一, Die Gene in Naturfasern, die Feuchtigkeit absorbieren: von ihrer physikalischen Struktur bis zu ihrer Reaktion auf die Umwelt
Geformter Zellstoff wird aus natürlichen Pflanzenfasern wie Zuckerrohrbagasse, Altpapier und Bambusfasern hergestellt. Seine dreidimensionale Netzwerkfaserstruktur verleiht ihm besondere Eigenschaften, die dazu führen, dass es Feuchtigkeit aufnimmt. Auf der Faseroberfläche befinden sich viele polare Gruppen, wie Hydroxylgruppen (-OH). Diese Gruppen können Wasserstoffbrückenbindungen mit Wassermolekülen eingehen und aktiv Feuchtigkeit aus der Luft absorbieren, wenn die Luft feucht ist. Experimentelle Daten deuten darauf hin, dass unbehandelte native Zellstoffformteile innerhalb von 24 Stunden bei einer Luftfeuchtigkeit von 90 % eine Feuchtigkeitsabsorptionsrate von 12,3 % erreichen können, was zu einer Verringerung der Materialfestigkeit um 65 % führt. Diese Eigenschaft erschwerte früher die Verwendung in Elektroverpackungen.
Mögliche Gefahren der Feuchtigkeitsaufnahme bei Elektronikartikeln:
Korrosion von Teilen: Bei einer Luftfeuchtigkeit über 60 % kann es zu einer Oxidation der Metallkontakte kommen, wodurch der Kontakt beeinträchtigt wird.
Ansammlung statischer Elektrizität: Wenn Fasern Feuchtigkeit absorbieren, verringert sich ihr Oberflächenwiderstand, was zu Störungen durch elektrostatische Entladung (ESD) führen kann.
Strukturelles Versagen: Wenn die Polsterung Feuchtigkeit aufnimmt, verändert sie ihre Form, wodurch sie beim Bewegen weniger wirksam vor Erdbeben schützt.
2, Technologischer Durchbruch: ein Wandel von der passiven Aufnahme von Feuchtigkeit zum aktiven Stoppen
Die Industrie hat ein dreidimensionales Feuchtigkeitsschutzsystem entwickelt, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. Dies wurde im Wesentlichen durch drei Methoden erreicht: Änderung der Materialien, Entwicklung neuer Prozesse und Verbesserung der Struktur.
1. Hydrophobe Veränderung von Fasern: eine wasserdichte Barriere auf molekularer Ebene
Durch die chemische Pfropftechnik werden der Oberfläche von Fasern hydrophobe Gruppen, einschließlich Fluorkohlenstoffketten und Siloxane, hinzugefügt. Dadurch wird verhindert, dass Wassermoleküle an Hydroxylgruppen haften. Beispielsweise hat ein Unternehmen einen Papier-Kunststoff-Reiniger hergestellt, der den Oberflächenkontaktwinkel von Fasern von 0 Grad auf 120 Grad ändern kann. Nach 24-stündigem Aufenthalt in einem Raum mit 90 % Luftfeuchtigkeit sinkt die Feuchtigkeitsaufnahme von 12,3 % auf 4,5 %, während die Festigkeitserhaltungsrate von 35 % auf 85 % steigt. Diese Methode wurde zum Verpacken von Huawei Mate 60-Akkus verwendet. Durch die Zugabe von Modifikatoren zur Paste erhielt die Innenverpackung die Wasserdichtigkeitsklasse IPX3.
2. Nano-Beschichtungstechnologie: „unsichtbare Panzerung“ zum Schutz von Oberflächen
Die Oberfläche des geformten Zellstoffs wurde entweder durch Plasmaspritzen oder durch Sol-Gel-Technik mit einer hydrophoben Nanoschicht bedeckt. Die Verpackung des Apple iPhone 15 beispielsweise verfügt über eine hydrophobe Nanobeschichtung mit leitfähigem Ruß. Diese Beschichtung schützt nicht nur vor statischer Elektrizität mit einem Oberflächenwiderstand von weniger als 10 ⁹ Ω, sondern macht das Telefon auch wasserdicht auf IPX4-Niveau mit einem Kontaktwinkel von 150 Grad. Diese Beschichtung hält der mehr als 500-fach höheren Reibung als herkömmliche Oberflächenbeschichtungen stand (<100 times).
3. Strukturoptimierungsdesign: „Mikroumgebungskontrolle“ zur Steuerung der Luftfeuchtigkeit
Verwenden Sie Simulationswerkzeuge, um die Packungsstruktur zu verbessern, und fügen Sie an wichtigen Stellen atmungsaktive Löcher und Kammern für Trockenmittel hinzu. Beispielsweise verfügt die Verpackung für Tesla-Ladestationen über eine doppelschichtige Zellstoffformstruktur. Die äußere Schicht ist zum Schutz vor Stößen mit leitfähigen Fasern verstärkt, und die innere Schicht verfügt über wabenförmige, atmungsaktive Kanäle und Silikon-Trockenmittel, um die Luftfeuchtigkeit in der Verpackung bei 40 % bis 50 % zu halten, was den Anforderungen der Schutzart IP65 entspricht.
3, Industrieanwendung: vollständige Szenariotests von der Unterhaltungselektronik bis zur Industrieausrüstung
Die feuchtigkeitsbeständige Technologie von geformtem Zellstoff hat in vielen Teilen der Kette der Elektronikindustrie Einzug gehalten. Seine Haltbarkeit wurde durch strenge Tests und Beispiele aus der Praxis nachgewiesen.
1. Unterhaltungselektronik: der „Schutzschild“ für Teile, bei denen es auf höchste Präzision ankommt
Mobiltelefonverpackung: Das Kameramodul einer Marke wurde aufgrund elektrostatischer Adsorption zerkratzt, was das Unternehmen mehr als 8 Millionen Yuan pro Jahr kostete. Nach der Verwendung von leitfähigen Fasern aus Graphit und Ruß im Verhältnis 4:3 sank der Oberflächenwiderstand auf 10 ⁴ Ω und die Produktausbeute stieg von 92 % auf 98,5 %.
Verpackung für Kopfhörer: Die Verpackung von Cochlear-Cochleaimplantaten besteht aus Zellstoff, der sowohl antibakteriell als auch antistatisch ist, einen Oberflächenwiderstand von < 10 ΩΩ aufweist und mit Nano-Silberionen beschichtet ist. Es kann 72 Stunden lang an einem Ort mit 85 % Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden, ohne dass es seine Wirkung verliert.
2. Industrieanlagen: eine „seismische Festung“ für große Teile
Tesla verwendet feuchtigkeitsbeständiges Zellstoffformteil für die Ladestapelverpackung und hat die ISTA 3A-Transportprüfung bestanden. Die Innenteile sind nicht verrostet und die Struktur hat sich nach einem Transport über 1000 Kilometer in einer Umgebung mit 90 % Luftfeuchtigkeit nicht verändert.
Serververpackung: Die Lenovo ThinkSystem Serververpackung nutzt Vakuum-Adsorptionsformtechnologie. Die Wandstärke liegt konstant bei 0,1 mm und die Verpackung verfügt über Feuchtigkeitssensorkarten, um die Luftfeuchtigkeit während des Versands im Auge zu behalten.
3. Medizinische Elektronik: der „Wächter“ sauberer Orte
Die Verpackung der Insulinpumpe von Medtronic besteht aus biobasierten, feuchtigkeitsbeständigen Materialien und verfügt über die medizinische Zertifizierung ISO 13485. Es kann 30 Tage lang an einem Ort mit 75 % Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden, und die Luftfeuchtigkeit in der Verpackung ändert sich nicht um mehr als 5 %, um die Ausrüstung steril zu halten.
