一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构，从材料结构的角度来解决工程材料对材料轻质化的需求问题。该仿生结构主要由上面板（1）、下面板（2）和中间空腔夹芯层（3）构成。蜂窝型空腔（4）为正六边形空腔，整个夹芯层（2）是由多个蜂窝型空腔（4）并列而成，各个单胞间相互不贯通，同时在单胞的6个顶点和各边的中点设计了圆柱加强筋（5）结构，各单胞内部周边连接处均设计成圆弧过渡的形式。与传统的蜂窝结构相比，该仿生结构的特点在于可以有效减小应力集中现象，同时借助圆柱形加强筋（5）的加强作用，有利于提高该仿生材料的抗压、抗拉、抗弯和抗冲击等能力。通过对材料结构的创新，在满足材料强度等力学性能需求的同时，达到提升材料轻质化的目的。
【专利说明】一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，该结构可用于包装、工程及装修等领域所使用的新型复合材料中，在保证其材料性能的同时，有利于大大降低其比重，真正做到轻质化设计目的。
【背景技术】
[0002]1.蜂窝纸板的历史
蜂窝纸板已有近60年历史，最早用在军事上。在第二次世界大战时，它用作降落伞空运落下的工具，起缓冲作用，使降落的空运货物在落地时尽量少受损伤。20世纪五六十年代，在发达国家中，蜂窝纸板已开始应用于建材、包装等领域。
[0003]我国蜂窝技术先由航天工业引进，以铝材用于制造航天材料。20世纪80年代后期，蜂窝纸板始用于军品。1988年中国人民解放军总后勤部立项，下达了研究任务书；1990年完成了产品的测试试验工作，并制作了包装箱、纸托盘等包装产品，在军队所属仓库及军援军贸物资中进行了试用，取得了明显的效果。1992年由总后卫生药材仓库研制的蜂窝纸芯生产设备和蜂窝纸板粘结设备试制成功。尽管这条生产线存在着许多设计缺陷，但却结束了手工制作蜂窝纸板的历史，引发了国内众多厂家竞相开始蜂窝纸板生产设备的研制工作。到1997年底，除一些引进英国、德国、荷兰、韩国等国设备的企业外，国内研制生产蜂窝纸板的企业已达27个。机械、电子、外贸等系统也先后开展了大量的推广应用试验工作，组织力量研制了机电产品周转箱、电子产品缓冲包装箱、平板玻璃包装箱、外贸出口纸托盘等，在相关行业试用或使用，在保护内容物、降低包装费用等方面取得了较好的效果。
[0004]鉴于以上情况，为规范蜂窝纸板技术的发展，机械科学研究院、中国出口商品包装研究所、全军包装工作办公室等单位联合起草了机械行业标准《蜂窝纸板生产线》，包装标准《包装材料蜂窝纸板》以及国家军用标准《蜂窝纸板规范》。这三项标准的制定，标志着蜂窝纸板已经成为我国包装工业使用的重要包装基材，其推广应用工作已进入了一个新的发展阶段。
[0005]2.蜂窝纸板热潮
蜂窝纸板从1998年10月开始热起来，起因是1998年美国在我国出口货物的木质包装中发现了光肩星天牛等虫害，于9月17日宣布禁止我国未经严格高温、熏蒸或防腐剂处理的实木包装材料入境。加拿大、英国等紧随其后，相继颁布类似的禁令，对我国的实木包装材料实施限制。1999年6月欧盟15国家实行紧急措施，防止中国产品木质包装中携带的虫害在欧盟扩散。
[0006]从1998年10月开始,我国外贸出口下降,解决木质包装问题迫在眉睫。国家领导对此十分关注，多次下发紧急通知，要求有关部门研究对策，提出解决问题的措施。我国对美出口货物约有一半采用木质包装，如果采用熏蒸办法，其熏蒸费用十分高昂。因此，不得不考虑尽快开发出适合我国国情和出口需要的新型包装材料，加速推出代木包装材料，而蜂窝纸板是理想材料，成为推广应用的热点，这是蜂窝纸板迅速升温的直接原因。[0007]3.蜂窝纸板的应用
一是用作缓冲衬垫。蜂窝纸板的蜂窝夹芯结构使其缓冲性能优于瓦楞纸板，可采用全面缓冲或局部缓冲的形式来保护内装物。
[0008]二是用作托盘。蜂窝纸板托盘与木托盘相比，重量轻，也有较高的强度，可作普通平托盘和单面托盘外，还可制成立柱式托盘结构。
[0009]三是用作包装箱。象瓦楞纸箱一样，蜂窝纸板可加工成纸箱，但一般只能用较薄的蜂窝纸板来做纸箱。
[0010]四是用作角撑、护棱等附件。与缓冲衬垫类似，蜂窝纸板可用作运输包装件的角撑与护棱，这特别适合于集合包装，起保护作用，减少碰撞与摩擦，降低破损。
[0011]目前，蜂窝纸板还用于制成“卫生棺”，包装遗体后一起火化，主要供应香港、深圳市场，现在大连等城市也开始使用“卫生棺”。
【发明内容】
[0012]本发明涉及一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构，可以从材料结构的角度来解决工程材料对材料轻质化的需求问题。
[0013]本发明包括上面板、中间空腔夹心层和下面板；所述中间空腔夹心层包括多个蜂窝型空腔，所述蜂窝型空腔为正多边形，且相邻的两个蜂窝型空腔共边，在所述蜂窝型空腔的顶点和各边的中点固定有圆柱加强筋。
[0014]上述方案中，所述蜂窝型空腔与所述加强筋通过圆弧过渡。
[0015]上述方案中，所述蜂窝型空腔为正六边型。
[0016]上述方案中，所述上面板为平面，下面板为曲面。
[0017]上述方案中，所述上面板为曲面，下面板为平面。
[0018]上述方案中，所述上面板和下面板为曲面。
[0019]上述方案中，所述上面板和下面板为平面。
[0020]上述方案中，所述上面板和下面板曲面的曲率半径范围为(100，+ -)和(-①’ -100)。
[0021]本发明的有益效果是，通过对材料结构的创新，在满足材料强度等力学性能需求的同时，达到提升材料轻质化的目的。与传统的蜂窝结构相比，该仿生结构的特点在于通过曲面设计可以有效减小应力集中现象，同时借助圆柱形加强筋的加强作用，有利于提高该仿生材料的抗压、抗拉、抗弯和抗冲击等能力，且蜂窝型空腔和加强筋通过圆弧过渡，可以方便生产加工。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明的3D结构示意图
图2为本发明中间空腔夹心层的俯视图 图3为本发明圆弧过渡的局部放大视图 图4本发明上下面板形状示意图的第一种情况 图5本发明上下面板形状示意图的第二种情况 图6本发明上下面板形状示意图的第三种情况 图7本发明上下面板形状示意图的第四种情况 图8本发明上下面板形状示意图的第五种情况 图9本发明上下面板形状示意图的第六种情况 图10本发明上下面板形状示意图的第七种情况 图11本发明上下面板形状示意图的第八种情况 图12本发明上下面板形状示意图的第九种情况
图中标号分别代表:1、上面板；2、中间空腔夹芯层；3、下面板；4、蜂窝型空腔；5、圆柱加强筋；6、圆弧。
具体实施例
[0023]下面结合实施例附图来说明该仿生结构的蜂窝纸板方式。本发明实施例的结构示意图如图1所示。该仿生结构主要由上面板(I)、中间空腔夹芯层(2)和下面板(3)构成。实施例中蜂窝型空腔(4)为正多边形空腔，优选正六边形，整个夹芯层(2)是由多个蜂窝型空腔(4)并列而成，各个空腔间相互不贯通，同时在蜂窝型空腔(4)的6个顶点和各边的中点设计了圆柱加强筋(5)结构，以提高整个空腔夹芯层(2)的抗压、抗弯等能力，各单胞内部周边连接处均设计成圆弧过渡的形式(见图1中的局部放大图)，便于加工。实施例中上、下面板表面可以为平面也可以为曲面，曲面设计可以有效地避免应力集中现象上、下面板表面为平面或曲面，通常曲率半径范围为(100，+①)和(-①,-100)。
【权利要求】
1.一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，包括上面板(I)、中间空腔夹心层(2)和下面板(3);其特征在于，所述中间空腔夹心层(2)包括多个蜂窝型空腔(4)，所述蜂窝型空腔(4)为正多边形，且相邻的两个蜂窝型空腔(4)共边，在所述蜂窝型空腔(4)的顶点和各边的中点固定有圆柱加强筋(5 )。
2.根据权利要求1所述的一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，其特征在于，所述蜂窝型空腔(4)与所述加强筋(5)通过圆弧(6)过渡。
3.根据权利要求1所述的一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，其特征在于，所述蜂窝型空腔(4)为正六边型。
4.根据权利要求1所述的一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，其特征在于，所述上面板(I)为平面，下面板(3)为曲面。
5.根据权利要求1所述的一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，其特征在于，所述上面板(I)为曲面，下面板(3)为平面。
6.根据权利要求1所述的一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，其特征在于，所述上面板(I)和下面板(3)为曲面。
7.根据权利要求1所述的一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，其特征在于，所述上面板(I)和下面板(3)为平面。
8.根据权利要求4、5或6所述的一种中空、轻质型类蜂窝仿生结构的蜂窝纸板，其特征在于，所述上面板(I)和下面板(3)曲面的曲率半径范围为(100，+①)和(-①’ -100)。
【文档编号】B32B29/00GK103991247SQ201410208079
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】杨志贤, 孙鹏军, 于娜, 朱海, 施皇宇 申请人:江苏大学