蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)與成型工藝

蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)與成型工藝

蜂窩材料是人類模仿蜂窩結(jié)構(gòu)的機(jī)械論。這是模仿科學(xué)和應(yīng)用的良好成就。蜂窩結(jié)構(gòu)在用料上最省,而容積卻最大,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,抗壓強(qiáng)度極高。蜂窩結(jié)構(gòu)紙板具有突出的抗壓與抗彎能力,其顯著特點(diǎn)是強(qiáng)度/重量比最大,因而受到廣泛的應(yīng)用。該文就蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)及其成型機(jī)理與成型工藝加以分析研究。1新型發(fā)酵材料的應(yīng)用蜂窩紙板的性能特點(diǎn)如下:a.質(zhì)量輕,強(qiáng)度、剛度高,穩(wěn)定性好;b.表面平整、不易變形。蜂窩結(jié)構(gòu)紙板近似各向同性,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,不易變形。普通蜂窩紙板正面可承受2～5kg/cm2的壓力,是普通瓦楞紙板抗壓能力的5～10倍;c.抗沖擊、緩沖性能好。蜂窩紙板是由柔性的紙芯和面紙制成,具有較好的韌性和回彈性,、緩沖性能好;d.吸音、隔熱性能好。蜂窩紙板的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)為封閉的小室,其中充滿空氣,因此具有良好的隔音、保溫性能;e.無污染,屬于綠色包裝材料,符合現(xiàn)代環(huán)保潮流。由于蜂窩紙板的上述性能特點(diǎn),使其在以下幾個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用:建材及車、船體內(nèi)部墻板;包裝領(lǐng)域:重型包裝箱、儲(chǔ)運(yùn)緩沖墊、托盤等;家具、陶瓷、裝潢、廣告、殯葬等行業(yè)。蜂窩紙板的生產(chǎn)工藝如圖1所示:2蜂窩紙制成機(jī)制的研究2.1紙芯與面紙的黏合蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)如圖2所示,由面紙、膠粘劑和紙芯組成,紙芯呈蜂窩狀,由數(shù)層芯紙按一定規(guī)律粘貼而成。面紙為等厚各向同性紙板組成,形成蜂窩夾層紙板,主要承載應(yīng)力、彎矩和扭矩。紙芯則形成蜂窩夾芯,主要承載剪應(yīng)力。2.2蜂窩狀結(jié)構(gòu)的形成對于面紙通過膠粘劑上下復(fù)合到蜂窩紙芯上形成紙板的工藝過程很容易理解,關(guān)鍵是蜂窩紙芯的成型過程,下面就此進(jìn)行研析。蜂窩紙芯的成型主要是通過芯紙的錯(cuò)位上膠,如圖3所示。各層芯紙之間通過按一定規(guī)律性的錯(cuò)位上膠,形成節(jié)距為4L、上膠寬度為λL的交替粘接復(fù)合層結(jié)構(gòu),將此交替粘接復(fù)合層沿垂直于紙面方向拉伸,即可逐步形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。圖4所示為蜂窩結(jié)構(gòu)的形成過程。蜂窩芯成型后,根據(jù)其幾何參數(shù)、的變化情況,可產(chǎn)生以下三種蜂窩單元,如圖5所示。圖5中,C=2為(2—λ)Lcosθ(1)式中:C為蜂窩內(nèi)徑;L為蜂窩邊長;λ為形狀系數(shù),λ=1時(shí),蜂窩形狀為正六邊形,λ<1時(shí),上膠粘貼邊短,蜂窩形狀為扁六邊形,λ>1時(shí),上膠粘貼邊長,蜂窩形狀為長六邊形。2.3蜂窩紙芯的生產(chǎn)工藝分析蜂窩紙芯成型工藝主要是制芯,其制芯方法有纏繞式(卷八角)和疊層式兩種。2.3.1蜂紙芯制芯工藝?yán)p繞式制芯工藝如圖6所示,用兩卷芯紙,其中一卷兩面錯(cuò)位涂膠,再通過八角滾筒纏繞卷曲,卷至60～120mm烘干后裁切成8塊,即制成蜂窩紙芯板。根據(jù)用戶及使用要求,將蜂窩紙芯板再裁切成一定長度的蜂窩紙芯條,即完成了制芯過程。纏繞式制芯工藝,采用了縱向錯(cuò)位涂膠方法,其工藝原理如圖7所示。纏繞式紙芯成型工藝有如下特點(diǎn):a.采用單面紙雙面涂膠,膠線錯(cuò)位準(zhǔn)確,蜂窩紙芯邊長均勻;b.生產(chǎn)速度快,一次成型八塊蜂窩紙芯板;但工藝損耗大,卷八角裁切成八塊后,被裁去的邊角料占10%左右;同時(shí)切斷過程中負(fù)荷高,刀具磨損大,切斷比較困難;c.采用縱向錯(cuò)位涂膠工藝,生成紙板后芯紙纖維方向垂直于面紙,因而有利于提高抗壓強(qiáng)度。2.3.2紙芯成型工藝疊層式紙芯成型工藝如圖8所示,用兩卷芯紙,其每卷紙單面橫向涂膠,兩卷紙之間橫向錯(cuò)位粘合,橫向切斷后再吸附轉(zhuǎn)移疊層,最后壓實(shí)烘干即制成蜂窩紙芯板。橫向錯(cuò)位涂膠工藝如圖9所示。疊層式紙芯成型工藝有如下特點(diǎn):a.生產(chǎn)速度高,工藝損耗小,主要是避免了切除廢邊;b.由于采用橫向錯(cuò)位涂膠,側(cè)向橫切,可使蜂窩紙板不受卷筒紙寬度的限制,理論上可以生產(chǎn)出任一寬度的蜂窩紙板。但由于蜂窩紙芯的纖維與面紙平行而不是垂直,因而不利于提高抗壓強(qiáng)度;c.存在一個(gè)膠線節(jié)距積累誤差問題,因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)中,電機(jī)的轉(zhuǎn)速不是絕對恒定,使得2涂膠輥的轉(zhuǎn)速也不是恒定的,同時(shí)紙張的伸縮和張力不同產(chǎn)生的影響,可能引起膠線之間相互錯(cuò)位不準(zhǔn)確,這樣便容易使蜂窩結(jié)構(gòu)不均勻。3氣調(diào)包裝對回歸生產(chǎn)的意義蜂窩紙板的成型機(jī)理及成型工藝直接影響到蜂窩紙板的生產(chǎn)設(shè)備、產(chǎn)量及使用性能等,隨著生產(chǎn)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步,人們對蜂窩紙