一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板的製作方法

2023-05-18 15:13:01 1

一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，從材料結構的角度來解決工程材料對材料輕質化的需求問題。該仿生結構主要由上面板（1）、下面板（2）和中間空腔夾芯層（3）構成。蜂窩型空腔（4）為正六邊形空腔，整個夾芯層（2）是由多個蜂窩型空腔（4）並列而成，各個單胞間相互不貫通，同時在單胞的6個頂點和各邊的中點設計了圓柱加強筋（5）結構，各單胞內部周邊連接處均設計成圓弧過渡的形式。與傳統的蜂窩結構相比，該仿生結構的特點在於可以有效減小應力集中現象，同時藉助圓柱形加強筋（5）的加強作用，有利於提高該仿生材料的抗壓、抗拉、抗彎和抗衝擊等能力。通過對材料結構的創新，在滿足材料強度等力學性能需求的同時，達到提升材料輕質化的目的。
【專利說明】一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，該結構可用於包 裝、工程及裝修等領域所使用的新型複合材料中，在保證其材料性能的同時，有利於大大降 低其比重，真正做到輕質化設計目的。

【背景技術】
[0002] 1.蜂窩紙板的歷史
[0003] 蜂窩紙板已有近60年歷史，最早用在軍事上。在第二次世界大戰時，它用作降落 傘空運落下的工具，起緩衝作用，使降落的空運貨物在落地時儘量少受損傷。20世紀五六十 年代，在發達國家中，蜂窩紙板已開始應用於建材、包裝等領域。
[0004] 我國蜂窩技術先由航天工業引進，以鋁材用於製造航天材料。20世紀80年代後 期，蜂窩紙板始用於軍品。1988年中國人民解放軍總後勤部立項，下達了研究任務書；1990 年完成了產品的測試試驗工作，並製作了包裝箱、紙託盤等包裝產品，在軍隊所屬倉庫及軍 援軍貿物資中進行了試用，取得了明顯的效果。1992年由總後衛生藥材倉庫研製的蜂窩紙 芯生產設備和蜂窩紙板粘結設備試製成功。儘管這條生產線存在著許多設計缺陷，但卻結 束了手工製作蜂窩紙板的歷史，引發了國內眾多廠家競相開始蜂窩紙板生產設備的研製工 作。到1997年底，除一些引進英國、德國、荷蘭、韓國等國設備的企業外，國內研製生產蜂窩 紙板的企業已達27個。機械、電子、外貿等系統也先後開展了大量的推廣應用試驗工作， 組織力量研製了機電產品周轉箱、電子產品緩衝包裝箱、平板玻璃包裝箱、外貿出口紙託盤 等，在相關行業試用或使用，在保護內容物、降低包裝費用等方面取得了較好的效果。
[0005] 鑑於以上情況，為規範蜂窩紙板技術的發展，機械科學研究院、中國出口商品包裝 研究所、全軍包裝工作辦公室等單位聯合起草了機械行業標準《蜂窩紙板生產線》，包裝標 準《包裝材料蜂窩紙板》以及國家軍用標準《蜂窩紙板規範》。這三項標準的制定，標誌著蜂 窩紙板已經成為我國包裝工業使用的重要包裝基材，其推廣應用工作已進入了一個新的發 展階段。
[0006] 2.蜂窩紙板熱潮
[0007] 蜂窩紙板從1998年10月開始熱起來，起因是1998年美國在我國出口貨物的木質 包裝中發現了光肩星天牛等蟲害，於9月17日宣布禁止我國未經嚴格高溫、燻蒸或防腐劑 處理的實木包裝材料入境。加拿大、英國等緊隨其後，相繼頒布類似的禁令，對我國的實木 包裝材料實施限制。1999年6月歐盟15國家實行緊急措施，防止中國產品木質包裝中攜 帶的蟲害在歐盟擴散。
[0008] 從1998年10月開始，我國外貿出口下降，解決木質包裝問題迫在眉睫。國家領導 對此十分關注，多次下發緊急通知，要求有關部門研究對策，提出解決問題的措施。我國對 美出口貨物約有一半採用木質包裝，如果採用燻蒸辦法，其燻蒸費用十分高昂。因此，不得 不考慮儘快開發出適合我國國情和出口需要的新型包裝材料，加速推出代木包裝材料，而 蜂窩紙板是理想材料，成為推廣應用的熱點，這是蜂窩紙板迅速升溫的直接原因。
[0009] 3.蜂窩紙板的應用
[0010] 一是用作緩衝襯墊。蜂窩紙板的蜂窩夾芯結構使其緩衝性能優於瓦楞紙板，可採 用全面緩衝或局部緩衝的形式來保護內裝物。
[0011] 二是用作託盤。蜂窩紙板託盤與木託盤相比，重量輕，也有較高的強度，可作普通 平託盤和單面託盤外，還可製成立柱式託盤結構。
[0012] 三是用作包裝箱。象瓦楞紙箱一樣，蜂窩紙板可加工成紙箱，但一般只能用較薄的 蜂窩紙板來做紙箱。
[0013] 四是用作角撐、護稜等附件。與緩衝襯墊類似，蜂窩紙板可用作運輸包裝件的角撐 與護稜，這特別適合於集合包裝，起保護作用，減少碰撞與摩擦，降低破損。
[0014] 目前，蜂窩紙板還用於製成"衛生棺"，包裝遺體後一起火化，主要供應香港、深圳 市場，現在大連等城市也開始使用"衛生棺"。


【發明內容】

[0015] 本實用新型涉及一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構，可以從材料結構的角度來解 決工程材料對材料輕質化的需求問題。
[0016] 本實用新型包括上面板、中間空腔夾心層和下面板；所述中間空腔夾心層包括多 個蜂窩型空腔，所述蜂窩型空腔為正多邊形，且相鄰的兩個蜂窩型空腔共邊，在所述蜂窩型 空腔的頂點和各邊的中點固定有圓柱加強筋。
[0017] 上述方案中，所述蜂窩型空腔與所述加強筋通過圓弧過渡。
[0018] 上述方案中，所述蜂窩型空腔為正六邊型。
[0019] 上述方案中，所述上面板為平面，下面板為曲面。
[0020] 上述方案中，所述上面板為曲面，下面板為平面。
[0021] 上述方案中，所述上面板和下面板為曲面。
[0022] 上述方案中，所述上面板和下面板為平面。
[0023] 上述方案中，所述上面板和下面板曲面的曲率半徑範圍為（100, +->)和 (-c?，-1〇〇)。
[0024] 本實用新型的有益效果是，通過對材料結構的創新，在滿足材料強度等力學性能 需求的同時，達到提升材料輕質化的目的。與傳統的蜂窩結構相比，該仿生結構的特點在於 通過曲面設計可以有效減小應力集中現象，同時藉助圓柱形加強筋的加強作用，有利於提 高該仿生材料的抗壓、抗拉、抗彎和抗衝擊等能力，且蜂窩型空腔和加強筋通過圓弧過渡， 可以方便生產加工。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025] 圖1為本實用新型的3D結構示意圖
[0026] 圖2為本實用新型中間空腔夾心層的俯視圖
[0027] 圖3為本實用新型圓弧過渡的局部放大視圖
[0028] 圖4本實用新型上下面板形狀示意圖的第一種情況
[0029] 圖5本實用新型上下面板形狀示意圖的第二種情況
[0030] 圖6本實用新型上下面板形狀示意圖的第三種情況
[0031] 圖7本實用新型上下面板形狀示意圖的第四種情況
[0032] 圖8本實用新型上下面板形狀示意圖的第五種情況
[0033] 圖9本實用新型上下面板形狀示意圖的第六種情況
[0034] 圖10本實用新型上下面板形狀示意圖的第七種情況
[0035] 圖11本實用新型上下面板形狀示意圖的第八種情況
[0036] 圖12本實用新型上下面板形狀示意圖的第九種情況
[0037] 圖中標號分別代表：1、上面板；2、中間空腔夾芯層；3、下面板；4、蜂窩型空腔；5、 圓柱加強筋；6、圓弧。 具體實施例
[0038] 下面結合實施例附圖來說明該仿生結構的蜂窩紙板方式。本實用新型實施例的結 構示意圖如圖1所示。該仿生結構主要由上面板（1)、中間空腔夾芯層（2)和下面板（3)構 成。實施例中蜂窩型空腔（4)為正多邊形空腔，優選正六邊形，整個夾芯層（2)是由多個蜂 窩型空腔（4)並列而成，各個空腔間相互不貫通，同時在蜂窩型空腔（4)的6個頂點和各邊 的中點設計了圓柱加強筋（5)結構，以提高整個空腔夾芯層（2)的抗壓、抗彎等能力，各單 胞內部周邊連接處均設計成圓弧過渡的形式(見圖1中的局部放大圖)，便於加工。實施例 中上、下面板表面可以為平面也可以為曲面，曲面設計可以有效地避免應力集中現象上、下 面板表面為平面或曲面，通常曲率半徑範圍為（100, + °°)和（-°°，-100)。
【權利要求】
1. 一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，包括上面板（1)、中間空腔夾心層 (2)和下面板（3);其特徵在於，所述中間空腔夾心層（2)包括多個蜂窩型空腔（4)，所述蜂 窩型空腔（4)為正多邊形，且相鄰的兩個蜂窩型空腔（4)共邊，在所述蜂窩型空腔（4)的頂 點和各邊的中點固定有圓柱加強筋（5 )。
2. 根據權利要求1所述的一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，其特徵在於， 所述蜂窩型空腔（4)與所述加強筋（5)通過圓弧（6)過渡。
3. 根據權利要求1所述的一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，其特徵在於， 所述蜂窩型空腔（4)為正六邊型。
4. 根據權利要求1所述的一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，其特徵在於， 所述上面板（1)為平面，下面板（3)為曲面。
5. 根據權利要求1所述的一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，其特徵在於， 所述上面板（1)為曲面，下面板（3)為平面。
6. 根據權利要求1所述的一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，其特徵在於， 所述上面板（1)和下面板（3)為曲面。
7. 根據權利要求1所述的一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，其特徵在於， 所述上面板（1)和下面板（3)為平面。
8. 根據權利要求4、5或6所述的一種中空、輕質型類蜂窩仿生結構的蜂窩紙板，其特徵 在於，所述上面板（1)和下面板（3)曲面的曲率半徑範圍為（100, +…）和（-c?，-100)。
【文檔編號】B32B3/12GK203901826SQ201420252550
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月16日 優先權日:2014年5月16日
【發明者】楊志賢, 孫鵬軍, 于娜, 朱海, 施皇宇 申請人:江蘇大學