缓冲包装(zhuang):用天(tian)津缓冲材料或(huo)其他缓冲元件保护内容产品,避免过量(liang)冲击而造成破损的一(yi)种技(ji)术。
组(zu)成:外容器(qi)+缓(huan)(huan)冲(chong)介质层+内容产品(作为介质的缓(huan)(huan)冲(chong)包(bao)装材料决定了缓(huan)(huan)冲(chong)包(bao)装的主要(yao)因(yin)素)。
按品质分类
纤维类
纤维形结构:木屑,纸(zhi)(zhi)制品,纸(zhi)(zhi)浆模,纸(zhi)(zhi)屑,稻草,瓦楞(leng)纸(zhi)(zhi)等;
动物纤(xian)维:毛皮(pi),羊毛,羽毛,毛毡等;
矿物(wu)纤维:石棉,玻璃(li)纤维等;
泡沫类
天然(ran)泡(pao)沫(mo)材料:软(ruan)木(mu)等;
合成泡沫材料(liao)(liao):泡沫塑料(liao)(liao),泡沫橡胶(jiao)等;
弹簧类(lei):金属(shu)丝(si)弹簧,板弹簧,橡胶弹簧等;
按物理形态分(fen):预制成型(xing)的(de)各种垫片(pian)、垫块、垫圈等;
现场发泡(pao);散(san)状填料,如(ru)纸屑(xie),刨花等。
对缓冲材料的要求
1.良好的(de)弹性和恢复性;
2.良好的缓冲(chong)性能,能以较(jiao)(jiao)小的体(ti)积(ji)吸收较(jiao)(jiao)大(da)的冲(chong)击能量;
3.良好(hao)的阻尼性能(neng),以衰减包装系统的振(zhen)动(dong)能(neng)量,起隔振(zhen)或(huo)减振(zhen)作用;
4.成(cheng)本低,容(rong)易采购(gou);
5.温湿度稳定性;
6.破(po)碎和减(jian)耗性:缓(huan)冲(chong)体破(po)损或粉碎——缓(huan)冲(chong)失效——破(po)碎的游粒(li)进入制品(pin)———影(ying)响质(zhi)量——破(po)碎性越小越好;
7.氢离子浓度:Ph值(zhi)在6.2~8.0内,否(fou)则(ze)受潮后产(chan)生酸度——腐蚀制品;
8.化学稳定(ding)性:保持(chi)抵抗霉(mei)变(bian)、耐(nai)药物(wu)、耐(nai)油(you)污的能力;
9.工艺性:加工性能(neng)(钻孔(kong)、切割),热熔性(浇(jiao)铸成型),不产生尘(chen)沫飞扬及刺激性气(qi)味;
10.吸(xi)潮性(xing):吸(xi)潮,缓冲(chong)效果差,金属腐蚀,吸(xi)潮性(xing)越小(xiao)越好(hao);
11.废(fei)弃(qi)性:废(fei)弃(qi)物要易于处理,便于销毁;
12.良好的(de)弹性和恢(hui)复(fu)性。
缓冲材料的力学性质
弹(dan)性是材料具有缓冲(chong)能力的基本条(tiao)件(jian)。
缓(huan)冲(chong)(chong)材(cai)料(liao)(liao)(liao): 线(xian)(xian)弹(dan)性(xing)(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)非线(xian)(xian)弹(dan)性(xing)(xing)(xing)材(cai)料(liao)(liao)(liao)(一(yi)般(ban)缓(huan)冲(chong)(chong)材(cai)料(liao)(liao)(liao)都处于弹(dan)性(xing)(xing)(xing)、塑性(xing)(xing)(xing)和粘滞阻(zu)尼(ni)相交(jiao)汇的(de)(de)流变状(zhuang)态)缓(huan)冲(chong)(chong)材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)各种弹(dan)性(xing)(xing)(xing)状(zhuang)态,可用力——变形曲线(xian)(xian)来表述。为提高材(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)弹(dan)性(xing)(xing)(xing),改(gai)善缓(huan)冲(chong)(chong)性(xing)(xing)(xing)能——对实体材(cai)料(liao)(liao)(liao)进行发泡。
发泡材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)特(te)点(dian):变(bian)形泊(bo)松比=0,即在受压方向(xiang)(纵向(xiang))变(bian)形时(shi),横向(xiang)不(bu)(bu)变(bian)形; ——理想的(de)缓冲(chong)衬垫(dian)重要的(de)条件之一(yi)。实体(ti)则不(bu)(bu)同(tong),如橡(xiang)胶(jiao)块(kuai),变(bian)形泊(bo)松比=0.5。受拉伸和受压缩(suo)时(shi),变(bian)形情(qing)况与实体(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)有很大不(bu)(bu)同(tong)。材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)不(bu)(bu)同(tong),发泡方法不(bu)(bu)同(tong)——气泡的(de)形状、尺寸和分布也(ye)就不(bu)(bu)同(tong),导致同(tong)一(yi)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)变(bian)形的(de)方向(xiang)性(xing)差异。纤维材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)或合成橡(xiang)胶(jiao)——弹性(xing)的(de)方向(xiang)性(xing)差异。
影响缓冲系数的因素
缓冲(chong)系数受材料性(xing)质和外界条件有关。
外界条件
试验方法:静态 压缩(suo)速度(du)的影响。
动态 非弹性阻尼的大(da)小与材(cai)料(liao)的形变速率(lv)成正比(bi)。
温度:温度升高(gao)缓冲系数的最小值增(zeng)大。
预(yu)处理:预(yu)处理后缓冲系数的(de)最小(xiao)值增加,——材(cai)料的(de)力学松弛(chi)造成的(de)。
缓冲材料的全面评价
冲击(ji)能(neng)量(liang)的吸(xi)收性——有效地减少传递到(dao)内装(zhuang)产品上的冲击(ji)。并非吸(xi)能(neng)大(da)的材(cai)料就(jiu)一定满(man)足(zu)缓(huan)冲要求——综合考虑材(cai)料、体积、产品重量(liang)、冲击(ji)力的大(da)小——吸(xi)收能(neng)量(liang)与冲击(ji)能(neng)量(liang)相适(shi)应(ying)。
弹性大的硬性材(cai)料,吸(xi)能多——产品重量大、受冲(chong)击(ji)力(li)大的场合。
弹性小的软性材料,吸能少——产品比重小、受冲击力(li)小的场合。
振动能量的吸收性——避免共(gong)振
缓冲材料的(de)传(chuan)递率Tr :材料的(de)成(cheng)分、密(mi)度、工艺条件、温(wen)度、阻尼——将材料的(de)振(zhen)动能量转化为热能和塑性形变能,形成(cheng)对振(zhen)动的(de)衰(shuai)减 。
缓冲材料名(ming)称 阻尼(ni)比
聚乙烯或聚苯乙烯泡(pao)沫(mo)塑料(liao) 0.08-0.20
聚(ju)氨酯泡沫(mo)塑料 0.10-0.50
橡(xiang)胶 0.02-0.16
硅橡胶(jiao) 0.11-0.23
钢质螺旋弹簧 0.008-0.016
回弹性
定(ding)义——缓冲(chong)材料(liao)在受冲(chong)击(ji)和振动的情况(kuang)下,具(ju)备的恢复(fu)原来尺寸和形(xing)状的能力,称为回(hui)弹性。
回(hui)弹(dan)性(xing)差(cha)的材料 几(ji)次(ci)冲(chong)击(ji)后—结构尺寸变(bian)化较(jiao)大(da)—影响缓(huan)冲(chong)性(xing)能(neng)——破损;几(ji)次(ci)冲(chong)击(ji)后—材料尺寸变(bian)小,空隙加大(da)—二(er)次(ci)冲(chong)击(ji)—破损。
• 吸(xi)收能(neng)(neng)量大而(er)回弹性(xing)能(neng)(neng)差的(de)材(cai)料(liao),一般不宜作缓冲(chong)材(cai)料(liao)。
• 回弹性差(cha)的材料可用(yong)(yong)于仅发(fa)生一次大冲(chong)(chong)击的场合,利用(yong)(yong)塑性变形吸收冲(chong)(chong)击能量(liang)。
• 回弹性:
To——压缩前的(de)原(yuan)始(shi)厚(hou)度(du)(du); Ts——压缩后的(de)厚(hou)度(du)(du)。
通过材料静压(ya)(ya)试(shi)验(yan)测定,其压(ya)(ya)缩量通常取(qu)原始厚度的20%,并(bing)连续加载24小时。
• 预(yu)处(chu)理(预(yu)压缩,使之发生塑性变(bian)形(xing))——防止二次冲(chong)击。预(yu)压缩以(yi)后(hou)应力曲(qu)线(xian)的变(bian)化。
蠕变性
• 定义(yi)——指缓冲材料在受到静外力作(zuo)用下,随着时间的延(yan)长使(shi)变(bian)形相应增大的一种现象。
• 包装件长期贮存——缓冲材(cai)料产生蠕(ru)变(bian)——结构尺(chi)寸变(bian)小,产生空隙——产品破损率上升。要(yao)求良好的抗(kang)蠕(ru)变(bian)性能。
• 蠕变率:
蠕变(bian)影响因(yin)素:材料性能;外(wai)力的(de)大(da)小、作用时间;环(huan)境温度。温度升高(gao)、外(wai)力增(zeng)大(da),蠕变(bian)速率也(ye)相(xiang)应加快。
温度稳定性
• 缓冲材料(liao)的(de)物理性能(neng)与环境温度(du)密切相关;
• 热塑(su)性(xing)材(cai)料(liao) 低(di)温,很(hen)硬的(de)玻璃态,弹性(xing)模量很(hen)大
高温,较软的(de)高弹(dan)态(tai)。
• 热固性材(cai)料——性能?能否作为缓(huan)冲材(cai)料?与热塑性材(cai)料有何区(qu)别?
• 选择的(de)缓冲(chong)材料应在较大的(de)使用温度范(fan)围内(nei),保(bao)持其缓冲(chong)性能不变。
常见缓冲(chong)材(cai)料(liao)的最低使用温度
缓冲材料 最低使(shi)用温(wen)度(℃)
聚氨酯泡(pao)沫材料 -30
聚苯乙(yi)烯泡沫材料 -20
聚(ju)乙烯泡沫材料 -50
动物纤(xian)维 -40
泡沫橡胶 -20
湿度稳定性
• 许多缓(huan)冲材(cai)料是易于吸(xi)湿的(de)。吸(xi)收的(de)水量决定于环境(jing)的(de)相对湿度;
• 缓(huan)冲(chong)材料吸(xi)水后,缓(huan)冲(chong)性能(neng)会受到很大影响。——金(jin)属制品生锈,瓦楞(leng)纸箱强度(du)降低。 ——防潮处理。
耐破损性
• 缓冲(chong)材料在(zai)冲(chong)击和振动作用(yong)下(xia)——破损(sun);
• 缓冲(chong)材料(liao)在(zai)受(shou)到(dao)反复的冲(chong)击(ji)与(yu)振动时——与(yu)内装物经(jing)常接触(chu)并摩(mo)擦,会产生碎片和灰尘——表面破坏,粉尘等;
要求一(yi)定的(de)强度(du)、耐(nai)破损和(he)耐(nai)磨(mo)性。
化学稳定性
影响化学(xue)稳定性的因素(su):
材料的性能;
化学结构和成分;
使用温度。
缓冲材料应有:
较好的化学稳定性;
耐油、耐酸、耐碱和抗微生物的(de)侵蚀;
与(yu)内装物(wu)的(de)化(hua)学成分相适应;
PH值应在(zai)6.0-8.0范围(wei)内。
物理相容性
缓冲材料与(yu)内装产品是直接接触,二者的物(wu)理性质应相适应,避免(mian)发(fa)生有害的物(wu)理作(zuo)用。表面摩(mo)擦,摩(mo)擦产生静电,吸附灰(hui)尘或其它(ta)物(wu)质等。
缓冲包装的形式
缓冲包装的(de)(de)定义:以(yi)缓和冲击为目的(de)(de)的(de)(de)包装。
常(chang)见形式:用有(you)弹性的材料或(huo)弹性元件作(zuo)(zuo)缓冲衬垫,吸收冲击能量(liang),延长内(nei)装产品承(cheng)受冲击脉冲作(zuo)(zuo)用的时(shi)间。
缓冲(chong)包装(zhuang)(zhuang)的(de)分类: 全(quan)面缓冲(chong)包装(zhuang)(zhuang)。
局部缓冲包装
悬浮式缓冲包装
一(yi). 全面缓(huan)冲(chong)包装特点
1.对产品进(jin)行全面缓(huan)冲(chong)防护;
2.减(jian)小材料厚度(du)和包(bao)装件体积;
3.适合(he)小批(pi)量产品包装(zhuang);
4.丝(si)状、薄片状或粒状材料或现场发泡。
二。局部缓冲包装(zhuang)特点
1.在受力或易损部位进行缓冲;
2.厚度可变;
3.节省包装材料;
4.适于大批量形状不规则产品(pin)的包装,应(ying)用最(zui)广。
确定设计的基本参数
产品(pin)重(zhong)量、结构形状(zhuang)和尺寸(cun),代表流通环境条件的等(deng)效跌落(luo)高度。
a. 经验(yan)公式(shi)法
人工装卸中,包装件的跌落高(gao)度与重量的关系式:
h=300×W-1/2
h—跌(die)落(luo)高(gao)度(du),cm
W—重量,Kg(>16kg)
b. 标(biao)准量值法(fa)(根据产品重量、最(zui)大尺(chi)寸(cun)范围及运输条件直接查表(biao))
国标GB4857.5—84 跌落试验(yan)高(gao)度(du)
日本(ben)JISI0202 自由跌落试(shi)验条件
美国军用标准MIL—P—116H 自由跌落(luo)试(shi)验条件。
代表(biao)产品特性的脆(cui)值参数
a.试验(yan)法:通(tong)过脆值试验(yan),再根据价值大小、强(qiang)度(du)偏差、重要程度(du),考虑运输中破损的风(feng)险度(du),确定许(xu)用脆值。
b.标准量值法
美国军用标准 MILHDBK304
美(mei)国(guo)MTS标(biao)准(zhun)
日(ri)本防(fang)卫厅规(gui)格(ge) NDS
英国(guo)综合(he)防护(hu)手册
根据产品属性、价值大小、重要程度,综合(he)各国标(biao)准确定(ding)一(yi)个合(he)理的许用脆值。
c.理论估算法:根(gen)据产品结构、尺(chi)寸、材(cai)料特(te)性,用力(li)学模型计算推导出(chu)产品的脆值。
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