрема компанія збільшила щільність лотків для целюлози з 0,4 г/см³ до 0,7 г/см³ і зробила їх на 60% міцнішими проти стиснення.
Час вакуумної адсорбції: якщо ви збільшите період вакуумної адсорбції з 3 секунд до 8 секунд, осадження волокон буде більш рівномірним і буде менше слабких місць. Упаковку для певної мікрохвильової печі змінено так, що вона вміщує 18 шарів замість 12.
2. Нові способи сушіння речей
Сушка в мікрохвильовій печі: нагрівання внутрішньої та зовнішньої сторони виробу одночасно за допомогою мікрохвиль, що знижує концентрацію напруги. Після того, як певний бізнес почав використовувати мікрохвильову сушку, швидкість короблення упаковки знизилася з 5% до 0,5%, а міцність зросла на 15%.
Поєднуючи проникність інфрачервоного випромінювання з рівномірністю гарячого повітря, сушіння композиту гарячим повітрям інфрачервоним випромінюванням підвищує ефективність сушіння на 40%, зберігаючи при цьому модуль пружності волокон.
4, Композитна технологія: перехід від окремих матеріалів до системних рішень
1. Композит целюлози та пластику
Поверхневе покриття: щоб створити шар, який не стиратиметься, розпиліть на поверхню целюлози поліуретановий або акриловий лосьйон-на основі води. Завдяки цій технології одна компанія втричі підвищила зносостійкість своєї упаковки та подовжила її термін служби на п’ять років.
Вбудоване лиття під тиском: розміщення пластикових армуючих ребер у целюлозних структурах для створення гібридної-несучої системи. Упаковка для окремого холодильника зроблена так, щоб один лоток витримував більшу вагу, від 200 кілограмів до 350 кілограмів.
2. Композит целюлози та металу
Композитний шар алюмінієвої фольги поверх целюлози може одночасно покращити гідроізоляцію та захистити від електромагнітних хвиль. Завдяки цьому методу пакування для-телевізора високого класу IPX7 стало-водонепроникним і пройшло перевірку електромагнітної сумісності.
Підсилення сталевого скелета: поміщення сталевих каркасів у важку-упаковку для створення «м’якої твердої» сполучної структури. Ця конструкція знизила рівень поломок зовнішнього блоку кондиціонера під час транспортування з 2,1% до 0,1%.
