第一章:蜂窝材料和蜂窝纸特性篇1. 什么是蜂窝材料?蜂窝材料是人类利用仿生学原理从蜜蜂建筑蜂巢的结构机理中,把无数个正六边...
第一章：蜂窝材料和蜂窝纸特性篇
1. 什么是蜂窝材料？
蜂窝材料是人类利用仿生学原理从蜜蜂建筑蜂巢的结构机理中，把无数个正六边形对接结构借鉴模仿形成的一种轻质高强度复合材料。
蜜蜂所做的六角六面状蜂窝是一个杰作，它以最少的材料消耗，构筑成极为坚固的蜂窝，其结构要比其他任何形状的结构更强有力。因为这种多墙面的排列和一系列连续的蜂窝形网状结构，可以分散承担来自各方的外力，使得蜂窝结构对挤压力的抵抗能力，比任何圆形或正方形要高得多。科学家对蜂窝结构的研究，给人们的启迪是，即使非常纤薄的材料，只要把它制成蜂窝形状，就能够承受很大的压力。正是受到蜂巢的启发，蜂窝结构材料才开始面世的。
虽然蜂窝是一个三维体建筑，但每一个蜂窝都是六面柱体，而蜂蜡墙的总面积仅与蜂巢的截面有关。经过长期的观察和分析，人们发现蜜蜂蜂巢是一座十分精密的建筑工程，其大小刚好可以容纳一个蜜蜂幼虫。蜜蜂建巢时，青壮年工蜂负责分泌片状新鲜蜂蜡，每片只有针头大小。而另一些工蜂则负责将这些蜂蜡仔细摆放到一定的位置，以形成竖直六面柱体。每一面蜂蜡隔墙厚度不到0.1毫米，误差只有0.002毫米。六面隔墙宽度完全相同，墙之间的角度正好是120度，形成一个完美的正六边形几何图形。
早在一千六百多年前，古希腊数学家佩波斯就提出了著名的“蜂窝猜想”，认为蜂窝的优美形状是自然界最有效劳动的代表。他当时认为：人们所见到的、截面呈六边形的蜂窝，是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建成的，这一猜想当时无法用更精确的方法证实，但现在已被证实该猜想是非常准确的。
由此引出了一个数学问题，即寻找面积最大、周长最小的平面图形。1943年，匈牙利数学家陶斯巧妙地证明，在所有首尾相连的多边形中，正六边形的周长是最小的。陶斯的证明更加肯定的应证了正六边形蜂窝结构是大自然物竞天择的自然选择，它代表了自然界最有效劳动的天然成果。
受大自然蜂巢结构的启迪，人们创造性地发明了各种蜂窝结构技术和产品，他们具有结构稳定、用料省、覆盖面广、强度高和质量轻等众多优点，其中蜂窝材料是至今为止已知的最节省材料、具有最大强度重量比的轻质高强结构材料。
从力学角度分析，封闭的六角等边蜂窝结构相比其它结构，能以最少的材料获得最大的受力。蜂窝材料以其极佳的抗压、抗弯特性和超轻型结构特征而闻名于世。对于蜂窝结构板材，当它受力于垂直载荷时，其弯曲刚度与同材料、同厚度的实心板材相差无几，甚至更高，但其重量却轻70-90%，而且不易变形，不易开裂和断裂，并具有减震、隔音、隔热和极强的耐候性等优点。从力学角度分析，封闭的等六边蜂窝结构是最稳定的，具有以最少材料获得最大受力的特点。
关于蜂窝结构这一大自然的杰作在日常生活中随处可见，例如街头路边铺设的正六边形水泥砖类似蜂窝状的路面，机器设备上紧固零件用的正六边形螺丝帽等都是模仿蜂窝结构的设计。
还有如移动通信行业常说的蜂窝网络，就是把移动电话的服务区分为一个个正六边形的子区，每个小区设一个基站。形成了形状酷似“蜂窝”的结构，蜂窝网络被广泛采用的原因正是源于“蜂窝猜想”，正六边形被认为是使用最少个结点可以覆盖最大面积的图形，出于节约基站建设成本的考虑，正六边形是最好的选择。这样形成的网络覆盖在一起，形状非常象蜂窝，因此被称作蜂窝网络。
蜂窝材料面世六十多年来，在航空航天领域、家具制造、物流交通、建筑等行业得到了广泛的运用。
2. 蜂窝纸是什么材料？
蜂窝纸是蜂窝材料的一种，属于非金属型蜂窝材料。根据客户需要由不同密度的牛皮纸、再生纸等为基质，经过下料切条，涂胶粘接，叠层干燥，裁切修边在拉开后空洞间隔达到正六边形结构，类似蜂窝横断面展开形状，得到最佳的尺寸和结构强度。
蜂窝纸芯绝大部分都是用再生纸制成，这些纸张可重复循环再生使用15次到17次之多，即使遗弃，也可被大自然降解吸收，不像白色泡沫一样污染环境，是一种典型的绿色环保产品。
同时，蜂窝纸材料的使用促进了资源的再利用。蜂窝纸在实现同等功能的前提下用料最少最省，符合国家倡导的创建资源节约型社会、资源最大化利用的要求、蜂窝纸的资源利用率之高是其他材料都无法达到的。
目前纸质蜂窝材料除了运用在门业产品内部填充以外，在商品包装、运输仓储、家具行业、建筑行业都有极广泛的运用。
3. 蜂窝纸有相关国家标准规范管理么？
目前防盗门行业使用的蜂窝纸同包装材料行业使用的蜂窝纸一样，都受BB/T 0016---2006 中华人民共和国包装行业标准《包装材料 蜂窝纸板》的统一管理，该项行业标准最新版于2006-8-19日发布，2006-12-01日正式实施。
该项行业标准中对蜂窝纸的要求主要有五点，且每一点都同防盗门的产品质量息息相关。
第一点是外观尺寸部分对蜂窝纸的蜂窝边长、蜂窝内径、蜂窝纸芯高度、蜂窝孔距、孔径比等都有相应要求；这些参数决定了门扇整体牢靠度和刚性，如果出现偏差会导致门扇厚度不均和空洞，门企在材料入厂检验环节会做重点检验以保证性能达标。
第二点是表面观感部分要求蜂窝纸的表面必须清洁、不得有明显的脏污、整个切边齐整、无毛刺；这些参数决定了门扇发泡胶的附着力和门扇前后板同蜂窝纸之间的粘接牢靠度、门扇胶合工序的操作人员在作业时会留意这些细节，如果发现不符合会检出。
第三点是蜂窝构成牢靠度方面的要求，蜂窝纸板表面不允许有裂纹、破洞、薄边、边角缺损、边角松软和折裂等现象；这些指标决定了门扇整体的平整度和平直度以及局部的抗按压强度，除了胶合人员在操作过程中自检外，胶合完毕后门扇还要接受工序制程质量检验人员的全检，发现表面问题会要求返工或报废处理。
第四点是对纸张用料的要求，蜂窝纸材料要使用再生牛皮纸或茶板纸、对用量的定量、耐破度、伸缩性、撕裂度、施胶度、水分、平滑度等都有参数要求；这些指标决定了门扇填充强度的高低和整个胶合的质量合格与否，例如如含水率不达标的话静电喷塑后烘道烘烤过程中蜂窝纸会在高温中碳化导致整个门扇报废。
第五点是对纸张的用料，粘胶的酸碱度PH值、无味环保性能有要求；这些参数决定了门企的产品能否通过环境保护部HJ459---2009 中国环境标志产品认证证书，门企采购的蜂窝纸填充材料必须满足相应的环境保护标准才能拿到证书同时取得消费者切身使用检验的认可。
4. 除了纸质蜂窝以外，还有哪些蜂窝材料，他们的应用领域有哪些？
目前在蜂窝材料领域，最常见的蜂窝材料有铝蜂窝，塑料蜂窝，芳纶蜂窝三种。
铝蜂窝：一般采用厚度0.04~0.06mm的纯铝箔做芯材，生产工艺同纸蜂窝的制造方式一样，铝蜂窝以其耐水防潮性高，耐高温性能不错，刚性和挺度优良著称。目前应有领域主要在建筑幕墙外墙挂板，铝蜂窝天花复合板，铝蜂窝防静电复合地板，客轮船舶隔墙板，室内隔断及商品展示台，商用运输车和货柜车车体，公共汽车、火车、地铁及轨道交通车辆车体，中空夹板，切片复合大理石板，洁净房隔断，家具等行业。
塑料蜂窝：塑料蜂窝是采用PVC、PET、PP等塑料片材叠合而成的蜂窝状材料，根据使用要求不同蜂窝孔形态有六角形、圆孔、半圆槽型等。塑料蜂窝具有具有质量轻、强度大、柔性佳、易成型等特点。塑料蜂窝解决了纸蜂窝易湿、易潮的问题，同时解决了铝蜂窝价格高、隔音效果差、腐蚀性差的问题，缺点不足是耐高温性能差。目前的应用范围有风幕柜用均流网，空气过滤网，吸音隔声屏障，U型玻璃幕墙芯，船舶上的内部家具，汽车及火车门板、地板，建筑包复夹层墙,娱乐设施如冲浪板, 皮船船体制造等等。
芳纶蜂窝：芳纶材料又称作诺梅克斯[Nomex]纤维，就是聚间苯二甲酰间苯二胺，国内一般称为芳纶1313。芳纶纸蜂窝是世界公认的新材料产业的重要发展方向，是一种采用经由酚醛树脂浸渍的NOMEX芳纶纸制成的轻质高强度非金属产品，具有质量轻、强度高、耐高温、隔热绝缘、防火自熄、易塑性、耐腐蚀、耐疲劳的特点，广泛运用于航天航空、轨道交通、船艇、体育、休闲等行业。
在飞机制造中, 机身和机翼等很多部件都是蜂窝结构材料制成的，尤其是用玻璃纤维增强塑料制成的蜂窝格子夹层材料,可在370℃连续工作100h, 优于钛合金制成的夹层材料。在铁路客车制造中, 也可用来制作整体厕所、盥洗室、地板、四角门等。“波音747型”飞机的客舱内, 采用了一种新颖的蜂窝夹层材料作地板,其面材是碳纤维增强塑料,芯材是尼龙纸制成的蜂窝格子,寿命可达20000hZ，虽然只在个别部位采用了该地板,但飞机所减轻的重量就足以增加7名乘客的载重量。
5. 蜂窝纸材料在其他领域的用途是什么？
目前蜂窝纸材料经过十多年的推广普及，在各行各业都取得广泛的应用。
在包装材料行业，中国几乎所有知名家电企业都在广泛运用。如产品内包装中的蜂窝内衬、蜂窝隔断、蜂窝纸护角、蜂窝缓冲垫、替代木箱的蜂窝纸箱。蜂窝包装具有轻、强、刚、稳四大优点，是最环保的绿色包装技术。
在建筑装饰行业，蜂窝纸作为填充材料同饰面板粘接后作为分割房间的蜂窝墙体，吊顶材料，各类轻型隔断。
在交通运输仓储业，由纯粹蜂窝纸制成的纸托盘、纸蜂窝填充的车辆船舶内饰板以占有一定份额。
在家具行业，用蜂窝纸填充的板材，因为不像普通实木或中纤板类那样沉重，轻巧灵便易搬运，被香港区域的消费者称为飞机木。
在民用领域，用再生纸制造的蜂窝结构材料因为具备质量轻，强度刚度高，稳定性好；表面平整、不易变形；抗冲击、缓冲性能好；吸音、隔热性能好；用料最省节约资源 的诸多卓越性能：目前纸蜂窝结构材料正被当作木材、EPS发泡塑料等的替代材料在广泛使用。
6. 蜂窝纸材料环保么？
蜂窝纸是非常环保的材料。如果细分的话至少有两重意义的环保。
一种是直接意义的环保：蜂窝纸生产过程工艺简单，没有涉及复杂的化学过程，以物理层面的切割加工为主，无任何排放，对环境有亲和力。即使生产过程中有特别微小的切割边料（保证尺寸精度修边），这些纸张边料也可以100%直接送造纸厂回收再利用，不产生任何遗弃物、是真正意义上的绿色环保产品。
另外是间接意义的环保：使用蜂窝纸轻质高强材料能大幅度减轻资源消耗，节省了森林资源和其他宝贵的社会资源，降低了总能耗。消费者每选购一栋填充蜂窝纸的门业产品，等于是对环保事业做出了一定贡献。在处处强调低碳生活、绿色节能生活的今天，意义非常重大。一栋门节约下来的资源要超过一个人数年使用一次性筷子，一次性纸杯的用量，是更大程度的环保节约，更有价值的环保节约。
7. 蜂窝纸材料有隔音或保温隔热的功能么？
蜂窝纸材料是纸板制成，属于非金属导体结构，热传导系数极低，材料本身具备一定的隔热性能。另外，蜂窝纸材料在门扇中间组成了非常众多的正六边形蜂巢孔，前后门板和六边形之间形成了诸多封闭隔断，每一个密封的蜂巢型孔内都有封闭的空间层，空气的热传导系数非常低，蜂窝纸的介质相当于高档铝合金门窗中的塑料断桥料衔接件，能有效阻挡减轻门板金属导体的热传导，间接形成保温隔热功能。同时，因为空气的隔声量可达30dB，密封在蜂巢孔内的气垫层也能起到有效隔音的功能。
当然，门业产品要想达到更高级别的隔音和保温隔热功能，需要产品工艺结构设计和五金件密封系统配置等的升级改进，填充材料能起到积极作用，在性能强弱上占有重要位置。消费者有高级别隔音或保温隔功能需求需要同门企特别定制，普通防盗门的性能主要还是侧重于安全防护层面。
8. 蜂窝纸填充材料耐用适应性好么？
蜂窝纸填充材料如果在胶合作业过程中聚氨酯发泡胶完全发泡粘接面同前后门板全部贴紧的话，其使用稳定性会非常良好，能在门业产品整个使用周期以内保持良好功能。
蜂窝纸填充材料的门业产品如果安装在户外的话耐候性和耐用性也还不错（要有挡雨设施保护门体的前提下），一般日照和和非高寒高热地带的温度变化不会影响门扇表面平整度。这点不像全发泡胶填充的门体，曾经有小门企生产的发泡门因为发泡密度不均匀，在户外使用一段时间后门扇表面受气温冷热变化出现强烈收缩变形。
需要注意的是，门业产品安装在户外的，除做好必备的挡雨设施外，还要做好日常防潮，大雨天后需要擦拭表面，防止表面处理层被浸泡。当然，并不是蜂窝纸填充的产品能安装在任意场合，如果不是正常使用环境，如产品安装地点在高湿度地区，例如地下储藏间、地下室、湿度特别高的水边建筑、靠海岸线很近的地方，要建议用户采用其他的填充材料，避免产品的耐用性能受到影响。
(文章摘自门业视界)
