作者：刘晓红高新和
摘要：本文论述了蜂窝是一种重要的符合21世纪发展主题的能缓解我国木材短缺的环保新型材料，解释了它的成型理论，分析了它在航天、建筑、家具以及包装上的一些具体应用，以及由于它的众多的优越性在节约木材、减少白色污染、减轻重量、xx贸易壁垒和良好的经济性方面具有的广阔前景。
关键词：蜂窝复合板；性能；应用；前景.
前言
随着我国经济的快速发展，对木质材料的需求也大幅增加，主要集中在建筑、家具、包装和造纸领域。据统计，2003年我国木材进口量约12316万m3，而且依然呈上升趋势。2003年进口原木、锯材、人造板、木浆及纸和纸板耗汇130亿美元左右，折合人民币1000多亿元，是仅次于石油、钢铁的第三大用汇产品。[1]可见木材之短缺。自1998年12月开始，美国、加拿大、欧盟等相继对我国出口货物的木质包装材料实施新的植物检疫标准，并要求采取熏蒸或高温xx处理，否则将拒绝入境。这一切都意味着急需采用一种新型材料部分地替代木质材料，缓解和解决这些面临的问题。
蜂窝复合材料应用而生。它是一种新型材料，它质轻、强度大、刚度高，具有缓冲、隔震、保温、隔热和隔音等功能，被广泛应用于建筑业、车船制造业、家具制造、包装和运输业，替代木材、泥土砖和高发泡聚苯乙烯，具有较高的经济价值，并可回收利用；同时可节约大量的森林资源，保护和改善生态环境，是一种符合21世纪发展主题的环保新型材料。
1.蜂窝纸的起源
科学家发现，蜜蜂所做的六角六面状窝是一个杰作，它以最少的材料消耗，构筑成极为坚固的蜂窝，其结构要比其他任何形状的结构更强有力。因为这种多墙面的排列和一系列连续的蜂窝形的网状结构，可以分散承担来自各方的外力，使得蜂窝结构对挤压力的抵抗,，比任何圆形或正方形要高得多。科学家对蜂窝结构的研究，给人们的启迪是，即使非常纤薄的材料，只要把它制成蜂窝形状，就能够承受很大的压力。正是受到蜂巢的启发，蜂窝结构材料才开始面世的。
蜂窝板一般分金属和非金属两大类。金属类蜂窝板主要适用于飞机制造业、汽轮机制造业、船舶制造业、交通运输业等。非金属类蜂窝板又分纤维类和纸类。纤维类蜂窝板主要用于交通运输业、室内装饰业以及家具业等；纸类蜂窝板主要用于包装业、建材业、家具业等。包装业用的纸类蜂窝板，即蜂窝纸板，主要用于制作包装箱及运输包装。
2.蜂窝纸板成型理论[2]
蜂窝纸板由三部分组成,，即蜂窝芯纸、蜂窝面板、胶粘剂。对于面纸通过胶粘剂上下复合到蜂窝纸芯上而形成纸板，这个道理容易理解，但蜂窝纸芯是如何成型的呢?下面我们就可以通过一个简单的小试验说明成型原理。
首先在一张纸条的一侧沿纸条长度的垂直方向上涂上节距(T)、宽度(B)、相等的若干条胶线，而且节距是胶线宽度的4倍，T=4B，同样我们在另一条纸条上也涂上相同的胶线，然后将两条纸条错位复合，即形成了一个正六边形的蜂窝结构。
图1蜂窝纸芯的错位上胶理论图(略)
Chart 1The map of stagger gluing theory of Honeycomb core
错位粘胶复合是将第二条纸的胶线准确的粘胶在{dy}条纸条两条胶线间距的正中位置的反面(如图1),当若干条纸条依次这样粘接时，把纸条横向拉开至均匀，这样若干个正六边形就形成了。
当改变胶线的宽度和节距时(T≠4B)，蜂窝就会变成其他形状的蜂窝。当孔径即蜂窝的内切圆直径改变时，可以获得不同型号的蜂窝纸芯。在实际的生产过程中，一般大蜂窝孔径的纸芯容易拉伸，生产的速度也可以提高，但强度较低。一般在蜂窝托盘的生产中，采用B型(内径为15mm)和C型(内径为20mm)的蜂窝纸芯。
3.蜂窝复合材料的应用现状
3.1在航天上的率先使用
蜂窝结构材料起源于仿生学，并最早用于航空航天领域，它是应航空航天科技的特殊需要而发展起来的一种超轻型的复合材料。从上世纪30年代最早的用于制造飞机的夹层结构的六角型铝蜂窝芯，到70年代美国波音公司的Boeing747飞机率先使用非金属的蜂窝复合板作为飞机的地板，到如今，蜂窝复合材料已在飞机、火箭及太空飞船等航空航天器上得到广泛的使用。
3.2在建筑和家具上的应用
在民用方面，蜂窝复合板材是由很薄的人造板、纸板与再生纸蜂窝芯粘结制成的复合板材。它非常适合作夹层材料，如蜂窝材料复合轻质墙体，蜂窝芯材仅占实心材料的1~5%左右。例如已研制出来的专利产品-QD-SXZ蜂窝石膏板(专利号ZL 002164000，获上海市科技成果奖。)，是一种轻质、保温、隔热、隔音、阻燃、xx易安装的新型建筑装潢材料，在建筑、装潢、仓储、运输、交通、农业、影视道具等领域里都能得到广泛的运用。在西方，蜂窝复合板材在建筑领域已形成了一系列的规范，成为一类性能优良、结构简单独特、节省资源和能源的重要新兴材料。
在家具制造业推广使用蜂窝复合材料，将会大大减少木材的使用量，而且能改善人造板变形的缺陷。以20毫米厚度的板材为例，如果使用2.5mm的中纤板为面板制成蜂窝复合板，材料的用量和重量仅为实心中纤板的1/4左右；而复合板的成本却只有实心板的1/2左右，并且，复合板具有重量轻，不易变形，运输方便等优点。因而，在欧洲，80%以上的内房门为蜂窝复合门，大多数20mm厚度以上的家具板材为蜂窝复合板。[3]
蜂窝复合板非常适合应用于板式家具。例如，可用于厚度大于18mm的旁板、面板、顶板、隔板、底板、门板、隔断以及一些装饰件。越厚的板材则更能显示出蜂窝材料的优越性；厚板还具有良好的抗弯特性，用于餐桌、茶几、电视柜等。甚至还有家具生产厂家将其用于制造家具的支撑腿，可见其应用的广泛性。
目前，仅在广东地区，家具企业使用蜂窝纸芯的就已超过200家，国内许多xx的家具企业，如富运、迪信、海沃氏、霍曼、万利宝、皇朝、富玮、大豪兴利、高帆、天诚、新蓝天、浙江的富得宝和四川的权友等，都已使用蜂窝纸芯制作一部分家具零部件；其他的还包括一些IKEA的OEM厂。但相对于整个家具行业而言，使用蜂窝纸芯生产家具的企业还是很少，还有很大的市场有待开发。
在香港市场，使用优质蜂窝材料复合成xx板材，制成的xx家具十分畅销，用户称之为"飞机木"。在日本市场，家庭主妇则十分欣赏蜂窝家具的轻巧，众多日本客商明确提出要购买蜂窝家具。
3.3在包装领域的应用
在包装领域，蜂窝纸板作为一种结构优良、价廉物美的新型环保包装材料，与瓦楞纸板、木材和塑料相比，有不可替代的优势，正被用于替代木制包装材料和EPS泡沫塑料缓冲材料。它以纸代木，一吨蜂窝纸板可代替30~50立方米的木材，而成本则只有木材的三分之一。[4]它具体应用于：
缓冲衬垫。蜂窝纸板的蜂窝夹芯结构使其缓冲性能优于瓦楞纸板，可采用全面缓冲或局部缓冲的形式来保护内装物。
托盘和包装箱。它制作的蜂窝复合托盘(卡板)和蜂窝包装箱，具有不用熏蒸、不用xx、不必热处理烘干、不需国家动植检出具熏蒸证明、不受进出口国海关特别检查和限制的特点，可以顺利随货出口，属国际通行的绿色环保产品。蜂窝托盘和包装箱除有出口免检的好处外，兼具缓冲性好、板面平整、xxxx的特点，其外观和性能都大大优于传统的xx木质托盘、木包装箱和EPS泡沫内衬垫等包装材料。[5]全纸型托盘可以承受500KG载荷，复合型托盘可以承载1000-1500KG的重物。它可作普通平托盘和单面托盘外，还可制成立柱式托盘结构。象瓦楞纸箱一样，蜂窝纸板可加工成纸箱，但一般只能用较薄的蜂窝纸板来做纸箱。
角撑、护棱等附件。与缓冲衬垫类似，蜂窝纸板可用作运输包装件的角撑与护棱，这特别适合于集合包装，起保护作用，减少碰撞与摩擦，降低破损。
目前，蜂窝纸板还用于制成"卫生棺"，包装遗体后一起火化，主要供应香港、深圳市场，现在大连等城市也开始使用"卫生棺"。
4.前景分析
从体积上讲，小如电子产品的微型马达，大至飞机发动机等大型机电产品；从重量而言，轻如几百克的蜂窝移动电话，大到几吨重的汽车零部件均能适用,，已经显示出其它包装材料无可比拟的巨大优越性。正是由于蜂窝纸板的众多优点，尤其是在价格和环保上的优势，正日益得到世界各国政府的鼓励和支持，在推广和应用上已出现了令人鼓舞的局面，具有极为广阔的产业化市场前景。
在我国，蜂窝材料也日益受到国家有关部门的重视和扶持，成为近几年来在高新技术方面的投资热点，其中全自动蜂窝纸板生产成套设备被列入1999年《当前国家优先发展的高技术产业重点领域指南(目录)》的136项，而蜂窝纸板在2000年4月又被国家计委确定为近期新材料高技术产业化的工作重点，其产业化趋势非常明朗,。其优势体现在以下几方面：
蜂窝纸板是一种深受重视，值得推广的包装材料。它顺应了国家产业政策。包装是消耗木材的大户，代木包装是国家的产业政策。估计2000年全国蜂窝纸板的生产能力约为年产蜂窝纸板300万平方米。些蜂窝纸大约50%用于建材(如门板)、50%用于生产、包装箱和卫生棺。在《出口货物代木包装指导目录》中，蜂窝纸板成为代木{sx}材料，它不仅能节约木材，更主要是打破美、加、欧盟等对我国贸易所设置的障碍。
蜂窝复合材料顺应价格规律,。今年，木材价格直线上升，所有与木材有关的行业都受到影响，如家具行业，造纸业和包装业等。近年来，非洲、南美洲、东南亚国家都开始控制森林采伐量，出口减少，消费需求量并没有减少反而增加，导致进口木材价格不断上升。用木材包装不再是低成本，改用其他更经济的材料势在必然。蜂窝纸板结构科学合理，成本较低，符合价格规律。
蜂窝复合材料符合保护环境和可持续发展的需要。xx白色污染已成为当前保护环境的重要课题，而运输包装所大量应用的EPS缓冲衬垫，已成为日益严重的白色污染源。《蒙特利尔议定书》和《维也纳宣言》(我国均为签字国)规定，将在2005年实现xxEPS污染的目标。蜂窝纸板具有优良的缓冲性能，并可回收利用，是取代EPS的理想材料，符合保护环境和可持续发展的总体方针。
我国是人口大国，也是木材消费大国。节约木材，大力发展替代木材的其他环保材料，对我国的经济和环境的可持续发展尤为重要。然而，我国是在八十年代后期，才开始进行蜂窝制品的研制，比国外滞后了40多年。为了缩小与国外的差距，国家应尽快制定有关蜂窝复合材料及其产品的相关法规，出台优惠政策，投入资金大力扶持蜂窝纸产业，帮助企业研究和生产出适合各种需求的专业蜂窝纸产品，并扶持和完善它的技术服务和推广体系，[6]利用媒体，大力宣传和倡导蜂窝纸材料的优越性和它的各种应用，加速它在家具、建筑以及包装上的推广和普及，从而尽快缓解木材资源匮乏给国家经济带来的压力。
参考文献：
[1]孙建.新世纪生物材料与木材工业的可持续发展研讨会论文集[C].北京：中国林学会木材工业分会.2004年10月：12.
[2]2叶柏彰,唐小军.蜂窝纸板在空调包装上的应用和常见质量问题分析[J].包装工程2004(1)：131~133.
[3]刘晓红,高新,何杰.蜂窝复合板的性能以及在家具中的应用[J].木材工业，2003(5)：12~14.
[4]鲍梅山,华克勤.ZT-A可降解蜂窝纸基模压托盘[J].中国包装工业,,2002(6)：42~44.
[5]周宾.国外代木包装发展简述[J].中国包装，2004(2)：3.
[6]岳映明.蜂窝纸芯在家具工业中的应用[J].家具与室内装饰，2002，45(5)：74~75.

This entry was posted on 2010/01/26 at 11:26 and is filed under . You can follow any responses to this entry through the feed. Responses are currently closed, but you can from your own site.