纸浆模塑制品单元结构侧壁周长与承压能力（一）

[摘要] 根据纸浆模塑制品“L”形单元结构的静态压缩试验，证明了侧壁周长与单元结构zui大承载能力之间具有良好的线性相关性。

   关键词：纸浆模塑；静态压缩试验；缓 中性能

     “纸浆模塑 ，是以纸浆为原料，用带滤网的模具，在压力(负压或正压)、时间等条件下，使纸浆脱水、纤维成形而生产出所需产品的加工方法。与常用的泡沫塑料缓冲包装材料相比，纸浆模塑制品*解决了制造过程及包装废弃物对环境的危害与污染问题 j。因而，zui近十几年来，纸浆模塑制品技术发展迅速，已经广泛用于工业产品的缓冲包装，如禽蛋类、易碎的馅饼类食品、水果、电子产品包装等。纸浆模塑目前正处于产品生命曲线的上升时期，有着良好的前景。当前，人们对纸浆模塑制品制造过程中的制浆、成形设备和工艺进行了广泛深入的研究。

    现有实验研究表明，当纸浆模塑用于工业缓冲包装时，它和泡沫塑料缓冲能力相近但作用方式不同。由于成型过程的令压作用，纸塑产品成型后并不是疏松的结构 j，它是利用受力后的结构变形吸收外界的能量，通过制品结构侧壁的弯曲、破裂实现减少产品所受到的冲击和振动，而泡沫塑料受力后依靠材料本身的变形(因为泡孔中存在着空气)，吸收外界的能量。因此，纸浆模塑制品的缓冲作用主要是依靠本身的立体结构来实现的，即组成制品的若干单元结构 。当前，很多学者将整个纸浆模塑制品分割成若干常见单元结构来研究 。

    常见的单元结构依分类方法的不同大致可归结为肋状(ribs)、塔状(towers)、座状(seats)和椅状(backrests)4种 j。研究认为纸浆模塑制品的缓冲能力是与结构单元的侧壁的周长相关的，而不是与受力面积有关系。这是与实际包装运输过程相吻合的，因为产品被包装在纸浆模塑制品中的时候不管接触面积的多少起支撑和缓冲作用的部位是接触单元的侧立面。单元结构由多块纸板组合而成，因此在外载荷方向上的纸板组合方式、纸板承载边长之和(对单元结构来说即承载的侧壁周长)和纸板高度等将会影响单元结构的力学性能，如抗压性能等。因而，纸浆模塑制品单元结构的缓冲能力应是其立面周长、高度、厚度及其他相关工艺参数的函数。

    文中从纸浆模塑制品单元结构的静态压缩试验出发，证明了单元结构侧壁周长C与单元结构zui大承载能力，之间具有良好的线性相关性，且F=1．55C一6．18。

1 材料与方法

1．1 试样与试样准备

    本实验所用的材料是用于工业产品吸尘器缓冲包装的纸浆模塑制品，其生产原料主要是废纸和回收瓦楞纸板。试验中，主要研究了侧壁周长对抗压性能的影响，取样时对其他结构参数(高度、脱模斜度、制品壁厚、结构形式等)尽量取相同值(见图1)。根据试验目的，按表1取样。

试验前将样品在温度为21℃和相对湿度为66％RH的环境中处理24h。

1．2 压缩试验

    试验按照GB8168—87标准中的A法在的LRXPLUS5kN材料试验机上进行。加载速度为10mm／min。压缩过程中同时记录压力及相应的变形。

     在每试验一个试样后，得到一个zui大抗压载荷。将每个周长的5个试样试验的结果在剔除误差较大数据后取平均值，得到数据见表2。

2 试验结果与讨论

    将试验数据在直角坐标系上用点标出，见图3。其中横坐标为侧壁周长，纵坐标为zui大载荷。

    从图中可以看出，这9个点在某一直线上下波动，侧壁周长与zui大载荷呈一定的线性关系。

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