一 Защо естествените влакна абсорбират вода: техните физични и химични свойства
Отпадъчната хартия, багасата от захарна тръстика и бамбуковите влакна са естествени растителни влакна, които се използват за направата на формована целулоза. Три{1}}триизмерната мрежеста влакнеста структура на материала му придава забележителни водопоглъщащи качества. Повърхността на влакното има много полярни групи, като хидроксилни групи (-OH), които могат да установят водородни връзки с водни молекули. Това означава, че влакното може активно да абсорбира влагата от въздуха на влажни места. Експерименталните доказателства показват, че необработените естествени форми на целулоза могат да постигнат степен на абсорбция на влага от 12,3% след 24 часа в среда с 90% влажност, което води до 65% намаление на здравината на материала. Тази характеристика традиционно ограничаваше използването му в областта на електронните опаковки.
Основни неща, които го влияят:
Тип влакна: Бамбуковите влакна имат по-силна кристалност и абсорбират вода с 15% до 20% по-малко от дървесната маса.
Long fibres (>3 mm) са сплетени по-плътно, което означава, че им отнема повече време, за да абсорбират вода и тяхната степен на абсорбиране е с 30% по-ниска.
Влажност на околната среда: Скоростта, с която водата се абсорбира, нараства много за всеки 20% повишаване на влажността;
Температура: Когато температурата надхвърли 40 градуса, топлинното движение на молекулите на влакната се ускорява и скоростта, с която те абсорбират вода, се увеличава с 25%.
2, Четирите основни опасности за това колко бързо водата може да попадне в опаковката на електронни продукти
1. Повреда на структурата: Ефективността на буферирането пада като скала
Когато влажността е над 60%, модулът на еластичност на формоването на пулпа намалява с 42%, а критичното напрежение на изкълчване намалява с 38%. Когато определена марка опаковка на мобилен телефон беше държана на място с 85% влажност за 72 часа, омекотяващата подложка се огъна с 5,2 mm. Това доведе до повишаване на степента на повреда на екрана от 0,8% на 18% при тест за падане от 1,2 метра.
2. Корозия на компонентите: Металните контакти се окисляват по-бързо.
Повърхностното съпротивление на влакната спада от 10 ¹² Ω до 10 ⁶ Ω, след като абсорбират влагата. Това създава микроток, който ускорява окисляването на метала. След 48 часа в стая с 90% влажност контактното съпротивление на USB-C интерфейса на определена марка лаптоп се повиши с 300%, което го прави с 60% по-малко ефективен при зареждане.
3. Електростатичен риск: Шансовете за злополуки с ESD нарастват много
Повърхността на влакната става по-проводима, след като абсорбира намокряне, но ако влажността не се поддържа между 30% и 80%, това всъщност може да причини натрупване на статично електричество. При отваряне определена марка слушалки отделиха 2,3 kV електростатичен разряд, който повреди завинаги Bluetooth модула. Това се случи, защото слушалките бяха опаковани в атмосфера с 25% влажност.
4. Растеж на мухъл: Биологичното замърсяване излага на риск безопасността на продукта
Когато влажността е по-висока от 70%, спорите на плесените по повърхността на формовката на целулозата покълват със скорост 92%. След държане в зона с 85% влажност в продължение на 30 дни, беше установено, че опаковката на определена марка медицинско оборудване съдържа пет вредни бактерии, като Aspergillus niger и Penicillium. Това доведе до изтегляне на продукта.
3, Индустриално решение: преминаване от пасивна защита към активен контрол
1. Технология за модифициране на влакна: водоустойчива бариера на молекулярно ниво
Технологията за химическо присаждане добавя хидрофобни групи (като флуоровъглеродни вериги и силоксани) към повърхността на влакната, за да спре водните молекули от залепване към хидроксилни групи. Например, една компания произведе пречиствател за хартиена пластмаса, който може да промени контактния ъгъл на повърхността на влакната от 0 градуса до 120 градуса. Коефициентът на абсорбиране на влага спада от 12,3% на 4,5% след 24 часа в стая с 90% влажност, докато коефициентът на запазване на якостта се повишава от 35% на 85%. Тази технология е използвана за опаковане на батериите на Huawei Mate 60, а вътрешната опаковка е с класификация за водоустойчивост IPX3.
2. Технология за нано покритие: "невидима броня", която предпазва повърхностите
Формованата повърхност на пулпа беше покрита с нано хидрофобен слой, като се използва или плазмено пръскане, или сол гел техника. Опаковката на Apple iPhone 15, например, има нано хидрофобно покритие с въглероден проводник. Това покритие не само предпазва от статично електричество с повърхностно съпротивление по-малко от 10 ⁹ Ω, но също така прави телефона водоустойчив до ниво IPX4 с контактен ъгъл от 150 градуса. Това покритие може да издържи повече от 500 пъти по-голямо триене от стандартните повърхностни покрития (<100 times).
3. Проектиране на структурна оптимизация: "Контрол на микросредата" за контролиране на влажността
Използвайте инструменти за симулация, за да подобрите структурата на опаковката и добавете дишащи отвори и камери за десикант на важни места. Опаковката за зарядни станции на Tesla, например, използва дву-слойна формована структура от целулоза. Външният слой е подсилен с проводими влакна, за да бъде по-устойчив на удар, а вътрешният слой има дишащи канали с форма на пчелна пита и силиконов десикант, за да поддържа влажността вътре в опаковката от 40% до 50%, което отговаря на изискванията за ниво на защита IP65.
4. Интелигентна система за наблюдение: „цифров пазител“, който изпраща предупреждения в реално време
Използване на IoT технология за свързване на сензори за температура и влажност, за да получите-наблюдение в реално време на средата на опаковане. Сървърният пакет Lenovo ThinkStation, например, има вграден Bluetooth сензор за влажност, който издава аларма, когато нивото на влажност надхвърли 65% и изпраща напомняния за поддръжка чрез приложението. Тази техника намалява броя на случаите, когато продуктите не успяват да бъдат доставени със 76%.
