一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)，從材料結(jié)構(gòu)的角度來解決工程材料對材料輕質(zhì)化的需求問題。該仿生結(jié)構(gòu)主要由上面板（1）、下面板（2）和中間空腔夾芯層（3）構(gòu)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）并列而成，各個單胞間相互不貫通，同時(shí)在單胞的6個頂點(diǎn)和各邊的中點(diǎn)設(shè)計(jì)了圓柱加強(qiáng)筋（5）結(jié)構(gòu)，各單胞內(nèi)部周邊連接處均設(shè)計(jì)成圓弧過渡的形式。與傳統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)相比，該仿生結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于可以有效減小應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時(shí)借助圓柱形加強(qiáng)筋（5）的加強(qiáng)作用，有利于提高該仿生材料的抗壓、抗拉、抗彎和抗沖擊等能力。通過對材料結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，在滿足材料強(qiáng)度等力學(xué)性能需求的同時(shí)，達(dá)到提升材料輕質(zhì)化的目的。
【專利說明】一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，該結(jié)構(gòu)可用于包裝、工程及裝修等領(lǐng)域所使用的新型復(fù)合材料中，在保證其材料性能的同時(shí)，有利于大大降低其比重，真正做到輕質(zhì)化設(shè)計(jì)目的。
【背景技術(shù)】
[0002]1.蜂窩紙板的歷史
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(zhàn)時(shí)，它用作降落傘空運(yùn)落下的工具，起緩沖作用，使降落的空運(yùn)貨物在落地時(shí)盡量少受損傷。20世紀(jì)五六十年代，在發(fā)達(dá)國家中，蜂窩紙板已開始應(yīng)用于建材、包裝等領(lǐng)域。
[0003]我國蜂窩技術(shù)先由航天工業(yè)引進(jìn)，以鋁材用于制造航天材料。20世紀(jì)80年代后期，蜂窩紙板始用于軍品。1988年中國人民解放軍總后勤部立項(xiàng)，下達(dá)了研究任務(wù)書；1990年完成了產(chǎn)品的測試試驗(yàn)工作，并制作了包裝箱、紙托盤等包裝產(chǎn)品，在軍隊(duì)所屬倉庫及軍援軍貿(mào)物資中進(jìn)行了試用，取得了明顯的效果。1992年由總后衛(wèi)生藥材倉庫研制的蜂窩紙芯生產(chǎn)設(shè)備和蜂窩紙板粘結(jié)設(shè)備試制成功。盡管這條生產(chǎn)線存在著許多設(shè)計(jì)缺陷，但卻結(jié)束了手工制作蜂窩紙板的歷史，引發(fā)了國內(nèi)眾多廠家競相開始蜂窩紙板生產(chǎn)設(shè)備的研制工作。到1997年底，除一些引進(jìn)英國、德國、荷蘭、韓國等國設(shè)備的企業(yè)外，國內(nèi)研制生產(chǎn)蜂窩紙板的企業(yè)已達(dá)27個。機(jī)械、電子、外貿(mào)等系統(tǒng)也先后開展了大量的推廣應(yīng)用試驗(yàn)工作，組織力量研制了機(jī)電產(chǎn)品周轉(zhuǎn)箱、電子產(chǎn)品緩沖包裝箱、平板玻璃包裝箱、外貿(mào)出口紙托盤等，在相關(guān)行業(yè)試用或使用，在保護(hù)內(nèi)容物、降低包裝費(fèi)用等方面取得了較好的效果。
[0004]鑒于以上情況，為規(guī)范蜂窩紙板技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械科學(xué)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(lián)合起草了機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《蜂窩紙板生產(chǎn)線》，包裝標(biāo)準(zhǔn)《包裝材料蜂窩紙板》以及國家軍用標(biāo)準(zhǔn)《蜂窩紙板規(guī)范》。這三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的制定，標(biāo)志著蜂窩紙板已經(jīng)成為我國包裝工業(yè)使用的重要包裝基材，其推廣應(yīng)用工作已進(jìn)入了一個新的發(fā)展階段。
[0005]2.蜂窩紙板熱潮
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(zhì)包裝中發(fā)現(xiàn)了光肩星天牛等蟲害，于9月17日宣布禁止我國未經(jīng)嚴(yán)格高溫、熏蒸或防腐劑處理的實(shí)木包裝材料入境。加拿大、英國等緊隨其后，相繼頒布類似的禁令，對我國的實(shí)木包裝材料實(shí)施限制。1999年6月歐盟15國家實(shí)行緊急措施，防止中國產(chǎn)品木質(zhì)包裝中攜帶的蟲害在歐盟擴(kuò)散。
[0006]從1998年10月開始,我國外貿(mào)出口下降,解決木質(zhì)包裝問題迫在眉睫。國家領(lǐng)導(dǎo)對此十分關(guān)注，多次下發(fā)緊急通知，要求有關(guān)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采用木質(zhì)包裝，如果采用熏蒸辦法，其熏蒸費(fèi)用十分高昂。因此，不得不考慮盡快開發(fā)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(yīng)用的熱點(diǎn)，這是蜂窩紙板迅速升溫的直接原因。[0007]3.蜂窩紙板的應(yīng)用
一是用作緩沖襯墊。蜂窩紙板的蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)使其緩沖性能優(yōu)于瓦楞紙板，可采用全面緩沖或局部緩沖的形式來保護(hù)內(nèi)裝物。
[0008]二是用作托盤。蜂窩紙板托盤與木托盤相比，重量輕，也有較高的強(qiáng)度，可作普通平托盤和單面托盤外，還可制成立柱式托盤結(jié)構(gòu)。
[0009]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。
[0010]四是用作角撐、護(hù)棱等附件。與緩沖襯墊類似，蜂窩紙板可用作運(yùn)輸包裝件的角撐與護(hù)棱，這特別適合于集合包裝，起保護(hù)作用，減少碰撞與摩擦，降低破損。
[0011]目前，蜂窩紙板還用于制成“衛(wèi)生棺”，包裝遺體后一起火化，主要供應(yīng)香港、深圳市場，現(xiàn)在大連等城市也開始使用“衛(wèi)生棺”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明涉及一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)，可以從材料結(jié)構(gòu)的角度來解決工程材料對材料輕質(zhì)化的需求問題。
[0013]本發(fā)明包括上面板、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(diǎn)和各邊的中點(diǎn)固定有圓柱加強(qiáng)筋。
[0014]上述方案中，所述蜂窩型空腔與所述加強(qiáng)筋通過圓弧過渡。
[0015]上述方案中，所述蜂窩型空腔為正六邊型。
[0016]上述方案中，所述上面板為平面，下面板為曲面。
[0017]上述方案中，所述上面板為曲面，下面板為平面。
[0018]上述方案中，所述上面板和下面板為曲面。
[0019]上述方案中，所述上面板和下面板為平面。
[0020]上述方案中，所述上面板和下面板曲面的曲率半徑范圍為(100，+ -)和(-①’ -100)。
[0021]本發(fā)明的有益效果是，通過對材料結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，在滿足材料強(qiáng)度等力學(xué)性能需求的同時(shí)，達(dá)到提升材料輕質(zhì)化的目的。與傳統(tǒng)的蜂窩結(jié)構(gòu)相比，該仿生結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于通過曲面設(shè)計(jì)可以有效減小應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時(shí)借助圓柱形加強(qiáng)筋的加強(qiáng)作用，有利于提高該仿生材料的抗壓、抗拉、抗彎和抗沖擊等能力，且蜂窩型空腔和加強(qiáng)筋通過圓弧過渡，可以方便生產(chǎn)加工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的3D結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明中間空腔夾心層的俯視圖 圖3為本發(fā)明圓弧過渡的局部放大視圖 圖4本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第一種情況 圖5本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第二種情況 圖6本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第三種情況 圖7本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第四種情況 圖8本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第五種情況 圖9本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第六種情況 圖10本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第七種情況 圖11本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第八種情況 圖12本發(fā)明上下面板形狀示意圖的第九種情況
圖中標(biāo)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(qiáng)筋；6、圓弧。
具體實(shí)施例
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例附圖來說明該仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板方式。本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該仿生結(jié)構(gòu)主要由上面板(I)、中間空腔夾芯層(2)和下面板(3)構(gòu)成。實(shí)施例中蜂窩型空腔(4)為正多邊形空腔，優(yōu)選正六邊形，整個夾芯層(2)是由多個蜂窩型空腔(4)并列而成，各個空腔間相互不貫通，同時(shí)在蜂窩型空腔(4)的6個頂點(diǎn)和各邊的中點(diǎn)設(shè)計(jì)了圓柱加強(qiáng)筋(5)結(jié)構(gòu)，以提高整個空腔夾芯層(2)的抗壓、抗彎等能力，各單胞內(nèi)部周邊連接處均設(shè)計(jì)成圓弧過渡的形式(見圖1中的局部放大圖)，便于加工。實(shí)施例中上、下面板表面可以為平面也可以為曲面，曲面設(shè)計(jì)可以有效地避免應(yīng)力集中現(xiàn)象上、下面板表面為平面或曲面，通常曲率半徑范圍為(100，+①)和(-①,-100)。
【權(quán)利要求】
1.一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，包括上面板(I)、中間空腔夾心層(2)和下面板(3);其特征在于，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(diǎn)和各邊的中點(diǎn)固定有圓柱加強(qiáng)筋(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，其特征在于，所述蜂窩型空腔(4)與所述加強(qiáng)筋(5)通過圓弧(6)過渡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，其特征在于，所述蜂窩型空腔(4)為正六邊型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，其特征在于，所述上面板(I)為平面，下面板(3)為曲面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，其特征在于，所述上面板(I)為曲面，下面板(3)為平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，其特征在于，所述上面板(I)和下面板(3)為曲面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，其特征在于，所述上面板(I)和下面板(3)為平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的一種中空、輕質(zhì)型類蜂窩仿生結(jié)構(gòu)的蜂窩紙板，其特征在于，所述上面板(I)和下面板(3)曲面的曲率半徑范圍為(100，+①)和(-①’ -100)。
【文檔編號】B32B29/00GK103991247SQ201410208079
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】楊志賢, 孫鵬軍, 于娜, 朱海, 施皇宇 申請人:江蘇大學(xué)