[发明专利]由瓦楞纸板制成的折叠蜂巢及其制造工艺和装置

说明书

本发明涉及蜂巢芯层，例如用于包装和结构性场合的夹层材料，以及制造这种蜂巢芯的工艺和装置。

在航空航天领域，几十年来已经成功地采用蜂巢芯来作为夹层面板和板材的芯层材料，这种材料能抗翘曲和弯曲。这些蜂巢芯大多是六边形或过膨胀形(over-expanded)的，主要是由铝或浸渍酚醛树脂的芳族聚酰胺(aramide)纤维纸构成，并且通常是用膨胀工艺来制作的。一具有两个通常粘接的覆盖层的夹层结构可提供非常高的刚度/重量比和强度/重量比。目前，在其它很多工业分支领域，对具有优良比重材料特性的轻型夹层内芯材料的需求正持续增长，因此，在此期间有一半以上的蜂巢芯材料用于其它领域。

在汽车和其它与之相当的市场中，若采用蜂巢来作为包装材料，就需要快速而连续地来生产蜂巢芯层，以便获得能与瓦楞纸板和其它低成本材料相媲美的产品。

带有蜂巢芯的夹层在材料平面内具有较高的单位抗压缩强度，这是因为覆盖层具有最佳的、独立于实际取向的支承作用。与带有瓦楞(波纹)内芯(例如瓦楞纸板)的夹层相比，特别是在机器的加工方向上，可以获得较佳的边缘抗压缩性和抗弯刚性值。于是，可以显著地降低重量和减少材料。由于有垂直的、相互支承的单元壁，因而在相对于材料平面成直角的方向上也可以获得好得多的压力特性。此外，带有蜂巢芯的夹层具有较佳的表面质量，这对于印刷包装材料来说是非常重要的。由于存在这些优点，并且对低成本内芯的需求日益增加，因而过去已经进行了多种努力来降低蜂巢芯的较高的制造成本。

已知有很多工艺，其中是将单个的材料条带或连续的幅材在各个交替的位置上进行粘贴，然后再膨胀拉伸(Bova的US4,500,380、Hering的DE19609309、Schmidlin的US4,992,132、Meier的US5,334,276)。这些工艺已经被用于纸制蜂巢的部分自动化生产，纸制蜂巢的单元尺寸为大约10mm以上，可以用于内包装、边缘和角部元件、以及平板架(pallet)。在膨胀过程中所需的力和材料应力使得粘合剂的要求以及单元壁之间的粘接的要求变高。借助预先刻制的折叠线，肯定可以减小这些力，但是蜂巢的几何结构的规则性会由于膨胀过程而变差，特别是在纸制蜂巢具有较小单元尺寸的情况下。在单元尺寸较小的情况下，会显著地增加内应力和所需的膨胀力。为此，这些工艺对较小的单元尺寸来说是有问题的，并且更难以实现自动化。此外，生产速度受到纸板的所需横切的限制。

同样地，还已知有很多工艺，其中是将单个的瓦楞形或梯形幅材或条带以交错的方式来粘贴(Jurisisch的US3,887,418、Fell的US5,217,556、Casella的US5,339,221、Duffy的US5,324,465)。由于各幅材必须要定位和运送，因而借助这些工艺很难实现具有高生产速度的连续生产过程。

另外，还已知有很多工艺，其中是对瓦楞纸板进行加工来形成蜂巢芯。在其中一种工艺中，将瓦楞纸板用作蜂巢芯的单元壁(Hess的US4,948,445)。在此情况下，供给瓦楞纸板的单张片材，这些片材具有沿生产方向延伸的槽，并用短的横切口穿过瓦楞纸板的整个厚度。于是，随后可以沿生产方向进行折叠，从而制造出具有相对较大的单元尺寸和相对较厚的单元壁的膨胀、瓦楞化的内芯。该工艺与借助连续幅材进行膨胀加工的过程基本相同。

另外，还已知有一些蜂巢和工艺，其中是将一瓦楞纸板幅材(Kunz的US3,912,573)或具有横向于生产方向的槽的单个瓦楞幅材(Kunz的WO91/00803)切成条。在将幅材切割成条带之后，将各条带相互粘接而形成蜂巢芯层。该工艺需要单个条带或专用的定位胶带具有一定的尺寸，以便确保其运送。由于条带具有一定的尺寸，因而在条带转动之后，会使幅材的宽度尺寸显著减小。为了使蜂巢芯层的宽度不致太小，需要在另一个生产步骤中将条带切开，并将它们粘接起来而形成一蜂巢块，随后再沿着横向于生产方向的方向以相当慢的速度来传送。对于高度较小的蜂巢而言，如果需要，必须将蜂巢块切开。用这样一种工艺生产的蜂巢具有介于单个瓦楞形或梯形单元壁条带之间的单个直条。还已知的是，这种加强型蜂巢可以通过一蜂巢块的手工生产(Darfler的WO95/10412)来获得。在此，是将单个的平层放在各瓦楞层之间并与它们相粘接。