蜂窩紙箱的性能測試

1、蜂窩紙箱的結(jié)構(gòu)性能摘 要 本文主要研究蜂窩紙箱的結(jié)構(gòu)性能。通過查閱資料，深入了解蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)性能以及發(fā)展應(yīng)用中存在的問題，認(rèn)識到研究蜂窩紙板的必要性和緊迫性。 然后，對蜂窩紙板、蜂窩紙箱分別進(jìn)行了抗壓性能測試，然后從實(shí)驗(yàn)中得出應(yīng)力-應(yīng)變曲線，分析了各個(gè)蜂窩制品的緩沖性能，得出了以下結(jié)論,將為緩沖包裝設(shè)計(jì)提供有用的理論依據(jù):（1） 蜂窩紙板的抗壓能力：正面?zhèn)让?；?） 蜂窩紙箱的抗壓能力：對棱對角正面。關(guān)鍵詞 蜂窩紙板；蜂窩紙箱；壓縮特征；應(yīng)力-應(yīng)變The structure property of honeycomb boxAbstract: The paper studies certai

2、n 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 its so necessary and urgent to theoretical research of the honeycomb paperboard.

3、 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 paperboards compressive strength: the frontagethe flank;(2) honeyc

4、omb boxs compressive strength: the opposite ridgesthe opposite cornersthe frontage;Keywords: honeycomb paperboard; honeycomb box; compression feature; stress strain1.前言蜂窩技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用己有60多年的歷史了，始于軍品，后用于民品1。軍品和民品都是運(yùn)用蜜蜂窩狀作芯，經(jīng)過復(fù)合成材。軍品是用鋁合金作為原料，民品是用紙作為原料，其基木原理是一樣的。二戰(zhàn)之后，蜂窩夾層材料在發(fā)達(dá)國家應(yīng)用發(fā)展很快，特別是荷蘭、英國，技術(shù)裝備的現(xiàn)代化水平很高

5、，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，在航天、航空、建筑、包裝、交通運(yùn)輸?shù)群芏囝I(lǐng)域已廣泛應(yīng)用2，相應(yīng)配套裝配技術(shù)也很完善。近年來，蜂窩紙板的應(yīng)用在我國也得到了快速的發(fā)展。在設(shè)備及產(chǎn)品的開發(fā)研制方面，均取得了顯著的成就。全國包裝改進(jìn)辦公室已將推廣應(yīng)用蜂窩紙板作為我國改進(jìn)工作的重點(diǎn)，并多次召開了蜂窩復(fù)合包裝材料會(huì)議，大力支持在我國盡快推廣應(yīng)用3。在1998、1999和2000年，國家經(jīng)貿(mào)委資源司綜合利用與環(huán)保處、國家發(fā)展計(jì)劃委員相繼分別發(fā)布了重要公告，明確規(guī)定蜂窩紙板作為國家重要技術(shù)予以重點(diǎn)發(fā)展4。國內(nèi)的一些專家和學(xué)者在這方面做了一些有意義的工作。例如: 王梅5通過靜態(tài)少壓縮實(shí)驗(yàn)對蜂窩紙板的緩沖性能進(jìn)行了研究。郭彥峰等

6、6通過實(shí)驗(yàn)研究建立了蜂窩紙板的力學(xué)模型，較好地解釋了其靜態(tài)壓縮過程。張安寧等7對多層疊加蜂窩紙板的壓縮特性進(jìn)行了理論分析和不同速率下的靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)。潘道津等8通過靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)少壓縮實(shí)驗(yàn)對蜂窩紙板在不同方向上的緩沖性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。上述實(shí)驗(yàn)及理論研究對于蜂窩紙板的合理選材具有一定的參考意義，但對于新型蜂窩紙板結(jié)構(gòu)的開發(fā)和蜂窩紙板的合理選用仍然存在一定的難度9。國外對于蜂窩紙板的性能研究較少，但對具有正六角形金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)械性能研究較多，如Loma J Gibson和Michael F·Ashby 10系統(tǒng)地研究了蜂窩材料的共面性能和異面性能，分析了蜂窩材料受到軸向壓縮的過

7、程中可能產(chǎn)生的線彈性變形、彈性屈曲、塑性坍塌和脆性破壞等性能。Yoshiaki Yasui 11研究了多層蜂窩鋁板的動(dòng)態(tài)軸向壓縮特性和壓縮吸能情況。本文在分析蜂窩紙板準(zhǔn)靜態(tài)加載下的緩沖特性的基礎(chǔ)上，研究分析了蜂窩紙箱的結(jié)構(gòu)性能。當(dāng)然，影響蜂窩紙箱結(jié)構(gòu)性能的因素有很多，不僅包括面紙和紙芯的品質(zhì)，還有紙箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、箱坯的尺寸精確度、切口的精確度、粘結(jié)工藝、成型工藝等12。筆者經(jīng)過查閱大量資料，最終確定了試驗(yàn)方案，即蜂窩紙板的正壓、側(cè)壓和紙箱的抗壓（正壓、對角壓、對棱壓）試驗(yàn)。然后，利用相關(guān)知識，整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別得出應(yīng)力-應(yīng)變曲線，盡力為該箱型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供必要的基礎(chǔ)信息。2.蜂窩紙板的概述2.1

8、 蜂窩紙板的緩沖機(jī)理13 蜂窩紙板的緩沖機(jī)理與蜂窩紙板的流變學(xué)性能、耗能機(jī)理及蜂窩紙板中的氣體有重要關(guān)系。 蜂窩紙板的主要成分是紙張及構(gòu)成紙張的填料和膠料，它們各有不同的物理屬性，從而使紙張的力學(xué)特性既不同于彈性物體或塑性物體，又不同于理想的流體。當(dāng)紙張受力變形時(shí)，既會(huì)呈現(xiàn)彈性變形的某些特征，又會(huì)呈現(xiàn)流體的粘性，稱之為粘彈性現(xiàn)象。按流變學(xué)觀點(diǎn)紙緩沖材料具有粘彈塑性。也就是說，它可以假定是由彈性、粘性、塑性二要素所構(gòu)成的物質(zhì)。蜂窩紙板作為一種緩沖包裝材料，是包裝物品在流通過程中受到外力的作用而遭受到?jīng)_擊和振動(dòng)時(shí)，能吸收外力產(chǎn)生的能量，防止產(chǎn)品遭受破壞，他是具有高度壓縮和復(fù)原性的粘彈性材料。 構(gòu)成

9、蜂窩紙板的主要成分，是高分子材料，因此，蜂窩紙板具有典型的高分了材料所具備的粘彈性。它是一種兼有某些粘性液體和彈性固體特性的材料。粘性液體在一定的承受能力狀況下具有損耗能量的能力，而不能貯存能量;相反，彈性材料能貯存而不能損耗能量。蜂窩紙板的特性介于兩者之間，當(dāng)它產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的應(yīng)力與應(yīng)變時(shí)，部分能量可以貯存起來，另一部分能量則被轉(zhuǎn)化成熱量而被耗散掉。 蜂窩紙板主要由高分了聚合物構(gòu)成，從它受力后的微觀表現(xiàn)可以分析它的耗能特性。當(dāng)它受到外力時(shí)，一方面分了鏈可以變形，另一方面會(huì)產(chǎn)生分了與分了之間鏈段的滑移。當(dāng)外力除去后，變形的分了鏈要恢復(fù)原位，釋放外力所做的功，這就是粘彈體的彈性。但分了鏈的滑移不能完全

10、恢復(fù)原位，會(huì)產(chǎn)生一定的永久變形，這就是粘彈體的粘性。這一部分做的功變?yōu)闊崃?，耗散于周圍環(huán)境中，使機(jī)械振動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋７涓C紙板中的固相成分雖然都是高分子有機(jī)物，但是在蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)成分中氣體占有大部分的體積，蜂窩紙板中的氣體對蜂窩紙板的特性有著很大的影響。2.2 蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)為上下兩層面紙(或紙板)，中間為自然蜂窩狀的紙芯，用一定的粘合劑將紙芯粘合在兩層面紙之間，形成三層狀結(jié)構(gòu)，如圖2.1所示。蜂窩紙板的厚度變化主要靠增加或減少蜂窩紙芯的厚度來實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)始終保持三層，其厚度可以在5-90mm之間變化，而不像瓦楞紙板要靠增加瓦楞的層數(shù)來增加厚度。蜂窩紙板夾芯柱孔的尺寸可以變化，它

11、的變化也可改變蜂窩紙板的強(qiáng)度，這一點(diǎn)與瓦楞紙板相比也有區(qū)別。單壁瓦楞紙板是由一張瓦楞紙芯粘合在兩層面板紙之間構(gòu)成，雙壁瓦楞紙板是由兩張紙芯粘二張面板紙之間構(gòu)成，二壁瓦楞紙板是由二張瓦楞紙芯粘合在四張面紙板之間構(gòu)成， 顯而易見，相同厚度的蜂窩紙板與瓦楞紙板相比，蜂窩紙板要比瓦楞紙板節(jié)省原材料14。蜂窩紙板的蜂窩紙芯是由多條紙板通過粘接、拉伸成連續(xù)六邊形片格狀的輕質(zhì)芯材，是仿生正六邊形蜂巢結(jié)構(gòu)，如圖2.2所示。其中:c-蜂窩邊沿長，指蜂窩紙芯正六邊形的邊長，mm；決定蜂窩孔內(nèi)徑的大小。 d-蜂窩內(nèi)徑，指蜂窩紙芯正六邊形內(nèi)切圓的直徑，mm； d=3½·c。 t-蜂窩紙芯的厚度，m

12、m;決定蜂窩紙板的厚度。a-蜂窩孔距，指拉伸方向上，相鄰兩蜂窩中心的最短距，mm；i-孔徑比，指蜂窩孔徑與蜂窩內(nèi)徑的比值，i=a/d； 圖2.1 蜂窩紙板 圖2.2 蜂窩紙芯的結(jié)構(gòu)2.3 蜂窩紙板的特點(diǎn)1516蜂窩紙板具有多相性，包括固相、液相及氣相。固相成分包括植物纖維、膠料、填料及染料，是決定蜂窩紙板力學(xué)性質(zhì)的主要因素;液相和氣相的存在使得蜂窩紙板的力學(xué)性質(zhì)量更復(fù)雜多變。蜂窩紙板具有各向異性。由于各構(gòu)成成分的空間分布、排列及取向的較大差異，造成蜂窩紙板的力學(xué)性質(zhì)具有顯著的各向異性。層板結(jié)構(gòu)、抗壓能力強(qiáng)，緩沖性能優(yōu)良。瓦楞紙板紙質(zhì)較軟，楞形受沖擊易變形，內(nèi)裝產(chǎn)品的破損率較高;而蜂窩紙板具有層

13、板結(jié)構(gòu)，表面面板承載能力強(qiáng)，蜂窩夾芯可起到工字梁腹板的作用，空間結(jié)構(gòu)優(yōu)于瓦楞紙板，緩沖能力強(qiáng)。吸音、隔熱。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)部為封閉的小室，其中充滿空氣，因此具有很好的隔音保溫性能。蜂窩紙板易于切削、鉆孔?？梢约庸こ筛鞣N所需的形狀和尺寸，同時(shí)，它與其他結(jié)構(gòu)材料有很好的相容性，適合用作緩沖襯墊。重量很輕、用材料少、成本很低。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)與其它各種板式結(jié)構(gòu)相比，具有最大的強(qiáng)度/重量比，因而其制成品的性能/價(jià)格比好，這是蜂窩紙板成功的關(guān)鍵。普通蜂窩紙板的密度約為:30-5Okg/，是普通瓦楞紙板密度的三分之一。普通蜂窩紙板的材料成本約是與其強(qiáng)度相當(dāng)?shù)闹匦推邔油呃慵埌宓娜种?。無污染、符合現(xiàn)代環(huán)保潮流。

14、蜂窩紙板全部由可循環(huán)再生的紙材制作，使用后可以百分之百地回收再利用。即使棄之不用，也可被大自然降解、吸收，是很好的綠色環(huán)保包裝材料。但蜂窩紙板的防水防潮是個(gè)大問題。2.4 蜂窩紙板的應(yīng)用蜂窩紙板的用途非常廣泛， 它在包裝中用途基本明確，除了與運(yùn)輸相結(jié)合制成托盤外，它可以做成重物包裝箱，盛裝電機(jī)、汽車零部件、鋁制品;做易碎商品包裝，盛裝陶瓷、顯像管、工藝美術(shù)品、玻璃制品、燈具;做大型包裝，盛裝浴盆、摩托車、家電、電了儀器、醫(yī)療器械、計(jì)算機(jī)集裝箱;做合乎衛(wèi)生條件包裝，盛裝食品、藥物以及不規(guī)則形狀制品，代替EPS的緩沖襯墊、格板、分隔板等。對于解決污染問題，蜂窩紙板又是理想的綠色包裝材料，它可回收利

15、用沒有污染，可代替電器商品包裝中的EPS緩沖襯墊、代替木質(zhì)托盤。我國用蜂窩紙板制作的托盤，1998年末己得到美歐認(rèn)可，驗(yàn)證了這一新產(chǎn)品的可行性。蜂窩紙板能與多種材料復(fù)合制成蜂窩復(fù)合板，用在建筑上的房門、非承重內(nèi)隔墻、半墻體、室內(nèi)裝飾和活動(dòng)房;用在家具制作中的桌面、床板、床柜、書架;用在運(yùn)輸中做成托盤、夾物以及其它領(lǐng)域中的廣告牌、展覽牌、陳列架、無塵黑板、殯葬、育秧等17。如:與鋁(塑)復(fù)合成紙蜂窩鋁(塑)板，與纖維復(fù)合成紙蜂窩纖維板，與石膏復(fù)合成紙蜂窩石膏板，還能與膠合板、寶麗板等復(fù)合?？傊?，蜂窩紙板與瓦楞紙板相比，除了能制造包裝用品外，還在建筑、家具，運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域施展用途，顯示出諸多特點(diǎn)，并已

16、逐漸被人們所認(rèn)識和接受。3.蜂窩紙板的性能研究3.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備 材料：試驗(yàn)所采用的蜂窩紙板，取樣于南京先歐儀器制造公司為本實(shí)驗(yàn)提供的超聲波隔音箱，定量1500g/，其尺寸為100mm*100mm（取樣時(shí)盡量使蜂窩紙板的切邊形狀完整），厚度為18mm，按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)兩塊疊在一起使用；蜂窩紙芯的孔徑8mm，孔徑比為0.8，單孔壁厚0.2mm，是定量為110 g/的再生紙，面紙是定量為300g/的掛面紙。主要儀器及設(shè)備：深圳新三思材料檢測公司生產(chǎn)的CMT（6104）型微機(jī)控制電子萬能（拉力）試驗(yàn)機(jī)，用來做紙板的靜態(tài)壓縮試驗(yàn)；LRH-250-S型恒溫恒濕箱，用于預(yù)處理材料。 試驗(yàn)預(yù)處理：按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

17、，將試樣放置在恒溫恒濕箱內(nèi)，溫度為20，相對濕度為60%，預(yù)處理24小時(shí)以上。3.2 靜態(tài)壓縮試驗(yàn)3.2.1 試驗(yàn)過程17按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T8168-2008中A法的規(guī)定，以12mm/min的速度，在萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上對試樣進(jìn)行靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，分為正壓和側(cè)壓，如右圖3.1,分別測試蜂窩紙板的-特性。根據(jù)蜂窩紙板力-位移曲線，確定在試驗(yàn)時(shí)蜂窩紙板上壓力的大小為蜂窩紙板最大承載力的50%-60%。每組試樣做5組實(shí)驗(yàn)，得到平均值，取與平均值最接近的曲線進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在正壓、側(cè)壓試驗(yàn)過程中，蜂窩紙板的擺放分別如下圖3.2、3.3所示。 圖3.1 正壓、側(cè)壓示意圖 圖3.2 正壓另外，由于尺寸限制及裁切的原因

18、，蜂窩紙板的切口有兩種，即分別靠近蜂窩內(nèi)徑處和蜂窩邊沿的，如圖3.4所示，序號1指切口靠近蜂窩內(nèi)徑處，序號2指切口靠近蜂窩端面處。因此，側(cè)壓試驗(yàn)分為兩種： 1側(cè)壓方式1； 2側(cè)壓方式2。 圖3.3 側(cè)壓 圖3.4 蜂窩紙板切口情況3.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析3.2.2.1 蜂窩紙板的正壓根據(jù)西安理工大學(xué)張改梅的碩士學(xué)位論文蜂窩紙板及紙板箱性能的研究，由于紙芯本身性能的影響，蜂窩紙板的-特征曲線會(huì)呈下圖3.5兩種特征。曲線A中第一個(gè)應(yīng)力峰值取決于紙板紙芯的強(qiáng)度，強(qiáng)度越高，曲線B中屈服應(yīng)力基本穩(wěn)定，是因?yàn)榧埿緩?qiáng)度較差，氣體泄露較早的緣故3。圖3.5 標(biāo)準(zhǔn)的-曲線3整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，得到圖3.6所示曲線，

19、與部分典型的應(yīng)力、應(yīng)變值（表3.1）。 圖3.6 蜂窩紙板正壓試驗(yàn)時(shí)的-曲線表 3. 1 蜂窩紙板正壓試驗(yàn)中部分應(yīng)力、應(yīng)變值應(yīng)變(%)0246810應(yīng)力 (MPa)0.0000.0080.1710.4450.3150.222應(yīng)變(%)154070758083應(yīng)力 (MPa)0.1810.1870.2440.2940.4540.690圖3.6所示曲線與預(yù)測的曲線B吻合，第一個(gè)峰值較高，表明紙芯的強(qiáng)度較高，說明了紙芯在蜂窩紙板中的重要作用。蜂窩紙板在壓潰的過程被分為彈性階段，屈服階段以及壓潰階段1819。從-曲線可以得到蜂窩紙板壓縮變形過程的一般規(guī)律：1）彈性階段：當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)呈線彈性，彈性模量（

20、即曲線斜率）很大，緩沖性能并不很好，這與它剛性好是一致的。直到=0.6%時(shí)，應(yīng)力的第一個(gè)峰值0.445MPa出現(xiàn);2）屈服階段：隨著應(yīng)力增加,蜂窩紙板出現(xiàn)屈服,但應(yīng)變遞增引起應(yīng)力的增加很小，即應(yīng)力下降過程的波動(dòng)較小,顯示紙板一旦蜂窩芯管彎曲后,應(yīng)力下降趨勢較穩(wěn)定;3）壓潰階段：當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值后,蜂窩紙板被壓潰,應(yīng)力隨應(yīng)變的遞增而大幅度增加。另外，從表3.1中可以看出，蜂窩紙板的正面抗壓強(qiáng)度為0.690 MPa ，最大應(yīng)變8.3%。3.2.2.2 蜂窩紙板的側(cè)壓整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，得到圖3.7、3.8所示曲線，與部分典型的應(yīng)力、應(yīng)變值（表3.2、3.3）。圖3.7 蜂窩紙板側(cè)壓方式1的-曲線圖3.

21、8 蜂窩紙板側(cè)壓方式2的-曲線表 3. 2 蜂窩紙板側(cè)壓方式1試驗(yàn)中部分應(yīng)力、應(yīng)變值應(yīng)變(%)01.020304050應(yīng)力 (MPa)0.0000.0050.0220.0500.0490.042應(yīng)變(%)606270758083應(yīng)力 (MPa)0.0220.0210.0330.0420.0490.053表 3. 3 蜂窩紙板側(cè)壓方式2試驗(yàn)中部分應(yīng)力、應(yīng)變值應(yīng)變(%)01.020303745應(yīng)力 (MPa)0.0000.0040.0260.0420.0540.045應(yīng)變(%)505560708083應(yīng)力 (MPa)0.0480.0580.0560.0410.0560.052圖3.7、3.8所示曲

22、線與預(yù)測的曲線A吻合，也說明了紙芯在蜂窩紙板中的重要作用。從-曲線可以得到蜂窩紙板壓縮變形過程的一般規(guī)律：1）彈性階段：側(cè)面1、2的情況大體一致。當(dāng)應(yīng)力較小時(shí)呈線彈性，彈性模量（即曲線斜率）比較大，與正面比，側(cè)面的緩沖性能一般。側(cè)面1在=3%時(shí)取得應(yīng)力的第一個(gè)峰值0.050MPa，而側(cè)面2是=3.7%時(shí)，第一個(gè)峰值是0.054MPa;2）屈服階段：隨著應(yīng)力增加,蜂窩紙板出現(xiàn)屈服，應(yīng)變遞增引起應(yīng)力的變化與彈性階段相似。側(cè)面1出現(xiàn)多個(gè)峰值，即應(yīng)力反復(fù)依次下降或上升,應(yīng)力變化呈波動(dòng)趨勢，即顯示此時(shí)的紙板一旦蜂窩芯管彎曲后,還可以暫時(shí)回復(fù)一定的形變或應(yīng)力，直至應(yīng)力真正衰減;側(cè)面2與1相比，應(yīng)力波動(dòng)較少

23、，紙板一旦蜂窩芯管彎曲，便不可回復(fù)。3）壓潰階段：當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值后,蜂窩紙板被壓潰。側(cè)面1中應(yīng)力隨應(yīng)變的遞增并沒大幅度增加，而側(cè)面2則情況相反。另外，從表3.2、3.3中可以看出，蜂窩紙板的側(cè)面1的抗壓強(qiáng)度為0.053 MPa ，側(cè)面2為0.052MPa，它們的最大應(yīng)變均為8.3%。3.3 本章小結(jié)根據(jù)蜂窩紙板的尺寸100mm*100mm*18mm,及尺寸與各相關(guān)量的關(guān)系，即得表3.4：表3.4 蜂窩紙板在不同面加壓時(shí)的形變與抗壓數(shù)據(jù)加壓面最大應(yīng)變%最大形變量mm抗壓強(qiáng)度MPa最大承載力N正面8314.940.69069側(cè)面18.38.30.0539.54側(cè)面28.38.30.0529.36

24、 由表3.4得到如下結(jié)論：（1）蜂窩紙板的抗壓強(qiáng)度與最大承載力均是：正面?zhèn)让?側(cè)面2；（2）蜂窩紙板側(cè)面切口所在蜂窩的位置對其抗壓能力幾乎沒有影響，抗壓時(shí)的最大 應(yīng)變均為8.3%；（3）蜂窩紙板正面抗壓強(qiáng)度約是側(cè)面的13倍，正面最大承載力約是側(cè)面的7倍，最大應(yīng)變卻是側(cè)面的10倍。4.蜂窩紙箱的性能研究4.1 試驗(yàn)材料、儀器及預(yù)處理材料：南京先歐儀器制造公司為本實(shí)驗(yàn)提供的超聲波隔音箱的套蓋蜂窩型包裝箱，如圖4.3-4.5，該箱規(guī)格為40cm*40cm*55cm，重2.750kg。設(shè)備及原理: 試驗(yàn)設(shè)備由XYD-15K紙箱抗壓試驗(yàn)機(jī)和記錄裝置組成。前者以10mm的加載速度提供壓力，并根據(jù)紙箱的承載

25、能力調(diào)整壓力范圍。記錄裝置記錄試驗(yàn)中的載荷變化和位移。根據(jù)設(shè)備設(shè)定的C試驗(yàn)（測最大壓潰力），當(dāng)其壓力（單位daN，1daN=10N）值達(dá)到最大值得95%時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。試驗(yàn)預(yù)處理：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T4857.2，將試樣放置在恒溫恒濕箱內(nèi)，溫度為27，相對濕度為65%，預(yù)處理24小時(shí)以上。4.2 蜂窩紙箱（空箱）的靜態(tài)壓縮試驗(yàn)4.2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備4.2.1.1 改善試驗(yàn)條件測試紙箱對角、對棱的抗壓能力時(shí)，必須得確保對角、對棱分別在同一鉛垂方向上。因此，得對設(shè)備稍做些改造，將通過以下裝置（圖4.1、4.2）用粉筆在上、下壓板上標(biāo)線（點(diǎn)）定位。試驗(yàn)時(shí)，先將紙箱的受力部位分別對準(zhǔn)對應(yīng)線（點(diǎn)）的位置，手

26、動(dòng)控制上壓板的移動(dòng)將其固定好，然后開啟試驗(yàn)記錄裝置。 圖4.1標(biāo)線裝置 4.2 標(biāo)出的線及其交點(diǎn)4.2.1.2 標(biāo)記紙箱部位為了方便描述紙箱的破壞，對紙箱的主要破壞部位用下圖4.3表示： 【1】指箱蓋【2】指箱體【3】指短棱【4】指長棱【5】指箱蓋結(jié)合處 圖4.3 紙箱各部位的編號及名稱 圖4.4 箱蓋 圖4.5 箱體上部4.2.2 試驗(yàn)過程按標(biāo)準(zhǔn)GB/T4857.4的規(guī)定，對紙箱以10mm/min的速度進(jìn)行壓力試驗(yàn)，當(dāng)紙箱尺寸變形或壓縮載荷達(dá)到預(yù)定值時(shí)，分別測試紙箱的正壓能力以及對角、對棱（又分為長對棱、短對棱）的耐壓能力，從而得到最大壓潰力。試驗(yàn)過程如圖4.6-4.9所示。 圖4.6 正壓

27、 圖4.7 對角壓 圖4.8 短棱對棱壓 圖4.9 長棱對棱壓4.2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析4.2.3.1 正壓從試驗(yàn)后所得圖4.10得知，【1】的一角明顯破壞，【4】兩端皺折，【2】上部蜂窩紙板部分完全塌陷，箱體下面四角略微損壞，此時(shí)紙箱的最大承載能力為181.8daN，（1818N），最大位移量為66.9mm，。另外，在壓力為140.0daN時(shí)，與上壓板接觸的箱角明顯變形。受力分析:當(dāng)整個(gè)蜂窩紙箱受到正壓力時(shí)，將在箱蓋與箱體的接觸處通過箱蓋均勻分布在四個(gè)側(cè)面的截面上3。當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，某些部位會(huì)皺折或損毀。 圖4.10 正壓后的紙箱紙箱出現(xiàn)皺折或輕微損壞的原因:在上、下部出現(xiàn)皺折是因?yàn)榧埾涞?/p>

28、上、下部產(chǎn)生了應(yīng)力集中20(靠近加載部位)。中部產(chǎn)生皺折是因?yàn)槿绾喼Я旱氖軌旱募儚澢嚓P(guān)，而試樣中部承載能力較強(qiáng)，所以并未出現(xiàn)純彎曲。還有就是在生產(chǎn)蜂窩紙板時(shí)，由于紙芯拉伸不勻?qū)е峦磕z不勻，或粘膠部位不勻，也是導(dǎo)致出現(xiàn)皺折的原因。4.2.3.2 對角壓 圖4.11 對角壓后，紙箱的破壞情況從試驗(yàn)結(jié)果得知，此時(shí)紙箱的最大承載能力為183.3daN（1833N），最大位移量為45.0mm，【1】、【2】的上部均變形，其他部位無明顯形變，如圖4.11。另外，在壓力為135.1daN時(shí)，【1】開始變形顯著。4.2.3.3 短棱對棱壓 圖4.12、4.13 短棱對棱壓的破壞情況 從試驗(yàn)結(jié)果得知，此時(shí)紙箱

29、的最大承載能力為263.9daN，即2639N，最大位移量為72.4mm，【3】上棱被壓潰，【2】與上棱接觸的一端被壓彎，如圖4.12。另外，當(dāng)壓力為107.2 daN時(shí)，【1】上棱所在部位被破壞，如圖4.13。4.2.3.4 長棱對棱壓 圖4.14、4.15 長棱對棱壓的破壞情況 從試驗(yàn)結(jié)果得知，此時(shí)紙箱的最大承載能力為333.4daN，即3334N，最大位移量為72.4mm，【1】斷裂，其他部位無顯著變形，如圖4.14。當(dāng)壓力為316.7 daN時(shí)，【1】開始變形，如圖4.15。4.3 本章小結(jié) 將上述相關(guān)數(shù)據(jù)列成下表4.1：表4.1 蜂窩紙箱在不同面加壓時(shí)的形變與抗壓數(shù)據(jù)加壓面最大形變量

30、mm最大承載力N正面66.91818對角45.01833短棱對棱72.42639長棱對棱72.43334得出以下結(jié)論：(1)蜂窩紙箱的抗壓能力：對棱對角正面；(2)長棱對棱壓時(shí)，紙箱的承載力和變形量都是最大的；(3)對棱壓時(shí)：最大位移與棱的長短無關(guān)；但棱長，承載力稍大，棱短，承載力稍??；(4)正壓和對角壓時(shí)的最大承載力最小且相近，但前者最大位移多出約49%。5.蜂窩產(chǎn)業(yè)諸多問題亟待研究5.1 蜂窩產(chǎn)業(yè)存在的問題 我國蜂窩紙板研制技術(shù)開始于20世紀(jì)80年代，經(jīng)過十多年的努力，我國的蜂窩紙板技術(shù)已有了突破性進(jìn)展。然而，雖然我國的蜂窩紙板發(fā)展前景看好，但問題不可忽視。目前制約蜂窩紙板發(fā)展主要有以下幾

31、個(gè)問題: 一是我國蜂窩紙板生產(chǎn)線的完整性、穩(wěn)定性、加工精度、外觀質(zhì)量等與國外先進(jìn)水平相比，還存在很大差距。生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)效率低。尤其是蜂窩紙板制品成型加工設(shè)備比較簡單，有的甚至還是空白。蜂窩紙板在制品成型過程中，如壓痕、封邊、印刷、防潮、平整性、光滑度等方面還存在問題，生產(chǎn)的蜂窩紙板制品表面粗糙、色彩不佳、不夠檔次，難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，難以滿足用戶需要。另外，蜂窩紙板的防水、防潮問題還沒有很好地解決。蜂窩紙板制成的包裝箱、托盤，受潮后強(qiáng)度減弱，經(jīng)不起撞擊和振動(dòng)。而在抵擋外物侵入的能力上，瓦楞紙板卻比蜂窩紙板高出幾倍。而且蜂窩紙板成箱困難，也沒有合適的配套設(shè)備，難以規(guī)?；a(chǎn)紙箱

32、。 二是市場問題。目前，蜂窩紙板的市場還較模糊。影響市場發(fā)展的首先是價(jià)格問題，蜂窩紙板價(jià)格實(shí)際上不比木質(zhì)包裝便宜多少;影響市場的還有代木效果問題，蜂窩紙板主要用途是托盤、緩沖襯墊，而防水、防潮等技術(shù)問題尚未很好解決，影響了使用效果。三是經(jīng)營服務(wù)意識差。有些紙蜂窩企業(yè)急功近利，目光短淺，管理水平低，不但不注重產(chǎn)品質(zhì)，夸大炒作，以次充好，而且不重視售后服務(wù)，不能給客戶及時(shí)提供技術(shù)和工藝方面的支持，造成了不良影響。5.2 今后研究的重點(diǎn)首先，作為包裝材料的研究人員，我們還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研究蜂窩紙板特別是國產(chǎn)蜂窩板材的基礎(chǔ)性能，為穩(wěn)定和提高蜂窩紙板性能及設(shè)計(jì)制品提高可靠的依據(jù)。研究蜂窩紙箱的成型工藝及成型

33、設(shè)備，技術(shù)關(guān)鍵在于紙箱成型、折彎機(jī)接縫處理。研究如何降低紙板材料、制品的成本，提高其綜合技術(shù)性能，而研究和提高蜂窩紙芯的緩沖性能、降低蜂窩紙板構(gòu)件的成本是關(guān)鍵。充分發(fā)揮想象力，加強(qiáng)蜂窩紙板與瓦楞紙板、膠合板、復(fù)合面紙等的粘合，配合模塑制品制成復(fù)合、組合結(jié)構(gòu)的包裝件。另外，針對典型產(chǎn)品，為其設(shè)計(jì)專門的蜂窩紙板箱，并同時(shí)做好箱內(nèi)產(chǎn)品固定、緩沖，箱外標(biāo)志刷涂等技術(shù)問題，并用包裝成本和包裝破損率兩條曲線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效益;經(jīng)過有關(guān)試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)輸、倉儲(chǔ)的考驗(yàn)后，逐步推廣;先行制訂標(biāo)準(zhǔn)也將有利于新型包裝材料的應(yīng)用和推廣20。對于蜂窩企業(yè)，應(yīng)逐步提高管理水平及經(jīng)營服務(wù)意識，真誠面對市場和客戶，

34、做好售后蜂窩工作，監(jiān)管部門進(jìn)一步明確責(zé)任，使企業(yè)與市場共同成熟起來。 還有，就是注重應(yīng)用與開發(fā)市場。要研究“蜂窩”應(yīng)用的對象、范圍及應(yīng)用方法。比如應(yīng)用的對象是包裝，應(yīng)用范圍是箱內(nèi)蜂窩襯墊，其方法應(yīng)按箱內(nèi)不同貨物形成不同內(nèi)襯造型系列。還不僅局限于蜂窩板狀，拉伸后的蜂窩紙芯亦可直接成為內(nèi)襯包裹玻璃、陶瓷等易碎物品。 當(dāng)然，也要研究市場變化和應(yīng)采取的對策，比如“蜂窩”制成的家具質(zhì)輕是一大優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)小學(xué)生的書桌。如果能用蜂窩紙板做出防火、隔音又美觀的房門，能造出輕質(zhì)、廉價(jià)、色調(diào)柔和的家具，能用“蜂窩”做裝飾布置一處典雅的房間供顧客欣賞，其不更美，是不是能更易引起顧客的購買欲望。6.結(jié)論 本文針對蜂窩

35、紙板和紙箱進(jìn)行了初步研究，整篇論文核心內(nèi)容有三大部分:蜂窩紙板概述、蜂窩紙板的抗壓試驗(yàn)、蜂窩紙箱的抗壓試驗(yàn)。本文根據(jù)分析機(jī)理，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)預(yù)測的科學(xué)性，并得出有用的曲線，為包裝設(shè)計(jì)提供了有用的科學(xué)依據(jù)。本文主要結(jié)論如下:（1） 蜂窩紙板的抗壓能力:正面?zhèn)让妫?（2） 蜂窩紙板側(cè)面切口所在蜂窩的位置對其抗壓能力幾乎沒有影響；（3） 蜂窩紙板正面抗壓強(qiáng)度約是側(cè)面的13倍，正面最大承載力約是側(cè)面的7倍，最大應(yīng)變卻是側(cè)面的10倍。（4） 蜂窩紙箱的抗壓能力：對棱對角正面；這可能是由于紙護(hù)角的縱向抗壓能力最強(qiáng)。因此，在設(shè)計(jì)紙箱時(shí)，我們可以考慮多加幾條紙質(zhì)或其他材質(zhì)的側(cè)檔（立柱），側(cè)檔可以是縱向的，亦可是交叉斜向的；（5） 作為包裝個(gè)體，蜂窩紙箱的抗壓能力比紙板強(qiáng)得多，這可能是因?yàn)榧堊o(hù)角、粘結(jié)劑以及紙箱結(jié)構(gòu)的重要作用。參考文獻(xiàn)1 周彩霞，劉建寧，蜂窩紙板的結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用，包裝與食品機(jī)械2009，27（4）2 彭鍵林，蜂窩紙板力學(xué)性能分析研