蜂窝纸板生产工艺改进

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蜂窝纸板生产工艺改进

李清，齐明思

（华北工学院，!太原!

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［摘要］!从蜂窝纸板生产对原材料、设备、厂房的要求及生产中原材料利用率、产品质量、生产效率等多个方面，对现有蜂窝纸板生产工艺进行了详细地分析。在分析的基础上，提出一套新的生产工艺：原纸消耗减少约%"!，用胶量不到原来的$"!，生产效率可提高&倍以上，成本大幅下降，产品的质量得到提高。

关键词：蜂窝纸板；生产工艺；改进

中图分类号："#’(&)$!文献标识码：$!文章编号：%""%**#$(#（+""&）"$*""%(*"#

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!!近年来，随着对蜂窝纸板优良性能的深入认识，蜂窝纸板被人们广泛接受。蜂窝纸板的应用范围越来越广，产量不断扩大，越来越多的厂家参与到蜂窝纸板的设备研制以及蜂窝纸板的生产中，并对蜂窝纸板的生产设备、生产工艺不断发展完善，以期提高产品质量和生产效率，蜂窝纸板的生产技术及生产设备得到前所未有的发展，但仍不能很好地满足市场对蜂窝纸板的品质及成本的要求。本文旨对现行生产工艺进行分析研究、加以改进，供生产设备厂商及生产厂家参考。

无论是横向上胶还是纵向上胶，蜂窝纸板生产工艺流程都可以用下面的流程%表示。流程中的每个工序又有多种生产方式，将各个工序的不同生产方式并列列入流程%中，即形成流程+。下面将借助流程+，对蜂窝纸板的生产工艺进行分析

蜂窝纸板是在蜂窝状结构的纸芯夹层上、下表面胶粘、复合面材而形成的板材。蜂窝纸板生产的核心技术是蜂窝纸芯的生产技术。目前，国内蜂窝纸芯的成型原理基本都是采用错位上胶原理，错位上胶原理见参考文献［%］。

根据蜂窝纸芯生产过程中上胶方向与芯纸幅宽方向的不同关系，蜂窝纸芯的生产工艺分为横向上胶和纵向上胶。所谓纵向上胶是指纸芯生产过程中，涂胶方向沿着与芯纸幅宽垂直

收稿日期：+""&!"(!%"；修订日期：+""&!"’!+(

作者简介：李清（%O((*），男，河南洛阳人，华北工学院讲师，主要从事包装工程教学与研究。

研究。

流程%：

送芯纸&制芯上胶&制芯&压纸芯&切纸芯&纸芯拉伸对拉&复合上胶&加热预脱水&预滚压&加热烘干&滚压&裁切&检验入库

流程+：

方向进行；横向上胶指纸芯生产过程中，涂胶方向沿着芯纸幅宽平行方向进行。由于蜂窝纸芯生产技术是蜂窝纸板生产的技术核心，蜂窝纸板的生产工艺按蜂窝纸芯的生产方式也分为横向上胶和纵向上胶+大类别。

+!蜂窝纸板的生产工艺流程

%!蜂窝纸板成型原理

%(

李清等"蜂窝纸板生产工艺改进

逐张送纸横向上胶层叠制芯

压纸芯&切纸芯&

连续送纸&纵向上胶&缠绕制芯&

手工拉伸对接面纸上胶复合红外加热脱水

预滚压&

自动拉伸对接&纸芯上胶复合&蒸汽加热脱水&微波烘干滚刀片裁切

滚压&检验入库

红外烘干&圆盘锯裁切&

目的。

［#］

!）"制芯。从总体上说制芯有缠绕式和层叠式。缠绕

式又可分为框架缠绕式和多棱体缠绕式。缠绕式和层叠式对比如下：（$）缠绕式采用连续上纸，连续制芯，生产效率高。生产装置也相对简单；（#）缠绕式材料利用率低。在切制纸芯中，约有$)’的边角料被切掉，而层叠式在切制纸芯中，仅有约)’被切除掉；（!）采用多棱体式制芯，材料利用率有所提高，但分切相对不易，劳动强度大。

鉴于目前蜂窝纸芯的生产速度远高于蜂窝纸板的复合速度，以及蜂窝纸板生产中材料利用率低是导致纸板生产成本高!"蜂窝纸板的生产工艺分析

现在对上面的流程#逐个工序进行工艺分析，研究现有蜂窝纸板生产过程各种工艺方法对原材料、设备、厂房的要求以及生产过程中影响材料利用率、产品质量、生产效率、生产成本等的因素，进一步提出改进工艺的途径。

$）"送芯纸。送芯纸目前有#种方式：逐张送纸和连续送纸。逐张送纸一般用于横向涂胶，连续送纸一般用于纵向涂胶。

逐张送纸的优点有：（$）上纸幅宽可随需要的蜂窝纸板幅宽确定，可控制边料切除量接近于最小。不会因为芯纸幅宽不匹配的原因造成过多的边料切除量；（#）为层叠法和横向涂胶制芯提供了条件。缺点是上纸设备复杂，上纸效率相对低一些。

连续送纸的优点是上纸设备简单，上纸效率相对较高一些。缺点有：蜂窝纸芯或蜂窝纸板的宽度受芯纸幅宽制约，经常会因为芯纸幅宽不匹配的原因造成过多的边料切除；后续制芯采用缠绕法，更进一步增大了制芯过程边料的切除量。

鉴于目前蜂窝纸板生产中材料利用率较低是造成蜂窝纸板生产成本较高的主要因素之一，建议采用逐张送纸。

#）"制芯上胶。目前有横向上胶和纵向上胶

［$!#］

。横向

上胶与纵向上胶对比如下：（$）横向上胶涂胶方向沿着与芯纸幅宽平行方向进行。芯纸宽度不受原纸的幅宽制约。可以根据需要裁切，可以利用窄幅芯纸做出宽幅面的蜂窝纸芯和蜂窝纸板。纵向上胶生产的蜂窝纸芯和蜂窝纸板幅宽受芯纸幅宽限制，生产宽幅面的蜂窝纸芯和蜂窝纸板较为困难

［$］

；（#）采

用横向上胶在制芯工序采用层叠制芯，原材料利用率较高；!）横向上胶要求芯纸进纸时只能采用逐张进纸。因此，上纸装置较复杂，上纸效率相对低一些。纵向上胶既可采用逐张进纸，也可采用连续上纸。既可采用层叠制芯，也可采用缠绕制芯；（%）采用横向上胶生产的蜂窝纸芯抗压强度不如纵向涂胶，这是由于蜂窝纸芯的纤维方向与抗压方向垂直，而不是平

行［$］

。纸张的抗压强度在纤维平行方向高于纤维垂直方向约

$&’；（(）横向上胶时胶线节距累计误差比纵向上胶大。因为生产中电机的转速不是恒定的，使得涂胶辊的转速也不是恒定

的［#］。同时，由于纸张的伸缩和张力不同的影响，也引起胶线

节距误差，造成蜂窝结构的不均匀。

因此，横向上胶与纵向上胶各有其优缺点。芯纸上胶装置既可横向上胶又可纵向上胶是最为理想的，可以满足多种需求

的主要因素之一。提高材料利用率，降低纸板生产成本是目前生产中应解决的主要矛盾。因此，采用层叠式制芯是较优的选择。

%）"拉伸对接。目前国内的自动拉伸对接设备技术上不甚成熟，但自动对接肯定是最终的发展方向。因为手工拉伸对接的品质很不稳定，且手工对接会造成接合部位不能均匀拉伸。

(）"面纸复合上胶。面纸复合上胶指为了将纸芯夹层与面纸胶粘复合到一起而进行的上胶过程。主要有两种方式：面纸上胶和蜂窝纸芯端面上胶。实际上面纸与纸芯胶粘接触面只是蜂窝纸芯的棱边部分与面纸接合。因此采用面纸上胶将有!*%以上的胶液是多余无用的，而且该部分胶液为后序蜂窝纸板的烘干及生产带来很多困难。目前之所以采用面纸上胶是由于沿袭了瓦楞纸板复合上胶设备的原理。蜂窝纸芯端面上胶，胶液的用量不到面纸上胶的$*%，胶液用量的减少同时也就减少了半成品的含水率和烘干的难度。没有必要担心蜂窝纸芯端面上胶后在复合滚压过程塌陷。实际上采用纸芯端面上胶生产的纸板因含水量较低，在滚压时的强度远大于面纸上胶的纸板。值得一提的是，在蜂窝纸芯端面上胶的复合设备比起面纸上胶复合设备并不复杂。因此，复合上胶应在纸芯端面上胶，放弃采用瓦楞纸板原理的面纸复合上胶设备，开发在纸芯端面上胶的复合设备。

+）"预脱水。预脱水采用的烘干方式有多种，目前比较常用的有远红外脱水和蒸汽加热脱水。远红外脱水的热辐射范围较宽广，常用于直接脱水，因此对于纸芯的脱水效果要比蒸汽加热脱水的效果好，而且远红外线可以单机使用，不需要蒸汽供汽系统。因此远红外脱水最适合没有蒸汽供汽系统又采用纸芯上胶的生产工艺。蒸汽加热脱水的热幅射范围较小，常用于接触脱水。较适合面纸上胶时脱水，对于有供汽系统的厂家，蒸汽加热脱水的装备也很简单。需要说明的是，面纸上胶采用远红外加热脱水，由于脱水速度较快，后续复合易开胶。

,）"蜂窝纸板烘干：目前基本上采用微波烘干，这是由于蜂窝纸板在复合预滚压后，水蒸汽将封闭在互不相通的蜂巢内，采用外幅射式加热烘干，产生的水蒸汽排不出，很易造成气泡和开胶，而微波加热不会形成气泡和开胶。如果加上针滚辅助排气，效果更加理想。采用微波加热烘干的缺点是：设备较

$,

（

包装工程"BEFGEHIJHKJHIJKKLIJHM:N,’/J:O/’..#

为昂贵。对于单台微波，脱水率不高，因此对于面纸上胶，水分含量较大的纸板，经过单台微波脱水后，纸板含水率仍很高，纸板会很软，不成形。这也是为什么那么多人怀疑微波烘干的效果的主要原因。而采用纸芯上胶的纸板，经过微波后，纸板含水率接近使用要求，生产的纸板也较硬。因此，微波烘干是蜂窝纸板烘干的较好方式。但在微波烘干前，蜂窝纸板的含水率应预先降到较低水平，才能收到较好的烘干效果。

!）"裁切。裁切涉及到成品纸板的精度和外观。早期由于生产的纸板含水率高，纸板较软，主要采用圆盘锯，能较好切断这些软纸板，但圆盘锯切割的纸板的边缘较毛，尺寸精度也较差。切割时粉尘噪音也较大。随着纸板生产工艺的改进，生产的纸板含水率的降低，生产的纸板会很硬，使用滚切刀片裁切成为可能。其裁切的纸板边缘好，精度也高，噪音低，目前裁切较厚的蜂窝纸板尚有一定的困难。

参

考

文

献

滚压&微波烘干&滚压&滚切刀片裁切&检验入库

采用以上改进后的蜂窝纸板生产工艺，材料利用率、产品质量、生产效率、生产成本都将得到很大改善。采用层叠法制芯，原纸切除率将由大约$!%降到约!%。采用纵向、横向上胶均可实现的上胶装置制芯，可生产各种宽度的蜂窝纸芯和蜂窝纸板，而且可将边料切除量减至最少。面纸复合过程中，采用纸芯端面上胶，用胶量不到面纸上胶的$&#。由于纸板含水量的大大降低，后续微波烘干速度及纸板生产速度将由’(&()*提升至!(&()*以上，且成品纸板的平整度将极大地得到改善。纸板含水率的降低使得滚切刀片裁切以及连续自动开

［+］

箱成为可能。并将提高成品纸板的精度和外观质量，降低

裁切噪音和粉尘。

#"结"语

［$］"唐小军,蜂窝纸板技术分析及在空调包装上的应用［-］,中国包

综合上面的分析，整理出改进后的蜂窝纸板生产工艺流程如下：

逐张送芯纸&纵向或横向涂胶&层叠制芯&压纸芯&切纸芯&自动拉伸对拉&纸芯上胶复合&远红外线预脱水&预

装，’..’，（+）

胡协方，林益平,蜂窝纸板成型机理及工艺的研究与探［’］"郝喜海，

讨［-］,包装工程，’..+，’#（+）

［+］"叶柏彰,蜂窝纸板在电子信息产品上的应用情况分析［-］,包装

工程，’..+，’#（’）

)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

（上接第$/页）#"结"语

综上所述可得出：$）由扫频激振法，可以测出不同载荷下蜂窝纸板固有频率。不同纸板厚度的固有频率可准确区别开；’）蜂窝纸板的固有频率，在不同载荷应力下，其分布规律不同于其他缓冲材料。

以上结论经验可用于同类或相近材料固有频率测定参考，

图

+"蜂窝纸板静应力!固有频率曲线

以及蜂窝纸板防振应用。

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"固有频率最低值所在静应力位置，与硬质橡胶纤维""$）

［’］及聚氨脂相近，在@./AB>的应力附近。

参考文献

［$］"王瑞栋，苏鹏福,包装动力学与结构设计［C］,重庆：重庆大学

出版社，$DD+

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［+］"过梅丽,高聚物与复合材料的动态力学热分析［C］,北京：化学

工业出版社，’..’

［#］"刘功，赵延伟，靳桂芳,包装测试技术［C］,长沙：湖南大学出版

社，$D!D

［/］"刘功，靳桂芳，康永刚,包装测试［C］,北京：中国轻工业出版

社，$DD#

""’）"轻载荷下，该蜂窝纸板最大固有频率值，低于硬质橡胶纤维，但高于聚氨脂和聚乙烯泡沫材料

［’］

。

+）"随载荷静应力增加，固有频率平缓下降至最低点后平缓上升；但上升幅度低于轻载荷阶段。

试验存在以下局限性：试样为同一企业产品，试样尺寸、材料决定了数据的普遍意义有限。再有试样面积与更大面积试样测试效果之间的差别，有待用更大功率激振设备测试比较。尽管存在上述不足，本测试结果仍可对蜂窝纸板产品固有频率有所认识。

$!

蜂窝纸板生产工艺改进

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

李清， 齐明思

华北工学院,太原,030051包装工程

PACKAGING ENGINEERING2004，25(5)9次

1.唐小军 蜂窝纸板技术分析及在空调包装上的应用 2002(03)

2.郝喜海.胡协方.林益平 蜂窝纸板成型机理及工艺的研究与探讨[期刊论文]-包装工程 2003(03)3.叶柏彰 蜂窝纸板在电子信息产品上的应用情况分析[期刊论文]-包装工程 2003(02)

1.期刊论文 马苏常.檀润华 基于TRIZ的粘贴式蜂窝纸板生产工艺创新设计 -煤矿机械2010,31(4)

运用TRIZ原理和技术,针对目前粘贴式蜂窝纸板生产工艺的不足,对粘贴式蜂窝纸板生产工艺进行技术冲突分析,由冲突矩阵得到相应的冲突解决原理一曲面化原理和不对称原理,并结合粘贴式蜂窝纸板生产工艺的特点,创新设计了螺旋式成型工艺,解决了粘贴式蜂窝纸板生产工艺中存在的问题.

2.期刊论文 崔立华.朱婷婷.黄俊彦.CUI Lihu.ZHU Tingting.HUANG Junyan 蜂窝纸板生产工艺技术 -中国印刷与包装研究2009,1(3)

蜂窝纸板是利用仿生原理将芯纸制成蜂窝状结构的纸芯后,再与面纸复合而成的板状材料.用其制作的包装制品具有质量轻、强度高、成本低、缓冲性能好等特点,可取代EPS发泡塑料,消除白色污染,保护自然环境,是一种符合21世纪发展要求的环保型新材料.本文对蜂窝纸板的生产工艺和技术进行了研究和探讨.

3.期刊论文 孙亚平.卢立新.蔡和平 纸蜂窝结构平压性能的实验研究 -包装工程2003,24(1)

通过对蜂窝纸芯和纸板平压强度的测试,分析孔径比、厚度对蜂窝纸芯平压强度的影响以及纸芯和纸板平压强度的差异,探讨了生产工艺对蜂窝纸板平压强度的影响.

4.期刊论文 王保吉.赵建周.WANG Bao-ji.ZHAO Jian-zhou 纸芯连续全自动蜂窝纸板生产线的电气控制系统设计 -轻工机械2006,24(3)

采用横向涂胶、纵向切割、纸芯连续的蜂窝纸板生产工艺可提高生产效率,并实现全自动生产.基于PLC具有PID调节的变频调速和张力调节闭环控制系统设计方案,能满足纸芯连续全自动生产的控制要求.

5.期刊论文 杜振杰.高万玉.杨世坚 新型绿色包装材料性能测试及生产设备研究 -包装工程2001,22(6)

研究了新型绿色包装材料——蜂窝纸板及其生产工艺、设备,同时对蜂窝纸板的几项主要技术指标进行了测试,并对发展蜂窝纸板提出了几点建议.

6.期刊论文 王冬梅 纸蜂窝芯结构的比较 -包装世界2006,""(4)

纸蜂窝芯以其质轻、环保、价廉、承载性能好、吸能、隔音而广泛用于包装、缓冲衬垫、家具、建材等领域.纸蜂窝芯的结构和生产工艺主要是借鉴金属蜂窝的成果而发展起来,它可以在上下表面贴纸形成复合夹层板,通常称之为蜂窝纸板.蜂窝纸板的结构变化要发生在纸蜂窝芯的形状上,纸蜂窝芯的形式多样,其结构如图1所示,(a)正六角形;(b)带加强带的六边形;(c)矩形;(d)棱形;(e)瓦楞纸板形;(f)正方形;(g)疏排圆形;(h)密排圆形;(i)三角形等[1～3].

7.期刊论文 "瓦中瓦"亮相包装市场 -中国包装工业2008,""(3)

对于家电、轻型设备等产品来说,由于其体积、重量较大,导致对包装件强度的要求很高.如何找到一种完全满足需要的包装,这个问题一直困扰着包装生产企业.尽管蜂窝纸板在其生产工艺和流程上已经有了很大的提高,但在后段不规则加工、印刷和美观程度等方面仍然无法满足用户企业的要求.

8.学位论文 孙亚平 纸蜂窝结构面外承载能力的研究 2003

该课题对纸蜂窝结构及其面外承载能力进行了理论建模和实验研究.研究工作主要包括:(1)运用薄板理论,综合考虑纸蜂窝的初始缺陷、纸的正交异性及大挠度特性,建立纸蜂窝的以剥离强度和材料抗压强度为控制的面外承载能力的计算方法.(2)通过理论计算和实验,研究纸蜂窝结构、材料等因素对纸蜂窝平压强度的影响.结果表明,理论分析与实验结果基本相符;两种模型的综合,能够较好他说明面外承载机理,解释实验现象.(3)实验研究蜂窝纸板及蜂窝纸芯平压强度.分析发现,纸蜂窝的面外承载能力基本决定了蜂窝纸板的面外承载能力;生产工艺对蜂窝纸板的面外承载能力的影响很大.(4)初步探讨了纸蜂窝面外压缩的破坏机理,指出剥离破坏在蜂窝结构的破坏过程中,起到了诱发整体结构失稳的作用.而结构的失稳,使得纸蜂窝达不到材料的抗压极限.(5)推导了纸蜂窝平压强度的简化计算公式.该课题的研究,特别是剥离强度模型的建立,对于认识纸峰窝面外压缩破坏机理、缓冲性能,进行纸蜂窝结构和工艺优化设计,提高产品质量等,都有着重要的意义.

1.叶婷.王莉 蜂窝纸芯加工技术及关键参数[期刊论文]-轻工机械 2010(2)2.何吉利 蜂窝纸板切割机的设计与分析[期刊论文]-制造业自动化 2009(8)3.陈琼.吕原君 新型送纸架的设计与控制分析[期刊论文]-包装工程 2009(4)4.孙英达 复合纸板烘干技术及关键工艺参数的研究[期刊论文]-包装工程 2009(1)5.陈琼.吕原君 蜂窝芯条对接设备的控制分析[期刊论文]-包装工程 2008(12)6.张改梅.胡玉玲 不同规格蜂窝纸板缓冲性能的研究[期刊论文]-包装工程 2008(10)

7.李厚民.卢宸华.谢一魁 预压对蜂窝纸板缓冲性能的影响[期刊论文]-包装工程 2007(6)

8.张媛.王小北.田正兵 蜂窝纸板生产线中冷却机升降架的有限元分析[期刊论文]-包装工程 2007(1)9.张媛.傅程 蜂窝纸板的静态特性研究[期刊论文]-包装工程 2005(3)

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