蜂窩紙板在空調(diào)包裝的應(yīng)用與挑戰(zhàn)

本文對(duì)蜂窩紙板在空調(diào)包裝上的應(yīng)用情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，詳細(xì)探討了蜂窩紙板包裝在空調(diào)產(chǎn)品上存在的問(wèn)題與不足，并對(duì)空調(diào)用蜂窩紙板包裝的改進(jìn)、創(chuàng)新進(jìn)行了分析。

   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(xiàng)引進(jìn)蜂窩紙板作為空調(diào)包裝的醞釀設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)充分的實(shí)驗(yàn)評(píng)估及對(duì)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(guó)內(nèi)空調(diào)行業(yè)紛紛效仿設(shè)計(jì)，一時(shí)掀起了蜂窩包裝的熱潮。我國(guó)十幾年來(lái)的實(shí)踐證明，蜂窩紙板包裝材料將是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中一種不可或缺的重要資源，它以廉價(jià)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(guò)十來(lái)年的設(shè)計(jì)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(jì)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(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，格力空調(diào)包裝通過(guò)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(guò)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(shì)。蜂窩紙板制品優(yōu)點(diǎn)多多，重量輕、生產(chǎn)成本低、價(jià)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(shí)制作模具、打樣快捷、操作輕便，于是越來(lái)越多的空調(diào)企業(yè)的采用了蜂窩紙板來(lái)制作產(chǎn)品的包裝，蜂窩紙板風(fēng)頭一時(shí)無(wú)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(lái)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(yùn)動(dòng)，我國(guó)是13個(gè)發(fā)起國(guó)之一，消除白色污染已成為我國(guó)保護(hù)環(huán)境的重要目標(biāo)。但是，就目前社會(huì)現(xiàn)實(shí)情況來(lái)說(shuō)，EPS白色泡沫還在廣泛使用。而且還呈現(xiàn)出EPS泡沫越來(lái)越普遍使用的趨勢(shì)，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(lái)替代蜂窩紙板的現(xiàn)象。蜂窩紙板包裝在國(guó)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(shì)。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(duì)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(shí)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(shí)最能發(fā)揮其性能特點(diǎn)。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(cuò)位粘合方式，與面紙結(jié)合多采用芯紙上膠，生產(chǎn)過(guò)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(guò)多水份不易散發(fā)出去。同時(shí)在后加工蜂窩紙板切塊拼接成制品過(guò)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(huì)縮短烘干時(shí)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(shí)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(guò)一些國(guó)內(nèi)空調(diào)企業(yè)和全國(guó)各空調(diào)物流倉(cāng)庫(kù)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(gè)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(diǎn)，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(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比國(guó)內(nèi)蜂窩生產(chǎn)線的完整性和自動(dòng)化程度還有較大的差距。生產(chǎn)過(guò)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(jiǎn)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(diǎn)，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(guó)內(nèi)廠商在后加工工序中，會(huì)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(yùn)、烘干、存庫(kù)等等，每個(gè)環(huán)節(jié)都是手工操作。應(yīng)用簡(jiǎn)單的切割工具、輔助工裝，制作尺寸精度不高，很多時(shí)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(cuò)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(guò)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(gè)物流過(guò)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(xiàng)。但如果蜂窩紙板包裝受到的沖擊超過(guò)其平壓強(qiáng)度時(shí)，通過(guò)芯紙變形來(lái)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(guò)自身變形來(lái)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(duì)差，發(fā)生較大變形緩沖時(shí)蜂窩芯紙就會(huì)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(guò)程的終點(diǎn)，也是產(chǎn)品物流的起點(diǎn)，肩負(fù)著空調(diào)產(chǎn)品從打包下線、倉(cāng)儲(chǔ)、搬運(yùn)、裝卸、運(yùn)輸?shù)鹊冗^(guò)程一直到消費(fèi)者手里的安全使命。在整個(gè)物流過(guò)程當(dāng)中，往往都會(huì)伴隨著不同程度的外界環(huán)境激勵(lì)。據(jù)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，在目前國(guó)內(nèi)的物流環(huán)境中，一臺(tái)空調(diào)產(chǎn)品從出廠到送到消費(fèi)者手中這一過(guò)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(jì)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(cāng)儲(chǔ)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(lái)應(yīng)對(duì)堆碼和踩踏的，日本品牌空調(diào)柜機(jī)在國(guó)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(guó)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(shí)際使用中，各個(gè)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。

    暢想蜂窩紙板的改進(jìn)與創(chuàng)新

    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(guó)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(shí)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(gè)缺陷。在小荷載情況下，瓦楞紙板具有良好的減震性能，對(duì)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(diǎn)，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(diǎn)，彌補(bǔ)了蜂窩紙板低應(yīng)力下緩沖性能的缺陷，同時(shí)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(guò)折疊后形成環(huán)形的包裝襯墊，運(yùn)輸儲(chǔ)存時(shí)可展開成平板狀。此種襯墊結(jié)構(gòu)靈活，運(yùn)輸儲(chǔ)存占用空間少，易成型加工。

    實(shí)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(lái)我們重點(diǎn)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(guò)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(shí)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(guò)對(duì)雙芯蜂窩紙板進(jìn)行試樣試制，并對(duì)單芯與雙芯蜂窩紙板的抗壓性能進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試和ANSYS仿真分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及仿真分析數(shù)據(jù)的雙驗(yàn)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(guò)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(jià)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(diǎn)和性能的新型材料，它主要是由無(wú)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(guó)內(nèi)外還未出現(xiàn)任何研究機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行深度研究，造成了石頭紙?jiān)谶@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(wú)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(guò)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(shí)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?jiān)埍囟ㄊ沟檬^紙蜂窩紙板的耐破性能高。

    由于目前石頭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。

    結(jié)語(yǔ)

    隨著人類對(duì)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(wèn)題依然阻礙其在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的應(yīng)用，因此，紙蜂窩生產(chǎn)企業(yè)要切實(shí)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(guò)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(shí)來(lái)推進(jìn)提高競(jìng)爭(zhēng)力。為改進(jìn)、提高我國(guó)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(guó)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(shí)現(xiàn)”以紙代木“、”以紙代塑“的愿景！

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