1. Det -bærende princip for støbt pulp er skæringspunktet mellem strukturel mekanik og materialevidenskab.
Støbt papirs bæreevne- afhænger ikke kun af materialets iboende styrke; snarere forbedrer den sine mekaniske egenskaber gennem en "tre-dimensionel fibersammenvævet struktur" og en "spændingsspredningsmekanisme."
Tre-dimensionel vævning af fibre til en struktur
Affaldspapir og bambusmasse er to eksempler på plantefibre, der kan bruges til at generere støbt papirmasse. Vakuumsugstøbningsmetoden gør det til en tre-dimensionel netværksstruktur. Formen består af fibre, der strikkes sammen på en tilfældig måde for at lave et tre--dimensionelt støttesystem, der ligner en honningkage. Denne metode kan sprede udefrakommende tryk ensartet og minimere stressniveauer nogle steder. For eksempel vejer en almindelig æggebakke kun 65 gram, men den kan rumme 80 kilo statisk vægt uden at gå i stykker. Dette skyldes, at honeycomb-designet spreder slagets kraft.
Gør formen bedre
Formens design kan give støbte pulpkamre og forstærkningsribber indvendigt, ligesom de lodrette ribber i bøjleforme. Dette gør det meget mindre tilbøjeligt til at bøje. For eksempel har papirmasseforingen, som en producent udviklede til udendørsenheden i et klimaanlæg, et mønster af sekskantede bikageceller. Produktets maksimale acceleration er 27 % lavere end for almindeligt EPS-skum i 1m faldtesten, og strukturen er ikke beskadiget. Ved at bruge høj temperatur og højt tryk kombinerer flerlags kompositkonstruktionen også flerlagspulpplader-. Forbindelsen mellem fiberlagene er stærkere, og trykstyrken er 30% til 50% stærkere. I stedet for træpaller kan den bære 500 kg produkter.
Hvordan man håndterer stress
Den måde, strukturen bøjer og strækker på, ikke hvordan stoffet komprimeres, giver støbt papirmasse dens dæmpende egenskaber. For eksempel kan honeycomb-gitre opdele pakningen af ting, der ikke er almindelige, i mindre stykker. Når noget rører ydersiden af enheden, ændrer det form og absorberer energi. Dette forhindrer det hele i at falde fra hinanden. Dette design hjælper støbt papirmasse med at bevare sin form, samtidig med at det ændrer form for at sprede energien fra et slag, når det skal bære vægt.
2. Et stort skridt fremad inden for teknologi: at gå fra "letvægt" til "høj-styrke"
Tidlig støbt papirmasse blev i høj grad brugt til billige produkter som æggebakker, fordi det kostede meget og ændrede form, når det blev vådt. Men moderne teknologier som vådpresning, nanovandtætte belægninger og strukturel topologioptimering har fået det til at fungere langt bedre:
Evnen til at forme ting ved høje temperaturer og tryk
Efter at embryonet er dannet, læg det i et-højtryk og høj-temperaturmiljø (5-10 MPa) ved 180-250 grader for at ændre hydrogenbindingerne mellem fibrene, gøre det stivere og hæve tætheden til 0,6-0,8 g/cm³. Et bestemt firma lavede en papirmassebakke til vaskemaskiner, der kun er 10 mm tyk, men som kan holde en statisk belastning på 200 kg, hvilket er nok til store apparater.
Teknologi, der lader dig ændre ting ved at tilføje elementer
Du kan gøre bindingen mellem fibre 30 % stærkere ved at tilføje vandtætningskemikalier som aluminiumsulfat eller forstærkende midler som stivelseslim. Materialet vil stadig være let (50 % lettere end træ). En slags tv-emballage bruger f.eks. en anti-belagt pulpforing. Dette beskytter ikke kun elektronisk udstyr mod statisk elektricitet, men det gør også pakningen 15 % lettere ved at gøre strukturen mere effektiv.
Teknologi til forbedring af strukturel topologi
Brug computersimulering til bedre at sprede fibrene, så materialet bliver tættere, hvor det er under meget stress. For eksempel brugte en virksomhed topologioptimering til at fremstille papirmasseemballage til køleskabe, der øgede den lokale tæthed med 20 %. Dette reducerede chancen for, at produktet ville gå i stykker under faldtestning fra 1,2 % til 0,3 %.
3. Casestudie: At sætte teorien på prøve i den virkelige verden
I husholdningsapparatindustrien er støbt papirmasses bæreevne- blevet grundigt evalueret, og dets ydeevne overgår konventionelt skumplast:
Emballage til klimaanlæg, der går udenfor
Et hovedfirma skabte papirmasseforingen til klimaanlæggets udendørsenhed i et sekskantet honeycomb-design. Produktets højeste acceleration er 27 % lavere end for EPS-skum i 1m faldtesten, og strukturen er ikke beskadiget. Emballagen kan også stables til transport, hvilket sparer 40 % lagerplads og 18 % af de samlede omkostninger.
Indpakningspapir hele vejen rundt om vaskemaskiner
Nogle slags vaskemaskiner kommer med "støbt papirmasse+bølgepap" fuld papiremballage. Ved at forbedre dens struktur gør dette emballagen 20 % lettere, mens den stadig er i stand til at holde og beskytte vægten under transport. Reelle testdata viser, at denne metode reducerer forsendelsesskaderaten fra 0,8 % til 0,2 %, hvilket sparer mere end 5 millioner yuan om året i eftersalgsudgifter.-
TV-emballage, der ikke producerer statisk elektricitet
Nogle tv-bokse har en foring, der består af papirmasse, der er blevet belagt med et anti-statisk materiale. Dette beskytter ikke kun elektronisk udstyr mod statisk elektricitet, men det gør også emballagen 15 % lettere ved at forbedre dens struktur. EU ROHS-testen har bestået dette forslag, som nu er en model for emballage, der er godt for miljøet.
