一, Наука за материалите: Синергичното подобряване на обработката на влакната и усилващите агенти.
1. Контролиране на формата на влакната: технологична революция от рязане до раздробяване
Силата на формоването на целулоза се определя най-вече от формата на влакната. Стандартната процедура за пулпиране разхлабва скелета, като нарязва твърде много влакна. От друга страна, вискозното пулпиране на средни и дълги влакна прави зоната на водородно свързване между влакната много по-голяма чрез регулиране на концентрацията на пулпиране (4–6%) и степента на разделяне на влакната. Например, компания в провинция Шандонг, която произвежда електронни опаковки, използва динамичен модел на пулпиране, за да оптимизира специфичното потребление на енергия от иглолистна дървесна маса до 250 kWh/T. Това направи хартията с 15% по-здрава и с 8% по-евтина за производство, което беше двойна оптимизация на здравина и цена.
2. Enhancer System: Промяна от единична формула към съставна формула
Подобрителите правят нещата по-силни по два начина: като ги свързват химически и като ги изпълват физически. Катионното нишесте генерира мрежова лепкава структура чрез привличане на катионни групи и отрицателни заряди към повърхността на влакната чрез електростатични сили. Доза от 1–2% може да направи продукта 30% по-твърд. По-модерните състави на композитни добавки, включително 0,2% AKD оразмеряващ агент, 1% катионно нишесте, 0,5% PVA, 0,6% CMC и 9% нано SiO ₂ дисперсия, могат да направят междуслойното свързване по-силно с 92%, което решава проблема със загубата на прах. Технологията за микрокапсули с натриев бикарбонат с епоксидно- покритие също създава микропореста структура чрез освобождаване на газ. Това го прави по-здрав, като същевременно го запазва лек, което го прави идеален за омекотяване на-електроника от висок клас.
2, Оптимизиране на процеса: преминаване от проба и грешка към точен контрол на параметрите
1. Процесът на смилане е перфектният баланс между конкретно потребление на енергия и SEL.
The amount of fibre pulverisation is directly related to the grinding strength. The main measure is specific energy consumption (KWh/T). For coniferous wood pulp, the best range is 250KWh/T, while for broad-leaved wood pulp, it is 80KWh/T. If the original grinding disc design cuts too many fibres, you can switch to shallow tooth wide groove grinding discs (like the 2.4/2.8/6.1 tooth type). You can also get precise control of fibre broom and cutting by optimising the specific edge load (SEL) (1.65J/m for coniferous wood pulp and 0.5J/m for broad-leaved wood pulp). For instance, a southern company used a graded grinding method to separate long fibres (concentration >10%) от малки влакна (концентрация 4,55%). Това направи продукта 20% по-твърд.
2. Формоване и сушене: управление на температурата и влажността в реално време
За да предпазите влакната от неравномерно разпространение, трябва да следите температурата и влажността на кашата по време на етапа на формоване. Процедурата за пулпиране с гореща вода прави подобрителите на твърдостта да работят по-добре чрез повишаване на температурата на суспензията (60–80 градуса), което намалява количеството на необходимите добавки с 15%. Процесът на сушене трябва да се управлява на стъпки. В първата стъпка температурата трябва да бъде по-ниска от 90 градуса, така че повърхностните влакна да не изсъхнат твърде бързо и да станат крехки. Във втория етап температурата трябва да бъде между 150 и 170 градуса, за да може водородната връзка да се втвърди. Ако имате нужда продуктите ви да бъдат наистина влаго{11}}устойчиви, трябва да поддържате температурата на сушене между 50 и 60 градуса, за да позволите на влаго{14}}подобрителите да се стегнат.
3. Оформяне с горещо пресоване: получаване на точното налягане и време
Методът на горещо пресоване променя начина, по който влакната са подредени чрез използване на високо налягане и висока температура. Херметичността на продукта може да се увеличи с 25% чрез използване на комбинация от 180-200 градуса, 0,4-0,6 MPa и 30-50 секунди. Грешката за плоскост на повърхността е по-малка от 0,1 mm. Например, компания, която произвежда опаковки за мобилни телефони, използва CNC прецизни машини за горещо пресоване и системи за обратна връзка в реално време, за да намали количеството скрап от 8% на 0,5% и да увеличи дневния производствен капацитет на линия с 30%.
3, Надграждане на оборудването: от стандартизация към модулност в иновациите в производството
1. Модулно производство: двойна гаранция за прецизност и стабилност
Модулният дизайн гарантира, че блоковете са точни чрез обработка на различни функционални модули (като модули за формоване и модули за горещо пресоване) поотделно с помощта на CNC прецизна технология. След това премахва металното напрежение чрез високостабилни техники за леене (като QT-50 сферографитен чугун). Например, модулна производствена линия от определен доставчик на оборудване намали времето, необходимо за отстраняване на грешки, с 60%, направи оборудването да издържи повече от 10 години и улесни бързата смяна на матриците, за да отговаря на нуждите на различните видове производство.
2. Интелигентно откриване: преминаване от ръчно вземане на проби до пълна проследимост на процеса
С използването на лазерни скенери и системи за визуална инспекция с изкуствен интелект вече е възможно да се наблюдават вариациите в размера на продукта (точност ± 0,05 mm) и дефектите на повърхността (като неравности и пукнатини) в реално време. Чрез използване на MES система за сравняване и анализиране на производствени данни с констатации от проверка на качеството, конкретна компания успя да намали процента на дефекти от 2% на 0,3%. Това също им позволи да проследят производствените партиди и да подобрят параметрите на процеса.
4, Индустриална практика: от технологичен пробив до мащабно приложение
Случай 1: Намерението на Lenovo да използва пластмаса вместо метал
Lenovo ще започне да заменя пластмасовите подложки в опаковките на лаптопи с целулоза през 2022 г. Това ще направи опаковката по-здрава и по-точна чрез използване на следните технологични комбинации:
Оптимизирайте съотношението на влакната, като увеличите процента на дългите влакна с 30%, за да създадете скелетна структура. Използвайте механична целулоза с висока метла (TMP), за да подобрите степента на преплитане на влакната.
Използване на Enhancer: Добавянето на 0,2% PAM разтвор за създаване на мрежова мембранна структура намалява отделянето на чипове с 86%.
Подобрение в процеса на горещо пресоване: Продуктът е с 20% по-стегнат с комбинация от 180 градуса, 0,5 MPa и 40 секунди, а грешката при плоскост на повърхността е по-малка от 0,08 mm.
Lenovo напълно замени опаковката, формована от целулоза, до 2024 г. Това намали разходите за доставка на един лаптоп с 15% и повиши удовлетвореността на клиентите с 12%.
Случай 2: Нова идея на Fiber Aesthetics на Apple
Опаковката за слушалките Apple Beats Studio Pro се състои от 100% материали на основата на-влакна (бамбукови влакна и влакна от захарна тръстика). Това го прави силен и точен в същото време чрез използване на следните технологии:
Подобряване на наноцелулозата: Добавянето на наноцелулоза (50–100 nm в диаметър) прави материала 50% по-здрав на опън, което е необходимо на прецизните инструменти, за да работят правилно;
Дизайн на микро порестата структура: 0,3 mm клетки тип пчелна пита се използват за разделяне на региона, което намалява степента на увреждане на частите от 8% на 0,3% по време на тестване на падане.
Модулно производство: Използването на CNC прецизни машинни форми гарантира, че размерът на опаковката е с точност до ± 0,05 mm, което улеснява сглобяването с продукта.
