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幾種常見的緩衝用紙包裝材料結構特征簡析

發布時間:2015-06-26 來源:中山市CQ9电子游戏包裝科技有限公司

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隨著國家對“白色汙染”的重視,用環保型材料代替泡沫塑料作為緩衝包裝材料成為緩衝包裝的一個發展趨勢,全紙包裝也成為避免貿易壁壘的現代包裝的新寵。近幾年,紙包裝材料的結構開發得到了飛速的發展。緩衝材料的結構也從單一型轉向複雜型,從工藝型轉化為功能型。這裏以紙蜂窩材料、瓦楞紙板和紙漿模塑製品為例概述緩衝用紙材料的結構開發情況。

紙蜂窩材料

紙蜂窩以質輕、環保、隔音、防震、性價比高等優點而著稱,它主要用來製作緩衝襯墊吸收產品運輸或裝卸過程中受到的衝擊或振動。紙蜂窩的結構形式主要有正六角形、帶加強帶的六邊形、矩形、棱形、瓦楞形、正方形、疏排圓形、密排圓形、三角形等。傳統的紙蜂窩結構(圖1)呈正六角形,它靠多層紙交錯塗膠粘貼,幹燥後切塊,再拉開形成正六角形結構。正六角形紙蜂窩屬於勞動密集型產品,不適合於全自動化生產。

圖1

圖1、2、3、4

2000年Pflug申請了折疊型瓦楞紙蜂窩(圖2)的專利,它是利用原有的瓦楞紙板生產線,增加分切、旋轉、折疊和粘貼工序而製得。瓦楞紙板折疊型蜂窩粘貼和切塊比較困難,瓦楞型紙蜂窩的單向壓縮強度非常高,特別適合於重型產品的緩衝包裝。

2004年Basily發明了直接用紙借助於模壓工藝製得的3D紙蜂窩(圖3),它適合於自動化生產,在兩個正交方向上具有各向同性,這樣的包裝材料能使生產者降低成本,節約空間,最少地使用材料,它是引導包裝材料改革創新的生力軍。圖3的3D折疊型紙蜂窩芯由牛皮紙加工而成,它們均可由平張紙生產而來。3D折疊型紙蜂窩芯采用了新型的包裝機械技術,它可以高速生產,而且其生產成本低於現在的傳統紙蜂窩芯的生產成本。

3D折疊型紙蜂窩芯最主要的特征是它們與當前蜂窩結構防損抗震相比較能吸收大量的能量。另外,3D折疊芯能夠提高單位材料的吸能率,使其成本降低。

Basily和Elsayed的發明Chevron Pattern折疊方式可以做成立方形塊(圖4(a))或圓柱桶狀(圖4(b))的形式起到緩衝的作用。Chevron Pattern折疊芯可以大大降低包裝的尺寸和重量,節省製造商的資源和資金,而且可以實現運載過程中的包裝輕量化。


由於3D折疊型紙蜂窩可以旋轉、纏繞、彎曲,使其可以很方便地用於加工任意的包裝製品,3D折疊型紙蜂窩製作的包裝比較小、輕且有較好的保護產品的作用。不規則的易碎產品可以用3D折疊型紙蜂窩纏繞後放於其它的包裝容器內(圖5)。采用新的紙張折疊技術可以做到包裝上麵無需印刷,而且采用這種折疊技術可以做成公司的LOGO,所需的實體顏色等。3D折疊型紙蜂窩既可以起到促銷的作用也可以起到保護產品以防衝擊和振動的作用。

圖5

圖5、6、7、8、9

為了進一步改進紙蜂窩芯的加工性能,提高其自動化生產能力,2007年筆者開發了多種適合於紙加工的蜂窩夾芯結構,它均采用兩種大小波紋交替出現的波紋紙交替層疊粘接而成。

瓦楞紙板

為了代替泡沫塑料,人們紛紛用瓦楞紙板結構開發多種瓦楞紙板組合型的緩衝包裝材料。1996年KimDoWook和KimKiJeong在原有瓦楞紙板的基礎上開發了double-ply加強型瓦楞紙板(圖6),將原來三層瓦楞紙板中的夾層變為兩層波紋狀的瓦楞層,在基本上不增加瓦楞紙板的厚度的基礎上增加了瓦楞紙板的壓縮強度。Myung HoonLee等對五種不同結構形式[單層SW、雙層DW、單層帶有雙夾芯DM、雙層帶有一個雙夾芯(AA’+Aflute)DMA、雙層帶有一個雙夾芯(AA’+Bflute)DMB]的瓦楞紙板分別沿MD方向和CD方向進行了四點彎曲實驗,結果表明新型結構的瓦楞紙板與傳統的瓦楞紙板相比有較好的結構優勢。郭鵑等也對4層double-ply瓦楞紙板和五層瓦楞紙板進行了對比實驗。郭彥峰等分析了X-PLY超強瓦楞紙板的結構特征,並進行了耐破強度、戳穿強度、平壓強度和邊壓強度等的對比試驗。2007年筆者對多種瓦楞複合材料(圖7)的靜態壓縮與動態壓縮性能進行了測試,並比較了不同瓦楞複合材料的承載和緩衝性能。折疊型瓦楞複合材料的承載性能很高,其靜態緩衝吸能量也較大,比較適合於重量大,且表麵堅硬的產品的緩衝包裝。0/90/0交*疊置瓦楞複合材料和0/0/0平行疊置瓦楞複合材料的緩衝性能非常相似,其承載能力不高,但回彈性較好,比較適合於表麵硬度差、易碎、脆值小的產品包裝。

瓦楞/蜂窩/瓦楞複合材料的承載性能很大程度上取決於蜂窩夾芯的力學性能。瓦楞/蜂窩/瓦楞複合材料以很少的材料大大提高了複合材料的厚度,且其緩衝吸能效率比單純的瓦楞疊置有所提高。後來,筆者改善原有的瓦楞夾芯結構發明了高彈瓦楞紙板結構(圖8)。

紙漿模塑製品

紙漿模塑製品主要應用在工業品內包裝,禽蛋托盤,鮮果托盤,食品及其半成品包裝、醫療器具包裝,製作兒童玩具、戲劇道具、工藝品底坯、家具、零部件等的特種材料,軍工、服裝等行業包裝等。紙漿模塑製品一般采用多套模具組合加工而成。隨著模具技術的完善,目前已可生產形腔式紙漿模塑製品。該類紙漿模塑製品多作為盛器或裝飾物[13]。組合加工形式則是通過多個不同形狀的紙漿模塑體在成型時,通過組合實現某種應用需要,完成所需的包裝功能。在國外一次性紙漿模塑尿壺已經替代了聚酯材料製作的多次性使用尿壺。因此,隨著模具技術的完善,紙漿模塑製品的結構越來越趨向於複雜化,細致化。

除了傳統的蜂窩紙板,瓦楞紙板和紙漿模型製品外,目前滿足環保需求的發泡紙粒子也逐漸被開發並應用於電子產品的緩衝之中。德國漢堡某公司將廢舊紙張切碎後與澱粉混合在一起,將這種漿狀物質製成顆粒,放入密封的容器中,施加高壓和高溫蒸汽,然後急速減壓,顆粒包裝便起泡沫,形成多孔的小球製成泡沫包裝材料(圖9),可用於作為緩衝材料,緩衝性能優於EPS。適合電子、儀器和敏感材料的緩衝包裝。

綜上所述,隨著近幾年環保和包裝減量化需求的日益加大,以及機電技術的進一步完善,緩衝材料的結構得到了飛速發展,結構各異、適合於專用產品的緩衝材料及其結構應運而生。緩衝材料的結構都從單一型轉向複雜型,從工藝型轉化為功能型。紙蜂窩由傳統的結構上的變化發展成為成型工藝的創新;瓦楞紙板也由單一的瓦楞結構轉變為瓦楞組合結構;紙漿模塑製品隨著模具技術的進一步完善,日趨細致化、結構複雜化。

 



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