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缓冲包装结构设计及理论公式简化计算的研究

时间:2011-11-22来源:科印网作者:陈希荣

  1包装机械,缓冲包装的一般形式

  以缓和冲击为目的的包装,称为缓冲包装。缓冲包装的结构有多种形式,其中最常见的是用有弹性的材料或弹性元件作缓冲衬垫,缓冲衬垫作为内装物和包装箱的中间介质,它的作用是吸收冲击能量当纳利,延长内装产品承受冲击脉冲作用的时间。太阳化学

  缓冲衬垫的结构形式,因内装产品的质量、形状和尺寸而不同。缓冲包装方法一般分为三种:全面缓冲包装、局部缓冲包装、悬浮式缓冲包装。这三种不同类型的缓冲包装方法,其特点和使用范围各异。政府政策及监管

  包装衬垫的设计总原则是:缓冲可靠、隔振有效、结构简单合理、用料节省和成本低廉。UV印刷

  目前国内外普遍采用缓冲系数与最大应力曲线、最大加速度与静应力曲线、应力应变曲线三种途径进行缓冲包装设计,有时需用振动传递率曲线来做防振校核。我们经过筛选,采用缓冲系数与最大应力曲线法印后设备,来计算缓冲材料的合理用量。求取缓冲包装的合适面积与厚度。排版

  产品对缓冲的要求就是:对包装缓冲衬垫的设计,要选择可吸收转运中的振动和冲击的机械能,使传递到产品上的加速度不大于产品的所允许的加速度值。图像处理

  2,缓冲衬垫结构设计的重要参数及应用数码印刷印后加工

  在工业包装中,常用的缓冲包装材料饮料包装,如泡沫塑料、合成橡胶、瓦楞纸板、蜂窝纸板和纸浆模塑品都属于非线性弹性体,能够吸收冲击能量,保护产品,具有优良的缓冲性能。但是,这些缓冲材料的力学性质都具有弹性、粘性和塑性特征CTP,弹性系数和弹性模量不是常量,而且在加载作用下会发生蠕变和永久性变形,难于进行缓冲包装设计。为了解决这个问题,包装学术界引入了缓冲系数的概念。它综合反映了缓冲包装材料在不同应力状态时的动力特性和缓冲效果,通过优化缓冲系数可选择最佳的缓冲衬垫结构及尺寸平装无线胶订联动线装机量调查,节省材料用量,充分发挥包装材料的缓冲性能。当纳利

   设计的基本参数,除了产品重量和尺寸以外,还应包括:①代表流通环境条件的等效跌落高度;②代表产品特性的脆值;③代表材料性能的缓冲特性曲线。排版

  2.1,等效跌落高度的确定。出版印刷

  它的确定方法有两种:一是经验公式法数字出版胶印

  一般在人工装卸中,包装件的跌落高度与重量有如下关系:印刷设备

  另一种是标准量值法。标准量值法,就是根据我国、日本、美国等一些国家的标准,以及一些产品的行业标准来确定跌落高度值。如日本标准JISI0202中规定的自由跌落试验条件,美国军用标准MIL-P-116H规定自由落高的试验条件区域报道,我国标准GB4857.5-84规定的跌落试验高度,都可根据产品重量、最大尺寸范围、运输条件,由表格直接查到跌落高度值。CTP

  以上两种方法是由经验及数理统计得到,要根据产品价值、特性、运输条件综合确定,若采用集合包装运输(托盘或集装箱)政府政策及监管,等效跌落高度取值就要小很多。  饮料包装

  2.2.产品脆值的确定。RIP

  脆值的确定可通过三种途径来得到。书刊印刷

  (1)试验法。产品通过脆值试验,再根据价值大小、强度偏差、重要程度,考虑到产品在运输中破损的风险度,最后确定出产品的许用脆值,这种方法是确定产品脆值的主要方法。凹印

  (2)脆值量值标准法。脆值的标准量值是在试验的基础上印刷教育,经过适当的数据处理形成的。各国都有脆值量值标准,如美国军用标准(MILHIDBK304),日本防卫厅规格(NDS),英国综合防护手册等,都根据产品的类别及特性现状及趋势,给出了相应的脆值范围。在具体确定产品脆值时,可根据产品属性,价值高低,重要程度,综合考虑各国脆值量值标准可变数据印刷,得出一个合理的脆值。这种方法的特点是不需进行产品破坏试验。北人集团

  (3)理论估算法。此种方法是根据产品的结构、尺寸材料特性,用力学模型计算推导出产品的脆值。适用于不能对产品进行脆值破坏试验场合(如精密机械、古董等),用此种方法得出的脆值是一个估算值,这种方法应用不多。电子监管码

  2.3,产品脆值的简易计算印刷包装城

  由牛顿第二定律出版动态,我们知道产品受冲击时产生的加速度正比于它所受到的冲击力,因此可以用产品所能承受的最大加速度来代替产品所能承受的最大冲击力,以产品所承受的最大加速度与g的比值Gc来代替最大加速度。检测系统及仪器

  定义:脆值的含义是产品经受振动和冲击时用以表示其强度的定量指标。又称为产品的易损度。产品脆值-称为内装物的易损性,定量描述这种易损度的量值称脆值。脆值翻译自英文的“fragility”一词。通常以冲击加速度G表示。数码印刷

  根据GB8166-87《缓冲包装设计方法》把使产品发生损伤或功能失效的最大加速度叫做“脆值”。显然,不同产品的脆值是各不相同的个性化印刷,产品的脆值是指产品不发生破坏或功能丧失的最大加速度和重力加速度的比值。活动

  此值表示产品对外力的承受能力,一般用重力加速度的倍数G来表示。现状及趋势

  由牛顿第二定律,我们知道产品受冲击时产生的加速度正比于它所受到的冲击力,因此可以用产品所能承受的最大加速度来代替产品所能承受的最大冲击力,以产品所承受的最大加速度与g的比值Gc来代替最大加速度。胶片

  目前国内外都已一致以产品破损前的临界加速度与g的比值Gc作为脆值的定义。油墨

  Gc = Ac / g c.认证

  3网印,产品脆值的确定。图像处理

  由产品损坏前记录下来的加速度值,取多个同类产品测试数据的平均值。考虑到产品的强度偏差及价格等因素,取平均值的80%作为产品的脆值。太阳化学

  通过脆值试验获得不同损坏边界曲线,冲击响应谱。在缺乏实验条件下,产品又特贵重大族冠华,不允许做损坏性试验,需要进行预估,EFI

  3.1,估算产品脆值的经验关系公式:凹印

  GC=WkAdobe

  式中:GC——包装件经受到的最大加速度(G);CTP在中国

  W——包装件的重量(KG);包装材料

  k——经验参数,有三种数据:图像处理

  强烈冲击现象=801排版,=0.704,数字出版

  中等冲击现象=203,=0.306,压凹凸

  较弱冲击现象=53.2,=0.100故障分析与排除

  3.2连线加工,脆值经验估算法:电子监管码

  产品脆值GC与其重量W的经验公式为过度包装

  GC=102.22W-0.40包装容器

  式中:GC——产品脆值,爱普生

  W——重量KG;数码印刷

  3.3,许用脆值现状及趋势

  根据产品的脆值,考虑到产品的质量、强度偏差、重要程度等而规定的产品的许用最大加速度值,以[G]表示。 洗涤用品包装

  4橡胶制品,破损边界理论印刷适性

  4.1,产品的破损CTF

  不仅取决于产品的最大加速度,还依赖于冲击持续时间和冲击过程中的速度增量。破坏边界曲线是以加速度峰值为纵坐标,以速度增量△v的绝对值为横坐标的一条平面曲线,这条曲线是破损区和非破损区的分界线。由下图可知评奖,产品的破损实际上受两个边界条件约束。一个是最大加速度,一个是脉冲过程中的速度变化量,起大小等于加速度对时间的积分。破损水平的定义由企业根据产品特点自行定义。 防伪印刷

  缓冲包装设计就是要通过确定流通条件, 选用适当的缓冲衬材, 使产品能承受流通过程中的冲击和振动。根据加速度表达式: a = ( v2 - v1) /t 原稿, F = m ( v2 - v1) / t , 可清楚的看出产品受力冲击时, 被作用的时间越长, 其产品的加速度越小, 所受的平均冲击力也就越小标签, 所以包装衬材应选用弹性好、耐压强度较高的材料, 使它在受冲击时有效吸收冲击能量, 延长冲击时间。设备

  产品脆值G 的大小,直接反映了产品的耐冲击能力,在进行缓冲包装设计时加网, 一定要按照脆值G 的大小,严格控制包装等级, 既要做到保护产品, 又要避免在包装方面的过度浪费。机构/组织

  4.2,冲击脆值包含的含义:显影

  ①产品的机械冲击脆值是属于产品的一个固有特性现状及趋势

  ②此特性是产品在承受冲击载荷时的加速度峰值、速度变化量和脉冲形状的综合反映。电子监管码

  在进行缓冲包装结构设计时票证印刷,必须先确定产品的冲击脆值,金属包装

  目前脆值的计算方法主要有以下几种:版材

  ①简易计算法饮料包装

  由上式可知,对于一个已知的包装件,产品质量m和缓冲弹性系数k都已知,说明跌落高度和冲击加速度G是成一定比例关系的当纳利,下图说明了G与h的关系 。版材

  G值与跌落高度H的关系数码印刷

  ②经验估算法印刷厂

  经验估算法首先必须在总结过去运输过程中所使用包装已知动态参数性能的基础上,估计出产品的冲击脆值,然后设计出最合理的缓冲包装结构系统。数字印刷机

  ③查表类比法电子监管码

  ③振动脆值的定量描述有两种方式:产品结构系统的极限峰值加速度,通常在共振状态下确定;第二类破损边界曲线,即振动加速度疲劳损伤曲线。色彩

  5洗涤用品包装,缓冲衬垫厚度和面积的简易计算公式故障分析与排除

  5.1,利用最小缓冲系数法包装容器

  对缓冲包装设计,就是根据被包装产品的缓冲要求,即产品的脆值,运输中各环节的搬运状态给出包装缓冲衬垫的厚度和包装缓冲衬垫的面积。根据缓冲包装理论分析裁切,计算衬垫厚度和面积的公式是:(利用最小缓冲系数法)术语

地图印刷

  通过G因子和跌落高度h从相应弹-塑性缓冲材料的G―σs曲线中,确定缓冲材料的厚度,最后查出相应的σs值。印刷厂

  由式(1)计算出所需缓冲材料的面积A。胶片

  式中:h—— 包装缓冲衬垫厚度CM;检测系统及仪器

   H——搬运时跌落高度CM; 过度包装

   G——被包装产品的脆值料最小缓冲系数对应的动应力。分切

  A值为六个缓冲表面的最小面积。行业法规

  对于有角跌落试验要求的缓冲衬垫,需校核值,角跌落的有效负荷面积A。由下面公式计算:报纸印刷

  式中:L——为内包装箱的长度;其他

  B——为内包装箱的宽度;输纸

  H——为内包装箱的高度。政府政策及监管

  5.2RFID,没有数据、估算材料厚度公式:Adobe

  2H/G=D装订

  式中:H-跌落高度;网印

  G- 产品脆值;艾司科

  D-厚度,视压缩变形量修正;字库

  5.3,用产品重量和静应力来确定所需的缓冲材料面积重组

  ProoLuctweight/StaticLoading=Area裁切

  静应力(N/cm2)=重量(N)×重力加速度/面积(cm2)喷墨

  重力加速度=9.8m/s2;印前工艺

  32.2ft/sec2;包装防伪

  5.4,形状不规则物品的缓冲包装计算公式:连线加工

  T>d/(1-E)印前工艺

  式中:T-缓冲材料厚度;印刷适性

  E-变形量%;分切

  d-突出物高度唐山玉印

  6,缓冲衬垫的结构设计奥西

  材料的缓冲性能科雷,用缓冲系数表征,它应定义为糊盒

  在一定的应力作用下,如果蜂窝纸板单位变性能较大,缓冲系数小,表明它的缓冲性能较好。根据这个定义总论,可以由蜂窝纸板的压缩应力——应变曲线,求得缓冲系数,线中的w其实就是一定应力下,应力——应变曲线包围的面积。输纸


  对于某种材料它的缓冲系数大小,可以根据应力——应变曲线的形状来判断质量控制,如果应力的增加速度大于其包围面积增加速度,则其的缓冲系数一定大,反之则小,如图1所示。利通

  缓冲系数直接反映了缓冲衬垫的材质、结构及尺寸,广泛应用于局部缓冲包装设计。饮料包装

  缓冲衬垫的结构设计:主要包括厚度和面积计算:它们与缓冲系数和产品脆值的关系为:喷墨印刷

  应用上式优化各种缓冲曲线加网,选择最小缓冲系数,可得到缓冲衬垫的最佳尺寸。地图印刷

  假定已知产品重量W、跌落高度H、脆值Gm及某选定缓冲包装材料的缓冲系数与最大应力曲线,计算缓冲材料的合理用量。在此情况下,包装设计针对具体情况而有所差别,实际的结构可能对缓冲垫的厚度有所限制套印,或者缓冲面积有所限定,下面分几种情况来证明:流程

  1 、对缓冲面积无特殊要求,全面缓冲、部分缓冲都可行包装贸易

  如果A小于包装物面积,则可考虑部分缓冲包装;如果A大于包装物面积,则可采用更换包装衬垫展会,以减小缓冲面积。政策法规

  (3)求出缓冲材料的厚度裁员

  2、 对缓冲面积已给定,计算材料厚度印刷检测

评奖



  同理,如果已知W、H、Gm,在几种缓冲材料中选择一种,使缓冲效果最佳;或者是已知W、H、Gm数码印刷印后加工,缓冲材料的缓冲系数与最大应力曲线、缓冲面积A、厚度T等,校核最大加速度和最大冲击力,从而校核该包装方案是否能满足要求等,均与此类似。糊盒

  缓冲系数——静应力缓冲性能包装安全

  缓冲系数是缓冲材料的参数。光盘印刷

  缓冲材料的特性曲线是由试验得出的,在缓冲垫设计前必须要得到缓冲材料的特性曲线。具体设计时乐凯二胶,所选用的缓冲曲线不同,设计方法也不相同。通常应用两种曲线,一种是缓冲系数~最大应力科印精品调研

  静态缓冲系数组合印刷

  包装材料的静态试验,通常是在万能试验机上进行的,主要是用来测定缓冲材料的力-变形特性Adobe,由此可以求得缓冲材料的应力-应变曲线图,从而可以得出材料的缓冲系数。印刷教育

  静态试验(如图2所示)进行时,上压板的速度通常为12±3mm/min,接近于静态力,随着压力的不断增加扫描,缓冲材料的厚度不断减少,变形量不断增加,测量的结果可以得到材料的力-形变曲线。失业

凸印


  ①发泡聚苯乙烯(比重0.014)②发泡聚苯乙烯(比重0.020)⑧发泡聚苯乙烯(比重0.033)承印材料

  ④发泡聚乙烯(比重0.035)⑤人造纤维100(比重0.050)⑥人造纤维150(比重0.06)原稿

  ⑦人造纤维200(比重0.08)⑧聚氨酯泡沫(比重0.03)⑨聚氨酯泡沫醚(比重0.03)质量控制

  ⑩发泡氯乙烯(比重0.31)⑾发泡氯乙烯(比重0.42)⑿泡沫橡胶⒀木屑(比重0.07)⒁发泡聚氯乙烯碎屑(比重0.08)⒂塑料碎屑(比重0.087) 晒版

设备


  7,缓冲衬垫尺寸的确定

  然后进行尺寸设计,尺寸设计也是结构设计中的重要组成部分。印刷适性

橡胶制品

  在缓冲包装设计中高保真印刷,为了节省材料,一般可允许缓冲材料承受应力等于产品所能承受的最大应力。为此测定缓冲包装材料缓冲系数-最大应力特性曲线具有工程意义。 网屏

  通过对缓冲材料进行静态压缩试验,可获得多种缓冲材料的缓冲系数-最大应力曲线。印刷包装城

  当缓冲材料确定后(即缓冲系数曲线已选定),常用的设计步骤如下。
科印报告

  对于局部缓冲包装法,首先根据等效跌落高度找到所对应的曲线海德堡,然后在曲线上找出对应的许用脆值,并作一条水平直线,它与缓冲曲线有很多交点。为节省材料,一般取与之相交的厚度较小的缓冲材料进行设计,那么就可得出缓冲材料厚度T惠普,脆值与该厚度的缓冲曲线就有两个交点。在两个交点之间的曲线上的每一点所对应的加速度值都小于脆值,在设计时都可选用。但是选择最右边一个交点(静应力较大的一个交点)进行设计时,用料面积最省,凸印

  8,叠置法与并置法衬垫的缓冲系数的计算裁切

  8.1包装机械,叠置法富士施乐

  把两块厚度相差较大的缓冲衬垫重叠放置可降低静态缓冲系数,提高缓冲性能。采用叠置法,可优化缓冲系数,有效调整衬垫厚度,有利于不规则形状产品的缓冲包装设计。由于两块缓冲衬垫材质完全相同上光,故该结论也适用于非线性弹性体。依据能量守恒定律得:色彩

  8.2,并置法印刷教育

  采用并置法把较大面积的单块缓冲衬垫均分为4个角衬垫,分别布置在产品的四个底角部位,可降低缓冲系数,提高缓冲衬垫的保护能力。这就是广泛应用角衬垫进行局部缓冲包装的理论依据。因并置组合的缓冲衬垫完全相同立体印刷,故该结论也适用于非线性缓冲村垫。酒品包装

  并置衬垫的动态缓冲系数平版印刷


  通过对材质相同的两种组合衬垫缓冲系数的分析与计算,可得以下结论:包装安全

  (1)叠置法和并置法都能够降低缓冲材料的缓冲系数,提高缓冲性能;版材

  (2)叠置法还能有效的调整衬垫厚度,更适合于不规则形状产品的局部缓冲包装方式;展会

  (3)并置法还能够提高缓冲衬垫对产品四个底角部位的保护作用。印后工艺

  9,缓冲衬垫的校核北人集团

  最后进行校核:一般包括以下几个方面:产品强度校核、挠度校核、跌落姿态改变时缓冲能力的校核、蠕变量的校核、温湿度校核化妆品包装,其中最重要的是挠度校核和跌落姿态改变时缓冲能力的校核。书评

  9.1,挠度校核。耗材

  9.2,跌落姿态改变时缓冲能力的校核。喷墨

  在衬垫设计时所引用的一系列特性曲线和数据,都是以假定的理想姿态为前提,但是衬垫的实际工况远非标准姿态。因此收纸,有必要对基本设计尺寸作相应的校核和调整。术语

  主要参考文献网络出版

  【1】   陈希荣   若干运输包装技术与安全系数的优化设计  北京:《中国包装报》2010.10上海光华

  【2】  卢立新   产品运输包装关键技术及其性能评价   青岛: 运输包装技术研讨会文集2008.7德鲁巴

  【3】  彭国勋主编  宋宝丰主审《物流运输包装设计》  北京:印刷工业出版社2006.9重组

  【4】  王兴业, 王赫楠   对蜂窝纸板缓冲性能的探索  青岛:全国电子工业包装技术论坛会刊2010.11上海光华


陈希荣专栏

总访问量:87282 更新时间:2015-01-19 10:50:35

  职务:原任海尔集团GO包装专家、职能部长,现任美的集团中央研究院包装技术专家,中国包装联合会纸包装委员会副秘书长、原专家委员会主任,中国包装联合会电子包装技术委员会副秘书长,中国印刷技术协会柔印分会理事,中国管理科学研究院学术委员会特约研究员、北京印刷学院客座教授,国际科学研究院特聘(终身)教授、国家工业与信息化部两课题专家组成员, 绿色包装产学研联盟专家,《中国包装工业》专家顾问、全国理事会理事,《纸包装工业》顾问,《全球包装工业》编委,《出口商品包装》荣誉编委,《纸盒包装》编委,“第三届中国科学家论坛”特邀嘉宾。
  多年来,致力于中国包装研究,推进包装行业的技术进步,属于国际首创的技术创新有;低碳冷定型瓦楞机生产线;低温瓦线粘合剂;低碳智能环保纸纱复合制袋技术及设备等。代表了我国包装的先进水平。先后在国家一级报刊杂志上发表学术论文,研究成果822篇,共800多万字,专著4部。10次获国家优秀学术成果及论文一等奖、特等奖。2001年以来,先后荣获“全国优秀学术工作者”、“优秀包装工作者”、“中国企业家思想成就奖”、“ 中国包装之星奖”。荣获“建国60周年中国科技自主创新突出贡献奖”。“中国行业精英百位突出贡献人物奖”。
  被邀在各种包装研讨会、年会.论坛、学术会议作主题演讲及专题学术报告150多场次,受到广泛的赞扬。出席国际性学术会议六次。创建了我国第一个包装专家工作室,为320多家企业提供了包装咨询答疑与技术服务。许多文章被众多媒体、网络、网刊引用或转载在业内极具影响力。

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