專利名稱：一種碟形芯層夾芯板及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到復(fù)合板的結(jié)構(gòu)，特別是指一種多層復(fù)合板的夾芯板結(jié)構(gòu)。主要作為包裝紙板用芯層結(jié)構(gòu)，也可用于建筑墻板、地板、隔板用芯層結(jié)構(gòu)，車、船、飛機(jī)等運(yùn)輸工具的外殼、墻板、地板、隔板用芯層結(jié)構(gòu)，以及其它以抗壓、緩沖、防振、隔音、隔熱、保溫等為目的夾芯板類工業(yè)產(chǎn)品用芯層。
背景技術(shù)：
為了節(jié)約資源，提高材料的利用程度，同時(shí)也是為了減輕產(chǎn)品的重量，現(xiàn)在許多板材都在使用復(fù)合板材。根據(jù)材料的不同，復(fù)合板可以分為金屬?gòu)?fù)合板、鋁塑復(fù)合板、非金屬?gòu)?fù)合板、木材復(fù)合板和紙質(zhì)復(fù)合板，這些復(fù)合板的特點(diǎn)是采用多層結(jié)構(gòu)，通過表面層與芯層的復(fù)合形成一種具有一定空心的復(fù)合板。對(duì)于這些復(fù)合板的性能很大程度取決于復(fù)合板的板芯結(jié)構(gòu)，對(duì)于復(fù)合板板芯的結(jié)構(gòu)形式多樣，有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，也有瓦楞結(jié)構(gòu)，還有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。為了節(jié)約木材等資源，現(xiàn)在這種復(fù)合板結(jié)構(gòu)在紙質(zhì)板材中應(yīng)用尤為廣泛，已經(jīng)有逐步取代木材的趨勢(shì)，但以前的復(fù)合紙板大多采用瓦楞結(jié)構(gòu)的復(fù)合紙板，這種紙板其中心的瓦楞芯紙層都是由瓦楞原紙壓制成類似正弦波的形狀所構(gòu)成的，這種形狀的受力具有明顯的方向性，在與瓦楞紙正弦波峰處成90度的受力性就比較好，但在與正弦波形一致的方向上受力就較差，正弦波很容易被壓塌形成“倒楞”的現(xiàn)象，從而大大降低了瓦楞紙板的抗壓強(qiáng)度和緩沖抗振性能。自瓦楞紙板問世以來，關(guān)于瓦楞紙板/箱的研究大都集中在如何提高其抗壓強(qiáng)度和緩沖抗振性能上，并進(jìn)行了大量的理論和試驗(yàn)工作。但受波紋狀瓦楞結(jié)構(gòu)形式的局限，瓦楞紙板的抗壓強(qiáng)度和緩沖抗振性能難以取得本質(zhì)的突破。
二十世紀(jì)四十年代，美國(guó)人發(fā)明了蜂窩復(fù)合紙板，進(jìn)一步為社會(huì)節(jié)省木材資源、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)，為創(chuàng)造新的包裝材料起到了重大的作用。蜂窩紙板采用了自然界蜂巢結(jié)構(gòu)原理，把瓦楞原紙用膠粘結(jié)方法連接成無數(shù)個(gè)空心正六棱柱體，形成一個(gè)整體的受力件——蜂窩狀紙芯，并在其兩面粘合面紙而成的一種新型夾層結(jié)構(gòu)的環(huán)保節(jié)能材料。蜂窩紙板的主要特點(diǎn)是(1)高強(qiáng)度，表面平整，不易變形。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)近似各向同性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，不易變形，其突出的抗壓能力和抗彎能力是箱式包裝材料需要的最重要的特性。(2)抗沖擊性、緩沖性好。(3)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)部為封閉的小室，其中充滿空氣，具有很好的隔聲保溫性能。(4)無污染，符合現(xiàn)代環(huán)保潮流。但另一方面正是由于其高強(qiáng)度、高抗彎能力，蜂窩紙板不能如瓦楞紙板那樣方便地進(jìn)行彎折，以形成規(guī)則的折疊式包裝紙箱，而只能用于制作包裝箱內(nèi)緩沖襯件或包裝托盤等。與瓦楞紙板相比，蜂窩紙板的成本高、難加工、成型性差，大大制約了它作為包裝材料的應(yīng)用范圍。
中國(guó)發(fā)明專利(專利號(hào)200310110489.X)“一種點(diǎn)陣狀布置的泡罩狀瓦楞紙板”提出了一種新的泡罩結(jié)構(gòu)紙板。泡罩結(jié)構(gòu)紙板針對(duì)波狀瓦楞結(jié)構(gòu)和蜂窩結(jié)構(gòu)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從本質(zhì)上提高了紙板的抗壓強(qiáng)度和緩沖性能，紙板周邊受力無明顯差異，具有近似各向同性特征。同時(shí)，泡罩紙板保留了瓦楞紙板的易成型性，可方便地制成包裝箱，且成型時(shí)不受方向限制，可方便制作非直角六面體的異型紙箱，為豐富包裝造型提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。泡罩紙板在結(jié)構(gòu)上將瓦楞紙板的芯紙由平行排列的正弦波造型改為點(diǎn)陣式交錯(cuò)有序排列的半球形泡罩狀凹坑或凸包造型。泡罩的點(diǎn)陣對(duì)稱分布結(jié)構(gòu)，保證了紙板的側(cè)向受力具有近似各向同性特征，且泡罩在紙板夾層有可能形成密閉的彈性氣囊，從而增強(qiáng)了紙板的抗壓強(qiáng)度和緩沖抗振能力，同時(shí)又具有良好的多方向彎曲性能。隨著技術(shù)的進(jìn)一步完善，泡罩紙板將成為未來一種優(yōu)越的紙質(zhì)包裝材料。但這種泡罩紙板目前尚處于試驗(yàn)室的研制階段，尚沒有一種成熟的成型制作方法，特別是適合工業(yè)化生產(chǎn)的制作工藝。因此現(xiàn)在十分有必要進(jìn)一步開發(fā)一種受力情況更好，又能適合工業(yè)化生產(chǎn)的新型復(fù)合板材。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有復(fù)合板材的不足，提出一種受力情況更好，又能適合工業(yè)化生產(chǎn)的新型復(fù)合板材。
本發(fā)明的另一目的在于提出上述復(fù)合板材的用途。
根據(jù)本發(fā)明的目的所提出的技術(shù)實(shí)施方案是一種復(fù)合板材，包括上表面層、下表面層和芯層，其特征在于所述的芯層為碟形的泡罩狀芯子板，芯子板的截面為錐臺(tái)式碟形泡罩結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)碟形泡罩形成一個(gè)碟元，碟元按點(diǎn)陣方式平行對(duì)稱分布，且錐臺(tái)碟形泡罩的錐臺(tái)心部可以為尖頂狀、平頂狀，也可以是環(huán)頂狀。通過壓延形成的蝶元，以芯層表面為中心對(duì)稱分布有兩個(gè)外凸內(nèi)凹的泡罩，從而形成空間二級(jí)階梯式單元組合結(jié)構(gòu)。通過對(duì)錐臺(tái)碟形泡罩的修飾，可以形成截面為W型、WV型、WU型的錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。所形成的復(fù)合板結(jié)構(gòu)可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，可利用單元結(jié)構(gòu)的方向性，采用對(duì)合、疊合、混合等多層空間組合。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1)剛度大，緩沖吸振能力強(qiáng)，碟形截面主要構(gòu)形為錐形，載荷傳遞距離短，能以小變形承受大軸向載荷(靜載荷或交變載荷)，適合于軸向空間要求小的場(chǎng)合，其功效類似碟形彈簧。是一種能夠“在最小的空間內(nèi)以最大的載荷工作”的結(jié)構(gòu)元件。
2)空間二級(jí)階梯式單元組合結(jié)構(gòu)，使其具有二次抗變形、變剛度、大范圍非線性的特性，能有效抵御瞬時(shí)沖擊載荷。
3)組合方式靈活。用同樣的構(gòu)形采用不同的組合方式，能使夾層板特性在很大范圍內(nèi)變化?？刹捎闷叫小㈠e(cuò)位、雙間隔等平面點(diǎn)陣組合方式。可采用不同厚度、不同形狀、不同幾何結(jié)構(gòu)尺寸等的組合方式。
4)可利用單元結(jié)構(gòu)的方向性，采用對(duì)合、疊合、混合等多層空間組合。芯層疊合結(jié)構(gòu)多層板以抗壓承載性能見長(zhǎng)。對(duì)合結(jié)構(gòu)多層板以緩沖吸振性能見長(zhǎng)?；旌辖Y(jié)構(gòu)多層板以綜合性能見長(zhǎng)。
5)四周側(cè)向接近各向同性，可通過增大點(diǎn)陣密度，提高邊壓承載能力，從而提高制品(如紙箱)的抗壓性能、抗蠕變性能等。
6)紙板可折疊，折疊方向的無限制，制品造型能力強(qiáng)。
7)使用范圍廣，可用于設(shè)計(jì)制造以抗壓、緩沖、防振、隔音、隔熱、保溫等為目的工業(yè)產(chǎn)品。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的生成芯形的三種基本構(gòu)形的旋轉(zhuǎn)體截面圖；
圖3為本發(fā)明的三種蝶元構(gòu)造放大示意圖；圖4為本發(fā)明的W型碟形多層復(fù)合板的三種狀態(tài)構(gòu)造圖；圖5為本發(fā)明的WV型碟形多層復(fù)合板的三種狀態(tài)構(gòu)造圖；圖6為本發(fā)明的WU型碟形多層復(fù)合板的三種狀態(tài)構(gòu)造圖；圖7為本發(fā)明的碟元點(diǎn)陣的平行對(duì)稱分布示意圖；圖8為本發(fā)明的碟元點(diǎn)陣的平行交錯(cuò)分布示意圖；圖9為本發(fā)明的碟元點(diǎn)陣的反向交錯(cuò)點(diǎn)陣分布形式示意圖；圖10為本發(fā)明的碟元點(diǎn)陣的雙雙交錯(cuò)點(diǎn)陣分布形式示意圖。
具體實(shí)施例方式
附圖給出了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
從附圖可以看出本發(fā)明為一種復(fù)合板材，包括上表面層1、下表面層2和芯層3，其特征在于所述的芯層為碟形的泡罩狀芯子板，芯子板的截面為錐臺(tái)式碟形泡罩4結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)碟形泡罩4形成一個(gè)碟元，碟元按點(diǎn)陣方式平行對(duì)稱分布，且錐臺(tái)碟形泡罩的錐臺(tái)心部可以為尖頂狀、平頂狀，也可以是環(huán)頂狀。碟形泡罩為通過壓延形成以芯層表面為中心上下對(duì)稱分布的兩個(gè)外凸內(nèi)凹形的組合體，并形成空間二級(jí)階梯式單元組合結(jié)構(gòu)。通過對(duì)錐臺(tái)碟形泡罩的修飾，可以形成截面為W型、WV型、WU型的錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。所形成的復(fù)合板結(jié)構(gòu)可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，可利用單元結(jié)構(gòu)的方向性，采用對(duì)合、疊合、混合等多層空間組合。所述的夾芯板材料為非金屬或金屬材料制作的。
實(shí)施例一一種復(fù)合板材，包括上表面層1、下表面層2和芯層3，其特征在于所述的芯層3為碟形的泡罩狀芯子板，芯子板的截面為W型碟形泡罩4結(jié)構(gòu)形式，W型碟形泡罩4的錐臺(tái)心部為尖頂狀，每個(gè)W型碟形泡罩4形成一個(gè)碟元，碟元以芯板表面為中心上下分別凸出一圓錐體和一錐環(huán)體，如圖2(a)和圖3(a)所示。通過壓延所生成的W型碟元，按點(diǎn)陣方式平行對(duì)稱分布于芯板表面，以形成碟形的泡罩狀芯子板，如圖7所示。蝶元的其它點(diǎn)陣分布如圖8、圖9、圖10所示。所形成的復(fù)合板結(jié)構(gòu)可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，可利用單元結(jié)構(gòu)的方向性，采用對(duì)合、疊合、混合等多層空間組合，如圖4所示。
實(shí)施例二一種復(fù)合板材，包括上表面層1、下表面層2和芯層3，其特征在于所述的芯層3為碟形的泡罩狀芯子板，芯子板的截面為WV型碟形泡罩4結(jié)構(gòu)形式，WV型碟形泡罩4的錐臺(tái)心部為球頂狀，每個(gè)WV型碟形泡罩4形成一個(gè)碟元，碟元以芯板表面為中心上下分別凸出一圓錐臺(tái)與球冠的組合體和一圓錐臺(tái)與圓環(huán)的組合體，如圖2(b)和圖3(b)所示。通過壓延所生成的WV型碟元，按點(diǎn)陣方式平行對(duì)稱分布于芯板表面以形成碟形的泡罩狀芯子板，近似圖7所示。類似地，WV型碟元的點(diǎn)陣分布也可以采用如圖8、圖9、圖10所示的方式。所形成的復(fù)合板結(jié)構(gòu)可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，可利用單元結(jié)構(gòu)的方向性，采用對(duì)合、疊合、混合等多層空間組合，如圖5所示。
實(shí)施例三一種復(fù)合板材，包括上表面層1、下表面層2和芯層3，其特征在于所述的芯層3為碟形的泡罩狀芯子板，芯子板的截面為WU型碟形泡罩4結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)WU型碟形泡罩4形成一個(gè)碟元，碟元以芯板表面為中心上下分別形成一外凸內(nèi)凹的圓錐臺(tái)與圓環(huán)的組合體，如圖2(c)和圖3(c)所示。通過壓延所生成的WU型碟元，按點(diǎn)陣方式平行對(duì)稱分布于芯板表面以形成碟形的泡罩狀芯子板，類似圖7所示。WU型碟形泡罩4的上內(nèi)凹處和下內(nèi)凹處分別與上表面層1和下表面層2形成兩個(gè)封閉的氣囊式結(jié)構(gòu)。類似地，WU型碟元的點(diǎn)陣分布也可以采用如圖8、圖9、圖10所示的方式。所形成的復(fù)合板結(jié)構(gòu)可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，可利用單元結(jié)構(gòu)的方向性，采用對(duì)合、疊合、混合等多層空間組合，如圖6所示。
本發(fā)明的用途可以作為包裝紙板用芯層結(jié)構(gòu)，建筑墻板、地板、隔板用芯層結(jié)構(gòu)，車、船、飛機(jī)等運(yùn)輸工具的外殼、墻板、地板、隔板用芯層結(jié)構(gòu)，以及其它以抗壓、緩沖、防振、隔音、隔熱、保溫等為目的夾芯板類工業(yè)產(chǎn)品用芯層。
權(quán)利要求
1.一種碟形芯層夾芯板，包括上表面層、下表面層和芯層，其特征在于所述的芯層為碟形的泡罩狀復(fù)合板。
2.如權(quán)利要求1所述的碟形芯層夾芯板，其特征在于所述的夾芯板的截面為碟形泡罩結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)碟形泡罩形成一個(gè)碟元，碟元按點(diǎn)陣方式平行對(duì)稱分布。
3.如權(quán)利要求1所述的碟形芯層夾芯板，其特征在于所述的碟形泡罩的中心部為通過壓延形成的尖頂狀或平頂狀或球頂狀或環(huán)頂狀。
4.如權(quán)利要求1所述的碟形芯層夾芯板，其特征在于所述的碟形泡罩為通過壓延形成以芯層表面為中心上下對(duì)稱分布的兩個(gè)外凸內(nèi)凹形的組合體，并形成空間二級(jí)階梯式單元組合結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2所述的碟形芯層夾芯板，其特征在于所述的夾芯板材料為非金屬材料。
6.如權(quán)利要求2所述的碟形芯層夾芯板，其特征在于所述的夾芯板材料為金屬材料。
7.如權(quán)利要求2所述的碟形芯層夾芯板，其特征在于所述的碟形泡罩的形成截面為W形或WV形或WU形的錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的碟形芯層夾芯板，其特征在于所形成的復(fù)合板結(jié)構(gòu)是單層或多層結(jié)構(gòu)，可利用單元結(jié)構(gòu)的方向性，采用對(duì)合、疊合、混合等多層空間組合。
9.一種如權(quán)利要求1所述碟形芯層夾芯板的用途，其特征在于所述芯層為碟形的泡罩狀復(fù)合板作為以抗壓、緩沖、防振、隔音、隔熱、保溫等為目的夾芯板類工業(yè)產(chǎn)品用芯層。
10.如權(quán)利要求9所述碟形芯層夾芯板的用途，其特征在于所述芯層為碟形的泡罩狀復(fù)合板作為包裝紙板用芯層結(jié)構(gòu)或?yàn)榈蔚呐菡譅顝?fù)合板作為建筑墻板、地板、隔板用芯層結(jié)構(gòu)或?yàn)榈蔚呐菡譅顝?fù)合板作為車、船、飛機(jī)等外殼體、墻板、地板、隔板芯層結(jié)構(gòu)用。
全文摘要
一種碟形芯層夾芯板及其用途，包括上表面層、下表面層和芯層，其特征在于所述的芯層為碟形的泡罩狀芯子板，芯子板的截面為錐臺(tái)式碟形泡罩結(jié)構(gòu)形式，每個(gè)碟形泡罩形成一個(gè)碟元，碟元按點(diǎn)陣方式平行對(duì)稱分布，且錐臺(tái)碟形泡罩的錐臺(tái)心部可以為尖頂狀、平頂狀，也可以是環(huán)頂狀。通過壓延形成的蝶元，以芯層表面為中心對(duì)稱分布有兩個(gè)外凸內(nèi)凹的泡罩，從而形成空間二級(jí)階梯式單元組合結(jié)構(gòu)。通過對(duì)錐臺(tái)碟形泡罩的修飾，可以形成截面為W型、WV型、WU型的錐臺(tái)結(jié)構(gòu)。所形成的復(fù)合板結(jié)構(gòu)可以是單層或多層結(jié)構(gòu)，可利用單元結(jié)構(gòu)的方向性，采用對(duì)合、疊合、混合等多層空間組合。用于設(shè)計(jì)制造以抗壓、緩沖、防振、隔音、隔熱、保溫等為目的工業(yè)產(chǎn)品。
文檔編號(hào)F16S1/10GK101055058SQ20071003500
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者謝勇, 彭濤 申請(qǐng)人:謝勇