隨著人類對可持續(xù)發(fā)展的日益重視，蜂窩紙板作為一種新型的環(huán)保包裝材料具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。但蜂窩紙板的局限性和質(zhì)量問題依然阻礙其在國內(nèi)市場上的應(yīng)用，因此，紙蜂窩生產(chǎn)企業(yè)要切實抓住機(jī)遇，在關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵工藝、創(chuàng)新應(yīng)用等方面突破，通過自主創(chuàng)新，不斷開發(fā)新產(chǎn)品，提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)服務(wù)意識來推進(jìn)提高競爭力。為改進(jìn)、提高我國電子信息工業(yè)產(chǎn)品包裝和其它工業(yè)產(chǎn)品包裝、為改善我國生態(tài)環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)服務(wù)。從而真正實現(xiàn)”以紙代木“、”以紙代塑“的愿景！
蜂窩紙板在空調(diào)包裝的應(yīng)用
格力電器早在1999年底已經(jīng)開始立項引進(jìn)蜂窩紙板作為空調(diào)包裝的醞釀設(shè)計，經(jīng)過充分的實驗評估及對比分析，2000年初格力空調(diào)率先把蜂窩紙板應(yīng)用在空調(diào)柜機(jī)產(chǎn)品包裝上，以蜂窩包裝替代EPS發(fā)泡塑料+木板的原始包裝方式。隨后，國內(nèi)空調(diào)行業(yè)紛紛效仿設(shè)計，一時掀起了蜂窩包裝的熱潮。我國十幾年來的實踐證明，蜂窩紙板包裝材料將是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一種不可或缺的重要資源，它以廉價的再生紙為原料，仿照蜜蜂所建筑的蜂巢結(jié)構(gòu)制成，是一種質(zhì)輕、強(qiáng)度高、用料省的紙基結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，可作為木質(zhì)材料、EPS發(fā)泡塑料等的主要優(yōu)選替代材料。
經(jīng)過十來年的設(shè)計改進(jìn)、探討，格力柜式空調(diào)產(chǎn)品包裝逐步形成了以蜂窩紙板為主要材料與紙護(hù)角、EPE等材料有機(jī)組合的包裝設(shè)計解決方案。采用蜂窩紙板包裝結(jié)構(gòu)提高了生產(chǎn)效率，還收到了顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)不完全統(tǒng)計，格力空調(diào)包裝通過采用蜂窩紙板替代EPS發(fā)泡塑料+木板，包裝成本可降低約30%左右，2013年格力空調(diào)的全年蜂窩紙板需求量就超過一億平方米。
自2000年之后，隨著蜂窩紙板包裝技術(shù)在內(nèi)包裝上應(yīng)用的推廣，蜂窩紙板有取代發(fā)泡塑料泡沫之勢。蜂窩紙板制品優(yōu)點多多，重量輕、生產(chǎn)成本低、價格低廉、適用性廣、節(jié)省資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、不需要耗時制作模具、打樣快捷、操作輕便，于是越來越多的空調(diào)企業(yè)的采用了蜂窩紙板來制作產(chǎn)品的包裝，蜂窩紙板風(fēng)頭一時無兩。
蜂窩紙板在空調(diào)包裝面臨的挑戰(zhàn)
蜂窩包裝的應(yīng)用初衷是用來替代EPS白色泡沫包裝，逐步減少EPS白色污染的。世界禁止白色污染的運動，我國是13個發(fā)起國之一，消除白色污染已成為我國保護(hù)環(huán)境的重要目標(biāo)。但是，就目前社會現(xiàn)實情況來說，EPS白色泡沫還在廣泛使用。而且還呈現(xiàn)出EPS泡沫越來越普遍使用的趨勢，甚至出現(xiàn)原本已采用蜂窩紙包裝的生產(chǎn)企業(yè)，重新拾起了發(fā)泡塑料來替代蜂窩紙板的現(xiàn)象。蜂窩紙板包裝在國內(nèi)已發(fā)展多年，為什么到目前還沒有達(dá)到貫穿全包裝行業(yè)？蜂窩紙板包裝在空調(diào)產(chǎn)品包裝上也逐步呈現(xiàn)出力不從心的趨勢。這是什么原因呢？筆者認(rèn)為主要是以下幾方面的因素：
1、蜂窩紙板烘干不理想，容易受潮。
含水量高低對紙制品的性能影響很大。紙的水分含量一般是指在110℃左右烘干至恒重時前后重量差值與原重量的百分比，紙制品的含水量在8%~12%時最能發(fā)揮其性能特點。含量低，紙變脆易斷，彎折壓痕易爆裂，失去韌性；含量高，紙板變軟，戳穿強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度急速下降。一般同等工藝情況下紙定量越高，緊密度越好，防滲透性防水性越好。蜂窩芯紙與瓦楞原紙一樣采用很多回收紙成分，比較容易吸水受潮。蜂窩芯紙采用多層芯紙間隔上膠錯位粘合方式，與面紙結(jié)合多采用芯紙上膠，生產(chǎn)過程中膠的用量非常大。膠水中水份不少，芯紙粘貼面紙后形成封閉空間，其內(nèi)過多水份不易散發(fā)出去。同時在后加工蜂窩紙板切塊拼接成制品過程也加入大量的膠水粘貼。在蜂窩紙板生產(chǎn)工序，生產(chǎn)廠商為減少能耗往往會縮短烘干時間，在制品成型階段采用自然晾干。當(dāng)天氣條件不好或出貨緊急的時候，成品往往達(dá)不到要求的含水量要求，從而性能達(dá)不到要求。
曾經(jīng)到過一些國內(nèi)空調(diào)企業(yè)和全國各空調(diào)物流倉庫參觀，蜂窩紙板包裝受潮后其性能減弱甚至喪失了基本的承載作用，整個空調(diào)包裝潰爛不堪。所以，蜂窩紙板蜂窩易受潮、防水性能差是影響蜂窩包裝性能的一大缺點，也是制約蜂窩紙板在空調(diào)產(chǎn)品包裝上推廣應(yīng)用的原因之一。
2、蜂窩紙板后加工效率低下，制作質(zhì)量、制作尺寸穩(wěn)定性差。
與國外發(fā)達(dá)國家相比國內(nèi)蜂窩生產(chǎn)線的完整性和自動化程度還有較大的差距。生產(chǎn)過程中手工作業(yè)工序較多，尤其在蜂窩制品后加工工序，采用的是人海戰(zhàn)術(shù)，效率低下，設(shè)備工具簡陋。
由于蜂窩紙板還存在如緩沖性能不及EPE，側(cè)壓強(qiáng)度差，戳穿強(qiáng)度差，表面粗糙等缺點，蜂窩包裝制品往往采取多種材料相結(jié)合的方式。格力空調(diào)柜機(jī)底部蜂窩紙托有采用了EPE、紙護(hù)角、紗管紙等材料相組合的方式。國內(nèi)廠商在后加工工序中，會使用大量人員進(jìn)行各材料的粘合及組裝：蜂窩紙板切割、紗管紙、珍珠棉切割→蜂窩紙板組裝成型→紙護(hù)角粘貼→各規(guī)格EPE粘貼→紗管紙粘貼→轉(zhuǎn)運、烘干、存庫等等，每個環(huán)節(jié)都是手工操作。應(yīng)用簡單的切割工具、輔助工裝，制作尺寸精度不高，很多時候定位不準(zhǔn)確，整體包裝件變形、脫落，甚至結(jié)構(gòu)零件貼錯位置，制作質(zhì)量、制作尺寸穩(wěn)定性難以保證。
所以，蜂窩紙板包裝件給人的感覺過于粗獷，與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的配合度不夠。導(dǎo)致產(chǎn)品在整個物流過程中的保護(hù)性能打折扣，影響產(chǎn)品的開箱合格率。
3、蜂窩紙板包裝耐多次沖擊能力差。
眾所周知，平壓強(qiáng)度是蜂窩紙板的強(qiáng)項。但如果蜂窩紙板包裝受到的沖擊超過其平壓強(qiáng)度時，通過芯紙變形來產(chǎn)生緩沖效果，這種變形是非線性的，是不可逆的。而EPE、EPS等緩沖材料則能通過自身變形來吸收能量，外力撤離可以回彈恢復(fù)。蜂窩紙板的耐沖擊能力相對差，發(fā)生較大變形緩沖時蜂窩芯紙就會壓潰，面紙斷裂，抵御沖擊基本只有一次的承受能力。
包裝既是產(chǎn)品生產(chǎn)過程的終點，也是產(chǎn)品物流的起點，肩負(fù)著空調(diào)產(chǎn)品從打包下線、倉儲、搬運、裝卸、運輸?shù)鹊冗^程一直到消費者手里的安全使命。在整個物流過程當(dāng)中，往往都會伴隨著不同程度的外界環(huán)境激勵。據(jù)檢測統(tǒng)計，在目前國內(nèi)的物流環(huán)境中，一臺空調(diào)產(chǎn)品從出廠到送到消費者手中這一過程約受到至少4次以上的沖擊事件（沖擊加速度≥10g以上），如何提高蜂窩紙板包裝承受多次沖擊能力成為包裝設(shè)計工程師的技術(shù)課題。
4、蜂窩紙板包裝的承載力、耐踩踏能力差。
大型家電包裝通常需要承受較大的堆碼強(qiáng)度，在裝卸貨和倉儲物流環(huán)節(jié)普遍存在踩踏包裝（產(chǎn)品）現(xiàn)象，容易造成產(chǎn)品破損率高。早期的空調(diào)包裝是采用了木框架來應(yīng)對堆碼和踩踏的，日本品牌空調(diào)柜機(jī)在國內(nèi)銷售的也有局部增加木板增強(qiáng)堆碼和抗踩踏能力?？照{(diào)蜂窩紙板包裝使用的是U型結(jié)構(gòu)，存在正面、側(cè)面交叉的情況，蜂窩紙板的側(cè)壓強(qiáng)度比較差，因此空調(diào)蜂窩包裝的承載力也不高。目前國內(nèi)的空調(diào)產(chǎn)品均采用在蜂窩紙板包裝增加紙護(hù)角加強(qiáng)局部的抗壓能力。但由于蜂窩紙板跨度上的承載力也是其缺陷，所以在實際使用中，各個企業(yè)經(jīng)常出現(xiàn)蜂窩包裝被踩變形、踩壞而導(dǎo)致空調(diào)產(chǎn)品破損的情況。
1、蜂窩-瓦楞雙面復(fù)合紙板；
蜂窩紙板和瓦楞紙板是目前我國包裝行業(yè)中廣泛使用的兩種紙質(zhì)綠色環(huán)保包裝材料。在實際應(yīng)用中，蜂窩紙板多以面外承載形式———即受力方向垂直于紙板表面———作為填充材料或緩沖材料使用。然而人們也發(fā)現(xiàn)，雖然蜂窩紙板具有良好的面外承載性能，但其在低應(yīng)力狀態(tài)下的緩沖性能欠佳，瓦楞紙板與蜂窩紙板的復(fù)合則從一定程度上彌補(bǔ)了蜂窩紙板的這個缺陷。在小荷載情況下，瓦楞紙板具有良好的減震性能，對偶爾出現(xiàn)較大的沖擊荷載，蜂窩紙板則可以起到一定的緩沖作用。因此將蜂窩紙板和瓦楞紙板組合使用，可結(jié)合兩者的優(yōu)點，拓展蜂窩紙板的應(yīng)用領(lǐng)域。
采用蜂窩-瓦楞雙面復(fù)合紙板結(jié)構(gòu)，既結(jié)合了蜂窩紙板和瓦楞紙板各自的優(yōu)點，彌補(bǔ)了蜂窩紙板低應(yīng)力下緩沖性能的缺陷，同時提高了蜂窩紙板的邊壓強(qiáng)度，整體包裝的粗糙度也得到了改善，給人感覺整潔、高檔。另外，蜂窩-瓦楞復(fù)合紙板充分利用了瓦楞紙板優(yōu)良的折疊成型性，經(jīng)過折疊后形成環(huán)形的包裝襯墊，運輸儲存時可展開成平板狀。此種襯墊結(jié)構(gòu)靈活，運輸儲存占用空間少，易成型加工。
實際上，蜂窩-瓦楞雙面復(fù)合紙板已經(jīng)在空調(diào)包裝上使用了，接下來我們重點是研究如何優(yōu)化兩種紙板復(fù)合工藝及優(yōu)化復(fù)合結(jié)構(gòu)。
2、雙芯蜂窩紙板；
蜂窩紙板要在更廣的范圍內(nèi)得到應(yīng)用，其平壓強(qiáng)度的提高非常必要，蜂窩紙板的平壓強(qiáng)度與芯紙定量的關(guān)系密切，芯紙定量越高，紙板的平壓強(qiáng)度越高，然而芯紙的定量越高，紙芯在生產(chǎn)過程中拉開成型的難度越大。為了保證紙芯能夠容易拉開成型，又能具備較高的抗壓強(qiáng)度，已經(jīng)有人提出用高、低不同兩種定量的紙板作為芯紙。生產(chǎn)雙芯蜂窩板時采用六卷芯紙，五卷為低定量芯紙，一卷為高定量芯紙或多層芯紙。雙芯蜂窩紙板的生產(chǎn)工藝如圖所示。
雙芯蜂窩紙板的制芯工藝
通過對雙芯蜂窩紙板進(jìn)行試樣試制，并對單芯與雙芯蜂窩紙板的抗壓性能進(jìn)行了試驗測試和ANSYS仿真分析，實驗數(shù)據(jù)及仿真分析數(shù)據(jù)的雙驗證可以看出雙芯蜂窩紙板的平壓性能有了大幅度的提高。通過成本分析，雙芯蜂窩紙板的加工工藝與單芯紙板的加工工藝基本相同，應(yīng)用的紙芯原紙的成本增加較少，是一種高性價比的材料。
3、石頭紙蜂窩紙板；
石頭紙(Synthetic Paper)是一種集成紙張和塑料特點和性能的新型材料，它主要是由無機(jī)天然礦粉、聚乙烯和助劑的組合物經(jīng)混合擠壓混煉，然后經(jīng)流壓延拉伸成型的，屬于具有高碳酸鈣含量的合成紙。石頭紙抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度高，耐水、耐油、耐化學(xué)品性能突出，尺寸穩(wěn)定、不易老化，質(zhì)輕，絕熱性好，不怕蟲蛀等。且石頭紙所含聚乙烯成分遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般塑料，其降解速度也很快，這些特質(zhì)國內(nèi)外還未出現(xiàn)任何研究機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行深度研究，造成了石頭紙在這方面應(yīng)用的稀缺。傳統(tǒng)蜂窩紙板存在著許多固有缺陷：其防潮能力差，不耐折疊，耐撕裂強(qiáng)度和耐沖擊強(qiáng)度低，易被化學(xué)品腐蝕，且不利于保存等。
采用由75%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的無機(jī)天然礦粉、20%的聚乙烯和助劑（鋁酸酯、硬脂酸、改性劑等）原料生產(chǎn)的石頭紙制得的定量為202 g/m2厚度為0.16 mm的蜂窩紙板和相同規(guī)格的傳統(tǒng)蜂窩紙板比較，平壓強(qiáng)度是傳統(tǒng)蜂窩紙板的2.6倍，耐破度至少是其2.5倍。石頭紙是在石頭的主要成分碳酸鈣中加入高分子化合物（如聚乙烯等），通過擠出工藝加工，再經(jīng)“紙狀化”處理得到的。這種工藝使石頭紙不僅在外觀上與普通紙張相似，同時還兼具塑料和紙張的功能特征。其蜂窩紙板耐破性能與其抗張強(qiáng)度呈正相關(guān)性。抗張強(qiáng)度高的石頭紙原紙必定使得石頭紙蜂窩紙板的耐破性能高。
由于目前紙蜂窩紙板還停留在研究階段，各種工藝、配方尚未完全成熟，如研究成熟推廣應(yīng)用相信其性能必然還能大幅度的提升。