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蜂窝纸箱的性能测试(自写论文)

  蜂窝纸箱的性能测试(自写论文)_专业资料。蜂窝纸箱的结构性能 摘 要 本文主要研究蜂窝纸箱的结构性能。通过查阅资料,深入了解蜂窝纸板的结构性 能以及发展应用中存在的问题,认识到研究蜂窝纸板的必要性和紧迫性。 然后,对蜂窝 纸板、蜂窝纸箱分别进

  蜂窝纸箱的结构性能 摘 要 本文主要研究蜂窝纸箱的结构性能。通过查阅资料,深入了解蜂窝纸板的结构性 能以及发展应用中存在的问题,认识到研究蜂窝纸板的必要性和紧迫性。 然后,对蜂窝 纸板、蜂窝纸箱分别进行了抗压性能测试,然后从实验中得出应力--应变曲线,分析了各 个蜂窝制品的缓冲性能,得出了以下结论,将为缓冲包装设计提供有用的理论依据: (1) 蜂窝纸板的抗压能力:正面﹥侧面; (2) 蜂窝纸箱的抗压能力:对棱﹥对角﹥正面。 蜂窝纸板;蜂窝纸箱;压缩特征;应力-应变 关键词 The structure property of honeycomb box Abstract: The paper studies certain structure property of the honeycomb box. The structure property of honeycomb paperboard, and problems in its developing application, from looking up materials, are deep known. The author at the same time realizes that it’s so necessary and urgent to theoretical research of the honeycomb paperboard. Furthermore, this paper simply discusses the cushioning performance of honeycomb paperboard and box, then, attains their stress- strain curves by compress tests, which are useful to the packaging design. The conclusions: (1) honeycomb paperboard’s compressive strength: the frontage﹥the flank; (2) honeycomb box’s compressive strength: the opposite ridges﹥the opposite corners﹥ the frontage; Keywords: honeycomb paperboard; honeycomb box; compression feature; stress – strain 1.前言 1.前言 蜂窝技术的发明和应用己有 60 多年的历史了,始于军品,后用于民品[1]。军品和民品 都是运用蜜蜂窝状作芯,经过复合成材。军品是用铝合金作为原料,民品是用纸作为原料, 其基木原理是一样的。二战之后,蜂窝夹层材料在发达国家应用发展很快,特别是荷兰、 英国,技术装备的现代化水平很高,产品质量稳定,在航天、航空、建筑、包装、交通运 输等很多领域已广泛应用[2],相应配套装配技术也很完善。 近年来, 蜂窝纸板的应用在我国也得到了快速的发展。 在设备及产品的开发研制方面, 均取得了显著的成就。全国包装改进办公室已将推广应用蜂窝纸板作为我国改进工作的重 点, 并多次召开了蜂窝复合包装材料会议, 大力支持在我国尽快推广应用[3]。 1998、 在 1999 和 2000 年,国家经贸委资源司综合利用与环保处、国家发展计划委员相继分别发布了重 要公告,明确规定蜂窝纸板作为国家重要技术予以重点发展[4]。 国内的一些专家和学者在这方面做了一些有意义的工作。例如: 王梅[5]通过静态少压 缩实验对蜂窝纸板的缓冲性能进行了研究。郭彦峰等[6]通过实验研究建立了蜂窝纸板的力 学模型,较好地解释了其静态压缩过程。张安宁等[7]对多层叠加蜂窝纸板的压缩特性进行 了理论分析和不同速率下的静态压缩实验。潘道津等[8]通过静态压缩实验和动态少压缩实 1 验对蜂窝纸板在不同方向上的缓冲性能进行了实验研究。 上述实验及理论研究对于蜂窝纸板的合理选材具有一定的参考意义,但对于新型蜂窝 纸板结构的开发和蜂窝纸板的合理选用仍然存在一定的难度[9]。国外对于蜂窝纸板的性能 研究较少,但对具有正六角形金属蜂窝结构的压缩机械性能研究较多,如 Loma J Gibson 和 Michael F·Ashby [10]系统地研究了蜂窝材料的共面性能和异面性能,分析了蜂窝材料受到 轴向压缩的过程中可能产生的线弹性变形、 弹性屈曲、 塑性坍塌和脆性破坏等性能。 Yoshiaki Yasui [11]研究了多层蜂窝铝板的动态轴向压缩特性和压缩吸能情况。 本文在分析蜂窝纸板准静态加载下的缓冲特性的基础上,研究分析了蜂窝纸箱的结构 性能。当然,影响蜂窝纸箱结构性能的因素有很多,不仅包括面纸和纸芯的品质,还有纸 箱的结构设计、箱坯的尺寸精确度、切口的精确度、粘结工艺、成型工艺等[12]。笔者经过 查阅大量资料,最终确定了试验方案,即蜂窝纸板的正压、侧压和纸箱的抗压(正压、对 角压、对棱压)试验。然后,利用相关知识,整理实验数据分别得出应力σ--应变ε曲线, 尽力为该箱型结构的优化提供必要的基础信息。 2.蜂窝纸板的概述 2.蜂窝纸板的概述 2.1 蜂窝纸板的缓冲机理 [13] 蜂窝纸板的缓冲机理与蜂窝纸板的流变学性能、耗能机理及蜂窝纸板中的气体有重要 关系。 蜂窝纸板的主要成分是纸张及构成纸张的填料和胶料,它们各有不同的物理属性,从 而使纸张的力学特性既不同于弹性物体或塑性物体,又不同于理想的流体。当纸张受力变 形时,既会呈现弹性变形的某些特征,又会呈现流体的粘性,称之为粘弹性现象。按流变 学观点纸缓冲材料具有粘弹塑性。也就是说,它可以假定是由弹性、粘性、塑性二要素所 构成的物质。蜂窝纸板作为一种缓冲包装材料,是包装物品在流通过程中受到外力的作用 而遭受到冲击和振动时,能吸收外力产生的能量,防止产品遭受破坏,他是具有高度压缩 和复原性的粘弹性材料。 构成蜂窝纸板的主要成分,是高分子材料,因此,蜂窝纸板具有典型的高分了材料所 具备的粘弹性。它是一种兼有某些粘性液体和弹性固体特性的材料。粘性液体在一定的承 受能力状况下具有损耗能量的能力,而不能贮存能量;相反,弹性材料能贮存而不能损耗 能量。蜂窝纸板的特性介于两者之间,当它产生动态的应力σ与应变ε时,部分能量可以 贮存起来,另一部分能量则被转化成热量而被耗散掉。 蜂窝纸板主要由高分了聚合物构成,从它受力后的微观表现可以分析它的耗能特性。 当它受到外力时,一方面分了链可以变形,另一方面会产生分了与分了之间链段的滑移。 当外力除去后,变形的分了链要恢复原位,释放外力所做的功,这就是粘弹体的弹性。但 分了链的滑移不能完全恢复原位,会产生一定的永久变形,这就是粘弹体的粘性。这一部 分做的功变为热量,耗散于周围环境中,使机械振动能转变为热能。 蜂窝纸板中的固相成分虽然都是高分子有机物,但是在蜂窝纸板的结构成分中气体占 有大部分的体积,蜂窝纸板中的气体对蜂窝纸板的特性有着很大的影响。 2.2 蜂窝纸板的结构 蜂窝纸板的结构为上下两层面纸(或纸板),中间为自然蜂窝状的纸芯,用一定的粘合 2 剂将纸芯粘合在两层面纸之间,形成三层状结构,如图 2.1 所示。蜂窝纸板的厚度变化主 要靠增加或减少蜂窝纸芯的厚度来实现。结构始终保持三层,其厚度可以在 5-90mm 之间 变化,而不像瓦楞纸板要靠增加瓦楞的层数来增加厚度。蜂窝纸板夹芯柱孔的尺寸可以变 化,它的变化也可改变蜂窝纸板的强度,这一点与瓦楞纸板相比也有区别。单壁瓦楞纸板 是由一张瓦楞纸芯粘合在两层面板纸之间构成,双壁瓦楞纸板是由两张纸芯粘二张面板纸 之间构成,二壁瓦楞纸板是由二张瓦楞纸芯粘合在四张面纸板之间构成, 显而易见,相 [14] 同厚度的蜂窝纸板与瓦楞纸板相比,蜂窝纸板要比瓦楞纸板节省原材料 。 蜂窝纸板的蜂窝纸芯是由多条纸板通过粘接、拉伸成连续六边形片格状的轻质芯材, 是仿生正六边形蜂巢结构,如图 2.2 所示。 其中:c---蜂窝边沿长,指蜂窝纸芯正六边形的边长,mm;决定蜂窝孔内径的大小。 d---蜂窝内径,指蜂窝纸芯正六边形内切圆的直径,mm; d=3?·c。 t---蜂窝纸芯的厚度,mm;决定蜂窝纸板的厚度。 a---蜂窝孔距,指拉伸方向上,相邻两蜂窝中心的最短距,mm; i---孔径比,指蜂窝孔径与蜂窝内径的比值,i=a/d; 图 2.1 蜂窝纸板 [15~16] 图 2.2 蜂窝纸芯的结构 2.3 蜂窝纸板的特点 ①蜂窝纸板具有多相性,包括固相、液相及气相。固相成分包括植物纤维、胶料、填 料及染料,是决定蜂窝纸板力学性质的主要因素;液相和气相的存在使得蜂窝纸板的力学 性质量更复杂多变。 ②蜂窝纸板具有各向异性。由于各构成成分的空间分布、排列及取向的较大差异,造 成蜂窝纸板的力学性质具有显著的各向异性。 ③层板结构、抗压能力强,缓冲性能优良。瓦楞纸板纸质较软,楞形受冲击易变形, 内装产品的破损率较高;而蜂窝纸板具有层板结构,表面面板承载能力强,蜂窝夹芯可起 到工字梁腹板的作用,空间结构优于瓦楞纸板,缓冲能力强。 ④吸音、隔热。蜂窝夹层结构内部为封闭的小室,其中充满空气,因此具有很好的隔 音保温性能。 ⑤蜂窝纸板易于切削、钻孔。可以加工成各种所需的形状和尺寸,同时,它与其他结 构材料有很好的相容性,适合用作缓冲衬垫。 ⑥重量很轻、用材料少、成本很低。蜂窝夹层结构与其它各种板式结构相比,具有最 大的强度/重量比,因而其制成品的性能/价格比好,这是蜂窝纸板成功的关键。普通蜂窝 纸板的密度约为:30-5Okg/㎡,是普通瓦楞纸板密度的三分之一。普通蜂窝纸板的材料成 3 本约是与其强度相当的重型七层瓦楞纸板的三分之二。 ⑦无污染、符合现代环保潮流。蜂窝纸板全部由可循环再生的纸材制作,使用后可以 百分之百地回收再利用。即使弃之不用,也可被大自然降解、吸收,是很好的绿色环保包 装材料。 ⑧但蜂窝纸板的防水防潮是个大问题。 2.4 蜂窝纸板的应用 蜂窝纸板的用途非常广泛,它在包装中用途基本明确, 除了与运输相结合制成托盘外, 它可以做成重物包装箱,盛装电机、汽车零部件、铝制品;做易碎商品包装,盛装陶瓷、 显像管、工艺美术品、玻璃制品、灯具;做大型包装,盛装浴盆、摩托车、家电、电了仪 器、医疗器械、计算机集装箱;做合乎卫生条件包装,盛装食品、药物以及不规则形状制 品,代替 EPS 的缓冲衬垫、格板、分隔板等。 对于解决污染问题,蜂窝纸板又是理想的绿色包装材料,它可回收利用没有污染,可 代替电器商品包装中的 EPS 缓冲衬垫、代替木质托盘。我国用蜂窝纸板制作的托盘,1998 年末己得到美欧认可,验证了这一新产品的可行性。 蜂窝纸板能与多种材料复合制成蜂窝复合板,用在建筑上的房门、非承重内隔墙、半 墙体、室内装饰和活动房;用在家具制作中的桌面、床板、床柜、书架;用在运输中做成托 盘、夹物以及其它领域中的广告牌、展览牌、陈列架、无尘黑板、殡葬、育秧等[17]。如: 与铝(塑)复合成纸蜂窝铝(塑)板,与纤维复合成纸蜂窝纤维板,与石膏复合成纸蜂窝石膏 板,还能与胶合板、宝丽板等复合。 总之,蜂窝纸板与瓦楞纸板相比,除了能制造包装用品外,还在建筑、家具,运输等 领域施展用途,显示出诸多特点,并已逐渐被人们所认识和接受。 3.蜂窝纸板的性能研究 3.蜂窝纸板的性能研究 3.1 试验准备 材料:试验所采用的蜂窝纸板,取样于南京先欧仪器制造公司为本实验提供的超声波 隔音箱, 定量 1500g/㎡, 其尺寸为 100mm*100mm (取样时尽量使蜂窝纸板的切边形状完整) , 厚度为 18mm,按照试验标准,应两块叠在一起使用;蜂窝纸芯的孔径 8mm,孔径比为 0.8, 单孔壁厚 0.2mm,是定量为 110 g/㎡的再生纸,面纸是定量为 300g/㎡的挂面纸。 主要仪器及设备:深圳新三思材料检测公司生产的 CMT(6104)型微机控制电子万能 (拉力)试验机,用来做纸板的静态压缩试验;LRH-250-S 型恒温恒湿箱,用于预处理材 料。 试验预处理:按照行业标准,将试样放置在恒温恒湿箱内,温度为 20℃,相对湿度为 60%,预处理 24 小时以上。 3.2 静态压缩试验 3.2.1 试验过程 按照标准 GB/T8168-2008 中 A 法的规定,以 12mm/min 的速度,在万能力学试验机上 4 对试样进行静态压缩试验,分为正压和侧压,如右图 3.1,分别测试蜂窝纸板的σ-ε特性。 根据蜂窝纸板力-位移曲线,确定在试验时蜂窝纸板上压力的大小为蜂窝纸板最大承载力 的 50%-60%。每组试样做 5 组实验,得到平均值,取与平均值最接近的曲线进行数据分析。 在正压、侧压试验过程中,蜂窝纸板的摆放分别如下图 3.2、3.3 所示。 图 3.1 正压、侧压示意图 图 3.2 正压 另外,由于尺寸限制及裁切的原因,蜂窝纸板的切口有两种,即分别靠近蜂窝内径处 和蜂窝边沿的,如图 3.4 所示,序号 1 指切口靠近蜂窝内径处,序号 2 指切口靠近蜂窝端 面处。因此,侧压试验分为两种: 1—侧压方式 1; 2—侧压方式 2。 图 3.3 侧压 图 3.4 蜂窝纸板切口情况 3.2.2 试验结果分析 3.2.2.1 3.2.2.1 蜂窝纸板的正压 根据西安理工大学张改梅的硕士学位论文《蜂窝纸板及纸板箱性能的研究》 ,由于纸 芯本身性能的影响,蜂窝纸板的σ-ε特征曲线 两种特征。曲线 A 中第一个 应力σ峰值取决于纸板纸芯的强度,强度越高,曲线 B 中屈服应力σ基本稳定,是因为纸 芯强度较差,气体泄露较早的缘故[3]。 5 图 3.5 标准的σ-ε曲线] 整理试验数据后,得到图 3.6 所示曲线,与部分典型的应力σ、应变ε值(表 3.1) 。 图 3.6 蜂窝纸板正压试验时的σ-ε曲线 蜂窝纸板正压试验中部分应力σ、应变ε值 应变ε(%) 应变ε(%) 0 15 2 40 4 70 6 75 8 80 10 83 应力σ (MPa) 0.000 0.008 0.171 0.445 0.315 0.222 应力σ (MPa) 0.181 0.187 0.244 0.294 0.454 0.690 图 3.6 所示曲线与预测的曲线 B 吻合,第一个峰值较高,表明纸芯的强度较高,说明 了纸芯在蜂窝纸板中的重要作用。 蜂窝纸板在压溃的过程被分为弹性阶段,屈服阶段以及压溃阶段[18~19]。从σ-ε曲线可 以得到蜂窝纸板压缩变形过程的一般规律: 1)弹性阶段:当应力σ较小时呈线弹性,弹性模量(即曲线斜率)很大,缓冲性能 并不很好,这与它刚性好是一致的。直到ε=0.6%时,应力σ的第一个峰值 0.445MPa 出现; 6 2)屈服阶段:随着应力σ增加,蜂窝纸板出现屈服,但应变ε递增引起应力σ的增加 很小,即应力下降过程的波动较小,显示纸板一旦蜂窝芯管弯曲后,应力下降趋势较稳定; 3)压溃阶段:当应力σ达到一定值后,蜂窝纸板被压溃,应力σ随应变ε的递增而大 幅度增加。 另外, 从表 3.1 中可以看出, 蜂窝纸板的正面抗压强度为 0.690 MPa , 最大应变 8.3%。 3.2.2.2 3.2.2.2 蜂窝纸板的侧压 整理试验数据后,得到图 3.7、3.8 所示曲线,与部分典型的应力σ、应变ε值(表 3.2、3.3) 。 图 3.7 蜂窝纸板侧压方式 1 的σ-ε曲线 的σ-ε曲线 应变ε(%) 应变ε(%) 蜂窝纸板侧压方式 1 试验中部分应力σ、应变ε值 0 6.0 1.0 6.2 2.0 7.0 3.0 7.5 4.0 8.0 5.0 8.3 应力σ (MPa) 0.000 0.005 0.022 0.050 0.049 0.042 应力σ (MPa) 0.022 0.021 0.033 0.042 0.049 0.053 表 3. 3 应变ε(%) 应变ε(%) 蜂窝纸板侧压方式 2 试验中部分应力σ、应变ε值 0 5.0 1.0 5.5 2.0 6.0 3.0 7.0 3.7 8.0 4.5 8.3 应力σ (MPa) 0.000 0.004 0.026 0.042 0.054 0.045 应力σ (MPa) 0.048 0.058 0.056 0.041 0.056 0.052 图 3.7、3.8 所示曲线与预测的曲线 A 吻合,也说明了纸芯在蜂窝纸板中的重要作用。 从σ-ε曲线可以得到蜂窝纸板压缩变形过程的一般规律: 1)弹性阶段:侧面 1、2 的情况大体一致。当应力σ较小时呈线弹性,弹性模量(即 曲线斜率)比较大,与正面比,侧面的缓冲性能一般。侧面 1 在ε=3%时取得应力σ的第 一个峰值 0.050MPa,而侧面 2 是ε=3.7%时,σ第一个峰值是 0.054MPa; 2)屈服阶段:随着应力σ增加,蜂窝纸板出现屈服,应变ε递增引起应力σ的变化与 弹性阶段相似。侧面 1 出现多个峰值,即应力反复依次下降或上升,应力变化呈波动趋势, 即显示此时的纸板一旦蜂窝芯管弯曲后,还可以暂时回复一定的形变或应力,直至应力线 相比,应力波动较少,纸板一旦蜂窝芯管弯曲,便不可回复。 3)压溃阶段:当应力σ达到一定值后,蜂窝纸板被压溃。侧面 1 中应力σ随应变ε的 递增并没大幅度增加,而侧面 2 则情况相反。 另外,从表 3.2、3.3 中可以看出,蜂窝纸板的侧面 1 的抗压强度为 0.053 MPa ,侧面 2 为 0.052MPa,它们的最大应变均为 8.3%。 3.3 本章小结 根据蜂窝纸板的尺寸 100mm*100mm*18mm,及尺寸与各相关量的关系,即得表 3.4: 表 3.4 加压面 正面 侧面 1 侧面 2 83 8.3 8.3 蜂窝纸板在不同面加压时的形变与抗压数据 最大形变量 mm 14.94 8.3 8.3 抗压强度 MPa 0.690 0.053 0.052 最大承载力 N 69 9.54 9.36 最大应变% 由表 3.4 得到如下结论: (1)蜂窝纸板的抗压强度与最大承载力均是:正面﹥侧面 1﹥侧面 2; (2)蜂窝纸板侧面切口所在蜂窝的位置对其抗压能力几乎没有影响,抗压时的最大 应变均为 8.3%; (3)蜂窝纸板正面抗压强度约是侧面的 13 倍,正面最大承载力约是侧面的 7 倍,最 8 大应变却是 侧面的 10 倍。 4.蜂窝纸箱的性能研究 4.蜂窝纸箱的性能研究 试验材料、 4.1 试验材料、仪器及预处理 材料:南京先欧仪器制造公司为本实验提供的超声波隔音箱的套盖蜂窝型包装箱,如 图 4.3-4.5,该箱规格为 40cm*40cm*55cm,重 2.750kg。 设备及原理: 试验设备由 XYD-15K 纸箱抗压试验机和记录装置组成。前者以 10mm 的 加载速度提供压力,并根据纸箱的承载能力调整压力范围。记录装置记录试验中的载荷变 化和位移。根据设备设定的 C 试验(测最大压溃力) ,当其压力(单位 daN,1daN=10N)值 达到最大值得 95%时,系统自动停机。 试验预处理:按照标准 GB/T4857.2,将试样放置在恒温恒湿箱内,温度为 27℃,相 对湿度为 65%,预处理 24 小时以上。 蜂窝纸箱(空箱) 4.2 蜂窝纸箱(空箱)的静态压缩试验 4.2.1 试验准备 4.2.1.1 4.2.1.1 改善试验条件 测试纸箱对角、对棱的抗压能力时,必须得确保对角、对棱分别在同一铅垂方向上。 因此,得对设备稍做些改造,将通过以下装置(图 4.1、4.2)用粉笔在上、下压板上标线 (点)定位。试验时,先将纸箱的受力部位分别对准对应线(点)的位置,手动控制上压 板的移动将其固定好,然后开启试验记录装置。 图 4.1 标线 标记纸箱部位 为了方便描述纸箱的破坏,对纸箱的主要破坏部位用下图 4.3 表示: 【1】指箱盖 【2】指箱体 【3】指短棱 【4】指长棱 【5】指箱盖结合处 图 4.3 纸箱各部位的编号及名称 图 4.4 箱盖 图 4.5 箱体上部 4.2.2 试验过程 按标准 GB/T4857.4 的规定,对纸箱以 10mm/min 的速度进行压力试验,当纸箱尺寸变 形或压缩载荷达到预定值时,分别测试纸箱的正压能力以及对角、对棱(又分为长对棱、 短对棱)的耐压能力,从而得到最大压溃力。 试验过程如图 4.6-4.9 所示。 10 图 4.6 正压 图 4.7 对角压 图 4.8 短棱对棱压 图 4.9 长棱对棱压 4.2.3 试验结果分析 4.2.3.1 正压 从试验后所得图 4.10 得知, 【1】的一角明显破坏, 【4】两端皱折, 【2】上部蜂窝纸 板部分完全塌陷, 箱体下面四角略微损坏, 此时纸箱的最大承载能力为 181.8daN, 1818N) ( , 最大位移量为 66.9mm, 。另外,在压力为 140.0daN 时,与上压板接触的箱角明显变形。 受力分析:当整个蜂窝纸箱受到正压力时,将在箱盖与箱体的接触处通过箱盖均匀分 [3] 布在四个侧面的截面上 。当压力达到一定值时,某些部位会皱折或损毁。 11 图 4.10 正压后的纸箱 纸箱出现皱折或轻微损坏的原因:在上、下部出现皱折是因为纸箱的上、下部产生了 应力σ集中[20](靠近加载部位)。中部产生皱折是因为如简支梁的受压的纯弯曲相关,而试 样中部承载能力较强,所以并未出现纯弯曲。还有就是在生产蜂窝纸板时,由于纸芯拉伸 不匀导致涂胶不匀,或粘胶部位不匀,也是导致出现皱折的原因。 4.2.3.2 对角压 图 4.11 对角压后,纸箱的破坏情况 从试验结果得知,此时纸箱的最大承载能力为 183.3daN(1833N) ,最大位移量为 45.0mm, 1】 2】 【 、 的上部均变形, 【 其他部位无明显形变, 如图 4.11。 另外, 在压力为 135.1daN 时, 【1】开始变形显著。 4.2.3.3 短棱对棱压 12 图 4.12、4.13 短棱对棱压的破坏情况 从试验结果得知,此时纸箱的最大承载能力为 263.9daN,即 2639N,最大位移量为 72.4mm, 【3】上棱被压溃, 【2】与上棱接触的一端被压弯,如图 4.12。另外,当压力为 107.2 daN 时, 【1】上棱所在部位被破坏,如图 4.13。 4.2.3.4 长棱对棱压 图 4.14、4.15 长棱对棱压的破坏情况 从试验结果得知,此时纸箱的最大承载能力为 333.4daN,即 3334N,最大位移量为 72.4mm, 【1】断裂,其他部位无显著变形,如图 4.14。当压力为 316.7 daN 时, 【1】开始 变形,如图 4.15。 13 4.3 本章小结 将上述相关数据列成下表 4.1: 表 4.1 蜂窝纸箱在不同面加压时的形变与抗压数据 加压面 正面 对角 短棱对棱 长棱对棱 最大形变量 mm 66.9 45.0 72.4 72.4 最大承载力 N 1818 1833 2639 3334 得出以下结论: (1)蜂窝纸箱的抗压能力:对棱﹥对角﹥正面; (2)长棱对棱压时,纸箱的承载力和变形量都是最大的; (3)对棱压时:最大位移与棱的长短无关;但棱长,承载力稍大,棱短,承载力稍小; (4)正压和对角压时的最大承载力最小且相近,但前者最大位移多出约 49%。 5.蜂窝产业诸多问题亟待研究 5.蜂窝产业诸多问题亟待研究 5.1 蜂窝产业存在的问题 我国蜂窝纸板研制技术开始于 20 世纪 80 年代,经过十多年的努力,我国的蜂窝纸板 技术已有了突破性进展。然而,虽然我国的蜂窝纸板发展前景看好,但问题不可忽视。目 前制约蜂窝纸板发展主要有以下几个问题: 一是我国蜂窝纸板生产线的完整性、稳定性、加工精度、外观质量等与国外先进水平 相比,还存在很大差距。生产设备自动化程度低,生产效率低。尤其是蜂窝纸板制品成型 加工设备比较简单,有的甚至还是空白。蜂窝纸板在制品成型过程中,如压痕、封边、印 刷、防潮、平整性、光滑度等方面还存在问题,生产的蜂窝纸板制品表面粗糙、色彩不佳、 不够档次,难以达到标准化和系列化,难以满足用户需要。另外,蜂窝纸板的防水、防潮 问题还没有很好地解决。蜂窝纸板制成的包装箱、托盘,受潮后强度减弱,经不起撞击和 振动。而在抵挡外物侵入的能力上,瓦楞纸板却比蜂窝纸板高出几倍。而且蜂窝纸板成箱 困难,也没有合适的配套设备,难以规模化生产纸箱。 二是市场问题。目前,蜂窝纸板的市场还较模糊。影响市场发展的首先是价格问题, 蜂窝纸板价格实际上不比木质包装便宜多少;影响市场的还有代木效果问题,蜂窝纸板主 要用途是托盘、缓冲衬垫,而防水、防潮等技术问题尚未很好解决,影响了使用效果。 三是经营服务意识差。有些纸蜂窝企业急功近利,目光短浅,管理水平低,不但不注 重产品质,夸大炒作,以次充好,而且不重视售后服务,不能给客户及时提供技术和工艺 方面的支持,造成了不良影响。 5.2 今后研究的重点 首先,作为包装材料的研究人员,我们还应当进一步研究蜂窝纸板特别是国产蜂窝板 材的基础性能,为稳定和提高蜂窝纸板性能及设计制品提高可靠的依据。研究蜂窝纸箱的 成型工艺及成型设备,技术关键在于纸箱成型、折弯机接缝处理。研究如何降低纸板材料、 制品的成本,提高其综合技术性能,而研究和提高蜂窝纸芯的缓冲性能、降低蜂窝纸板构 14 件的成本是关键。充分发挥想象力,加强蜂窝纸板与瓦楞纸板、胶合板、复合面纸等的粘 合,配合模塑制品制成复合、组合结构的包装件。 另外,针对典型产品,为其设计专门的蜂窝纸板箱,并同时做好箱内产品固定、缓冲, 箱外标志刷涂等技术问题,并用包装成本和包装破损率两条曲线进行优化设计,以取得最 佳经济效益;经过有关试验和实际运输、仓储的考验后,逐步推广;先行制订标准也将有利 [20] 于新型包装材料的应用和推广 。 对于蜂窝企业,应逐步提高管理水平及经营服务意识,真诚面对市场和客户,做好售 后蜂窝工作,监管部门进一步明确责任,使企业与市场共同成熟起来。 还有,就是注重应用与开发市场。要研究“蜂窝”应用的对象、范围及应用方法。比 如应用的对象是包装,应用范围是箱内蜂窝衬垫,其方法应按箱内不同货物形成不同内衬 造型系列。还不仅局限于蜂窝板状,拉伸后的蜂窝纸芯亦可直接成为内衬包裹玻璃、陶瓷 等易碎物品。 当然,也要研究市场变化和应采取的对策,比如“蜂窝”制成的家具质轻是一大优点, 能适应小学生的书桌。如果能用蜂窝纸板做出防火、隔音又美观的房门,能造出轻质、廉 价、色调柔和的家具,能用“蜂窝”做装饰布置一处典雅的房间供顾客欣赏,其不更美, 是不是能更易引起顾客的购买欲望。 6.结论 6.结论 本文针对蜂窝纸板和纸箱进行了初步研究,整篇论文核心内容有三大部分:蜂窝纸板 概述、蜂窝纸板的抗压试验、蜂窝纸箱的抗压试验。本文根据分析机理,通过实验证实 预测的科学性,并得出有用的曲线,为包装设计提供了有用的科学依据。本文主要结论如 下: (1) 蜂窝纸板的抗压能力:正面﹥侧面; (2) 蜂窝纸板侧面切口所在蜂窝的位置对其抗压能力几乎没有影响; (3) 蜂窝纸板正面抗压强度约是侧面的 13 倍,正面最大承载力约是侧面的 7 倍, 最大应变却是侧面的 10 倍。 (4) 蜂窝纸箱的抗压能力:对棱﹥对角﹥正面;这可能是由于纸护角的纵向抗压能 力最强。因此,在设计纸箱时,我们可以考虑多加几条纸质或其他材质的侧档 (立柱) ,侧档可以是纵向的,亦可是交叉斜向的; (5) 作为包装个体,蜂窝纸箱的抗压能力比纸板强得多,这可能是因为纸护角、粘 结剂以及纸箱结构的重要作用。 参考文献 [1] [2] 周彩霞,刘建宁,蜂窝纸板的结构、性能及应用,包装与食品机械 2009,27(4) 彭键林,蜂窝纸板力学性能分析研究,昆明理工大学硕士学位论文,2008 [3] 张改梅,蜂窝纸板及纸板箱性能的研究,西安理工大学硕士学位论文,2001 [4] 王文明,蜂窝纸板的应用及市场前景分析,今日印刷,2002.3 [5]王梅.蜂窝纸板缓冲性能的研究及应用,包装工程。2000,21 (1): 5-8 [6]郭彦峰,许文才,王梅.蜂窝纸板缓冲性能的实验研究,包装工程。999,20(2): 12- 13 [7]张安宁,童小燕,刘效云,等.多层叠加蜂窝纸板压缩特性研究 ,包装工程。2004, 15 25 ( 6) : 31-32 [8]潘道津, 罗鹏, 温芮.蜂窝纸板缓冲性能方向性的研究, 包装工程.2005, 26(1): 49- 51. 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