1. Načelo-nosilnosti oblikovane celuloze je presečišče strukturne mehanike in znanosti o materialih.
Nosilnost-obremenitve oblikovane celuloze ni odvisna le od inherentne trdnosti materiala; namesto tega izboljša svoje mehanske lastnosti s pomočjo "-tridimenzionalne strukture prepletenih vlaken" in "mehanizma razprševanja napetosti".
Tri{0}}dimenzionalno tkanje vlaken v strukturo
Odpadni papir in bambusova celuloza sta dva primera rastlinskih vlaken, ki ju je mogoče uporabiti za proizvodnjo oblikovane celuloze. Metoda oblikovanja z vakuumskim sesanjem ga spremeni v tri-dimenzionalno mrežno strukturo. Kalup je sestavljen iz vlaken, ki so naključno spletena skupaj, da tvorijo tri-dimenzionalni podporni sistem, ki je videti kot satovje. Ta metoda lahko enakomerno porazdeli zunanje pritiske in na nekaterih mestih zmanjša raven stresa. Na primer, običajni pladenj za jajca tehta le 65 gramov, vendar lahko prenese 80 kilogramov statične teže, ne da bi se zlomil. To je zato, ker oblika satja razširi moč udarca.
Izboljšanje oblike
Zasnova kalupa lahko daje oblikovane komore za celulozo in ojačitvena rebra v notranjosti, kot so navpična rebra v kalupih za obešalnike. Zaradi tega je veliko manj verjetno, da se bo upognil. Na primer, obloga iz celuloze, ki jo je proizvajalec razvil za zunanjo enoto klimatske naprave, ima vzorec šesterokotnih celic satja. Največji pospešek izdelka je 27 % nižji kot pri navadni EPS peni pri preskusu padca na 1 m, struktura pa ni poškodovana. Z uporabo visoke temperature in visokega tlaka več-slojna kompozitna konstrukcija združuje tudi več-slojne celulozne plošče. Povezava med plastmi vlaken je močnejša, tlačna trdnost pa je 30% do 50% močnejša. Namesto lesenih palet lahko prevaža 500 kg izdelkov.
Kako se spopasti s stresom
Način, kako se struktura upogiba in razteza, ne kako se snov stisne, daje oblikovani kaši lastnosti oblazinjenja. Satove rešetke na primer razdelijo embalažo stvari, ki niso običajne, na manjše koščke. Ko se kar koli dotakne zunanje strani enote, spremeni obliko in absorbira energijo. To prepreči, da bi celotna stvar razpadla. Ta oblika pomaga oblikovani kaši ohraniti svojo obliko, hkrati pa spremeni obliko, da razprši energijo udarca, ko mora vzdržati težo.
2. Velik korak naprej v tehnologiji: prehod od "lahke" k "visoki-trdnosti"
Zgodnje oblikovana kaša se je večinoma uporabljala za poceni izdelke, kot so pladnji za jajca, ker je stala veliko in je spremenila obliko, ko je postala mokra. Toda sodobne tehnologije, kot so mokro stiskanje, nano vodotesni premazi in optimizacija strukturne topologije, so omogočile, da deluje veliko bolje:
Sposobnost oblikovanja stvari pri visokih temperaturah in pritiskih
Ko se zarodek oblikuje, ga postavite v okolje z visokim-tlakom in visoko{1}}temperaturo (5–10 MPa) pri 180–250 stopinjah, da spremenite vodikove vezi med vlakni, ga naredite bolj togega in povečate gostoto na 0,6–0,8 g/cm³. Neko podjetje je izdelalo pladenj za celulozo za pralne stroje, ki je debel le 10 mm, vendar lahko prenese statično obremenitev 200 kg, kar je dovolj za velike aparate.
Tehnologija, ki vam omogoča spreminjanje stvari z dodajanjem elementov
Vez med vlakni lahko naredite za 30 % močnejšo z dodajanjem hidroizolacijskih kemikalij, kot je aluminijev sulfat, ali ojačevalcev, kot je škrobno lepilo. Material bo še vedno lahek (50 % lažji od lesa). Ena vrsta televizijske embalaže na primer uporablja proti-plastično oblogo s prevleko. To ne le ščiti elektronske opreme pred statično elektriko, ampak tudi naredi embalažo za 15 % lažjo, saj je struktura učinkovitejša.
Tehnologija za izboljšanje strukturne topologije
Uporabite računalniško simulacijo za boljše širjenje vlaken, tako da je material gostejši tam, kjer je pod veliko obremenitvijo. Podjetje je na primer uporabilo optimizacijo topologije za izdelavo celulozne embalaže za hladilnike, ki je povečala lokalno gostoto za 20 %. To je zmanjšalo možnost, da bi se izdelek zlomil med testiranjem padca, z 1,2 % na 0,3 %.
3. Študija primera: preizkus teorije v resničnem svetu
V industriji gospodinjskih aparatov je bila-nosilnost oblikovane celuloze temeljito ocenjena in njena zmogljivost presega zmogljivost običajne plastične pene:
Embalaža za klimatske naprave, ki gredo ven
Glavno podjetje je ustvarilo oblogo iz celuloze za zunanjo enoto klimatske naprave v obliki šestkotnega satja. Največji pospešek izdelka je 27 % nižji od pospeška EPS pene pri preskusu padca na 1 m, struktura pa ni poškodovana. Embalažo je mogoče zložiti tudi za transport, kar prihrani 40 % skladiščnega prostora in 18 % skupnih stroškov.
Ovojni papir okoli pralnih strojev
Nekatere vrste pralnih strojev so opremljene s polno papirnato embalažo "ulita celuloza + valovita lepenka". Z izboljšano strukturo je embalaža lažja za 20 %, medtem ko še vedno lahko drži in ščiti težo med transportom. Realni testni podatki kažejo, da ta metoda zmanjša stopnjo poškodb pri pošiljanju z 0,8 % na 0,2 %, kar prihrani več kot 5 milijonov juanov letno pri po-prodajnih stroških.
TV embalaža, ki ne proizvaja statične elektrike
Nekatere TV omarice imajo podlogo iz celuloze, ki je prevlečena z anti-statičnim materialom. Ne samo, da to ščiti elektronsko opremo pred statično elektriko, ampak tudi naredi embalažo za 15 % lažjo z izboljšano strukturo. Preizkus EU ROHS je uspešno prestal ta predlog, ki je zdaj model za embalažo, ki je dobra za okolje.
