第六章 包装缓冲与防振包装设计

x T1 x1 T2 x2 T T T1 T T2
软
曲线偏离线弹性直线的速度越大，与之对应的 材料也会变的越硬（γ >0）或越软（γ <0）。 吊装弹簧结构和木屑、塑料丝、涂胶纤维等材 料均属于这一类弹性体 —满足缓冲包装的要求
1.5 不规则型弹性材料
大部分高分子发泡材料属于这类弹性体。
2
组合材料的力学性质
在缓冲包装中，发泡材料+瓦楞纸箱——共同起缓冲作用——组合方式很多— —基本类型：叠置和并列 2.1 缓冲材料的叠置 2.1.1线弹性材料 F kx 1 1 1 (1) E的大小 x x1 x2
7.氢离子浓度：Ph值在6.2~8.0内，否则受潮后产生酸度——腐蚀制品
8.化学稳定性：保持抵抗霉变、耐药物、耐油污的能力；
9.工艺性：加工性能（钻孔、切割），热熔性（浇铸成型），不产生尘沫飞 扬及刺激性气味；
10.吸潮性：吸潮，缓冲效果差，金属腐蚀，吸潮性越小越好；
11.废弃性：废弃物要易于处理，便于销毁。
按品质分
按物理形态分
对缓冲材料的要求
1.良好的弹性和恢复性； 2.良好的缓冲性能，能以较小的体积吸收较大的冲击能量； 3.良好的阻尼性能，以衰减包装系统的振动能量，起隔振或减振作用； 4.成本低，容易采购； 5.温湿度稳定性；
6.破碎和减耗性：缓冲体破损或粉碎——缓冲失效——破碎的游粒进入制 品———影响质量——破碎性越小越好；
对指定的材料确定其形状和大小；
比较若干不同品种的材料的缓冲效果；
判断现有包装结构的合理性和可靠性；
长期以来，缓冲包装设计无完善的设计理论—— 缺乏定量评价手段——类比，模仿——“过包装” 或“欠包装”！
三、缓冲包装设计考虑的因素
产品特性参数（许用脆值、形状、大小、体积、重量、重心、 数量等）； 流通过程中的环境条件（运输区间、运输方式、装卸次数、等 效跌落高度、冲击方向、气候条件、贮存条件等）； 包装材料的特性； 外包装容器的性能状况（结构、形状、材质及强度）； 封缄材料的特性
第2节 缓冲材料
缓冲包装：用缓冲材料或其他缓冲元件保护内容产品，避免过量冲击而造成 破损的一种技术。 组成：外容器+缓冲介质层+内容产品（作为介质的缓冲包装材料决定了缓冲 包装的主要因素） 分类： 纤维形结构：木屑，纸制品，纸浆模，纸屑，稻草， 瓦楞纸等； 动物纤维：毛皮，羊毛，羽毛，毛毡等； 纤维类 矿物纤维：石棉，玻璃纤维等； 泡沫类 天然泡沫材料：软木等； 合成泡沫材料：泡沫塑料，泡沫橡胶等； 弹簧类：金属丝弹簧，板弹簧，橡胶弹簧等； 预制成型的各种垫片、垫块、垫圈等； 现场发泡； 散状填料，如纸屑，刨花等；
E
kT A
k是缓冲材料的弹性系数
E是缓冲材料的弹性模量 A表示垂直于外力F的材料截面积 T表示材料未受力的起始厚度
1.2 正切型弹性材料 2k 0 d b F tg ( x) 2d b
k0为曲线在x→0时的斜率，称初始弹性系数； db为材料的形变极限，在x→db时F→∞。 正切函数型性质的缓冲材料：泡沫橡胶、棉花、 乳胶海绵、碎纸、涂胶纤维以及预压后的聚苯乙 烯泡沫塑料等等。
＞ 即 E2<E<E1
E<E
1
2.1.2 非线弹性材料
非线弹性材料，弹性系数k随应力状态而变化——根据两种材料的应力应变 曲线——求出组合应力应变曲线——采用选点法、剩差法或最小二乘法求初 始弹性系数。 (1)面积相同，厚度不同的材料串联
x x1 x2
（1）
x x1 x 2 T T T
第六章 包装缓冲与防振包装设计 （GB8166-87）
第1节 缓冲与防振包装设计的六步法
一、一般要求 减小传递到产品上的冲击、振动等外力
分散作用在产品上的应力
保护产品的表面及凸起部分 防止产品的相互接触 防止产品在包装容器内移动
表面保护
二、缓冲包装设计要解决的问题
选择恰当的缓冲材料并确定其形状和大小；
包装的工艺性
其它的包装方法（防水、防潮、放锈、防尘等）。
四.缓冲包装设计的基本数据
流通环境数据：搬运、跌落次数，跌落高度，等效跌落高度， 冲击次数，冲击强度，振动频率等。 产品脆值 缓冲包装介质的特性参数：弹性、阻尼、缓冲系数、传递率。
五. 五步法和六步法
（1）确定环境条件； （2）确定产品脆值； （3）如发现产品脆值过低，应考虑重新设计产品的关键件结构， 提高其脆值； （4) 选择缓冲材料； （5）设计原型包装结构； （6）试验评价原型包装。
1.3 双曲正切型弹性材料 k 0 x k0为曲线的初始弹性系数； F F0 th F0为力F的极限值 F0
瓦楞纸板、蜂窝板、聚苯乙烯泡沫塑料等塑性较大 的材料在其受到外力作用的初期所表现的力学性质 属于这种类型。
1.4 三次函数型弹性材料
硬
F k0 x x 3
k0为初始弹性系数， γ 是弹性系数增加率。
——理想的缓冲衬垫重要的条件之一。实体则不同， 如橡胶块，变形泊松比=0.5。 受拉伸和受压缩时，变形情况与实体材料有很大不同。 材料不同，发泡方法不同——气泡的形状、尺寸和分布也就不同，导致同一材 料变形的方向性差异。 纤维材料或合成橡胶——弹性的方向性差异。
1.1 线弹性材料
F kx
E
1 缓冲材料的力学性质
弹性是材料具有缓冲能力的基本条件。 缓冲材料 线弹性材料 F kx 非线弹性材料（一般缓冲材料都处于弹性、塑性和粘滞阻尼
相交汇的流变状态）
缓冲材料的各种弹性状态，可用力——变形曲线来表述。 为提高材料的弹性，改善缓冲性能——对实体材料进行发泡
发泡材料的特点：变形泊松比=0，即在受压方向（纵向）变形时，横向不变形；
k
kT E A
(2) E的范围
EA k T
设 E1 E2 E1 E2T 有 E
k1 k 2 T T1 T2 E E1 E 2 E1 E2T E E1T2 E2T1

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E1 E2T EET 1 2 E2 E>E2 E1T2 E1T1 E1T E1T2 E2T1 E1 E2T EET 设 E E E E1 E2T ＜ 1 2 E1 1 2 E2T2 E2T1 E 2T E1T2 E2T1