1. Le principe porteur-de la pâte moulée est l'intersection de la mécanique structurelle et de la science des matériaux.
La capacité portante-de la pâte moulée ne dépend pas uniquement de la résistance inhérente du matériau ; il améliore plutôt ses propriétés mécaniques grâce à une « structure tridimensionnelle de fibres entrelacées » et un « mécanisme de dispersion des contraintes ».
-Tissage tridimensionnel de fibres dans une structure
Les vieux papiers et la pâte de bambou sont deux exemples de fibres végétales qui peuvent être utilisées pour générer de la pâte moulée. La méthode de moulage par aspiration sous vide le transforme en une structure de réseau tridimensionnelle-. Le moule comprend des fibres qui sont tricotées ensemble de manière aléatoire pour former un système de support tridimensionnel-qui ressemble à un nid d'abeilles. Cette méthode peut répartir uniformément les pressions extérieures et minimiser les niveaux de stress à certains endroits. Par exemple, un plateau à œufs ordinaire ne pèse que 65 grammes mais peut contenir 80 kilos de poids statique sans se casser. En effet, la conception en nid d’abeille répartit la force du coup.
Améliorer la forme
La conception du moule peut donner lieu à des chambres de pulpe moulées et à des nervures de renforcement à l'intérieur, comme les nervures verticales des moules à cintres. Cela le rend beaucoup moins susceptible de se plier. Par exemple, le revêtement en pâte qu'un fabricant a développé pour l'unité extérieure d'un climatiseur présente un motif de cellules hexagonales en nid d'abeille. L'accélération maximale du produit est 27 % inférieure à celle de la mousse EPS ordinaire lors du test de chute de 1 m, et la structure n'est pas endommagée. Utilisant des températures et des pressions élevées, la construction composite multi-couche combine également des panneaux de pâte à papier multi-couches. Le lien entre les couches de fibres est plus fort et la résistance à la compression est 30 à 50 % plus forte. Au lieu de palettes en bois, il peut transporter 500 kg de produits.
Comment gérer le stress
C'est la façon dont la structure se plie et s'étire, et non la façon dont la substance se comprime, qui confère à la pâte moulée ses propriétés amortissantes. Par exemple, les grilles en nid d'abeille divisent l'emballage des objets qui ne sont pas réguliers en morceaux plus petits. Lorsque quelque chose touche l’extérieur de l’unité, il change de forme et absorbe de l’énergie. Cela empêche le tout de s'effondrer. Cette conception aide la pâte moulée à conserver sa forme tout en modifiant sa forme pour disperser l'énergie d'un impact lorsqu'elle doit supporter un poids.
2. Un grand pas en avant technologique : passer de "léger" à "haute-résistance"
Les premières pâtes moulées étaient largement utilisées pour des produits bon marché comme les plateaux à œufs, car elles coûtaient cher et changeaient de forme lorsqu'elles devenaient humides. Mais les technologies modernes telles que le pressage humide, les nano-revêtements imperméables et l’optimisation de la topologie structurelle l’ont rendu bien meilleur :
La capacité de façonner des objets à des températures et des pressions élevées
Une fois l'embryon formé, placez-le dans un environnement à haute-pression et haute-température (5 à 10 MPa) à 180 à 250 degrés pour modifier les liaisons hydrogène entre les fibres, le rendre plus rigide et élever la densité à 0,6 à 0,8 g/cm³. Une certaine entreprise a fabriqué un bac à pulpe pour machines à laver qui n'a que 10 mm d'épaisseur mais peut supporter une charge statique de 200 kg, ce qui est suffisant pour les gros appareils électroménagers.
Une technologie qui vous permet de changer les choses en ajoutant des éléments
Vous pouvez renforcer la liaison entre les fibres de 30 % en ajoutant des produits chimiques imperméabilisants comme le sulfate d'aluminium ou des agents renforçants comme la colle d'amidon. Le matériau restera léger (50 % plus léger que le bois). Un type d'emballage TV, par exemple, utilise un revêtement en pâte à papier à revêtement antistatique. Cela protège non seulement les équipements électroniques de l’électricité statique, mais allège également l’emballage de 15 % en rendant la structure plus efficace.
Technologie pour améliorer la topologie structurelle
Utilisez la simulation informatique pour mieux répartir les fibres afin que le matériau soit plus dense là où il est soumis à de fortes contraintes. Par exemple, une entreprise a utilisé l’optimisation de la topologie pour fabriquer des emballages en pâte à papier pour réfrigérateurs qui ont augmenté la densité locale de 20 %. Cela a réduit le risque de rupture du produit lors des tests de chute de 1,2 % à 0,3 %.
3. Étude de cas : mettre la théorie à l'épreuve dans le monde réel
Dans l'industrie de l'électroménager, la capacité portante-de la pâte moulée a été minutieusement évaluée et ses performances dépassent celles de la mousse plastique conventionnelle :
Emballage pour climatiseurs qui vont à l'extérieur
Une société mère a créé le revêtement en pâte à papier pour l'unité extérieure du climatiseur dans une conception hexagonale en nid d'abeille. L'accélération la plus élevée du produit est 27 % inférieure à celle de la mousse EPS lors du test de chute de 1 m, et la structure n'est pas endommagée. L'emballage peut également être empilé pour le transport, ce qui permet d'économiser 40 % d'espace de stockage et 18 % des coûts totaux.
Du papier d'emballage tout autour des machines à laver
Certains types de machines à laver sont livrés avec un emballage entièrement en papier « pâte moulée + carton ondulé ». En améliorant sa structure, cela rend l'emballage 20 % plus léger tout en étant capable de maintenir et de protéger le poids pendant le transport. Des données de tests réels montrent que cette méthode réduit le taux de dommages liés au transport de 0,8 % à 0,2 %, ce qui permet d'économiser plus de 5 millions de yuans par an en dépenses après-vente-.
Un emballage TV qui ne produit pas d'électricité statique
Certains boîtiers TV sont dotés d'un revêtement composé de pâte recouverte d'un matériau anti-statique. Non seulement cela protège les équipements électroniques de l’électricité statique, mais cela allège également l’emballage de 15 % en améliorant sa structure. Le test EU ROHS a réussi pour cette proposition, qui est désormais un modèle d'emballage respectueux de l'environnement.
