CN101055058A

CN101055058A - 一种碟形芯层夹芯板及其用途

Info

Publication number: CN101055058A
Application number: CN 200710035001
Authority: CN
Inventors: 谢勇; 彭涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2007-05-22
Publication date: 2007-10-17

Abstract

一种碟形芯层夹芯板及其用途，包括上表面层、下表面层和芯层，其特征在于：所述的芯层为碟形的泡罩状芯子板，芯子板的截面为锥台式碟形泡罩结构形式，每个碟形泡罩形成一个碟元，碟元按点阵方式平行对称分布，且锥台碟形泡罩的锥台心部可以为尖顶状、平顶状，也可以是环顶状。通过压延形成的蝶元，以芯层表面为中心对称分布有两个外凸内凹的泡罩，从而形成空间二级阶梯式单元组合结构。通过对锥台碟形泡罩的修饰，可以形成截面为W型、WV型、WU型的锥台结构。所形成的复合板结构可以是单层或多层结构，可利用单元结构的方向性，采用对合、叠合、混合等多层空间组合。用于设计制造以抗压、缓冲、防振、隔音、隔热、保温等为目的工业产品。

Description

一种碟形芯层夹芯板及其用途

一、技术领域

本发明涉及到复合板的结构，特别是指一种多层复合板的夹芯板结构。主要作为包装纸板用芯层结构，也可用于建筑墙板、地板、隔板用芯层结构，车、船、飞机等运输工具的外壳、墙板、地板、隔板用芯层结构，以及其它以抗压、缓冲、防振、隔音、隔热、保温等为目的夹芯板类工业产品用芯层。

二、背景技术

为了节约资源，提高材料的利用程度，同时也是为了减轻产品的重量，现在许多板材都在使用复合板材。根据材料的不同，复合板可以分为金属复合板、铝塑复合板、非金属复合板、木材复合板和纸质复合板，这些复合板的特点是采用多层结构，通过表面层与芯层的复合形成一种具有一定空心的复合板。对于这些复合板的性能很大程度取决于复合板的板芯结构，对于复合板板芯的结构形式多样，有网状结构，也有瓦楞结构，还有点阵结构。为了节约木材等资源，现在这种复合板结构在纸质板材中应用尤为广泛，已经有逐步取代木材的趋势，但以前的复合纸板大多采用瓦楞结构的复合纸板，这种纸板其中心的瓦楞芯纸层都是由瓦楞原纸压制成类似正弦波的形状所构成的，这种形状的受力具有明显的方向性，在与瓦楞纸正弦波峰处成90度的受力性就比较好，但在与正弦波形一致的方向上受力就较差，正弦波很容易被压塌形成“倒楞”的现象，从而大大降低了瓦楞纸板的抗压强度和缓冲抗振性能。自瓦楞纸板问世以来，关于瓦楞纸板/箱的研究大都集中在如何提高其抗压强度和缓冲抗振性能上，并进行了大量的理论和试验工作。但受波纹状瓦楞结构形式的局限，瓦楞纸板的抗压强度和缓冲抗振性能难以取得本质的突破。

二十世纪四十年代，美国人发明了蜂窝复合纸板，进一步为社会节省木材资源、促进环境保护，为创造新的包装材料起到了重大的作用。蜂窝纸板采用了自然界蜂巢结构原理，把瓦楞原纸用胶粘结方法连接成无数个空心正六棱柱体，形成一个整体的受力件——蜂窝状纸芯，并在其两面粘合面纸而成的一种新型夹层结构的环保节能材料。蜂窝纸板的主要特点是：(1)高强度，表面平整，不易变形。蜂窝夹层结构近似各向同性，结构稳定性好，不易变形，其突出的抗压能力和抗弯能力是箱式包装材料需要的最重要的特性。(2)抗冲击性、缓冲性好。(3)蜂窝夹层结构内部为封闭的小室，其中充满空气，具有很好的隔声保温性能。(4)无污染，符合现代环保潮流。但另一方面正是由于其高强度、高抗弯能力，蜂窝纸板不能如瓦楞纸板那样方便地进行弯折，以形成规则的折叠式包装纸箱，而只能用于制作包装箱内缓冲衬件或包装托盘等。与瓦楞纸板相比，蜂窝纸板的成本高、难加工、成型性差，大大制约了它作为包装材料的应用范围。

中国发明专利(专利号：200310110489.X)“一种点阵状布置的泡罩状瓦楞纸板”提出了一种新的泡罩结构纸板。泡罩结构纸板针对波状瓦楞结构和蜂窝结构，扬长避短，从本质上提高了纸板的抗压强度和缓冲性能，纸板周边受力无明显差异，具有近似各向同性特征。同时，泡罩纸板保留了瓦楞纸板的易成型性，可方便地制成包装箱，且成型时不受方向限制，可方便制作非直角六面体的异型纸箱，为丰富包装造型提供了物质基础。泡罩纸板在结构上将瓦楞纸板的芯纸由平行排列的正弦波造型改为点阵式交错有序排列的半球形泡罩状凹坑或凸包造型。泡罩的点阵对称分布结构，保证了纸板的侧向受力具有近似各向同性特征，且泡罩在纸板夹层有可能形成密闭的弹性气囊，从而增强了纸板的抗压强度和缓冲抗振能力，同时又具有良好的多方向弯曲性能。随着技术的进一步完善，泡罩纸板将成为未来一种优越的纸质包装材料。但这种泡罩纸板目前尚处于试验室的研制阶段，尚没有一种成熟的成型制作方法，特别是适合工业化生产的制作工艺。因此现在十分有必要进一步开发一种受力情况更好，又能适合工业化生产的新型复合板材。

三、发明内容

本发明的目的在于针对现有复合板材的不足，提出一种受力情况更好，又能适合工业化生产的新型复合板材。

本发明的另一目的在于提出上述复合板材的用途。

根据本发明的目的所提出的技术实施方案是：一种复合板材，包括上表面层、下表面层和芯层，其特征在于：所述的芯层为碟形的泡罩状芯子板，芯子板的截面为锥台式碟形泡罩结构形式，每个碟形泡罩形成一个碟元，碟元按点阵方式平行对称分布，且锥台碟形泡罩的锥台心部可以为尖顶状、平顶状，也可以是环顶状。通过压延形成的蝶元，以芯层表面为中心对称分布有两个外凸内凹的泡罩，从而形成空间二级阶梯式单元组合结构。通过对锥台碟形泡罩的修饰，可以形成截面为W型、WV型、WU型的锥台结构。所形成的复合板结构可以是单层或多层结构，可利用单元结构的方向性，采用对合、叠合、混合等多层空间组合。

本发明的优点在于：

1)刚度大，缓冲吸振能力强，碟形截面主要构形为锥形，载荷传递距离短，能以小变形承受大轴向载荷(静载荷或交变载荷)，适合于轴向空间要求小的场合，其功效类似碟形弹簧。是一种能够“在最小的空间内以最大的载荷工作”的结构元件。

2)空间二级阶梯式单元组合结构，使其具有二次抗变形、变刚度、大范围非线性的特性，能有效抵御瞬时冲击载荷。

3)组合方式灵活。用同样的构形采用不同的组合方式，能使夹层板特性在很大范围内变化。可采用平行、错位、双间隔等平面点阵组合方式。可采用不同厚度、不同形状、不同几何结构尺寸等的组合方式。

4)可利用单元结构的方向性，采用对合、叠合、混合等多层空间组合。芯层叠合结构多层板以抗压承载性能见长。对合结构多层板以缓冲吸振性能见长。混合结构多层板以综合性能见长。

5)四周侧向接近各向同性，可通过增大点阵密度，提高边压承载能力，从而提高制品(如纸箱)的抗压性能、抗蠕变性能等。

6)纸板可折叠，折叠方向的无限制，制品造型能力强。

7)使用范围广，可用于设计制造以抗压、缓冲、防振、隔音、隔热、保温等为目的工业产品。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的生成芯形的三种基本构形的旋转体截面图；

图3为本发明的三种蝶元构造放大示意图；

图4为本发明的W型碟形多层复合板的三种状态构造图；

图5为本发明的WV型碟形多层复合板的三种状态构造图；

图6为本发明的WU型碟形多层复合板的三种状态构造图；

图7为本发明的碟元点阵的平行对称分布示意图；

图8为本发明的碟元点阵的平行交错分布示意图；

图9为本发明的碟元点阵的反向交错点阵分布形式示意图；

图10为本发明的碟元点阵的双双交错点阵分布形式示意图。

具体实施方式

附图给出了本发明的几个实施例，下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

从附图可以看出本发明为一种复合板材，包括上表面层1、下表面层2和芯层3，其特征在于：所述的芯层为碟形的泡罩状芯子板，芯子板的截面为锥台式碟形泡罩4结构形式，每个碟形泡罩4形成一个碟元，碟元按点阵方式平行对称分布，且锥台碟形泡罩的锥台心部可以为尖顶状、平顶状，也可以是环顶状。碟形泡罩为通过压延形成以芯层表面为中心上下对称分布的两个外凸内凹形的组合体，并形成空间二级阶梯式单元组合结构。通过对锥台碟形泡罩的修饰，可以形成截面为W型、WV型、WU型的锥台结构。所形成的复合板结构可以是单层或多层结构，可利用单元结构的方向性，采用对合、叠合、混合等多层空间组合。所述的夹芯板材料为非金属或金属材料制作的。

实施例一

一种复合板材，包括上表面层1、下表面层2和芯层3，其特征在于：所述的芯层3为碟形的泡罩状芯子板，芯子板的截面为W型碟形泡罩4结构形式，W型碟形泡罩4的锥台心部为尖顶状，每个W型碟形泡罩4形成一个碟元，碟元以芯板表面为中心上下分别凸出一圆锥体和一锥环体，如图2(a)和图3(a)所示。通过压延所生成的W型碟元，按点阵方式平行对称分布于芯板表面，以形成碟形的泡罩状芯子板，如图7所示。蝶元的其它点阵分布如图8、图9、图10所示。所形成的复合板结构可以是单层或多层结构，可利用单元结构的方向性，采用对合、叠合、混合等多层空间组合，如图4所示。

实施例二

一种复合板材，包括上表面层1、下表面层2和芯层3，其特征在于：所述的芯层3为碟形的泡罩状芯子板，芯子板的截面为WV型碟形泡罩4结构形式，WV型碟形泡罩4的锥台心部为球顶状，每个WV型碟形泡罩4形成一个碟元，碟元以芯板表面为中心上下分别凸出一圆锥台与球冠的组合体和一圆锥台与圆环的组合体，如图2(b)和图3(b)所示。通过压延所生成的WV型碟元，按点阵方式平行对称分布于芯板表面以形成碟形的泡罩状芯子板，近似图7所示。类似地，WV型碟元的点阵分布也可以采用如图8、图9、图10所示的方式。所形成的复合板结构可以是单层或多层结构，可利用单元结构的方向性，采用对合、叠合、混合等多层空间组合，如图5所示。

实施例三

一种复合板材，包括上表面层1、下表面层2和芯层3，其特征在于：所述的芯层3为碟形的泡罩状芯子板，芯子板的截面为WU型碟形泡罩4结构形式，每个WU型碟形泡罩4形成一个碟元，碟元以芯板表面为中心上下分别形成一外凸内凹的圆锥台与圆环的组合体，如图2(c)和图3(c)所示。通过压延所生成的WU型碟元，按点阵方式平行对称分布于芯板表面以形成碟形的泡罩状芯子板，类似图7所示。WU型碟形泡罩4的上内凹处和下内凹处分别与上表面层1和下表面层2形成两个封闭的气囊式结构。类似地，WU型碟元的点阵分布也可以采用如图8、图9、图10所示的方式。所形成的复合板结构可以是单层或多层结构，可利用单元结构的方向性，采用对合、叠合、混合等多层空间组合，如图6所示。

本发明的用途：可以作为包装纸板用芯层结构，建筑墙板、地板、隔板用芯层结构，车、船、飞机等运输工具的外壳、墙板、地板、隔板用芯层结构，以及其它以抗压、缓冲、防振、隔音、隔热、保温等为目的夹芯板类工业产品用芯层。

Claims

1、一种碟形芯层夹芯板，包括上表面层、下表面层和芯层，其特征在于：所述的芯层为碟形的泡罩状复合板。

2、如权利要求1所述的碟形芯层夹芯板，其特征在于：所述的夹芯板的截面为碟形泡罩结构形式，每个碟形泡罩形成一个碟元，碟元按点阵方式平行对称分布。

3、如权利要求1所述的碟形芯层夹芯板，其特征在于：所述的碟形泡罩的中心部为通过压延形成的尖顶状或平顶状或球顶状或环顶状。

4、如权利要求1所述的碟形芯层夹芯板，其特征在于：所述的碟形泡罩为通过压延形成以芯层表面为中心上下对称分布的两个外凸内凹形的组合体，并形成空间二级阶梯式单元组合结构。

5、如权利要求2所述的碟形芯层夹芯板，其特征在于：所述的夹芯板材料为非金属材料。

6、如权利要求2所述的碟形芯层夹芯板，其特征在于：所述的夹芯板材料为金属材料。

7、如权利要求2所述的碟形芯层夹芯板，其特征在于：所述的碟形泡罩的形成截面为W形或WV形或WU形的锥台结构。

8、如权利要求1所述的碟形芯层夹芯板，其特征在于：所形成的复合板结构是单层或多层结构，可利用单元结构的方向性，采用对合、叠合、混合等多层空间组合。

9、一种如权利要求1所述碟形芯层夹芯板的用途，其特征在于：所述芯层为碟形的泡罩状复合板作为以抗压、缓冲、防振、隔音、隔热、保温等为目的夹芯板类工业产品用芯层。

10、如权利要求9所述碟形芯层夹芯板的用途，其特征在于：所述芯层为碟形的泡罩状复合板作为包装纸板用芯层结构或为碟形的泡罩状复合板作为建筑墙板、地板、隔板用芯层结构或为碟形的泡罩状复合板作为车、船、飞机等外壳体、墙板、地板、隔板芯层结构用。