CN101254669B - 横纤维蜂窝纸芯及纸板 - Google Patents
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Abstract
一种横纤维蜂窝纸芯，包括以至少两层原纸(10)重叠间隔粘合后，再展开形成的立体纸芯(20)，该纸芯(20)各层原纸(10)未粘合部分展开后形成上下贯通、相互连接的蜂窝状柱孔(30)；所述原纸(10)包括垂直于柱孔(30)轴线的横向纤维(11)以及平行于柱孔(30)轴线的纵向纤维(12)，在原纸(10)的所有纤维中所述横向纤维(11)所占比例大于纵向纤维(12)所占比例。本发明采用横向纤维为主的原纸做纸芯，可以具有更强的抗压能力。
Description
技术领域
本发明涉及包装材料，特别涉及用于蜂窝纸板中的蜂窝纸芯以及用这种蜂窝纸芯制作的纸板。
背景技术
我国木材资源短缺，如何用其他环保再生材料代替木材包装材料已成为一个亟待解决的新课题。蜂窝板正是一种新型的以纸代木的环保材料，具有质轻、抗压、抗震性能好、可循环使用等优点。蜂窝纸板的结构为上下2层面纸，中间为蜂窝状的纸芯，用胶黏剂粘合成3层结构，蜂窝板支撑的核心为中间的蜂窝状纸芯，目前的蜂窝纸板，在蜂窝纸芯原纸纤维方向上都是选择以垂直面纸为主，也就是纸张纵向(由于纤维排列多为纸张纵向)。选择纵向纤维的理由是认为，在蜂窝纸板生产中，当纸芯的纤维方向与蜂窝面纸垂直时，其抗压强度较大。这个理论在本行业中已经达成了普遍的认识，例如：作者刘晓红、王文明在2005年11月出版的《中国木材工业》第6期19卷中发表的《蜂窝板托盘的技术条件及生产工艺》文章，作者在该文章中也明确提出了这一观点。从材料本身的力学理论上来说，这个理论没有什么错误，但是本发明人认为，上述理论还存在着片面性，对于纸板在受力过程中产生的变形以及变形后的力学关系分析不够，所以，也就造成目前的蜂窝纸板抗压性能仍然不够好，提高纸板的抗压性能，仍然只能依靠提高定量、缩小柱孔孔径的方法来实现。
发明内容
本发明提供一种横纤维蜂窝纸芯及纸板，在制作蜂窝纸芯时将原纸的纤维方向设置成平行于面纸，也就是将纸张的横向对应蜂窝纸芯的厚度，利用植物纤维抗拉性能优异的特性，提高蜂窝纸板的抗压性能，改变传统理论观念，解决现有技术中蜂窝纸板抗压性能仍然较低的技术问题。
一种横纤维蜂窝纸芯，包括以至少两层原纸重叠间隔粘合后，再展开形成的立体纸芯，该纸芯各层原纸未粘合部分展开后形成上下贯通、相互连接的蜂窝状柱孔；所述原纸的纵向纤维垂直于柱孔轴线，原纸的横向纤维平行于柱孔的轴线，在原纸的所有纤维中所述纵向纤维所占比例大于横向纤维所占比例。以此蜂窝纸芯制成的一种横纤维蜂窝纸板，包括做为支撑主体的蜂窝纸芯，纸质的上板和下板分别粘合封闭蜂窝纸芯中各蜂窝柱孔的上下端口，所述原纸中纵向纤维与横向纤维所占比例之差大于30％。
在原纸制纸过程中，由于，一般是将主纤维方向布置于纸张的纵向为主，便于在制纸工艺过程中牵拉的需要，所以，纤维排列多为纸张纵向，也就是纸张纵向上的纤维比纸张横向上的纤维要多，业界中基本形成这种概念，即沿纸张纵向排列的纤维为纵纤维，也就是纤维数量比较多的方向，将沿纸张横向排列的纤维称为横纤维，也既是纤维数量比较少的方向。用技术指标具体对纵向和纵向纤维的甄别，则以环压以及抗撕裂能力的差别来区别，纸张纵向的环压远大于纸张的横向环压，纸张纵向的抗撕裂能力远小于纸张横向的抗撕裂能力，如果以人肉眼可见方式判断的话，可以在纸张上方的45°观察纸张表面，可以看出纸张纤维的方向。由此，本发明中判断原纸主流纤维的方向也以上述三种方式来甄别。
本发明中纸板受力时，纸板局部会产生受压产生弯曲变形，在纸板周围固定的情况下，这种弯曲变形使得纸板的上面板和下面板都产生局部的微量拉伸，而下面板的变形量更大一些，此时，来自于变形部位两侧纸板面纸的弹性回复力也将对重物产生支撑力，在纸板面纸未被戳穿、折断之前，该弹性回复力是始终存在的，而做为纸板主要支撑体的蜂窝纸芯，在纸板面纸变形时，也同样会产生变形，同样的道理，在蜂窝纸芯上也会同样产生一个抵抗该变形的回复力，这个回复力的大小，就将取决于原纸的纤维构成，当柱孔平行方向纤维较多的时候，对该变形的抵抗能力较弱，甚至将其撕裂，而当柱孔垂直方向纤维较多的时候，将产生比较强的抵抗力，对纸芯也会有比较强的辅助支撑，另外，由于纸芯与表面面板是粘合为一体的，这样在面板受力时，力量会沿纸芯原纸的方向向四周分散，使周围的蜂窝组织共同承担压力，纸芯原纸中柱孔平行方向纤维较多，也就具有足够的拉力应对这部分压力，可以对表面面板提供更强的支撑，对于纸质材料而言，即使是蜂窝状的纸芯可以提供比较高抗压能力，但是与纸张的抗拉能力相比，仍然相差很多，所以，采用以横向纤维为主的蜂窝纸芯，其抗压能力比以纵向纤维为主的纸芯还要强。
本发明采用将原纸的纤维方向设置成平行于面纸，做成的纸芯可以具有更强的抗压能力。
附图说明
图1是本发明横纤维蜂窝纸芯的立体示意图。
图2是本发明横纤维蜂窝纸板的立体示意图。
图3是本发明蜂窝纸板受压变形后的受力示意图。
图4是本发明蜂窝纸板局部受压变形后周围纸芯的受力示意图。
具体实施方式
结合上述附图说明本发明的具体实施例。
由图1中可知，一种横纤维蜂窝纸芯，包括以至少两层原纸10重叠间隔粘合后，再展开形成的立体纸芯20，该纸芯20各层原纸10未粘合部分展开后形成上下贯通、相互连接的蜂窝状柱孔30；所述原纸10的纵向纤维11垂直于柱孔30的轴线，所述原纸10的横向纤维12平行于柱孔30的轴线，在原纸10的所有纤维中所述纵向纤维11所占比例大于横向纤维12所占比例，所述原纸10中纵向纤维11与横向纤维12所占比例之差大于30％。
由图2至图4中可知，这种以横纤维蜂窝纸芯为主制作的纸板，包括做为支撑主体的蜂窝纸芯20，纸质的上板40和下板50分别粘合封闭蜂窝纸芯20中各蜂窝柱孔30的上下端口，所述原纸10包括垂直于柱孔30轴线的纵向纤维11以及平行于柱孔30轴线的横向纤维12，在原纸10的所有纤维中所述纵向纤维11所占比例大于横向纤维12所占比例，所述原纸10中纵向纤维11与横向纤维12所占比例之差大于30％。
结合图3和图4对纸芯和纸板受力情况进行详细的分析，在纸板受到重物W的压力F1时，纸板局部会产生受压产生弯曲变形，在纸板周围固定的情况下，这种弯曲变形使得纸板的上板40和下板50都产生局部的微量拉伸，纸板被拉长延伸了一定的长度ΔL，而下板50的变形量更大一些，重物W在纸板的上板40和下板50都会形成了向变形部位的水平拉力F2，根据作用与反作用力原理，必然产生一个来自于变形部位两侧纸板上板40和下板50的弹性回复力F2’，这个反作用力F2’将产生两个方向的分力，其中垂直方向上的分力必将对重物W产生一个支撑力，也就是加强了纸芯抵抗压力F1的反作用力F1’，而水平方向上的分力将保护纸板不被破坏，在纸板未被压垮、折断之前，该弹性回复力是始终存在的。而做为纸板主要支撑体的蜂窝纸芯20，在纸板的上板40和下板50变形时，也同样会产生变形，在这个变形中不但有垂直方向的压缩变形，而且还有在水平方向上的拉伸变形，对于压力作用点来说，该变形带给该点的是垂直压力F1，对于该压力作用点周围的组织来说，该变形带来的更多的是拉伸力F2，这个变形在蜂窝纸芯20上也会同样产生一个抵抗回复力F1’和F2’的一部分，因为无论是横向纤维还是纵向纤维的纸芯，垂直抵抗回复力F1’基本上差距不大，这个回复力(也就是支撑力)的大小，就将取决于F2’，当原纸的纤维构成中柱孔平行方向纤维较多的时候，F2’比较小，对该变形的抵抗能力较弱，甚至将其撕裂；而当柱孔垂直方向纤维较多的时候，F2’比较大，将产生比较强的抵抗力，对纸芯也会有比较强的辅助支撑，就如蹦床原理一样。另外，由于纸芯与表面面板是粘合为一体的，这样在面板受力时，压力F1会沿纸芯原纸的方向向四周分散形成拉力F3，促使周围的蜂窝组织产生抵抗拉力F3的反作用拉力F3’，周围蜂窝组织共同承担压力，如果纸芯原纸中的纵向纤维多，也就具有足够的反作用拉力F3’应对这部分压力，可以对表面面板提供更强的支撑，对于纸质材料而言，即使是蜂窝状的纸芯可以提供比较高抗压能力，但是与纸张的抗拉能力相比，仍然相差很多，所以，采用以当柱孔垂直方向纤维较多为主的蜂窝纸芯，其抗压能力比以柱孔平行方向纤维较多为主的纸芯还要强。尤其是采用六边形柱孔的蜂窝纸板，对于横向拉力而言，构成了一个个的三角支撑，所以，这种六边形对于分散局部压力以及周边对于变形部位的支持都达到了最佳，这也就是为什么六边形柱孔的蜂窝纸芯抗压性能更优的原因所在，而原纸采用以柱孔垂直方向纤维较多为主，就更能够发挥六边形柱孔的蜂窝纸板优越性，提供更大的支撑能力，使纸板具有更强的抗压能力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种横纤维蜂窝纸芯，包括以至少两层原纸(10)重叠间隔粘合后，再展开形成的立体纸芯(20)，该纸芯(20)各层原纸(10)未粘合部分展开后形成上下贯通、相互连接的蜂窝状柱孔(30)；其特征在于：所述原纸(10)的纵向纤维(11)垂直于柱孔(30)的轴线，所述原纸(10)的横向纤维(12)平行于柱孔(30)的轴线，在原纸(10)的所有纤维中所述纵向纤维(11)所占比例大于横向纤维(12)所占比例。
2.根据权利要求1所述的横纤维蜂窝纸芯，其特征在于：所述原纸(10)中纵向纤维(11)与横向纤维(12)所占比例之差大于30％。
3.一种横纤维蜂窝纸板，包括做为支撑主体的蜂窝纸芯(20)，纸质的上板(40)和下板(50)分别粘合封闭蜂窝纸芯(20)中各蜂窝柱孔(30)的上下端口，其特征在于：蜂窝纸芯(20)中的原纸(10)包括垂直于柱孔(30)轴线的纵向纤维(11)以及平行于柱孔(30)轴线的横向纤维(12)，在原纸(10)的所有纤维中所述纵向纤维(11)所占比例大于横向纤维(12)所占比例。
4.根据权利要求3所述的横纤维蜂窝纸板，其特征在于：所述原纸(10)中纵向纤维(11)与横向纤维(12)所占比例之差大于30％。
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