家用电器缓冲包装设计

家用电器缓冲包装设计

【摘要】现家用电器已进入千家万户，方便了家庭的生活。但是在家用电器进行运输和装卸时却经常因为缓冲设计的问题而导致电器遭到损坏，不仅造成了企业的损失，而且也损害了消费者的利益。因此必须认真做好家用电器的缓冲包装设计。文章以电饭锅为例利用蜂窝纸板作为缓冲包装材料，分析了其缓冲性能，并对其缓冲包装的设计进行了研究，最终证实了其缓冲效果。

【关键词】蜂窝纸板；电饭锅；缓冲设计

0.引言

随着经济的发展及科学技术水平的不断提高，现家用电器的类型越来越多，人们购买家用电器的方式也越来越丰富，尤其是电子商务的发展，现很多人都选择在网上购买家用电器，这在很大程度上也增加了家用电器的运输及装卸，为保证家用电器在运输及装卸过程中不被损坏，通常会采取很多缓冲包装。传统的包装材料主要有泡沫塑料，但是随着科学技术的发展，人们发现泡沫塑料不仅占用的空间较大，而且其不易回收和降解，造成了很大的环境污染。因此人们不断研究新的缓冲包装材料来代替泡沫塑料。

1.蜂窝纸板的缓冲性能分析

蜂窝纸板是一种将纸基作为原料而研发出来的新型复合材料，其主要是利用强度较高的牛皮纸以及蜂窝纸芯共同制成的[1]，其结构为新型夹层，是一种正慢慢被广泛使用的新型环保节能的缓冲包装材料。蜂窝纸板，顾名思义，其主要是根据蜂窝的结构来进行制作的，其具有较高的强度且弹性较大，另外从其主要是利用牛皮纸和蜂窝纸芯共同制成，因此其抗压、防震、防潮及隔热等性能相对来说都比较好。通过与几种泡沫塑料的σ-ε曲线进行比较可知：泡沫塑料是一种柔软但韧性较强的缓冲包装材料，而蜂窝纸板则是一种刚硬而具强韧性的缓冲包装材料[2]。通过与其他泡沫塑料的σ-ε曲线进行比较可知：蜂窝纸板具有较大范围的线弹性，只有给予其较高的应力其才会屈服，也就是说，因蜂窝纸板具有较大的刚度，只有在受到较大外力的情况下，蜂窝纸板才可能发挥其缓冲作用。但是因其为纸制品，其回收较容易且可进行降解，是一种新型的环境绿色包装材料，与泡沫塑料相比，其必然会有更广阔的发展空间。

2.以电饭锅为例分析其缓冲包装设计

给家用电器进行缓冲包装主要是为在运输或是装卸时若有振动或是冲击等外力发生作用时能够保护家用电器的性能及形态，以使家用电器不会遭到破坏。一般来说，缓冲包装设计要起到保护家用电器的作用，其应做到以下几点：第一，尽可能减少外力作用，传递到产品上的外力越少越好；第二，针对作用于产品上的外力要尽量分散；第三，尽量保护产品的表面，若产品有凸出部分，要注意特别保护；第四，避免包装内的产品会出现相互接触现象；第五，避免产品在包装内出现移动的现象。本文以电饭锅为例，利用蜂窝纸板作为缓冲包装材料来进行产品的包装其主要包括结构设计、尺寸设计、缓冲衬垫的校核以及防振设计[3]。

2.1结构设计

缓冲包装的方法取决于产品的形状及特性。通常我们所使用的缓冲包装的方法主要有以下几种：全面缓冲、局部缓冲及悬浮式缓冲，而缓冲衬垫通常有以下结构形式：平垫、角垫及棱垫。根据电饭锅的开关及特性，我们选择的缓冲包装方法为局部缓冲，缓冲衬垫则选择棱垫结构。其缓冲衬垫结构图可见图1。

图1 电饭锅的缓冲衬垫结构图

由图可知，此结构的内部采取的是一个中空的圆柱，而其外部则采取的下八棱柱结构，并且有两个对称的开槽。中间的空心圆柱是用来放电饭锅的，主要是为了避免电饭锅在缓冲垫内会产生移动，这样不仅简单而且大大节约了包装材料。外部的正八棱柱所起的作用主要有以下两个：一个是进行定位以避免缓冲垫在包装内产生移动；另一个是为了美观、简便且节约用材。另外两边的开机主要是用来放电饭锅某些凸出部件的，其也可起到避免电饭锅产生移动的作用。

另外，因蜂窝纸板容易受潮、发霉，因此在蜂窝纸板的衬垫外还需要套上塑料袋以起到防尘、防潮的作用。除此之外，为防止电饭锅表面受到划伤，可在蜂窝纸板与电饭锅之间垫上海绵。

2.2尺寸设计

以某电饭锅为研究对象，其主要参数如下：高为245mm、直径为250mm、重量(W)为2.5kg、底面积（A）为490.62cm2。经检查发现此电饭锅的脆值处100g到120g之间，为尽可能保证设计的安全性，可取脆值100g来进行设计。其在流通环境下可承受高度为60cm的跌落。

蜂窝纸板在高度为60cm跌落时其加速度与静应力的关系曲线图可见图2。

图2 蜂窝纸板在高度为60cm跌落时其加速度与静应力的关系曲线图据静应力公式4

σ，我们可将相关数据代入公式中则可求得其静应力为0.05×=A

W

(⨯

/

)

10

s

104Pa。通过观察图形可知，在静应力达到此数值时其与最大加速度的交点为B；但是B点在曲线的左边，这表明静应力过大，不需要采用全面缓冲保护方式，因此选择局部缓冲。在加速度为100g处作一条水平线，其相交于缓冲曲线，选择一个厚度较小的蜂窝纸板缓冲曲线来进行包装设计。据图可取蜂窝纸板厚度(可用T表示)为20mm，比较其交战，发现D点所用的材料最省。计算D点的静应力，其为0.47×104Pa，此点的承载面积为52cm2。分析图2我们可知，在E点时，其加速度最小，利用蜂窝纸板进行包装能达到最好的缓冲性能，最大限度地保护产品。若选择E点进行设计，其静应力为0.30×104Pa，其承载面积为82cm2。通过分析，当蜂窝纸板厚度为20mm时有两种承载面积可供选择，若要节约材料可选择承载面积为52cm2，若要使产品的安全性更高则可选择承载面积为82cm2。再结合产品的特性我们可选择承载面积为80cm2。再依照电饭锅有相关参数，可计算出外包装的尺寸为280mm×280mm×285mm。

2.3缓冲衬垫的校核

缓冲衬垫的校核主要有对产品进行强度、挠度、跌落时产生的缓冲能力、蠕变量、温度以及湿度等方面的校核。其中最重要的是对挠度的校核以及在跌落时缓冲能力的校核。利用克斯特那公式校核挠度，跌落时缓冲能力的校核也可采取相应方法。经计算，缓冲衬垫的设计较为合理，具有可行性。

2.4防振设计

振动类似于冲击，其是存在于包装流通过程当中的另一种环境载荷。在共振的状态下，产品会自动产生一个响应加速度，若响应加速度大于脆值，那么产品就会遭到破坏。另外，振动也会使得产品出现疲劳损坏，长期的振动还会使包装内的不同产品受到摩擦损伤，所以有必要对产品进行防振设计。防振设计所要遵循的原则如下：首先衬垫的设计要严格按照缓冲要求来进行；其次，要对防振能力进行校核。根据分析可知蜂窝纸板的振动频率为200Hz，其传递率为9.32，利用运输频谱图可查出此时的加速度为3.6g，而产品的最大响应加速度为33.7g，因此防振校核通过，此设计可行。

3.结语

蜂窝纸板是近些年来有关学者为取代泡沫塑料作为缓冲包装材料而不断研发出来的。通过分析我们可知，蜂窝纸板具有良好的缓冲性能，利用蜂窝纸板作为家用电器的缓冲包装材料能起到很好的缓冲效果。不管是在运输或是在装卸的过程当中都有效地保护了家用电器的安全。最重要的是其是一种可循环利用的缓冲包装材料，避免了给环境带来污染。相信在不久的将来，其必然会直接替代泡沫塑料而获得巨大的发展空间。

【参考文献】

[1]王兴业,王赫楠.对蜂窝纸板缓冲性能的探索[J].中国包装工业.2010(11)

[2]王保升,张丽.二次加载时蜂窝纸板的缓冲性能研究[J].包装工程.2011(15)

[3]吴志荣.浅谈运输过程中的缓冲包装设计[J].包装与食品机械.1993(04)