一, Промяна на материала: цялостно подсилване на веригата от свойства на влакна до химически добавки
1. Технология за ориентиране на влакната: възстановяване на микроструктурата
Можете значително да подобрите механичните качества на формованата целулоза, като манипулирате начина, по който са подредени влакната. Например, Lenovo използва алгоритъм за -ориентирано оформление, за да направи 40% по-здраво опаковане на компютъра, като използва 15% по-малко материал. Този метод имитира как естествените влакна кристализират, като ги подреждат по организиран начин в посоката на напрежението, за да направят "канал за механична армировка". Samsung използва наномащабна технология за ориентация на влакна, за да направи опаковката на мобилния телефон с 50,6% по-издръжлива и с 30% по-малко вероятно да се разпадне с времето.
2. Синергията между състава на влакната и усилващите агенти
Различните влакна могат да работят заедно, за да направят даден материал да функционира по-добре, отколкото би могъл сам. Проучванията показват, че комбинирането на целулоза от широколистна дървесина и целулоза от торбичка в съотношение 1:1 подобрява индекса на опън, индекса на спукване и твърдостта на формовъчните материали от целулоза съответно с 22,0%, 65,8% и 12,4%. Техниката за подсилване с минерални влакна може също така да осигури опора на опаковъчния материал за големи домакински уреди, като му придаде якост на опън от 16,51 MPa и модул на еластичност от 535 MPa. Определена фирма направи тава за целулоза за фризери, която вече може да побере 220 килограма вместо 150 килограма. Това е така, защото те включват 20% минерални влакна.
3. Промяна на начина, по който действат химическите добавки
Хидроизолиращ агент: Чрез добавяне на алуминиев сулфат или парафинов лосион можете да направите хидрофобен слой върху повърхността на влакната, който намалява абсорбцията на вода от 15% до по-малко от 3%. В стая с 90% влажност определен производител на климатици използва технология за покритие с микро силициев диоксид, за да запази 85% от оригиналната здравина на опаковката.
Катионното нишесте кара влакната да се слепват по-добре чрез образуване на водородни връзки. Добавянето на 1% може да увеличи якостта на опън с 30%. Микрокапсулите от натриев бикарбонат с епоксидно- покритие образуват микропореста структура чрез отделяне на газ, което ги прави по-леки и по-добри при компресиране.
Графеновото проводящо покритие е антистатично съединение, което поддържа повърхностното съпротивление между 10 ⁶ и 10 ⁹ Ω/sq, което спира статичното електричество от увреждане на електронните части.
2, Структурен дизайн: Нови начини за правене на нещата от биониката до топологията, като се използват най-добре
1. Нови идеи за три{1}}измерни геометрични форми
Структурата на пчелната пита изглежда като шестоъгълна единица на пчелна пита, която може да разпредели равномерно външните напрежения. Например, една компания направи облицовка от целулоза за перални машини, която има оформление на елемент от пчелна пита. При тест за падане от 1 метър тази облицовка намалява пиковото ускорение на продукта с 27%, без да уврежда структурата.
Куха кухина и подсилващи ребра: Формите се използват за създаване на кухини и вертикални ребра вътре в продукта, което го прави по-здрав срещу огъване. Конструкцията на кухината на определена форма за закачалка е увеличила повече от два пъти нейния-носещ капацитет, а композитът при висока-температура и високо-налягане на много-композитната структура е повишил нейната якост на натиск с 30% до 50%.
Структура на градиентна плътност: Плътността на повърхността на опаковката е висока, за да устои на удар, а вътрешната плътност е ниска, за да абсорбира енергия. Това става чрез технология за контрол на градиента на плътността. С тази техника Apple направи опаковката на телефона с 20% по-тънка, като същевременно запази същото ниво на защита.
2. Оптимизиране на топологията и проектиране на неща, които изглеждат като живи същества
Биомиметична употреба: За да направите целулозни материали, които могат да се поправят сами, копирайте начина, по който хитиновите влакна са плетени заедно. Влакната могат частично да възстановят силата си чрез рекомбинация на водородни връзки, когато са наранени в определена област.
Алгоритъм за оптимизиране на топологията: Използване на компютърни симулации за подобряване на разпределението на влакната, така че материалът да е по-плътен в региони, където напрежението е високо. Бизнес направи опаковка за телевизори, която увеличи плътността на зоната с 20% чрез оптимизация на топологията. Това намали процента на падане и щети от 1,2% на 0,3%.
3, Оптимизиране на процеса: точен контрол върху всичко от настройките за формоване до технологиите за сушене
1. Подобряване на параметрите на процеса на формоване
Температура и налягане на матрицата: Повишаването на температурата на матрицата до правилното ниво (180–250 градуса) може да ускори изпарението на водата и да насърчи водородното свързване между влакната. Повишаването на налягането на формоване (5–10MPa) може да направи влакната по-тясно организирани. Чрез подобряване на процеса, конкретна компания е увеличила плътността на тарелките за пулп от 0,4g/cm³ на 0,7g/cm³ и ги е направила с 60% по-здрави срещу компресия.
Време за вакуумна адсорбция: Ако увеличите периода на вакуумна адсорбция от 3 секунди на 8 секунди, отлагането на влакната ще бъде по-равномерно и ще има по-малко слаби места. Опаковката за определена микровълнова фурна е променена, така че да побира 18 слоя вместо 12.
2. Нови начини за сушене на вещи
Микровълново сушене: нагряване на вътрешността и външната страна на продукта едновременно с микровълни, което намалява концентрацията на напрежение. След като определен бизнес започна да използва микровълново сушене, степента на деформация на опаковката спадна от 5% на 0,5%, а здравината се повиши с 15%.
Комбинирайки проникването на инфрачервените лъчи с еднородността на горещия въздух, изсушаването на композит с инфрачервен горещ въздух повишава ефективността на сушене с 40%, като същевременно запазва еластичния модул на влакната.
4, Композитна технология: Преминаване от единични материали към системни решения
1. Композит от целулоза и пластмаса
Повърхностно покритие: За да направите слой, който няма да се износва, напръскайте полиуретанов или акрилен лосион на водна- основа върху повърхността на пулпата. Чрез тази технология една компания утрои устойчивостта на износване на своите опаковки и ги направи пет години по-дълготрайни.
Вградено леене под налягане: Поставяне на пластмасови подсилващи ребра в целулозни структури, за да се направи хибридна товароносеща-система. Опаковката за даден хладилник е направена така, че една тава да поеме повече тегло, като от 200 килограма става до 350 килограма.
2. Композит от целулоза и метал
Композитният слой от алуминиево фолио върху горната част на целулозата може да го направи по-добър както при хидроизолация, така и при екраниране срещу електромагнитни вълни едновременно. Този метод направи опаковката за-телевизор от висок клас IPX7 водоустойчива-и премина тестване за EMC.
Подсилване на стоманен скелет: поставяне на стоманени рамки в тежки-опаковки, за да се направи „мека твърда“ свързваща структура. Този дизайн е намалил степента на счупване по време на транспортиране на външното тяло на даден климатик от 2,1% на 0,1%.
