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蜂窝纸板中蜂窝的结构性能研究

发布时间:2007/2/9 10:21:26
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1. 研究目的与意义:
  蜂窝纸板是一种新型环保材料,它在节约木材、减少 白色污染、消除贸易壁垒和经济经济性方面具有广 阔的发展前景。蜂窝纸板具有质轻、比强度高、减 震、耐冲击和节省材料等优点。
    文章经过对实验数据的分析处理,分析厚度、 环境等对纸板平压、侧压以及弹性模量的影响,并 讨论分析结果,zui终在理论和实验的基础上得出蜂 窝纸板的优势及综合性能*时的厚度和环境条件。
2. 影响蜂窝纸板强度性能的因素 :
    影响蜂窝纸板性能的因素很多,其破坏的机理十分复杂, 如蜂窝 芯纸的好坏,蜂窝厚度以及生产工艺的好坏等都对蜂窝纸板强 度都有影响。另外,蜂窝孔的形状对强度也有影响 ( 见下图 ) 。其中以有加强带的六角形蜂窝的强度为zui高,其次是正六边形蜂窝。

( a ) — 正六角型;( b ) — 菱形;( c ) — 矩形;( d ) — 正弦曲线型;( e ) — 有加强带六角型
                           不同形状蜂窝孔
3. 蜂窝纸板的性能研究
(1) 实验取材及实验环境
    平压和侧压试样均为 60 × 60 × 10mm 、 60 × 60 × 20mm 、 60 × 60 × 25mm ,其中,侧 压试样随蜂窝六边形方向的不同分为两种,我们称为 A 、 B 两种类型,如下图所示 。弹 性模量试样分别为 200 × 60 × 10mm 、 200 × 60 × 20mm 、 200 × 60 × 25mm 。
(2) 实验条件分为以下三种:
条件Ⅰ: 60 ℃恒温条件:将试样放在干燥箱里存放 30 小时后取出密封并迅速进行试验, 测得试样此时终含水率为 2.73% ;
条件Ⅱ:常温条件:常温下( 24 ℃- 26 ℃)、平均相对湿度约 55% ,试样终含水率为 8.30% ;
条件 Ⅲ :湿度 90% :将试样存放在恒温恒湿培养箱里存放 30 小时,此时试样终含水率为 13.94% 。
4.实验结果:
   
环境因子对蜂窝平压性能影响比较图 
 

    蜂窝纸板平压变形试样
  

  侧压实验环境因子对蜂窝侧压 A 影响比较图
 
  
      蜂窝纸板侧压力 — 位移曲线

在侧压实验过程中,我们发现了蜂窝纸板作为侧压材料时表现出 来的一个显著优势,左下图是一个典型的蜂窝纸板侧压力 — 位 移曲线图,右下图为一个经过侧压实验后的蜂窝纸板。
 

      相同环境因子对不同蜂窝纸板弹性模量比较图

5.实验分析总结:
(1)相同厚度的蜂窝纸板平压、侧压以及弹性模量值的大小均随着环境湿度的增 加而减小,即,干燥条件下,强度均zui大。
(2) 在相同的环境条件下, 20mm 厚度蜂窝纸板平压强度zui大,另外 10mm 与 25mm 相当。平压强度不是随着厚度的增加而简单的上升或下降。
(3) 在相同的环境条件下,弹性模量随着蜂窝纸板厚度的增加降低,即蜂窝厚度 增加,弹性模量值下降。
(4) 在相同的环境条件下, 10mm 蜂窝纸板的侧压值明显大于 20mm 与 25mm , 在相同环境相同厚度下的蜂窝纸板,侧压 A 方向要小于沿 B 方向侧压值。即 沿蜂窝 B 方向侧压强度更大。

 
 
文章作者:高炜 南京林业大学木材工业学院包装工程系
 

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