1.蜂窩紙的起源
科學家發(fā)現,蜜蜂所做的六角六面狀窩是一個杰作,它以最少的材料消耗,構筑成極為堅固的蜂窩,其結構要比其他任何形狀的結構更強有力。因為這種多墻面的排列和一系列連續(xù)的蜂窩形的網狀結構,可以分散承擔來自各方的外力,使得蜂窩結構對擠壓力的抵抗,比任何圓形或正方形要高得多??茖W家對蜂窩結構的研究,給人們的啟迪是,即使非常纖薄的材料,只要把它制成蜂窩形狀,就能夠承受很大的壓力。正是受到蜂巢的啟發(fā),蜂窩結構材料才開始面世的。
蜂窩板一般分金屬和非金屬兩大類。金屬類蜂窩板主要適用于飛機制造業(yè)、汽輪機制造業(yè)、船舶制造業(yè)、交通運輸業(yè)等。非金屬類蜂窩板又分纖維類和紙類。纖維類蜂窩板主要用于交通運輸業(yè)、室內裝飾業(yè)以及家具業(yè)等;紙類蜂窩板主要用于包裝業(yè)、建材業(yè)、家具業(yè)等。包裝業(yè)用的紙類蜂窩板,即蜂窩紙板,主要用于制作包裝箱及運輸包裝。
2. 蜂窩紙芯的成型理論
蜂窩紙芯的成型原理,可以通過一個簡單的小試驗進行說明。首先在一張紙條的一側沿紙條長度的垂直方向上涂上節(jié)距(T)、寬度(B)、相等的若干條膠線,而且節(jié)距是膠線寬度的4倍,T="4B,同樣我們在另一條紙條上也涂上相同的膠線,然后將兩條紙條錯位復合,就可以形成一個正六邊形的蜂窩結構。
至于錯位粘膠復合,就是將第二條紙的膠線準確的粘膠在{dy}條紙條兩條膠線間距的正中位置的反面(如圖1),當若干條紙條依次這樣粘接時,把紙條橫向拉開至均勻,這樣若干個正六邊形就形成了。
當改變膠線的寬度和節(jié)距時(T≠4B),蜂窩就會變成其他形狀的蜂窩。當孔徑即蜂窩的內切圓直徑改變時,可以獲得不同型號的蜂窩紙芯。在實際的生產過程中,一半大蜂窩孔徑的紙芯容易拉伸,生產的速度也可以提高,但強度較低。一般在蜂窩托盤生產中,采用B型(內徑為15mm)和C型(內徑為20mm)的蜂窩紙芯,在家具中多使用B型(內徑為15mm)。
3. 蜂窩復合材料的應用現狀
3.1 在航天上的率先使用
蜂窩結構材料起源于仿生學,并最早用于航空航天領域,它是應航空航天科技的特殊需要而發(fā)展起來的一種超輕型的復合材料。從上世紀30年代最早的用于制造飛機的夾層結構的六角型鋁蜂窩芯,到70年代美國波音公司的Boeing747飛機率先使用非金屬的蜂窩復合板作為飛機的地板,到如今,蜂窩復合材料已在飛機、火箭及太空飛船等航空航天器上得到廣泛的使用。
3.2 在家具上的使用
在家具制造業(yè)推廣使用蜂窩復合材料,將會大大減少木材的使用量,而且能改善人造板變形的缺陷。以20毫米厚度的板材為例,如果使用2.5mm的中纖板為面板制成蜂窩復合板,材料的用量和重量僅為實心中纖板的1/4左右;而復合板的成本卻只有實心板的1/2左右,并且,復合板具有重量輕,不易變形,運輸方便等優(yōu)點。因而,在歐洲,80%以上的內房門為蜂窩復合門,大多數20 mm厚度以上的家具板材為蜂窩復合板。
蜂窩復合板非常適合應用于板式家具。例如,可用于厚度大于18mm的旁板、面板、頂板、隔板、底板、門板、隔斷以及一些裝飾件。越厚的板材則更能顯示出蜂窩材料的優(yōu)越性;厚板還具有良好的抗彎特性,用于餐桌、茶幾、電視柜等。甚至還有家具生產廠家將其用于制造家具的支撐腿,可見其應用的廣泛性。
目前,僅在廣東地區(qū),家具企業(yè)使用蜂窩紙芯的就已超過200家,都已使用蜂窩紙芯制作一部分家具零部件;其他的還包括一些IKEA的OEM廠。但相對于整個家具行業(yè)而言,使用蜂窩紙芯生產家具的企業(yè)還是很少,還有很大的市場有待開發(fā)。