[发明专利]蜂窝纸板能量吸收图及其在蜂窝纸板生产中的应用

说明书

技术领域

本发明属于蜂窝纸板性能检测应用领域，具体涉及一种根据蜂窝纸板 能量吸收图进行蜂窝纸板结构优化选择方法和蜂窝原纸选择方法。

背景技术

随着人们对资源、环保、可持续性发展认识的加强，环保型产品越来 越受到人们的青睐。蜂窝纸板作为一种无污染、结构新颖、承重量大、成 本低、弹性好且具有良好的缓冲性能的包装材料受到包装界的高度关注， 并已顺利应用于大型机电产品的包装、家具、建筑材料等领域。

目前因缺乏对蜂窝纸板缓冲性能的一种系统有效的检测方法，使得在 蜂窝纸板制缓冲衬垫的设计与选材时主要是靠蜂窝纸板提供商的经验来完 成，通过经验完成的设计的准确性不高。

包装用缓冲材料的设计与选择主要分为两部分，一部分是在所有的候 选材料中，对于给定的用途，选择出最佳的侯用材料；另一部分是如何对 选定的材料的结构、密度和厚度等性能指标最优化选择以达到包装效率的 最大化。传统的缓冲材料表征方法，如应力—应变曲线，最大加速度—静 应力曲线等都只能代表一种特定的材料性能，如果进行优选，则需要试验 测出每种可能材料的缓冲特性，再从中进行优选。事实上，制作出每种可 能的材料进行测试是不现实的，这需要耗费大量的人力物力。再有就是蜂 窝纸板的缓冲性能受应变率影响较大，对于任何一种材料均需做其不同应 变率下的缓冲性能试验，这使传统的应力—应变曲线和最大加速度—静应 力曲线在进行蜂窝纸板的优化设计与选材时遇到难题。尽管上述两种曲线 在进行蜂窝纸板优化设计时可以作为参考依据，但无法实现蜂窝原纸的优 化选择和蜂窝纸板结构的优化选择。

发明内容

为了解决现有技术问题中存在的对蜂窝板芯的结构设计与选材缺乏一 种系统有效的方法，不能针对具体产品的缓冲包装需求，给出优化蜂窝纸 板结构及优化蜂窝纸板选材并提高单位成本材料的包装效率这一技术问 题，本发明提供了蜂窝纸板能量吸收图及其在蜂窝纸板生产中的应用。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案为：提供一种运用蜂窝纸 板能量吸收图进行蜂窝纸板结构优化选择的方法，所述方法包括步骤：

A1：在所述蜂窝纸板能量吸收图中找到对应的峰应力值σ_p/E_s，并在所 述蜂窝纸板能量吸收图中画出对应的应力线；

A2：选择一个适宜的蜂窝纸板厚度T₁，用它从冲击速度v，根据公式 估算出近似应变率

A3：用插值法在应变率的平行线族里找到应变率为的直线，该线与所 述A1步中所画的应力线相交，由交叉点确定log(W/E_s)的对应值，且由蜂 窝原纸的固体模量E_s计算出单位体积的吸能量W；

A4：用所述A3步中得到的W值，已知的吸收能量U以及被包装物与 蜂窝纸板的接触面积A，计算出新的蜂窝纸板的厚度T₂；

A5：用所述A4步中的所述T₂值按照所述A2步中的方法计算新的应变 率再按所述A3步中的方法确定新的log(W/E_s)、W，再按所述A4步中 的方法得到新的T₃；

A6：重复上述步骤，直到所计算的蜂窝纸板的厚度T收敛于某个值， 该值即为蜂窝纸板的最佳厚度，再根据最终应变率与应力线的交叉点的位 置，根据所述能量吸收图上的纸蜂窝胞壁厚跨比平行线族找到最佳的纸蜂 窝胞壁厚跨比，所得到的所述蜂窝纸板的最佳厚度和最佳的纸蜂窝胞壁厚 跨比即为所述蜂窝纸板的优化结构。

一种运用蜂窝纸板能量吸收图进行蜂窝原纸选择的方法，所述方法包 括步骤：

B1：根据被包装物的跌落高度H，得到所述被包装物的冲击速度v和所述 被包装物吸收的冲击能量U＝mv²/2，由蜂窝纸板与被包装物之间的接触面积 A和蜂窝纸板的厚度T，得到所述蜂窝纸板的体积V，并由此得到所述蜂窝纸 板每单位体积吸收的能量W＝U/V；因为所述被包装物的脆值a为已知，则所 述被包装物的最大许用包装力F＝ma和最大许用峰应力σ_p＝F/A；

B2：选择蜂窝原纸固体模量的一个适宜值E_s，在已知的所述蜂窝纸板能 量吸收图中绘出与W/E_s和σ_p/E_s的数值相对应的直线，两直线相交于点A；