紙漿模塑制品單元結(jié)構(gòu)側(cè)壁周長與承壓能力

   關鍵詞：紙漿模塑；靜態(tài)壓縮試驗；緩 中性能

     “紙漿模塑 ，是以紙漿為原料，用帶濾網(wǎng)的模具，在壓力（負壓或正壓）、時間等條件下，使紙漿脫水、纖維成形而生產(chǎn)出所需產(chǎn)品的加工方法。與常用的泡沫塑料緩沖包裝材料相比，紙漿模塑制品*解決了制造過程及包裝廢棄物對環(huán)境的危害與污染問題 j。因而，zui近十幾年來，紙漿模塑制品技術發(fā)展迅速，已經(jīng)廣泛用于工業(yè)產(chǎn)品的緩沖包裝，如禽蛋類、易碎的餡餅類食品、水果、電子產(chǎn)品包裝等。紙漿模塑目前正處于產(chǎn)品生命曲線的上升時期，有著良好的前景。當前，人們對紙漿模塑制品制造過程中的制漿、成形設備和工藝進行了廣泛深入的研究。

    現(xiàn)有實驗研究表明，當紙漿模塑用于工業(yè)緩沖包裝時，它和泡沫塑料緩沖能力相近但作用方式不同。由于成型過程的令壓作用，紙塑產(chǎn)品成型后并不是疏松的結(jié)構(gòu) j，它是利用受力后的結(jié)構(gòu)變形吸收外界的能量，通過制品結(jié)構(gòu)側(cè)壁的彎曲、破裂實現(xiàn)減少產(chǎn)品所受到的沖擊和振動，而泡沫塑料受力后依靠材料本身的變形（因為泡孔中存在著空氣），吸收外界的能量。因此，紙漿模塑制品的緩沖作用主要是依靠本身的立體結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的，即組成制品的若干單元結(jié)構(gòu) 。當前，很多學者將整個紙漿模塑制品分割成若干常見單元結(jié)構(gòu)來研究 。

    常見的單元結(jié)構(gòu)依分類方法的不同大致可歸結(jié)為肋狀（ribs）、塔狀（towers）、座狀（seats）和椅狀（backrests）4種 j。研究認為紙漿模塑制品的緩沖能力是與結(jié)構(gòu)單元的側(cè)壁的周長相關的，而不是與受力面積有關系。這是與實際包裝運輸過程相吻合的，因為產(chǎn)品被包裝在紙漿模塑制品中的時候不管接觸面積的多少起支撐和緩沖作用的部位是接觸單元的側(cè)立面。單元結(jié)構(gòu)由多塊紙板組合而成，因此在外載荷方向上的紙板組合方式、紙板承載邊長之和（對單元結(jié)構(gòu)來說即承載的側(cè)壁周長）和紙板高度等將會影響單元結(jié)構(gòu)的力學性能，如抗壓性能等。因而，紙漿模塑制品單元結(jié)構(gòu)的緩沖能力應是其立面周長、高度、厚度及其他相關工藝參數(shù)的函數(shù)。

    文中從紙漿模塑制品單元結(jié)構(gòu)的靜態(tài)壓縮試驗出發(fā)，證明了單元結(jié)構(gòu)側(cè)壁周長C與單元結(jié)構(gòu)zui大承載能力，之間具有良好的線性相關性，且F=1．55C一6．18。

1 材料與方法

1．1 試樣與試樣準備

    本實驗所用的材料是用于工業(yè)產(chǎn)品吸塵器緩沖包裝的紙漿模塑制品，其生產(chǎn)原料主要是廢紙和回收瓦楞紙板。試驗中，主要研究了側(cè)壁周長對抗壓性能的影響，取樣時對其他結(jié)構(gòu)參數(shù)（高度、脫模斜度、制品壁厚、結(jié)構(gòu)形式等）盡量取相同值（見圖1）。根據(jù)試驗目的，按表1取樣。

試驗前將樣品在溫度為21℃和相對濕度為66％RH的環(huán)境中處理24h。

1．2 壓縮試驗

    試驗按照GB8168—87標準中的A法在的LRXPLUS5kN材料試驗機上進行。加載速度為10mm／min。壓縮過程中同時記錄壓力及相應的變形。

     在每試驗一個試樣后，得到一個zui大抗壓載荷。將每個周長的5個試樣試驗的結(jié)果在剔除誤差較大數(shù)據(jù)后取平均值，得到數(shù)據(jù)見表2。
 

2 試驗結(jié)果與討論

    將試驗數(shù)據(jù)在直角坐標系上用點標出，見圖3。其中橫坐標為側(cè)壁周長，縱坐標為zui大載荷。

    從圖中可以看出，這9個點在某一直線上下波動，側(cè)壁周長與zui大載荷呈一定的線性關系。