蜂窝纸板的运用与研究现状.doc

蜂窝纸板的运用与研究现状1.1蜂窝纸板的发展现状与包装应用分析蜂窝纸板作为包装行业中的一个新的分支产业，近年来在国内发展迅速。尤其是1998年美国、加拿大及欧盟等国家限制中国木质托盘、木质包装箱出口，并提出严格的熏蒸检疫等繁琐又增加成本的难题之后，蜂窝纸板便成为人们关注的热点，致使“蜂窝纸板”在国内异军突起。蜂窝技术的发明和应用，已有五六十年的历史，最早应用在军事上，牢固而轻便的铝质蜂窝板制造出了超音速飞机和大型运输机，使航空工业发生了质的飞跃。第二次世界大战以后蜂窝技术转向民用，生产出纸蜂窝结构复合材料，蜂窝纸板在发达国家广为使用已达数十年，技术日臻成熟，应用领域不断扩大。我国蜂窝纸板的研制技术始于80年代后期，经历多年的潜心研究、开发和不断改进、完善、提高，至今蜂窝纸板技术己有了突破性进展。在设备及产品的开发研制方面，除了一些引进英国、德国、荷兰、韩国等国外设备的企业外，据不完全统计，国内研制生产蜂窝纸板的企业约50多家，初步形成了一定的生产能力，包括原辅材料，生产设备及蜂窝纸板、托盘、包装箱、卫生馆、建材、家具、衬垫隔板等产品，并成功地研制出生产制造商们所谓的第五代、第六代蜂窝纸板生产专用设备。如:浙江省黄岩华谊蜂窝技术有限公司的FBJZ12/1600型蜂窝纸板生产线、北京环森蜂窝纸板制品成套设备有限公司研制的FBJB12/1300型蜂窝纸板全自动连续生产线和北京中玉仁技术有限公司研制的并投入使用的F叮D-12/120OF型蜂窝纸板生产线等、这些国产蜂窝纸板设备自动化程度较高，能够生产出标准的蜂窝纸芯，以及有效地对纸芯进行上下层复合，生产出不同厚度，宽度的蜂窝纸板。根据不同用途要求，亦可将纸板加工成不等类型、规格的成品，也可以与胶合板、纤维板、树脂板、金属板等不同材质板材，进行单面或双面粘接复合，制成各种蜂窝板材。国产生产线的推出为蜂窝纸板的推广应用带来了勃勃商机，同时结束了国内蜂窝纸板产品只能靠进口设备生产的历史。但是，目前从蜂窝纸板生产线的完整性、稳定性、加工精度和外观等方面与国外先进设备比还存在一定的差距，如在涂胶、干燥、拉伸等重要工艺环节上还不太理想，其设备的生产率，材料的利用率，有效工作率等指标不太令人满意，尤其是蜂窝纸板制品成型加工设备比较简单，甚至还是空白。成型 加 工 的技术水平高低，是保证蜂窝纸制品质量的重要环节，蜂窝纸制品的终端用户则是整条价值链中的首要部位，也是决定蜂窝纸板前途命运的关键要素，蜂窝纸板和瓦楞纸板成型加工工艺不同，前者要求比较高，难度比较大。如瓦楞纸板的压痕、模切、开槽、印刷、订箱等工艺都可以使用设备解决，而目前我国蜂窝纸板的制品成型加工设备，还没有很好解决这些问题。正因为目前 由于生产自动化程度低，所以难以达到纸蜂窝制品的标准化，系列化，多样化，绝大部分的蜂窝纸箱和托盘，卫生箱等，还是手工操作、手工切割、手工粘贴、生产效率减低，故而难以降低生产成本，难以保证产品的质量和性能。因此，蜂窝纸板成型加工设备问题成为阻碍蜂窝纸板发展的一大瓶颈。目前，有关单位正在积极努力，潜心开发，试制蜂窝纸板制品成型加工设备，人们期盼着蜂窝纸板制品成型加工设备开发快一些，其次是蜂窝纸板的防潮、阻燃、防静电、固化等技术、工艺水平也39待进一步改进和提高众所周知 ，蜂窝结构的粘接结构之一，是独特的粘接体系，构成这种体系的要素就是粘接剂。粘接剂起连接作用、通过连接构成力学强度，它的作用比各部分总和更大，如同混凝土中的水泥，人体中的酵。简而言之，粘接剂的性质直接关系到蜂窝纸板制品的特性和质量。我国蜂窝产业起步较晚，与纸蜂窝制品相适应的粘接材料也只有10多年的历史，远未形成较完善的体系和品种，但经过这些年的实践，借鉴科技人员的努力，我国已开发出质量较高，成本较低、环保型的粘接剂，如河北廊坊市绿洲粘接材料有限公司等单位生产的粘接剂，己在我国纸蜂窝产业中广泛应用。蜂窝纸板质量轻、强度大、刚度高、具有缓冲、保温、隔热、隔音的优异性能。自身易于经过特殊处理而能够阻燃、防潮、防水、防毒、防静电等。蜂窝纸板制品成本低、价格廉、用途广、前景好，符合国际包装工业材料应用发展的趋势，是节木代木，替代EP5塑料缓冲衬垫等理想的环保材料。目前最大的应用领域建筑行业建筑行业是蜂窝纸板的最大应用领域，主要用于以加工门、隔墙、吊顶、墙裙、地板、壁板、活动房屋、敞开式办公室隔断等。纸蜂窝门板具有重量轻、强度高、隔音性好、成型速度快、成本低等特点，推向市场后，深受用户的欢迎，己逐步成为一种重要的新型居民用房门.在框架轻板建筑体系中，间隔墙和围护墙大面积采用纸蜂窝板，能大幅度提高有效住房面积，提高建筑物抗震性能 ，减轻主体重量、降低综合成本，改善劳动条件，缩短施工周期，促进建筑施 工预制化、装配化和机械化，使框架轻板建筑体系优点越发显得突出，同时也 适应了现代建筑的潮流。可以预见，随着我国新型墙体材料及框架建筑物的迅 速发展，蜂窝复合板将在这一领域获得广泛的应用。家具行业蜂窝纸板可用来制作各类板式家具，如写字台、办公桌、壁柜、组合柜、床板等，不仅使制品的结构简单化、综合性能提高，成本降低，还可节约大量木材 ，提高工作效率，同时具有防潮、防火、不变形、刚性好等特点，亦适用于一 般民用家具。交通运输业目前 在 运 输 业 中，客车、客船中以木制品和人造板为主，其缺点是重量大、易燃 、易腐蚀。在大型轮船上还必须要求防火、隔热，蜂窝纸板是理想的替代材料之一。经防火处理的蜂窝纸板性能达到国家防火难燃B1级，完全可以用来制作车船内隔板、门、舱、甲板和装饰板等。包装领域蜂窝 纸 板 优 异 的力学性能和吸收能力，良好的成型性和低成本，无污染等特性，使其在包装领域占有突出的位置，可广泛用于精密机床、仪器仪表、工具、家电、电子及计算机产品、汽车零部件、玻璃等包装及周转贮运，还可用于食品的包装和包装时的空隙填充等。在美国。每年用于包装的纸蜂窝高达5万吨(约合20-30mm厚的拉伸定型芯材4000-6000万平米)，被称为绿色包装箱。而在我国，纸蜂窝用于包装几乎还是一个空白，是一巫待开发的利国利民的潜在市场。随着我国经济的迅猛发展，物流进化和运输改革的不断深入、纸托盘、包装箱将大量应用，据有关部门信息，电子信息产品所需包装箱、缓冲衬垫、托盘等数量随生产的扩大和出口量的增加而迅速增加。据不完全统计，仅彩色显像管今年需耗用一次性托盘200多万个:需耗用EPS发泡塑料3万左右，彩色电视机、计算机、空调、电冰箱、洗衣机等家用电器所需包装箱、托盘、缓冲衬垫等数量也很惊人。但令人遗憾的是，生产蜂窝纸板的行业普遍感到目前蜂窝纸板制品开发市场难，市场销路还处在“冬眠”状态，替代效应还难以产生，因为蜂窝纸板制品是替代开发产品，所以在研制中有许多“难点”还在摸索之中，确实还有许多技术、工艺及行业管理和市场开拓等方面的问题有待进一步改进、完善和提高。就我国蜂窝纸板技术的总体而言，目前存在的主要问题有成型配套设备及设计制造技术、1艺滞后、这是蜂窝纸板制品成型遇到的“拦路虎”，也是用户最大的忧虑。目前，国内蜂窝纸板制品成型设备简单，几乎还是手工操作，普遍存在一个效率低、损耗高，从而导致蜂窝纸板制品品种单一和成本居高不下的问题。蜂窝纸板制品目前不仅品种单一，而且表面粗糙、挺度差、色泽不佳、档次不够，尤其是防静电、防水、隔热、防潮问题还没有很好得到解决。纸蜂窝 制品价格偏高，用户难以接受，一个标准木托盘价格在40元左右，在有些地方还不到35元，而一个蜂窝纸板托盘价格要40多元，甚至50多元，由于价格偏高，所以影响了蜂窝纸板的推广应用。国内的蜂窝纸板生产基本上是民营企业或合资公司，我国纸蜂窝行业起步较晚，生产线设备及制品的系列化、标准化、多样化等工作进展缓慢。政府主管部门制定的政策法规，措施力度不够，目前蜂窝纸板制品的生产与应用多为自发行为，强制性的政策法规。措施还没有出台。所以有不少用户对使用纸蜂窝制品替代EPS塑料或本质材料仍在怀疑等待。蜂窝纸板制品市场虽说是潜力巨大，前景十分广阔，但是目前营销市场还是显得软弱无生机、另外蜂窝纸板设备和产品生产厂家渐渐增多，相继上马，行业管理散乱，同行企业之间相互封锁信息、很难沟通，所以他们也没有更好地对市场进行深度和广度的挖掘、有关部门也没有正确引导，相关的技术、设备和生产、营销等尚无国家权威部门颁发的专项标准及法规政策。造成竞争激烈且无章可循，致使产品质量不稳定，生产规模小，成本高，从而影响了蜂窝纸板推广应用和健康发展上述 一 系 列的变化表明，蜂窝结构在应用中备受青睐，其本身既是一种极具优势的材料，同时也是许多材料的理想替代品。1.2蜂窝纸板介绍1.2.1蜂窝纸板的分类蜂窝 纸 板 是近几年来迅速发展起来的新型包装材料，它是由两层面纸与中间蜂窝状层面纸和蜂窝状芯纸粘合而成;因其面纸多采用300克左右的箱板纸;芯纸多采用120克左右的瓦楞原纸或茶板纸，又因其芯纸为蜂窝状，且以蜂窝的上两个端面与里外面纸相粘合，所以从结构上决定了蜂窝纸板具有比瓦楞纸板更好的刚性。蜂窝纸板的出现及工艺上的不断改进，使之大有代替木板的趋势。最近，有为数不少的厂家生产出了蜂窝纸板制成的托盘代替木制托盘就是最好的佐证。从全国各地送到中国包装科研测试中心进行性能测试的蜂窝纸板的样品中，将蜂窝纸板进行如下分类：从材质上：纯纸的蜂窝纸板，即由两层面纸和蜂窝状芯纸粘合而成;纸、木复合的蜂窝纸板，即蜂窝纸板的面纸有一层是纸质的，另一层为三层板或纤维板的。从结构上：单一的蜂窝纸板;多层蜂窝纸板叠加在一起组成复合型蜂窝纸板;瓦楞纸板与蜂窝纸板叠加在一起组成的复合型蜂窝纸板。1.2.2蜂窝纸板的结构特征蜂窝纸板结构具有结构新颖、性能优越，承重大、成本低，强度高、弹性好等系列特点，使包装领域替代木箱、塑料箱的一种新型绿色包装材料，首先，蜂窝纸板具有优良的承载能力和缓冲性能，可以百分之百回收，克服了泡沫塑料衬垫对人和自然环境的危害;其次，它易于加工切割成各种形状和尺寸、成本低、可重复利用。蜂窝纸板具有如下特征：蜂窝纸板具有多向性，包括固相、液相、及气相。固相成分包括植物纤维、焦料、填料及染料，是决定蜂窝纸板性质的主要因素:液相和气相的存在使得蜂窝纸板的力学性质更加复杂多变。蜂窝夹层板具有各向异性。由于组成纸材成分的空间分布、排列及取向的较大差异，造成蜂窝纸板的力学性能具有明显的各向异性。夹芯结构、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。1.3前人对蜂窝纸板研究的主要成果：近年来，我国学者在蜂窝纸板的研究中也取得了许多重大成果：周祝林等根据蜂窝芯子的结构形状特点，通过理论分析得出了估算蜂窝芯子密度和平压强度的理论公式;张大军等把蜂窝芯子的主壁板与邻接壁板联合起来，引进沿主壁板侧变的分布角弹簧，并用柔度法计算了其弹性系数，提出了非等壁厚蜂窝壁板的侧边条件，给出了求任意尺寸的蜂窝夹层板面外受压时的初始弹性失稳载荷的理论算法;王颖坚在其基础上建立了求解蜂窝结构在面外压力下弹性屈曲临界应力的理论模型和分析解法;郑百哲、崔光育等对蜂窝夹层结构在冲击载荷作用下的情况进行了动力分析，提出了一种改进的蜂窝结构高阶位移模式，并且对蜂窝夹层结构进行了优化设计;耿敏、熊宏智比较系统地总结和完善了蜂窝纸板和瓦楞纸板的力学性能理论计算，在可比前提下比较了两种结构的比刚度和比强度，排除了材料因素对结构比刚度、比强度的影响，客观地反映了两种结构的刚度和强度效率差异;郭彦峰、许文才、张景绘等研究了蜂窝纸板的静压特性、蠕变及回复特性和缓冲特性，建立了蜂窝纸板的分析模型，指出其具有优良力学、缓冲性能及具有显著粘塑性特征:王梅对比研究了蜂窝纸板及其它材料的缓冲性能，探讨了其应用前景;张改梅初步研究了蜂窝纸板厚度对缓冲系数影响，进而研究了蜂窝纸板的振动传递性等等。通过相关资料以及对生产蜂窝厂家的调研，了解到目前我国蜂窝纸板的生产技术存在以下问题：成型配套设备和设计制造技术、工艺落后，这是蜂窝制品成型过程中最大障碍，也是用户最担心的问题。蜂窝纸板制品目前不仅品种单一，而且表面粗糙、挺度差、色泽不佳、档次不够，尤其是防静电、防潮等问题还没有得到很好的解决。我国纸蜂窝行业起步较晚，生产线设备的研制开发、制品的结构设计和制品制作加工能力及制品的系列化、标准化、多样化等工作进展缓慢。而且同行企业之间相互封锁信息，很