蜂窩紙板的結構、性能特點與成型工藝

蜂窩材料是人類模仿蜂窩結構的機械論。這是模仿科學和應用的良好成就。蜂窩結構在用料上最省,而容積卻最大,結構穩定,抗壓強度極高。蜂窩結構紙板具有突出的抗壓與抗彎能力,其顯著特點是強度/重量比最大,因而受到廣泛的應用。該文就蜂窩紙板的結構、性能特點及其成型機理與成型工藝加以分析研究。1新型發酵材料的應用蜂窩紙板的性能特點如下:a.質量輕,強度、剛度高,穩定性好;b.表面平整、不易變形。蜂窩結構紙板近似各向同性,結構穩定性好,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構為封閉的小室,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,符合現代環保潮流。由于蜂窩紙板的上述性能特點,使其在以下幾個領域獲得廣泛的應用:建材及車、船體內部墻板;包裝領域:重型包裝箱、儲運緩沖墊、托盤等;家具、陶瓷、裝潢、廣告、殯葬等行業。蜂窩紙板的生產工藝如圖1所示:2蜂窩紙制成機制的研究2.1紙芯與面紙的黏合蜂窩紙板的結構如圖2所示,由面紙、膠粘劑和紙芯組成,紙芯呈蜂窩狀,由數層芯紙按一定規律粘貼而成。面紙為等厚各向同性紙板組成,形成蜂窩夾層紙板,主要承載應力、彎矩和扭矩。紙芯則形成蜂窩夾芯,主要承載剪應力。2.2蜂窩狀結構的形成對于面紙通過膠粘劑上下復合到蜂窩紙芯上形成紙板的工藝過程很容易理解,關鍵是蜂窩紙芯的成型過程,下面就此進行研析。蜂窩紙芯的成型主要是通過芯紙的錯位上膠,如圖3所示。各層芯紙之間通過按一定規律性的錯位上膠,形成節距為4L、上膠寬度為λL的交替粘接復合層結構,將此交替粘接復合層沿垂直于紙面方向拉伸,即可逐步形成蜂窩狀結構。圖4所示為蜂窩結構的形成過程。蜂窩芯成型后,根據其幾何參數、的變化情況,可產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為蜂窩內徑;L為蜂窩邊長;λ為形狀系數,λ=1時,蜂窩形狀為正六邊形,λ<1時,上膠粘貼邊短,蜂窩形狀為扁六邊形,λ>1時,上膠粘貼邊長,蜂窩形狀為長六邊形。2.3蜂窩紙芯的生產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蜂紙芯制芯工藝纏繞式制芯工藝如圖6所示,用兩卷芯紙,其中一卷兩面錯位涂膠,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:a.采用單面紙雙面涂膠,膠線錯位準確,蜂窩紙芯邊長均勻;b.生產速度快,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;同時切斷過程中負荷高,刀具磨損大,切斷比較困難;c.采用縱向錯位涂膠工藝,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,兩卷紙之間橫向錯位粘合,橫向切斷后再吸附轉移疊層,最后壓實烘干即制成蜂窩紙芯板。橫向錯位涂膠工藝如圖9所示。疊層式紙芯成型工藝有如下特點:a.生產速度高,工藝損耗小,主要是避免了切除廢邊;b.由于采用橫向錯位涂膠,側向橫切,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度;c.存在一個膠線節距積累誤差問題,因為在實際生產中,電機的轉速不是絕對恒定,使得2涂膠輥的轉速也不是恒定的,同時紙張的伸縮和張力不同產生的影響,可能引起膠線之間相互錯位不準確,這樣便容易使蜂窩結構不均勻。3氣調包裝對回歸生產的意義蜂窩紙板的成型機理及成型工藝直接影響到蜂窩紙板的生產設備、產量及使用性能等,隨著生產的發展、社會的進步,人們對蜂窩紙