蜂窩紙
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-06
蜂窩紙的實例教程
陳運東
主任工程師
青島海爾空調器有限總公司
解決方案
包裝設計中最常用的是蜂窩紙板，蜂窩紙板是典型的各向異性蜂窩材料，在受到軸向壓縮的過程中會依次產生的線彈 性變形、彈性屈曲、塑性坍塌和脆性破壞等幾個過程。截取標準大小的蜂窩紙塊進行軸向靜壓，獲得壓縮力與壓縮行程曲線。虛擬壓縮試驗獲得的壓縮力-形程曲線與試驗測試曲線的高度吻合，證明了蜂窩紙材料模型數據的準確性。
采用2D單元、3D六面體單元以及少數4面體單元對STP格式的水晶空調結構模型進行離散化處理，并進行各部件裝配連接，得到水晶空調機以及包裝結構的有限元離散模型。
按照企業內部抗跌落標準的高度，賦予整個模型初始速度，并添加重力加速度以創建跌落工況。將調整好的模型數據 提交RADIOSS顯式動力學求解器進行求解。
展開 另一方面，基于纖維素納米纖維制造的行李箱蓋使用由纖維素納米纖維制成的蜂窩紙作為核心材料，夾在纖維素納米纖維板之間，此類結構稱為“纖維素納米纖維蜂窩夾芯板”。所有行李箱蓋部件僅由纖維素納米纖維制成，其質量僅為約0.7千克。具纖維素納米纖維蜂窩夾芯板結構的行李箱蓋通過增加厚度，提升了剛性。此外，因具空氣層，該行李箱蓋還具有獨特的隔音和隔熱性能。豐田目前正在提升其防水性能，因為不防水也是行李箱蓋的問題之一。
來源：蓋世汽車
芳綸蜂窩是一種應用于航空航天領域的常用材料。目前芳綸蜂窩主要通過芳綸紙開卷、涂膠、疊合/芯條膠固化、片切、拉伸/定型、浸膠、固化等步驟制備而得，因而也被稱為芳綸紙蜂窩。芳綸紙蜂窩的制備過程復雜，且制品呈脆性，耐熱性較差，蜂窩形式較為單一，難以實現高密度蜂窩的制備。在制備全芳塊材的方法基礎上，可通過成孔模板法，在PANF水凝膠中引入內模板實現全芳蜂窩的制備（圖4a）。全芳蜂窩的制備不需要加膠，為一體化結構，結點完整（圖4b），有別于傳統芳綸紙蜂窩（Nomex蜂窩）的粘接結構（圖4c）。通過改變內模板的種類及間距等，可制備出不同孔結構（圖4d?e和圖1k?l）和不同密度的全芳蜂窩（最高可達300 kg/m3以上）。全芳蜂窩表現出優異的壓縮強度、剪切強度及耐熱性等（圖4f?i）。成孔模板法過程簡單，是制備芳綸蜂窩的一種新方法。全芳蜂窩的孔結構及密度可調，結構完整且性能優異，有望應用于航空航天等領域。
圖4. 全芳蜂窩的制備流程、結構及性能：(a) 全芳蜂窩的制備流程圖（標尺：10 mm）；(b?c) 全芳蜂窩和商業化Nomex蜂窩的SEM圖（標尺：1 mm）；(d?e)不同孔結構的全芳蜂窩（標尺：10 mm）；(f?i) 全芳塊材和Nomex蜂窩的壓縮強度、剪切強度及耐熱性對比。
這一成果近期以“Construction of Aramid Engineering Materials via Polymerization-Induced para-Aramid Nanofiber Hydrogel”為題發表在Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.202101280)上，論文的通訊作者為庹新林副研究員和北京化工大學材料科學與工程學院邱藤副研究員。
展開 蜂窩夾層結構是復合材料的一種特殊類型。由于這種輕型結構材料具有最優比強度 、比剛度 、最大抗疲勞性能 、表面平整光滑等特點 ,已在航空、航天領域得到較為廣泛地應用 。
蜂窩夾層結構實質上是由面板、蜂窩芯和膠黏劑3 種基本材料組合而成的復合材料 。常用的為鋁面板 - 鋁蜂窩夾層結構 、碳纖維面板 -芳綸紙蜂窩夾層結構 、玻璃纖維面板 - 玻璃纖維蜂窩夾層結構、 芙拉纖維面板 -Nomex 蜂窩夾層結構等。
從幾何形狀角度，最常見的蜂窩形式為正六邊形蜂窩，其他還有原型蜂窩、過拉伸蜂窩。其中過拉伸蜂窩在一個方向可以產生較大的彎曲變形，適用于曲率比較大的區結構。
六邊形蜂窩
過拉伸蜂窩
當然還有一些特殊的通過蜂窩結構來實現負泊松比效應的結構。
蜂窩的制造與加工
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點擊以下鏈接觀看全自動紙蜂窩制造過程：
全自動蜂窩紙板生產線
點擊以下鏈接觀看航空紙蜂窩切削加工：
飛行器蜂窩加工
蜂窩夾層結構有限元分析
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蜂窩夾層結構有限元分析一般分為兩種方法：
（1）宏觀等效夾層建模
（2）蜂窩細節建模
等效夾層建模指將蜂窩夾層等效為均勻的實體，而不建立蜂窩具體的晶格形狀。適用于整體結構剛度分析。
需要特別注意的是，在將蜂窩等效為均質實體時，務必采用三維實體單元模擬夾層，不可使用殼單元或連續殼單元，面板則使用殼單元、連續殼或者實體單元均可。
此類模型可以用于求解結構整體的變形。局部的細節應力應變表征誤差很大。
展開 該行李箱地板表面采用了聚氨酯紙蜂窩技術，覆蓋著巴斯夫聚氨酯Elastoskin?表層。與傳統的無紡布表面相比，這種新開發的產品更易于清潔，在設計過程中提供了極大的自由度，而且不易老化，不會排放有害氣體。
聚氨酯泡沫可減輕重量
一直以來，蜂窩結構就已用于行李箱蓋，車頂內襯和帽架。由兩個玻璃纖維墊密封的紙蜂窩用Elastoflex?E半硬質聚氨酯泡沫發泡和壓制。這可以將部件重量減少20-30%，同時保持相同的強度和剛度。
在格林萊特和巴斯夫的合作項目中，Elastoskin?聚氨酯表層首次應用于行李箱地板的B側。聚氨酯表層意味著可以輕松去除污垢并保持行李箱清潔。無紡布表面需要額外一道工序粘合到行李箱地板上，但Elastoskin?聚氨酯表層可以直接覆蓋在上面。該技術為行李箱地板的設計和構思開辟了新的可能性。它既保留了出色的機械性能，同時也減少了排放和氣味。Elastoskin?觸感舒適，易于從模具中脫模，具有高度抗老化性和可重復的輪廓。
成功的全球化足跡
“多年來，巴斯夫一直致力于通過蜂窩技術支持汽車行業減重的趨勢。這一開發過程象征著巴斯夫的全球化方法，這種創新的材料解決方案為汽車內飾部件帶來了新的可能性”高性能材料亞太區高級副總裁Andy Postlethwaite說道。 “我們與格林萊特的合作關系證明了我們在新開發方面擁有深厚的專業知識，為客戶提供大量的支持。考慮到全球附加值，可能會有更多創新。”
最初的實驗室測試和開發在德國Lemf?rde的巴斯夫工廠完成。采用Elastoskin?聚氨酯表層的蜂窩組件由格林萊特在其位于中國蘇州的工廠生產。然后將成品組件運送到全球的汽車制造商和供應商。
來源：環球聚氨酯
展開 
蜂窩紙的最新內容
蜂窩紙板/瓦楞紙板/牛皮紙/熱敏紙 坑紙）；
塑料包裝材料（預涂膜/共擠膜/鍍鋁膜/復合膜/保護膜/鐳射膜/貓眼膜/金蔥膜/纏繞膜/熱收縮膜/蒸煮膜/保鮮膜/高阻隔膜/拉伸膜/涂布膜/纖維薄膜/封口膜等）、塑膠片材（PVC/PET/PP片）、瓶蓋、瓶墊；
其他包裝材料（淋膜無紡布/植絨布/裝幀布/各類紡織包裝面料）、各類裝幀材料及包裝革、鋁箔包裝材料、植絨包裝材料、復合包裝材料、EVA EPE
典型應用有：防彈衣、傳送帶、工業過濾布、防火材料、絕緣紙、蜂窩減震型材、繩索、運動器材等。
本文主要介紹芳綸纖維在輸送帶中的應用。
輸送帶廣泛應用于礦山、港口、冶金、水泥和電力等行業，具有大容量持續運輸、使用維護成本低等優點，目前長距離的單條輸送帶長度可達10km以上，但有些種類的輸送帶由于帶體質量較小，導致運行過程中能耗較高，有效輸送量減小。
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載人飛船各艙段的結構材料大多是鋁合金、鈦合金、復合材料，如航天飛機的軌道器大部分用鋁合金制造，支承主發動機的推力結構用欽合金制造，中機身的部分主框采用以硼纖維增強鋁合金的金屬基復合材料，貨艙艙門采用特制紙蜂窩夾層結構
目前芳綸蜂窩主要通過芳綸紙開卷、涂膠、疊合/芯條膠固化、片切、拉伸/定型、浸膠、固化等步驟制備而得，因而也被稱為芳綸紙蜂窩。芳綸紙蜂窩的制備過程復雜，且制品呈脆性，耐熱性較差，蜂窩形式較為單一，難以實現高密度蜂窩的制備。在制備全芳塊材的方法基礎上，可通過成孔模板法，在PANF水凝膠中引入內模板實現全芳蜂窩的制備（圖4a）。
材料參數通過以下幾種方法得到：
1）各公司委外測試材料參數；
2）咨詢有比較全的材料參數的高校；
3）公司內部對材料測試其材料的力-位移，換算出應力應變曲線，主要針對EPS和EPE封閉材料；
4）從網絡上收集材料參數；
5）利用仿真軟件進行模擬分析復合材料參數：目前在仿真軟件中可以通過面紙參數去仿真分析出瓦楞紙，蜂窩紙等空心結構的參數來。
蜂窩的制造與加工
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全自動蜂窩紙板生產線
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飛行器蜂窩加工
蜂窩夾層結構有限元分析
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蜂窩夾層結構有限元分析一般分為兩種方法：
（1）宏觀等效夾層建模
（2）蜂窩細節建模
等效夾層建模指將蜂窩夾層等效為均勻的實體
截取標準大小的蜂窩紙塊進行軸向靜壓，獲得壓縮力與壓縮行程曲線。虛擬壓縮試驗獲得的壓縮力-形程曲線與試驗測試曲線的高度吻合，證明了蜂窩紙材料模型數據的準確性。
采用2D單元、3D六面體單元以及少數4面體單元對STP格式的水晶空調結構模型進行離散化處理，并進行各部件裝配連接，得到水晶空調機以及包裝結構的有限元離散模型。
該行李箱地板表面采用了聚氨酯紙蜂窩技術，覆蓋著巴斯夫聚氨酯Elastoskin?表層。與傳統的無紡布表面相比，這種新開發的產品更易于清潔，在設計過程中提供了極大的自由度，而且不易老化，不會排放有害氣體。
聚氨酯泡沫可減輕重量
一直以來，蜂窩結構就已用于行李箱蓋，車頂內襯和帽架。由兩個玻璃纖維墊密封的紙蜂窩用Elastoflex?E半硬質聚氨酯泡沫發泡和壓制。
另一方面，基于纖維素納米纖維制造的行李箱蓋使用由纖維素納米纖維制成的蜂窩紙作為核心材料，夾在纖維素納米纖維板之間，此類結構稱為“纖維素納米纖維蜂窩夾芯板”。所有行李箱蓋部件僅由纖維素納米纖維制成，其質量僅為約0.7千克。具纖維素納米纖維蜂窩夾芯板結構的行李箱蓋通過增加厚度，提升了剛性。此外，因具空氣層，該行李箱蓋還具有獨特的隔音和隔熱性能。
