蜂窝纸箱的成型工艺研究_能源/化工_工程科技_专业资料。维普资讯 技术 口蜂窝纸板专题 Ｗ Ｗｅ ａｔｎ ｏ ．ｏｎ纸叠口 Ｗ ｃｒ ｂｘ ｒ ｏ ｃ 纸皇 。 ■睡麓的 囊—黯 ● 、 髋
维普资讯 技术 口蜂窝纸板专题 Ｗ Ｗｅ ａｔｎ ｏ ．ｏｎ纸叠口 Ｗ ｃｒ ｂｘ ｒ ｏ ｃ 纸皇 。 ■睡麓的 囊—黯 ● 、 髋 一 张糟■ 麓盒棱 王永光 一 ．． 一 Ｉ｜． ． ． １ ¨ 毫藿 ｌ ｌ 羹ｔ洚寅纸扳悬近年来应拜于我蠢包装行避的新銎鳍掬材辩． １ 在蜂寅 毒托盘海寓挂蛰蜂窝包装襁等方函黼 斑用 由于蜂囊纸扳鼍具褒Ｉ 氏 宇繁锆构． 蜂窝丧饔镑构的 特殊结构形式ｌ 其凌誊加工较为困难。本文分 橱了蜂窝纸 餐蔫糖秘 Ｉ艺。 透过试穗确定ｌ折叠疵登的较甓Ｉ艺赣钱及 ’ ｛ 王艺参： 舅 【 美鼍嗣ｔ蜂寅壤赣 ?盛壁 ?折叠 ?Ｉ艺●羲 “ 绿色 包装” “ 和 绿色 包装工程” 是近几 年在全世界环境 污染 日趋 严重 的情况 下提 出的新概念 。 众所周知 ， 包装不 但 折叠成型 。 常用 的２ ｍｍ蜂 窝纸板来说 ， 痕处理 以压痕 就 ０ 折 为宜，其压 辊的压痕 角度取 ３ 。 、 痕深度取 ５ ０ 压 ｍｍ，箱体 成型后应采 用牛皮纸粘贴 封合。 为人类健康和社会进步提供了必不可少的条件， 而且在保护 产 品、 加速物 流、 方便使 用、 促进销售等 方面起着重要 作甩 与此同时，包装也产生了大量的废弃物， 并造成了令全世界 头痛的废弃物问题。 随着经济和消费水平的增长， 产品包装 废弃物所产生的垃圾问题已成为环境污染的重要来源之一。 以往 掩埋 处理垃圾 的方式面临着 无地可埋 的危机局面 ， 同时 １ 蜂窝纸板及其特点 ． 蜂窝材料是人类仿效 自然界蜜蜂筑建的六角形蜂巢的原 也不可避免对环境造成危害 先进的焚烧方式又存在着兴建 焚烧炉耗资巨大及废气废渣再次污染环境等问题。 针对以上 问题，专家们提出了减量包装 （ ｅ ｕ ｅ） Ｒ ｄ ｃ 、重复利用包装 （ｅ ｓ ） Ｒ ｕｅ 、回收再生 （ｅ ｙ ｌ） Ｒ ｃ ｃ 和降解腐化 （ ｅ ｒｄ ｂ ） ｅ Ｄ ｇａ ａ ｌ ｅ 的包装 ３ １ Ｒ Ｄ原则。自上世纪 ９ 年代以来，美国、加拿大、 ０ － 日本及欧盟等国家和地区先后制定了严格的包装废弃物限制 法 ， 国也在近几年颁布 了相应 的政策 和法规，在这种形势 我 下，纸制品的发展有了前所未有的发展空间。目前，纸和纸 板已经占所有包装材料的４ —０ ０５ ％，纸和纸板有着其他材料 无法比拟的优点，因此，即使在包装材料激烈竞争，尤其是 在受到塑料制品冲击的情况下， 纸和纸板仍然受到人们的重 视，不断涌现各种新产品， 蜂窝纸板及其制品的开发应用就 是近几年我国包装行业炙手可热的线 月， 国家发展计划委员会发布了 关于组织实施新材料高技术产 业化专项）的公告，明确规定了新型结构材料蜂窝纸板作为 ） 高技术 产业化在近 期工作的重 点项 目（ ４ １ 。本文就是从 蜂窝纸 板应用的角度， 探讨了蜂窝纸板箱的一种典型成型方式—— 维普资讯 技术 ｒ蜂窝纸板专囊 － ｉ 理研究出来的。 最早应用于军事和航空业的铝蜂窝板材， 在 第二次世界大战以后转向民用， 并由此产生了纸蜂窝结构复 合材料。 普通蜂窝纸板是一种由上下两层面纸、中间夹六边 形的纸蜂窝芯粘接而成的轻质复合纸板 （ ） 它是一种耗 图１ ， 材少、强度 （ 刚度）高的轻质新材料。其结构特点是：（ ） １ 具有 工字梁结构 。 连续 工字 梁使纸板在 受破坏时，不会涉及 到其它 的蜂 窝，并且有可修 补性 。 ２ 具 有封 闭蜂巢 。夹在 （） 利用蜂 窝纸板厚度易于 控制 、 压强度高 、 弯强度高 平 抗 等特点，蜂窝纸箱可以用来替代木箱、 重型瓦楞纸箱等，并 进 而向重型 、大型包 装箱 发展 。 例如 ：自行车 包装、摩托 车 包装 、 电冰 箱包装 、 大屏幕电视机包 装及大型空调器 包装等 。 两层面纸中间的蜂窝纸芯被封闭起来， 构成了密闭空间。３ （） 具有蜂窝复合夹层结构，有突出的抗压 、 抗弯能力。 特殊的 结构使得蜂窝纸板具有独特的性能Ｉ ２ ’ ： 与木箱相比，它有着解决木材供需矛盾、 节约大量木材、 避 免木箱 出 Ｅ检验 、 ｌ 降低 成本等优点【 ；与瓦楞纸箱相 比， １ Ｊ 蜂 窝纸箱的抗压强度高、 承载能力强。然而，由于蜂窝纸板特 殊的结构形式， 蜂窝纸箱成型问题一直困扰着包装技术人员。 在生产 实践 中，蜂窝纸 板箱有联结成型 、 接成型 、 粘 边 孔插 入成型和折 叠成型等成型 方式。 （ ）材料消耗少，比强度和ｌＭ度高，重量轻； １ ：＂ ｔＪ （ ）良好 的平面抗压 性能； ２ （ ）较好的隔振、隔音性能； ３ （ ）强度 刚度 易于调节； ４ （ ）易于进行特殊工艺处理，从而获得独特的性能； ５ （ ）蜂窝纸板制品出口毋需熏蒸，可以免检疫； ６ （ ）环保产 品，不污染 环境 。 ７ １ 蜂窝纸箱的联接成型 ． 蜂窝纸箱可 以采用联接 成型。 包装箱的四个侧面和 上 将 下两个底面板均做成单独构件， 而侧面板与上下两板的连接 可采 用紧 固件进 行联接， 而组成箱，且 用后可拆 开重新组 从 装成箱投入使 用。 用联接成型 的蜂 窝纸箱拆装便捷 、 采 节省 在了解蜂窝纸板诸多优点的同时， 我们也不难发现， 作 为包装材料，蜂窝纸板也有许多不足之处： （） １ 由于其特殊的内部结构，各类包装件的加工、 成型 及成型机械化都 比较 困难； 运输费用， 并且可通过改进各板面的边缘与联结件来提高纸 箱的强度，在技术上易于突破、 有利于产品的纵向发展。目 前 常州某厂研制 成功的可拆装高 强度蜂窝组合箱 ， 也证 明了 联接成型 工艺 的可行性 （ ）纸板制造工艺较为复杂，成本高； ２ （） ３ 一般蜂窝纸板的面纸只有一层，其耐戳穿性不强； （） ４ 蜂窝纸板的缓冲性能劣于发泡聚苯乙烯材料（Ｐ ） ＥＳ ， 因而在直接取代 ＥＳ Ｐ 用作缓冲材料时其效果不理想； （） ５ 蜂窝纸板虽然也可以为衬垫充填物， 但由于不能任 意造型 ，使 用时有一定 的局限性 。 ２ 蜂窝纸箱的粘接成型 ． 粘接成型是先将蜂窝纸板切槽，然后在切槽中施胶， 而 后折叠 、 烘干，其强度取决 于切 槽的深 度 与所 用粘 接剂的抗 笔者进行的研究表明， 在蜂窝纸板芯纸规格相同的情况 下，纸板厚度越 大越容易变形 ， 压强度也 随之减小；在对 抗 纸板立面加 压时， 窝纸板是逐层 压溃。蜂窝纸板的这些特 蜂 拉强度。一般来说， 这种蜂窝纸箱的粘合强度不大，不适合 包装过 重的产品 。 性为其工程应用提供了重要依据Ｉ １ 】 。 ３ ．蜂窝纸箱的边孔插入成型 边孑插入成型是将蜂窝纸箱联结的边缘分别裁切出榫１ Ｌ ３ （ 图２ 如 所示 ） 后插 入成型 。 种成型方式适用于轻 质产 ，然 这 品的包装箱 。由于该成 型方式需将纸板裁 空， 导致其 强度大 ２ 蜂窝纸板在包装行业的应用 ． 蜂 窝纸板有较高 的平压强度及 抗弯强度， 也具有一定 的 缓 ；性能，因此，蜂 窝纸芯 、 窝纸板 及其结构件可 以应 用 中 蜂 于许 多不 同的行业Ｉ 。例 如可用来 生产 包装箱 、托盘 、轻 质建材制 品、 家具 、 卫生棺等 ， 蜂窝纸板承重 强度也较大 ， 可 大下降，Ｎ＿榫Ｅ加工不便，所以应用较少。 Ｌ ｌ 用以制作精密仪器、 仪表、大型家电、摩托车、自行车和水 果 等的包装箱 。 就蜂 窝纸板及其 制品在我国包 装行 业的应用 情况看，主要 是在以下几方 面： （ ）缓冲衬垫； １ （ ）纸托盘 ； ２ （ ）蜂窝复合托盘； ３ （ ）角撑与护棱 ； ４ （ ）蜂窝纸 箱； ５ ． （） ６ 其它缓冲结构件，如运输包装件或托盘包装单元的 垫层、夹层、挡板以及直接成型的缓冲结构件等。 其 中，蜂窝纸箱 因其抗 压强度高 、 承载能力强而 备受关 注，国内多家企业对此进行了研究。 维普资讯 ：ｃ ｒ ｎ ｏ ．ｏ 纽一口 ａｔ ｂ ｘ ｒ ｏ ｃｎ 纽■ ４ ．蜂窝纸箱的折叠成型 受结构强度影响，制箱的蜂窝纸板厚度一般都在 １ — ０ ２ ｍｍ以上， ０ 联结成型、 粘接成型和边孔插入成型等方法成 型工艺 性差，难 以达到 制品的标准化 、 系列化；而 折叠成型 时，芯纸将 向同一方 向挤压 并重叠在一起 折叠处会 变薄并 产生一定的柔韧性而不断裂。 基于此，我们设计了两种成型 ， 处理 方案。 （ ）压痕折叠 工艺 １ 所得到 的箱型制造 工艺 简单 、 省料 、综合性能较好 ，且易于 参照瓦楞纸箱的成型工艺， 使用一组压痕装置对蜂窝纸 板进行压 痕，然后进行 成型 。 针对不 同的压痕参数 （ 压痕 如 实现自动化 （ 见图３ 。由于材料本身的结构特点， ） 蜂窝纸板 的折叠工艺与参数不 能简单 地套用折叠瓦楞纸板箱的折叠工 深度、 压痕轮顶角等） 不同的封合方式， 、 就成型方便性及纸 箱抗压强度等指标进行试验。 （ ）切痕折叠 工艺 ２ 考虑到厚 纸板成箱过程 的板 面压缩 、 断裂 以及成型 后折 艺。 笔者根据蜂窝纸板的结构特性，设计了两套折叠工艺进 行试验对比， 从而确定了折叠蜂窝纸板箱的较优工艺参数和 折 叠方式 。 痕的美观性，我们设计了切痕折叠成型工艺。方法是，使用 刀具将蜂窝纸板的折痕位置预先切出一条 “ ”形 Ｖ 槽， 然后 折叠成箱。同样，我们取不 同的切痕参数 、 不同的封合方式，就成型方便性及纸箱抗压强度等 指标进 行了试验 。 ２ ．试验及试验结果 试验采用的纸板规格为：厚度 ２ ｍｍ，蜂窝纸 ０ 板 为 １０ ４ ｇ芯纸 、 面 ２ ０ 双 ２ ｇ牛皮面纸 。 试验采 用正 交试验设计的方法进行。 先按要求进行折痕处理（ 压 痕和切痕 ） 然后分别折叠 样品， ， 按规定 方法封合后 进行预处理， 最后 在包装件压 力试验机上进行试验 。 所有试验方法均按有关标准进行。 为确 定试验参数 的合理取值范 围，我们预先做 了手工折叠 试验，此后 发现这样几个现 象：不压痕 折叠时用力较大；折叠后如不施压定型，纸板会迅 速展开 ，即回弹性大 ；折叠处一般不会 断裂；不规 定折痕 宽度，折叠后 的宽度可达 ３ ｍｍ 以上：使 用 ０ 压辊模拟压 痕， 度达到 １ｍｍ 以上时板面发 生破 深 ５ 损。据此，可 以初步 确定试验参数 的变化范 围 （ 水 平） 。 试 验用箱 型采 用简单 易行 的 ０ ０１ 。内 ２ 箱 体 积 为 ００ ３ 、 ．２ ｍ。外形尺 寸为长２ ０ｘ ５ 高 ３ ０ ８ 宽２ ０ｘ ３ ｍｍ、 消耗材料约 ０６ 。此外，２ ｍｍ蜂窝纸板折叠时，折角处 ． ｍ。 ０ 需要 留，３ ｍｍ的宽度来补偿 折叠 所用 的尺寸 如不考虑这 ｈ ０ ｕ ， １ 蜂窝纸板结构与成型方法的确定 ． 从蜂窝纸板的加工制造工艺上看， 相对于板面， 可以认 为蜂窝芯纸是 “ 竖 直” 放置 的， 以在 所 折叠 时 由于纸 的不 试 验 号 一 点， 实际尺寸与设计尺寸将有很大的出入。 底面摇盖除留 出３ ｍｍ 用于折 角外 ， 需留 ２ ｍｍ 用于粘贴竖起 的箱壁， ０ 还 ０ 表 １ 压痕折叠蜂窝纸箱抗压性能试验方案及结果 因素 及水平 试验指标 可拉伸性， 内侧（ 折 后相对的一侧 ）会 挤 压在 一起，外 侧 则会断 裂；从 芯纸 的断面 分析 ，它是 一 Ａ压囊深度 （ ｍｍ ） １ ２ ５ ５ Ｂ压囊角度 （ 。） ３ ０ ４ ５ Ｃ封食方式 抗压强度 Ｐ （ 板面 破损 Ｎ） Ａ Ｂ ３ ８ ３ ０ ２４ ４ ０ ２ １ ３ ４ ‘ ５ ６ ‘ ５ １ ０ １ ０ １ ０ ６ ０ ３ ０ ４ ５ ６ ０ Ｃ Ｂ Ｃ Ａ ２９ ７０ 姗 １ ２ ２ ３ 层层 原纸 粘接后 ２ ５ ８０ ２ ３ ７ ０ 拉伸成型的，若沿 板面 实施 局部压 缩 （ 如采 用圆轴 压线 ８０ ２ ７ ８０ ２ ４ ８０ ３ ３ ２ 维普资讯 技术 口蜂窝纸板专题 因为箱壁厚就是纸板的厚度。 纸板断面处蜂窝结构尽量通过 纸板相互贴压来遮盖，从而使箱体更美观。 （ ）压痕折 叠试验 １ Ｐ ＝２ ２ ５ １ ８ ５．Ｎ Ｐ ＝２ ７ ３ ２ ５ ３．Ｎ 可以看出， 压痕成型方式比切痕成型方式的抗压强度高 ８． 。 ９％ 前已述及， 压痕折叠试验时选取压痕角度、 压痕深度和 封合方式作为影响压痕折叠效果的三个主要因素。 为了找出 较 优的成型 工艺，根据 初步试验结 果，取压 痕角度为 ３ 。 、 ０ ４ 。、６ 。，压 痕深度为 ５ ５ ０ ｍｍ 、１ｍｍ、１ｍｍ，封合 方 ０ ５ 式选用胶带纸粘合Ａ 、牛皮纸粘合Ｂ 和直接涂胶粘合 Ｃ。 Ｌ 号 —＝——— ——＿＿——堕 ｌ验—＝—］— 氅 ］—＿—＿竺 实 — — — — ＿ 型 ｌ— 塾 茎＿ ＿ 一 艺数 ：辊压 角取 参 为压的痕度 ３。 压 度 ｍ ０ 、 痕 取５ ｍ ， 体 — ÷ ＿ —— — — — — —— ｝ — — — — — — 广 — — — — — 成后采牛纸贴 型应用皮粘封 ｌ９ — １— ～ 寸—Ａ －—２ ． 折一 一 卜８ 广 ————２ —ｌ— 一广—６ Ｉ 一 一．胶粘 Ｉ ４— Ｉ — —— ｌ —— — ０ ８ Ｂ １ 切压 叠涂 合 — — ０ — ７ — ８ ０ 痕 因素的主次顺序：Ｃ—Ｂ—Ａ即封合方式 一 ， 压痕角度 一 压 痕深度 。 蜂窝纸板及其制品 的广泛应用是实现以纸代木的重要途 丰 塞 径之一。 蜂窝纸箱可以在许多场合代替木箱、 塑料箱和重型 瓦 楞纸箱，满足大 、 型机电产 品的包装。然而，针对蜂窝 重 各因素较优水平： １ １ Ｃ１ Ａ ， Ｂ 综合考虑到纸箱外观、 板面 破损及其抗压强度诸指标， 确定封合方式取牛皮纸粘贴，压 痕角度取３ 。、 ０ 压痕深度取５ ｍｍ， 即取 因素水平为Ｃ２ Ｉ Ｉ ＢＡ 。 纸箱生产工艺与机械化的研究尚未达到商品化阶段， 本文提 出的工艺方案有助于实现蜂窝纸板制品加工的机械化， 进而 促进这种新型结构材料在包装行业的应用。 按此组合进行验证试验，其抗压强度为 ２ ２ Ｎ ９０ 。 （ ）切 痕折 叠试验 ２ 切痕折叠试验时选取切槽宽度、 切槽深度和封合方式做 为影 响切痕折叠效果 的三个主要 因素为了找 出较优 的成型 工艺，根据初步试验结果，取切槽宽度为３ 、 ５ ４ ｍｍ， ０ ３、０ 切槽深度 为 ０ ｍｍ、 ｍｍ 、２ ｍｍ；同上，封合方式选 用胶 ８ ０ 带纸粘合Ａ 牛皮纸粘合Ｂ 、 和直接涂胶粘合Ｃ。 这里， 切槽深 度取 ０ 是指仅将面纸划开，蜂窝芯不切割的情况。 试验结果 见表 ２ 。 ． 参考文献 … 张新 昌， Ｉ 邵健萍等． 窝纸板在包装工业中的应用、 蜂 研 究与展 Ｊ． 】 生活 用纸 ． ０ １ １） ６ Ｏ ２ ０ ，（ ：３ ～４ ． ２ 采用极差分析法分析试验结果，可得如下结论： 因素的主次顺序： —Ｂ—Ａ即封合方式 一 Ｃ ， 切槽深度一 切槽 宽度 。 （ ６ ） 【 曾克俭， ２ 】 吕翔． 窝纸板综合性能研 究． 蜂 包装工程．０２ ２０ 【 光林， ５ 朱大棚 ． 蜂窝纸板缓冲机理．包装工程． ０２ ２０ （ ５ ） 各因素较优水平：Ｃ ＢＡ ， ２１ １ 由于切槽深度取零时纸箱外 部折线圆角过大，影响外观， 故综合考虑到纸箱外观和抗压 强度指标， 确定封合方式取牛皮纸粘贴，切槽深度取 ８ ｍｍ、 【《 ４ 关于组织实施新材料 高技 术产 业化专项》 】 ．中国包 装 报 ．／ Ｏ ３ ５２ ４ ２ Ｏ ．．７ 切槽宽度取 ３ ｍｍ，即取 因素水平为Ｃ ＢＡ ，亦即试验方 Ｏ ２２ １ 案 中的第 二号试验；进 行验证试验得其抗 压强度 为 ２ １ Ｎ ８Ｏ 。 【 叶柏彰． 窝纸板在电子信息产品上的应用情况分析． ５ 】 蜂 包装工程 。２０（ ０； ） ￣ ２ （ ）压痕折叠成型与切痕折叠成型的比较 ３ ｍｒ 述验证试验的结果和两种成型方式下的抗压强度平 － 均值： 【 叶柏彰． 蜂 窝纸板产业发展状况和市场分析【 ． ６ 】 我国 Ｊ包 】 装世 界 ．０ １ （ ：９ ～９ ２０，３ ４ ７ ）
