一、複雑な構造配置に伴う 3 つの大きな技術的問題
電子機器を梱包するときは、3 つのことが同時に満たされている必要があります。つまり、電子機器の位置が正確であること、クッション性が高いこと、重量に耐えられる強度があることです。射出成形技術を使用すると、従来のプラスチックは簡単にミリメートルレベルの位置に到達できます。-しかし、パルプ成形品は、材料の特性とプロセスの限界により、長期的には次のような問題に直面します。
さまざまな種類の素材
成型パルプの製造には、サトウキビのバガスや竹繊維などの天然素材が使用されます。繊維の長さ、直径、化学組成は、原材料の種類、産地、季節によっても異なります。たとえば、サトウキビのバガスの繊維の長さは通常 1.0 ～ 1.8 mm ですが、針葉樹の繊維の長さは 2 ～ 4 mm になる場合があります。この自然な変化により、パルプの水の濾過効果、成形効率、機械的強度が変化し、複雑な構造の寸法安定性に直接影響します。
加工収縮による変形
まず、成形パルプは湿った紙のブランクであり、最大 75 ～ 80% の水を保持します。製品が乾燥すると中の水分が蒸発し、2～5%程度縮みます。収縮量は部位によって大きく異なります。従来の方法では収縮方向の管理が難しく、反りやねじれ変形が発生しやすく、位置決め構造の精度に影響を与える可能性があります。
意味のない構造強度
位置決め構造は製品の表面に正確に適合する必要があり、緩衝構造は空隙と垂直バーによって柔軟性を提供する必要があります。強くするために材質を厚くすると緩衝性能が低下します。キャビティの設計に依存しすぎると、繊維が均一に分散されないため、局所的な強度が弱くなりすぎる可能性があります。
2、画期的なソリューション：材料からプロセスまでのトータルイノベーション
上記の課題に対応するため、業界では材料の変更、プロセスの改善、構造の設計という 3 つの主要な方法を通じて、複雑な構造にパルプ成形品を配置する技術の進歩を遂げてきました。
1. 素材を変える：繊維複合材と添加剤技術
繊維比率を変更し、有用成分を添加することにより、スラリーの性能が大幅に向上します。
繊維複合技術: 長い繊維 (針葉樹など) と短い繊維 (サトウキビのバガスなど) を組み合わせて構造を強化し、隙間を埋めて密度をより均一にします。たとえば、ある電子機器ブランドでは、パッケージに針葉樹の木材繊維 60% とサトウキビのバガス繊維 40% の混合物を使用しています。これにより、位置決め溝の精度が±0.2mm以内にまで高まりました。
エンハンサーの使用方法: 熱硬化性樹脂またはナノセルロースを追加して、高圧ホットプレスプロセス中に架橋ネットワークを作成します。{{0}{1}}材料の剛性が高まります。実験データによると、パルプ成型品にナノセルロースを 3% 添加すると、弾性変形能力を 20% に保ちながら、曲げ強度が 40% 向上します。
防湿加工-: 硫酸アルミニウムまたはシランカップリング剤を添加することで、繊維が水分を吸収しにくくなり、湿度が変化しても繊維のサイズが大きく変化しにくくなります。湿度 90% 設定では、防湿処理されたパッケージのサイズ変化率は 0.8% から 0.3% に減少しました。-
2. プロセスの最適化: より優れた制御と自動化
ウェット プレス プロセスの新しいアイデア: 成形後、すぐに成形金型に移され、高圧押出と乾燥が行われます。{0}この「ワンステップ法」により、湿式ビレット移送プロセス中の変形が軽減されます。ある企業は、湿式プレス技術を利用して携帯電話の包装ライナーを製造しています。設置溝の深さ公差は±0.15mm以内に調整されています。
金型ホットプレス乾燥技術では、発熱体が成形金型に組み込まれており、接触による熱の伝達により水の蒸発を促進します。同時に0.5～1.5MPaの圧力を加えて収縮変形を止めます。このアプローチにより、乾燥に必要なエネルギー量が 35% 削減され、製品の含水率がより均一になり、± 1.5% 以内になります。
自動位置決めシステム: サーボ ドライブ モジュールと高精度センサーを追加して、金型の位置をリアルタイムで変更します。{0}たとえば、特許取得済みの方法では、スライド レールと調整可能な位置決めブロックを使用して、固定金型をマイクロメートル以内で変更できます。これにより、金型の取り付けと位置合わせにかかる時間が 10 分から 2 分に短縮されます。
3. 構造設計：中空・縦筋・曲面の設計を共同で行います。
生体模倣設計とトポロジーの最適化を使用して、「位置を決め、緩衝し、運ぶ」統合構造を構築できます。
キャビティと補強材の調整：配置エリアでは構造の剛性を高めるために緻密な補強材が使用され、緩衝エリアでは衝撃を吸収するためにハニカムまたは波形のキャビティが使用されます。たとえば、ラップトップには、配置溝の周囲に厚さ 0.5 mm の垂直バーが付属しています。これらのバーにより、局所的な圧縮強度が 3 倍強くなり、衝撃力がキャビティを介してパッケージ全体に分散されます。
表面フィッティングの設計: 非対称の表面を作成するには、製品の表面の形状をコピーし、幾何学的拘束を使用して正確な位置を取得します。特別なタイプのイヤホンのパッケージは、3D スキャン技術を使用して製品のモデルを作成し、イヤホンとパッケージの接触を 50% 増やすために内張りの表面を反転デザインします。位置決め誤差は0.1mm以内です。
プロセスベースの構造補正: 収縮変形の補正曲線を作成し、逆事前変形を使用して乾燥中に発生するサイズの変化を補います。-たとえば、最終製品のサイズが設計仕様を確実に満たすように、長辺の収縮許容値の 0.3% を確保しておきます。
3、産業での使用: 研究室から量産まで
技術革新により、モールドパルプは電気パッケージングに広く使用されるようになりました。
Huawei Mate 60 Pro は、成型紙パルプの裏地と、画面と本体の間のスペースをそれぞれ 2 mm と 3 mm に保つ中空設計を備えたハイエンド携帯電話です。-同時に、パッケージ全体の圧縮強度は 15kPa に達し、輸送試験基準に合格するのに十分です。これは縦リブ構造のおかげです。
精密なアクセサリ保護: DJI ドローン ジンバルのパッケージは多層設計になっています。最上層は湾曲した溝でジンバル本体を所定の位置に保持し、最下層はハニカム構造でモーターとセンサーを保護します。これにより、製品の破損率が0.8%から0.2%に低下します。
ウェアラブル デバイスの梱包: Apple Watch Series 9 の梱包箱は、二層パルプ成形構造になっています。-外層は波形デザインでボックスを強化するように設計されており、内層には時計本体とストラップを所定の位置に保持するマイクロキャビティがあり、輸送中に揺れないようにします。
