一、材料の変更: 繊維の特性から化学添加物まで完全なチェーン強化
1. 繊維配向技術：微細構造の再構築
繊維の配置方法を操作することで、成形パルプの機械的品質を大幅に向上させることができます。たとえば、Lenovo は繊維指向のレイアウト アルゴリズムを利用して、コンピューターの緩衝材の梱包材の強度を 40% 向上させながら、使用する材料を 15% 削減しています。-この方法は、天然繊維を応力方向に組織的に並べて「機械的強化チャネル」を作成することで、天然繊維が結晶化する様子を模倣します。サムスンは、ナノスケールの繊維配向技術を使用して、携帯電話のパッケージの耐久性を 50.6% 向上させ、時間の経過とともに破損する可能性を 30% 低くしました。
2. 繊維配合剤と強化剤の相乗効果
異なる繊維が連携して材料の機能を単独よりも向上させることができます。研究によると、広葉樹パルプとバガスパルプを 1:1 の比率で組み合わせると、パルプ成形材料の引張指数、破裂指数、剛性がそれぞれ 22.0%、65.8%、12.4% 向上します。鉱物繊維強化技術は、16.51 MPa の引張強度と 535 MPa の弾性率を与えることにより、大型家電製品の包装材料をサポートすることもできます。ある会社は、冷凍庫用のパルプトレイを製造しましたが、これは 150 キログラムから 220 キログラムまで積載できるようになりました。これは、ミネラル繊維が20％含まれているためです。
3. 化学添加物の作用方法を変える
防水剤：硫酸アルミニウムやパラフィンローションを添加することで、繊維表面に疎水層を作り、吸水率を15％から3％未満に抑えることができます。某エアコンメーカーでは、湿度90%の部屋において、パッケージ本来の強度を85%保つマイクロシリカコーティング技術を採用しています。
カチオン性デンプンは、水素結合を形成することで繊維をよりよく接着させます。 1%添加すると引張強さは30%向上します。エポキシ-でコーティングされた重炭酸ナトリウムマイクロカプセルは、ガスを放出することによって微孔質構造を形成し、軽量化と圧縮効率の向上を実現します。
グラフェン導電性コーティングは、表面抵抗率を 10 ⁶ ～ 10 ⁹ Ω/sq に保つ帯電防止化合物で、静電気による電子部品の損傷を防ぎます。
2、構造設計: バイオニクスからトポロジーまで、物事を行うための新しい方法
1. 三次元幾何学的形状の新しいアイデア-
ハニカム構造は、蜂の巣の六角形のユニットが配置されたように見え、外部応力を均一に分散させることができます。たとえば、ある会社は、ハニカムユニットレイアウトを備えた洗濯機用のパルプライニングを製造しました。 1 メートルの落下テストにおいて、このライニングは構造に損傷を与えることなく製品のピーク加速度を 27% 低減しました。
中空キャビティと補強リブ：金型を使用して製品内部に空洞と縦リブを作り、曲げに強くなります。特定のハンガー金型のキャビティ設計は耐荷重能力を 2 倍以上に高めており、多層複合構造の高温高圧複合体により圧縮強度が 30% ～ 50% 向上しています。-
密度勾配構造: パッケージの表面密度は衝撃に強く、内部の密度はエネルギーを吸収するために低くなります。これは、密度勾配制御技術によって行われます。この技術により、Apple は同じレベルの保護を維持しながら携帯電話のパッケージを 20% 薄くしました。
2. トポロジーの最適化と生き物らしいデザイン
生体模倣の使用: 自己修復できるパルプ材料を作成するには、キチン繊維が一緒に編まれる方法をコピーします。繊維は、特定の領域が損傷すると、水素結合の再結合によって部分的に強度を取り戻すことができます。
トポロジーを最適化するアルゴリズム: コンピュータ シミュレーションを使用して繊維の分布を改善し、応力が高い領域で材料の密度が高くなるようにします。ある企業は、トポロジーの最適化によってエリアの密度を 20% 強化した TV 用のパッケージを製造しました。これにより、ドロップ率とダメージ率が 1.2% から 0.3% に減少しました。
3、プロセスの最適化: 成形設定から乾燥技術まですべてを正確に制御
1. 成形プロセスパラメータの改善
金型の温度と圧力: 金型温度を適切なレベル (180 ～ 250 度) まで上げると、水の蒸発が促進され、繊維間の水素結合が促進されます。成形圧力を上げると (5 ～ 10MPa)、繊維がより緻密に組織化されます。プロセスの改善により、ある企業はパルプ トレイの密度を 0.4g/cm3 から 0.7g/cm3 に高め、圧縮に対する強度を 60% 高めました。
真空吸着時間: 真空吸着時間を 3 秒から 8 秒に増やすと、繊維の堆積がより均一になり、弱い部分が少なくなります。ある電子レンジのパッケージが変更され、12段から18段まで収納できるようになりました。
2. 物を乾燥させる新しい方法
マイクロ波乾燥：製品の内部と外部をマイクロ波で同時に加熱し、応力集中を軽減します。ある企業がマイクロ波乾燥を導入してから、パッキンの反り率が5％から0.5％に減少し、強度も15％向上しました。
赤外線の透過性と熱風の均一性を組み合わせた赤外線熱風複合乾燥により、繊維の弾性率を維持しながら乾燥効率が40%向上します。
4、複合技術: 単一材料からシステムソリューションへの移行
1.パルプとプラスチックの複合材
表面コーティング: 磨耗しない層を作るには、パルプの表面に水ベースのポリウレタンまたはアクリル ローションをスプレーします。{0}}ある企業はこの技術により、パッケージの耐摩耗性を 3 倍にし、耐久性を 5 年間延長しました。
埋め込み射出成形: パルプ構造内にプラスチックの補強リブを配置して、ハイブリッド耐荷重システムを作成します。{0}ある冷蔵庫の梱包は、1 つのトレイに耐えられる重量が 200 キログラムから 350 キログラムに増加するように作られています。
2.パルプと金属の複合材
パルプの上に複合アルミ箔層を設けることで、防水性と電磁波シールド性を同時に高めることができます。この方法により、ハイエンド テレビのパッケージは IPX7 レベルの防水性を備え、EMC テストに合格しました。{1}
スチール製スケルトンの補強: スチール製フレームを頑丈な梱包に入れて、「ソフト ハード」な結合構造を作成します。{0}}この設計により、特定のエアコンの室外機の輸送中の破損率が 2.1% から 0.1% に削減されました。
