隨著國家對“白色污染”的重視，用環(huán)保型材料代替泡沫塑料作為緩沖包裝材料成為緩沖包裝的一個發(fā)展趨勢，全紙包裝也成為避免貿易壁壘的現(xiàn)代包裝的新寵。近幾年，紙包裝材料的結構開發(fā)得到了飛速的發(fā)展。緩沖材料的結構也從單一型轉向復雜型，從工藝型轉化為功能型。這里以紙蜂窩材料、瓦楞紙板和紙漿模塑制品為例概述緩沖用紙材料的結構開發(fā)情況。
紙蜂窩材料
紙蜂窩以質輕、環(huán)保、隔音、防震、性價比高等優(yōu)點而著稱，它主要用來制作緩沖襯墊吸收產(chǎn)品運輸或裝卸過程中受到的沖擊或振動。紙蜂窩的結構形式主要有正六角形、帶加強帶的六邊形、矩形、棱形、瓦楞形、正方形、疏排圓形、密排圓形、三角形等。傳統(tǒng)的紙蜂窩結構（圖1）呈正六角形，它靠多層紙交錯涂膠粘貼，干燥后切塊，再拉開形成正六角形結構。正六角形紙蜂窩屬于勞動密集型產(chǎn)品，不適合于全自動化生產(chǎn)。
2000年Pflug申請了折疊型瓦楞紙蜂窩（圖2）的專利，它是利用原有的瓦楞紙板生產(chǎn)線，增加分切、旋轉、折疊和粘貼工序而制得。瓦楞紙板折疊型蜂窩粘貼和切塊比較困難，瓦楞型紙蜂窩的單向壓縮強度非常高，特別適合于重型產(chǎn)品的緩沖包裝。
2004年Basily發(fā)明了直接用紙借助于模壓工藝制得的3D紙蜂窩（圖3），它適合于自動化生產(chǎn)，在兩個正交方向上具有各向同性，這樣的包裝材料能使生產(chǎn)者降低成本，節(jié)約空間，最少地使用材料，它是引導包裝材料改革創(chuàng)新的生力軍。圖3的3D折疊型紙蜂窩芯由牛皮紙加工而成，它們均可由平張紙生產(chǎn)而來。3D折疊型紙蜂窩芯采用了新型的包裝機械技術，它可以高速生產(chǎn)，而且其生產(chǎn)成本低于現(xiàn)在的傳統(tǒng)紙蜂窩芯的生產(chǎn)成本。
3D折疊型紙蜂窩芯最主要的特征是它們與當前蜂窩結構防損抗震相比較能吸收大量的能量。另外，3D折疊芯能夠提高單位材料的吸能率，使其成本降低。
Basily和Elsayed的發(fā)明ChevronPattern折疊方式可以做成立方形塊（圖4（a））或圓柱桶狀（圖4(b)）的形式起到緩沖的作用。ChevronPattern折疊芯可以大大降低包裝的尺寸和重量，節(jié)省制造商的資源和資金，而且可以實現(xiàn)運載過程中的包裝輕量化。
由于3D折疊型紙蜂窩可以旋轉、纏繞、彎曲，使其可以很方便地用于加工任意的包裝制品，3D折疊型紙蜂窩制作的包裝比較小、輕且有較好的保護產(chǎn)品的作用。不規(guī)則的易碎產(chǎn)品可以用3D折疊型紙蜂窩纏繞后放于其它的包裝容器內（圖5）。采用新的紙張折疊技術可以做到包裝上面無需印刷，而且采用這種折疊技術可以做成公司的LOGO，所需的實體顏色等。3D折疊型紙蜂窩既可以起到促銷的作用也可以起到保護產(chǎn)品以防沖擊和振動的作用。
為了進一步改進紙蜂窩芯的加工性能，提高其自動化生產(chǎn)能力，2007年筆者開發(fā)了多種適合于紙加工的蜂窩夾芯結構，它均采用兩種大小波紋交替出現(xiàn)的波紋紙交替層疊粘接而成。
瓦楞紙板
為了代替泡沫塑料，人們紛紛用瓦楞紙板結構開發(fā)多種瓦楞紙板組合型的緩沖包裝材料。1996年KimDoWook和KimKiJeong在原有瓦楞紙板的基礎上開發(fā)了double-ply加強型瓦楞紙板（圖6），將原來三層瓦楞紙板中的夾層變?yōu)閮蓪硬y狀的瓦楞層，在基本上不增加瓦楞紙板的厚度的基礎上增加了瓦楞紙板的壓縮強度。MyungHoonLee等對五種不同結構形式[單層SW、雙層DW、單層帶有雙夾芯DM、雙層帶有一個雙夾芯（AA’+Aflute）DMA、雙層帶有一個雙夾芯（AA’+Bflute）DMB]的瓦楞紙板分別沿MD方向和CD方向進行了四點彎曲實驗，結果表明新型結構的瓦楞紙板與傳統(tǒng)的瓦楞紙板相比有較好的結構優(yōu)勢。郭鵑等也對4層double-ply瓦楞紙板和五層瓦楞紙板進行了對比實驗。郭彥峰等分析了X-PLY超強瓦楞紙板的結構特征，并進行了耐破強度、戳穿強度、平壓強度和邊壓強度等的對比試驗。2007年筆者對多種瓦楞復合材料（圖7）的靜態(tài)壓縮與動態(tài)壓縮性能進行了測試，并比較了不同瓦楞復合材料的承載和緩沖性能。折疊型瓦楞復合材料的承載性能很高，其靜態(tài)緩沖吸能量也較大，比較適合于重量大，且表面堅硬的產(chǎn)品的緩沖包裝。0/90/0交*疊置瓦楞復合材料和0/0/0平行疊置瓦楞復合材料的緩沖性能非常相似，其承載能力不高，但回彈性較好，比較適合于表面硬度差、易碎、脆值小的產(chǎn)品包裝。
瓦楞/蜂窩/瓦楞復合材料的承載性能很大程度上取決于蜂窩夾芯的力學性能。瓦楞/蜂窩/瓦楞復合材料以很少的材料大大提高了復合材料的厚度，且其緩沖吸能效率比單純的瓦楞疊置有所提高。后來，筆者改善原有的瓦楞夾芯結構發(fā)明了高彈瓦楞紙板結構（圖8）。
紙漿模塑制品
紙漿模塑制品主要應用在工業(yè)品內包裝，禽蛋托盤，鮮果托盤，食品及其半成品包裝、醫(yī)療器具包裝，制作兒童玩具、戲劇道具、工藝品底坯、家具、零部件等的特種材料，軍工、服裝等行業(yè)包裝等。紙漿模塑制品一般采用多套模具組合加工而成。隨著模具技術的完善，目前已可生產(chǎn)形腔式紙漿模塑制品。該類紙漿模塑制品多作為盛器或裝飾物[13]。組合加工形式則是通過多個不同形狀的紙漿模塑體在成型時，通過組合實現(xiàn)某種應用需要，完成所需的包裝功能。在國外一次性紙漿模塑尿壺已經(jīng)替代了聚酯材料制作的多次性使用尿壺。因此，隨著模具技術的完善，紙漿模塑制品的結構越來越趨向于復雜化，細致化。
除了傳統(tǒng)的蜂窩紙板，瓦楞紙板和紙漿模型制品外，目前滿足環(huán)保需求的發(fā)泡紙粒子也逐漸被開發(fā)并應用于電子產(chǎn)品的緩沖之中。德國漢堡某公司將廢舊紙張切碎后與淀粉混合在一起，將這種漿狀物質制成顆粒，放入密封的容器中，施加高壓和高溫蒸汽，然后急速減壓，顆粒包裝便起泡沫，形成多孔的小球制成泡沫包裝材料（圖9），可用于作為緩沖材料，緩沖性能優(yōu)于EPS。適合電子、儀器和敏感材料的緩沖包裝。
綜上所述，隨著近幾年環(huán)保和包裝減量化需求的日益加大，以及機電技術的進一步完善，緩沖材料的結構得到了飛速發(fā)展，結構各異、適合于專用產(chǎn)品的緩沖材料及其結構應運而生。緩沖材料的結構都從單一型轉向復雜型，從工藝型轉化為功能型。紙蜂窩由傳統(tǒng)的結構上的變化發(fā)展成為成型工藝的創(chuàng)新；瓦楞紙板也由單一的瓦楞結構轉變?yōu)橥呃憬M合結構；紙漿模塑制品隨著模具技術的進一步完善，日趨細致化、結構復雜化。
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