1. اصل باربری خمیرهای قالبگیری شده نقطه تلاقی مکانیک سازه و علم مواد است.
ظرفیت باربری -خمیرهای قالبگیری شده تنها به استحکام ذاتی مواد وابسته نیست. بلکه خواص مکانیکی خود را از طریق یک "ساختار در هم تنیده الیاف سه بعدی" و "مکانیسم پراکندگی تنش" بهبود می بخشد.
بافتن سه بعدی الیاف در یک ساختار
کاغذ باطله و خمیر بامبو دو نمونه از الیاف گیاهی هستند که میتوان از آنها برای تولید خمیر قالبگیری شده استفاده کرد. روش قالب گیری مکش خلاء آن را به یک ساختار شبکه سه بعدی- تبدیل می کند. این قالب شامل الیافی است که به روشی تصادفی به هم گره می خورند تا یک سیستم پشتیبانی سه بعدی- که شبیه لانه زنبوری به نظر می رسد. این روش می تواند فشارهای بیرون را به طور یکنواخت پخش کند و در برخی مکان ها سطح استرس را به حداقل برساند. به عنوان مثال، یک سینی تخم مرغ معمولی تنها 65 گرم وزن دارد اما می تواند 80 کیلوگرم وزن ثابت را بدون شکستن نگه دارد. این به این دلیل است که طراحی لانه زنبوری نیروی ضربه را پخش می کند.
بهتر کردن شکل
طراحی قالب میتواند محفظههای خمیری قالبگیری شده و دندههای تقویتکننده در داخل ایجاد کند، مانند دندههای عمودی در قالبهای آویز. این باعث می شود که احتمال خم شدن آن بسیار کمتر شود. به عنوان مثال، آستر خمیری که یک سازنده برای واحد بیرونی یک تهویه مطبوع ساخته است، دارای الگوی سلول های لانه زنبوری شش ضلعی است. حداکثر شتاب محصول 27 درصد کمتر از فوم EPS معمولی در تست افت 1 متر است و ساختار آن آسیبی نمی بیند. با استفاده از دمای بالا و فشار بالا، ساختار کامپوزیت چند لایه همچنین تختههای خمیری چند لایه-را ترکیب میکند. پیوند بین لایه های الیاف قوی تر است و مقاومت فشاری 30٪ تا 50٪ قوی تر است. به جای پالت چوبی، می تواند 500 کیلوگرم محصول را حمل کند.
چگونه با استرس مقابله کنیم
نحوه خم شدن و کشش ساختار، نه نحوه فشرده شدن ماده، به خمیر قالبی خاصیت بالش می دهد. به عنوان مثال، شبکه های لانه زنبوری بسته بندی چیزهایی که منظم نیستند را به قطعات کوچکتر تقسیم می کنند. هنگامی که هر چیزی به بیرون دستگاه برخورد می کند، شکل آن تغییر می کند و انرژی را جذب می کند. این باعث می شود که کل چیز از هم بپاشد. این طرح به خمیر قالبگیری شده کمک میکند تا شکل خود را حفظ کند و همچنین شکل آن را تغییر میدهد تا انرژی ضربهای را که مجبور به تحمل وزن است، پخش کند.
2. یک گام بزرگ رو به جلو در فناوری: تبدیل از "سبک وزن" به "قدرت- بالا"
خمیر اولیه قالبگیری شده عمدتاً برای محصولات ارزان قیمت مانند سینی تخممرغ استفاده میشد، زیرا هزینه زیادی داشت و با خیس شدن شکل آن تغییر میکرد. اما فنآوریهای مدرن مانند پرس مرطوب، پوششهای ضد آب نانو و بهینهسازی توپولوژی ساختاری باعث عملکرد بهتر آن شده است:
توانایی شکل دادن به اشیا در دما و فشار بالا
پس از تشکیل جنین، آن را در محیطی با فشار و دمای بالا (5 تا 10 مگاپاسکال) در 180 تا 250 درجه قرار دهید تا پیوندهای هیدروژنی بین الیاف تغییر کند، سفتتر شود و چگالی آن به 0.6-0.8 گرم بر سانتیمتر مربع برسد. یک شرکت خاص یک سینی خمیر برای ماشینهای لباسشویی ساخته است که ضخامت آن فقط 10 میلیمتر است، اما میتواند بار ساکن 200 کیلوگرم را در خود نگه دارد که برای وسایل بزرگ کافی است.
فناوری که به شما امکان میدهد با افزودن موارد، چیزها را تغییر دهید
می توانید با افزودن مواد شیمیایی ضد آب مانند سولفات آلومینیوم یا عوامل تقویت کننده مانند چسب نشاسته، پیوند بین الیاف را 30 درصد قوی تر کنید. این ماده همچنان سبک خواهد بود (50٪ سبک تر از چوب). به عنوان مثال، یک نوع بسته بندی تلویزیون از پوشش خمیری با پوشش ضد استاتیک- استفاده می کند. این نه تنها از تجهیزات الکترونیکی در برابر الکتریسیته ساکن محافظت می کند، بلکه با کارآمدتر کردن ساختار، بسته بندی را 15٪ سبک تر می کند.
فناوری برای بهبود توپولوژی ساختاری
از شبیه سازی کامپیوتری برای پخش بهتر الیاف استفاده کنید تا مواد در جایی که تحت فشار زیادی هستند متراکم تر شوند. به عنوان مثال، یک کسب و کار از بهینه سازی توپولوژی برای ساخت بسته بندی خمیر برای یخچال ها استفاده کرد که تراکم محلی را 20٪ افزایش داد. این احتمال شکستن محصول در حین آزمایش قطره را از 1.2% به 0.3% کاهش داد.
3. مطالعه موردی: آزمایش تئوری در دنیای واقعی
در صنعت لوازم خانگی، ظرفیت باربری- خمیر قالبگیری شده کاملاً ارزیابی شده است و عملکرد آن از فوم پلاستیکی معمولی پیشی میگیرد:
بسته بندی برای تهویه مطبوع که بیرون می روند
یک شرکت اصلی، پوشش خمیری را برای واحد بیرونی تهویه مطبوع در یک طرح لانه زنبوری شش ضلعی ایجاد کرد. بالاترین شتاب محصول 27 درصد کمتر از فوم EPS در تست افت 1 متر است و ساختار آن آسیبی نمی بیند. بسته بندی را می توان برای حمل و نقل روی هم چید که 40 درصد فضای ذخیره سازی و 18 درصد از کل هزینه ها را کاهش می دهد.
کاغذ بسته بندی دور ماشین لباسشویی
برخی از انواع ماشینهای لباسشویی با بستهبندی کامل کاغذی «خمیر قالبی + مقوای راه راه» عرضه میشوند. با بهبود ساختار آن، این بسته بندی را 20٪ سبک تر می کند و در عین حال می تواند وزن را در حین حمل و نقل نگه دارد و از آن محافظت کند. داده های آزمایش واقعی نشان می دهد که این روش میزان خسارت حمل و نقل را از 0.8٪ به 0.2٪ کاهش می دهد که بیش از 5 میلیون یوان در سال در هزینه های پس از فروش صرفه جویی می کند.
بسته بندی تلویزیونی که الکتریسیته ساکن تولید نمی کند
برخی از جعبههای تلویزیون دارای پوششی متشکل از خمیر کاغذ هستند که با مواد ضد الکتریسیته ساکن پوشانده شده است. این نه تنها از تجهیزات الکترونیکی در برابر الکتریسیته ساکن محافظت می کند، بلکه با بهبود ساختار بسته بندی را 15 درصد سبک تر می کند. آزمون EU ROHS برای این پیشنهاد قبول شده است، که اکنون مدلی برای بسته بندی است که برای محیط زیست مفید است.
