一, Зашто природна влакна апсорбују воду: њихова физичка и хемијска својства
Отпадни папир, багаса шећерне трске и бамбусова влакна су природна биљна влакна која се користе за прављење обликоване пулпе. Тродимензионална структура мрежних влакана материјала даје му изванредне квалитете упијања воде. Површина влакна има много поларних група, као што су хидроксилне групе (-ОХ), које могу успоставити водоничне везе са молекулима воде. То значи да влакно може активно да апсорбује влагу из ваздуха на влажним местима. Експериментални докази показују да необрађени калупи за нативну пулпу могу постићи стопу апсорпције влаге од 12,3% након 24 сата у окружењу са 90% влажности, што доводи до смањења чврстоће материјала за 65%. Ова карактеристика је традиционално ограничавала његову употребу у домену електронског паковања.
Кључне ствари које утичу на то:
Тип влакана: Бамбусова влакна имају јачу кристалност и апсорбују воду 15% до 20% мање од дрвене пулпе.
Long fibres (>3 мм) су чвршће исплетене, што значи да им је потребно више времена да упијају воду и њихова стопа апсорпције је 30% нижа.
Влажност животне средине: Брзина којом се вода апсорбује много се повећава за сваких 20% пораста влажности;
Температура: Када температура пређе 40 степени, топлотно кретање молекула влакана се убрзава, а брзина којом апсорбују воду расте за 25%.
2, Четири главне опасности од тога колико брзо вода може ући у паковање електронских производа
1. Квар структуре: перформансе баферовања опадају попут литице
Када је влажност преко 60%, модул еластичности калупа пулпе се смањује за 42%, а критични напон извијања опада за 38%. Када је одређена марка амбалаже за мобилни телефон држана на месту са 85% влажности током 72 сата, јастучић се савијао за 5,2 мм. Ово је довело до повећања стопе оштећења екрана са 0,8% на 18% у тесту пада од 1,2 метра.
2. Корозија компоненти: Метални контакти брже оксидирају.
Површински отпор влакана пада са 10 ¹² Ω на 10 ⁶ Ω након што упија влагу. Ово ствара микрострују која убрзава оксидацију метала. После 48 сати у просторији са влажношћу од 90%, отпор контакта УСБ-Ц интерфејса одређеног бренда лаптопа је порастао за 300%, што га чини 60% мање ефикасним при пуњењу.
3. Ризик од електростатике: Шансе за ЕСД несреће се много повећавају
Површина влакана постаје проводљивија када упије мокро, али ако се влажност не одржава између 30% и 80%, то заправо може изазвати накупљање статичког електрицитета. Приликом отварања, одређена марка слушалица је испустила 2,3кВ електростатичког пражњења, што је трајно оштетило Блуетоотх модул. То се десило јер су слушалице биле упаковане у атмосфери са 25% влажности.
4. Раст буђи: Биолошка контаминација доводи у опасност безбедност производа
Када је влажност већа од 70%, споре плесни на површини калупа пулпе клијају брзином од 92%. Након држања у простору са 85% влажности током 30 дана, у амбалажи одређене марке медицинске опреме пронађено је пет штетних бактерија, као што су Аспергиллус нигер и Пенициллиум. То је довело до повлачења производа.
3, Индустријско решење: прелазак са пасивне заштите на активну контролу
1. Технологија модификације влакана: водоотпорна баријера на молекуларном нивоу
Технологија хемијског калемљења додаје хидрофобне групе (као што су флуороугљенични ланци и силоксани) на површину влакана како би се спречило лепљење молекула воде за хидроксилне групе. На пример, компанија је произвела папир за пречишћавање пластике који може да промени угао контакта са површином влакана од 0 степени до 120 степени. Стопа апсорпције влаге опада са 12,3% на 4,5% након 24 сата у просторији са влажношћу од 90%, док се стопа задржавања чврстоће повећава са 35% на 85%. Ова технологија је коришћена за паковање батерија Хуавеи Мате 60, а унутрашње паковање има ИПКС3 водоотпорну класификацију.
2. Технологија нано премаза: "невидљиви оклоп" који штити површине
Обликована површина пулпе је прекривена нано хидрофобним слојем коришћењем технике плазма прскања или сол гела. Паковање Аппле иПхоне 15, на пример, има нано хидрофобни премаз са проводљивим агенсом чађе. Овај премаз не само да штити од статичког електрицитета са површинским отпором мањим од 10 ⁹ Ω, већ такође чини телефон водоотпорним до нивоа ИПКС4 са контактним углом од 150 степени. Овај премаз може издржати више од 500 пута веће трење од стандардних површинских премаза (<100 times).
3. Дизајн оптимизације структуре: "Контрола микроокружења" за контролу влажности
Користите алате за симулацију да побољшате структуру паковања и додајте прозрачне рупе и коморе за средство за сушење на важним местима. Паковање за Тесла станице за пуњење, на пример, користи двослојну-слојну структуру пулпе. Спољни слој је ојачан проводљивим влакнима како би био отпорнији на удар, а унутрашњи слој има канале за дисање у облику саћа- и силиконско средство за сушење да одржава влажност унутар паковања на 40% до 50%, што испуњава захтеве за ниво заштите ИП65.
4. Паметни систем за праћење: „дигитални чувар“ који шаље упозорења у реалном времену
Коришћење ИоТ технологије за повезивање сензора температуре и влажности да бисте добили-надгледање окружења паковања у реалном времену. Леново ТхинкСтатион серверски пакет, на пример, има уграђен Блуетоотх сензор влажности који оглашава аларм када ниво влажности пређе 65% и шаље подсетнике о одржавању кроз апликацију. Ова техника смањује број неуспеха испоруке производа за 76%.
