1. Nguyên lý chịu tải-của bột giấy đúc là sự giao thoa giữa cơ học kết cấu và khoa học vật liệu.
Khả năng chịu tải-của bột giấy đúc không chỉ phụ thuộc vào độ bền vốn có của vật liệu; đúng hơn, nó cải thiện các đặc tính cơ học thông qua "cấu trúc đan xen sợi ba chiều" và "cơ chế phân tán ứng suất".
Dệt sợi ba chiều{0}}thành một cấu trúc
Giấy thải và bột tre là hai ví dụ về sợi thực vật có thể được sử dụng để tạo ra bột giấy đúc. Phương pháp đúc hút chân không biến nó thành cấu trúc mạng ba chiều. Khuôn bao gồm các sợi được đan lại với nhau một cách ngẫu nhiên để tạo thành một hệ thống hỗ trợ ba chiều trông giống như tổ ong. Phương pháp này có thể phân tán áp lực bên ngoài một cách đồng đều và giảm thiểu mức độ căng thẳng ở một số nơi. Ví dụ, một khay đựng trứng thông thường chỉ nặng 65 gam nhưng có thể chịu được trọng lượng tĩnh 80 kg mà không bị vỡ. Điều này là do thiết kế tổ ong giúp lan tỏa lực đánh.
Làm cho hình dạng tốt hơn
Thiết kế của khuôn có thể tạo khuôn các buồng tủy và các gân gia cố bên trong, giống như các gân dọc trong khuôn móc treo. Điều này làm cho nó ít có khả năng bị uốn cong. Ví dụ, lớp lót bột giấy mà một nhà sản xuất đã phát triển cho dàn nóng của máy điều hòa không khí có dạng tế bào tổ ong hình lục giác. Khả năng tăng tốc tối đa của sản phẩm thấp hơn 27% so với bọt EPS thông thường trong thử nghiệm thả rơi 1m và cấu trúc không bị hư hỏng. Sử dụng nhiệt độ cao và áp suất cao, kết cấu composite nhiều{6}}lớp cũng kết hợp các tấm bột giấy nhiều-lớp. Liên kết giữa các lớp sợi mạnh hơn và cường độ nén mạnh hơn từ 30% đến 50%. Thay vì sử dụng pallet gỗ, nó có thể chở được 500 kg sản phẩm.
Làm thế nào để đối phó với căng thẳng
Cách cấu trúc uốn cong và kéo dài, chứ không phải cách chất nén, tạo nên đặc tính đệm của bột giấy đúc. Ví dụ, lưới tổ ong chia việc đóng gói những thứ không bình thường thành những phần nhỏ hơn. Khi bất cứ thứ gì chạm vào bên ngoài thiết bị, nó sẽ thay đổi hình dạng và hấp thụ năng lượng. Điều này ngăn chặn toàn bộ sự việc sụp đổ. Thiết kế này giúp bột giấy đúc giữ nguyên hình dạng đồng thời thay đổi hình dạng để phân tán năng lượng va chạm khi nó phải chịu trọng lượng.
2. Một bước tiến lớn về công nghệ: chuyển từ "nhẹ" sang "cường độ{1}}cao"
Bột giấy đúc thời kỳ đầu chủ yếu được sử dụng cho các sản phẩm rẻ tiền như khay đựng trứng vì nó đắt tiền và thay đổi hình dạng khi bị ướt. Nhưng các công nghệ hiện đại như ép ướt, phủ nano chống thấm và tối ưu hóa cấu trúc liên kết đã giúp nó hoạt động tốt hơn nhiều:
Khả năng định hình mọi thứ ở nhiệt độ và áp suất cao
Sau khi phôi đã hình thành, hãy đặt phôi vào môi trường-áp suất và nhiệt độ- cao (5–10 MPa) ở 180–250 độ để thay đổi liên kết hydro giữa các sợi, làm cho phôi cứng hơn và nâng mật độ lên 0,6–0,8 g/cm³. Một công ty nào đó đã chế tạo khay bột giấy cho máy giặt chỉ dày 10 mm nhưng có thể chịu được tải trọng tĩnh 200 kg, đủ dùng cho các thiết bị lớn.
Công nghệ cho phép bạn thay đổi mọi thứ bằng cách thêm các mục
Bạn có thể làm cho liên kết giữa các sợi mạnh hơn 30% bằng cách thêm các hóa chất chống thấm như nhôm sunfat hoặc các chất tăng cường như keo tinh bột. Chất liệu vẫn sẽ nhẹ (nhẹ hơn gỗ 50%). Ví dụ: một loại bao bì TV sử dụng lớp lót bằng bột giấy được phủ chống tĩnh điện. Điều này không chỉ bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tĩnh điện mà còn giúp bao bì nhẹ hơn 15% bằng cách làm cho cấu trúc hiệu quả hơn.
Công nghệ cải thiện cấu trúc liên kết
Sử dụng mô phỏng máy tính để trải sợi tốt hơn sao cho vật liệu đặc hơn ở những nơi chịu nhiều áp lực. Ví dụ: một doanh nghiệp đã sử dụng tối ưu hóa cấu trúc liên kết để sản xuất bao bì bột giấy cho tủ lạnh giúp tăng mật độ cục bộ lên 20%. Điều này làm giảm khả năng sản phẩm bị vỡ trong quá trình thử nghiệm thả rơi từ 1,2% xuống 0,3%.
3. Nghiên cứu trường hợp: Đưa lý thuyết vào thử nghiệm trong thế giới thực
Trong ngành thiết bị gia dụng, khả năng chịu tải-của bột giấy đúc đã được đánh giá kỹ lưỡng và hiệu suất của nó vượt trội so với bọt nhựa thông thường:
Bao bì cho máy điều hòa đi ra ngoài
Một công ty đứng đầu đã tạo ra lớp lót bột giấy cho dàn nóng của máy điều hòa không khí theo thiết kế tổ ong hình lục giác. Khả năng tăng tốc cao nhất của sản phẩm thấp hơn 27% so với xốp EPS trong thử nghiệm thả rơi từ độ cao 1m và kết cấu không bị hư hại. Bao bì cũng có thể được xếp chồng lên nhau để vận chuyển, giúp tiết kiệm 40% không gian lưu trữ và 18% tổng chi phí.
Quấn giấy xung quanh máy giặt
Một số loại máy giặt có bao bì bằng giấy "đúc bột + bìa cứng sóng". Bằng cách cải thiện cấu trúc, điều này giúp bao bì nhẹ hơn 20% trong khi vẫn có thể giữ và bảo vệ trọng lượng trong quá trình vận chuyển. Dữ liệu thử nghiệm thực tế cho thấy phương pháp này giúp giảm tỷ lệ hư hỏng vận chuyển từ 0,8% xuống 0,2%, giúp tiết kiệm hơn 5 triệu nhân dân tệ mỗi năm cho-chi phí sau bán hàng.
Bao bì TV không tạo ra tĩnh điện
Một số hộp TV có lớp lót bằng bột giấy đã được phủ một{0}vật liệu chống tĩnh điện. Điều này không chỉ bảo vệ thiết bị điện tử khỏi tĩnh điện mà còn giúp bao bì nhẹ hơn 15% bằng cách cải thiện cấu trúc của nó. Thử nghiệm ROHS của EU đã vượt qua đề xuất này, hiện là mô hình đóng gói tốt cho môi trường.
