包装设计.doc

包 装 设 计 纪 要1、 包装缓冲材的选用由于包装技术的进步，现有各种方法与程序可资利用，但每一种方法和程序，其适用范围都有一定的限度。所以，缓冲设计时必须了解产品的需要和环境的实际需求。因此对缓冲材的选用，需注意以下几点：a、 产品的性质：产品的脆度（fragility）、重量（weight）及表面保护（Surface finish）b、 缓冲材料的特性：复原性（Resiliency）、压缩永久应变（Compression set）、失厚（Drift）、吸液能力（Liquid absorption capacity）、PH值（PH value）及发尘性（Dusting）c、 缓冲材料的种类与特性：缓冲材料对振动和冲击的吸收性，通常以材料的刚性和柔软性作为判断依据，缓冲系数较小、吸收能量较大的材料，就是吸收性较好的缓冲材料。目前缓冲材料吸收性能较好而缓冲系数在3以下的有发泡聚苯乙烯、发泡聚氨基酸甲酸酯等。、发泡聚苯乙烯（PS，Foamed polystyrene） 发泡倍率及密度（g/cm3）：67倍/0.015、 50倍/0.020、40倍/0.025、30倍/0.030 特征：成型加工容易，重量轻，吸水、吸湿性低，外观良好，缓冲效果佳，不老化，隔热与保温效果好，废弃处理困难。、发泡聚乙烯（PE，Foamed polyethyrene） 发泡倍率及密度（g/cm3）： 特征：压缩强度大、适用较大荷重范围；复原性好，能迅速回复到接近原来之形状；制作方便，外观效果良好，废弃处理安全环保；采用醋酸烯酯系列粘接剂加工；2、 缓冲应用技巧、一般技巧a、 完全纳入法填充：使用包装将产品全部包裹在内b、 角垫式： 、调整应力面积之技巧a、 增大受力面积：在产品与缓冲材之间增加一层硬制材料b、 减少受力面积：3、 发泡聚乙烯（PE）缓冲包装设计设计程序：a、确定产品的强度，b、确定流通期间可能的环境因素，c、计算达成保护功能的PE量产品强度值范围极端精密 飞机高度计、硬式磁碟机1525 GS非常精密 医学诊断器、X射线装备2540 GS精 密 电脑终端机、电子打字机、收银机4060 GS稍 精 密 立体音响、电视机、磁碟机6085 GS稍 坚 硬 主要机械装备、家具85115 GS坚 硬 锯床、机械工具115 GS产品重量与典型落下高度对照表包装货物重量（Lb） 搬运状态 落下高度（in） 010 一人抛掷 42 1020 一人提携 36 2050 一人抛掷 30 50100 二人合抬 24 100250 轻设备搬运 18 250以上 重设备搬运 12根据产品的G因素、包装材的动态缓冲特性曲线，来决定所需缓冲材的密度与厚度。下一步就要计算缓冲之承力面积（Bearing Area），承力面积（A）=产品重量（W）/静应力（）承力面积（A）=产品容许最大加速度G*产品重量（W）/最大应力（）缓冲材的厚度（t）=C* h / GC：缓冲系数， h：落下高度， G：产品容许的加速度值（单位g）4、 确认设计上的限制条件计算出具有足够保护功能的缓冲量后，还需考虑三个因素：压缩潜变、缓冲温度的影响及弯曲的可能性。a、 压缩潜变（Creep）是指材料在一恒定的荷重下，经过一定时间后厚度减少（推荐Max=10%）。增大承力面积可以减少压缩潜变。b、 温度之影响：过高变软，过低变硬。c、 弯曲问题：弯曲容易程度取决于宽度与厚度之比值，太长或太薄易于发生弯曲。典型运输工具的外源频率运输方式 频 率 范 围 运 输 情 况火 车 2 - 7Hz （箱体） 铁道上运行 50 - 70Hz （结构） 汽 车 2 - 7Hz （箱体） 正常高速公路 15 - 20Hz （轮胎） 飞 机 50 - 70Hz （结构） 飞机机舱板 2 - 10Hz （推进器） 100 - 200Hz （喷射） 船 舶 0.1- 11Hz （甲板） 海运 5- 200Hz （防水壁） *1、与缓冲材的支持面积相比，如果厚度太厚，当受到外力时会产生破坏，使得压缩潜变与G值增大，导致产品损坏。对策：Amin（1.33t）2 Amin：最少荷重面积， t：缓冲厚度*2、对商品而言，其支持部位与面积如果不适当会发生下列两种情形：a、 受到冲击时，如果产品与缓冲材接触部分强度不能承受冲击，该部分会损坏；b、 受到冲击时，如果产品发生过大的弯曲或扭应力，商品也会损坏；对策：扩大受力面积，使支撑部分强度可能发生的最大应力 减少支撑部位的距离，使支撑部位间产品的弯曲或扭应力可能发生的最大弯曲或扭应力参考书目：1、缓冲包装系统 曾汉寿著 台湾包装工业杂志社编印 中华民国79年10月31日初版 缓冲材包装设计基础知识冲击和振动是包装件在流通过程中受到的两种主要负荷。例如在运输途中，常因为运输工具的行驶、搬运和掉落下来而造成损害。为了实现包装减损，包装结构必须有合理的缓冲能力和防振能力。根据物体的受力分析：FMa（W/g）aW（a/g）WGF力；M物体的质量；A物体的加速度；W物体的重力；g重力加速度；G产品的脆值。只有物体受到的冲击力小于使其受损的最小冲击力，物体才不会受到损坏。即F需小于一定值，由于FWG且W的值一定，所以G需小于一定值。在包装方面，把G的取值定义为产品抵抗破坏的能力，提出一个重要的概念，就是脆值。一个产品所能承受的加速度，等于若干个重力加速度时，该物体仍不致于损坏，其加速度a对重力加速度g的倍数（a/g），即称为该物体的脆值（G）。脆值较小的物体抵抗破坏的能力弱，脆值较大的物体抵抗破坏的能力强。缓冲包装的目的在于保护产品，通过缓冲材的缓冲作用，使产品受到的冲击加速度小于产品的脆值（G），以达到缓冲包装保护的作用。缓冲的主要功能之一，在于吸收能量，物体在运送与搬运时，常发生冲击或运动，其冲击或振动的能量，即赖于缓冲材料赖吸收。具体来说，缓冲功能如下：（1） 分散力量缓冲材料可以将强烈的力量，分布在较达的面积上，因而降低产品所受的冲击力，以避免应力集中于产品表面的某一点。（2） 减少移动或振动缓冲材料采用适当时，可阻止产品在包装箱内的移动，因而由外力作用所发生的振动，也可以有阻压的作用。（3） 防止表面破损产品有适当的缓冲材料保护后，可以防止其表面因其他物体的冲击而破坏。包装材料的种类繁多，其使用的方法也各不同，可以在不同的情况下减轻产品所受的冲击力。最简单的方法，是将产品周围全用缓冲材料包装或填满，不留空隙。通常采用的缓冲材料由纤维、橡皮、玻璃纤维等，每种材料各有其不同的特性，其缓冲作用的效能也不同，高低差别可能很大，所以在选择缓冲材料和设计包装时，必须考虑各项有关因素。缓冲物必需具有相当程度的可压性，以使包装物在受到减速度时，具有足够的阻压。为了达到这一目的，缓冲设计必需妥善配合实际情况，在遇到外力作用时，外力能被充分吸收，因而将所产生的冲击力减到安全的范围内。因此设计时必需考虑到缓冲材的可压缩和承受负荷的能力，将缓冲材设计成最适当的外形。EPS、EPE是我们通常使用的两种非线性缓冲材料，通过它们的缓冲包装保护作用来吸收冲击能力，确保产品的安全。EPS、EPE的设计流程基本一样，下面作简单的总结如：第一步骤：确定产品的强度本步骤在于获得产品的强度，以决定缓冲材的使用量。因为一项产品所面临的最剧烈的危害之一，就是经由冲击所造成的冲击。一项产品的强度是依据产品能承受的最大减速度所建立起来的。由于每一件产品均由许多脆弱点，较低的脆度值，即为产品的脆值。事实上脆值的决定，是将产品经由一系列剧烈减速度（冲击），以找出发生损坏的最小G值，所以产品的强度测试过程是非常重要的过程。通常利用臆测的方式决定产品的强度是很危险的。因为G值如果估测的太低，二产品能承受较大的冲击，可能造成过度包装致形成不必要的浪费。反之，如果估测产品的强度过高，而产品又不能承受预期高的冲击，则可能造成包装不足，导致损坏情况的发生。但在很多情况下，由于无法通过大量的测试来对产品进行强度的测试，因而无发获知产品的实际强度，就可根据以往的经验建立产品强度值作为参考，以作为估测产品强度的指引，但表中的所列值并不等于实测的数值：根据山特UPS产品的特性，属于“精密”这一等级，脆值G大约在4060的范围。缓冲包装设计时可以参考相应的数据进行，但是一旦产品强度数值无法达到预期所需的强度，则该产品有必要重新修正或重新设计。第二步骤；确定流通期间遇到的环境因素产品的强度一经决定，包装设计时就要将其强度以产品所需面临的搬运与运输环境作比较。其次就是要设定产品遭受冲击的次数。根据产品的重量来估算产品可能会发生的跌落高度，在最大跌落高度范围内对产品进行保护。例如山特的跌落试验规范就列出了不同运输状态和重量下产品进行跌落试验时的高度，缓冲包装设计必须通过跌落试验的验证。第三步骤：计算达成保护功能所需的缓冲材EPE的需要量决定了产品强度与搬运环境（指跌落高度）后，就可计算出适当强度（密度）与厚度的缓冲材EPE需要量。介入本步骤最重要的程序就是选择一个具有保护产品功能的材料密度、厚度和使用量。发挥缓冲材料功能所需的量，所指的就是保护产品所需的用量，但不考虑外装容器的有利影响或产品的形状。为了计算合乎功能需求的缓冲衬垫，首先必需找出EPE的适当密度与厚度，以此来正确运用EPE的动态缓冲特性曲线（又叫最大加速度静应力曲线）。动态缓冲特性曲线是显示某种厚度的包装材料，在不同冲击基准下得的到一系列特征参数，是缓冲材设计时的重要得参考依据。动态缓冲特性曲线的产生是利用一已知的重锤，经由一特定的高度落下，撞击在缓冲材样品上，并让缓冲材料所受到的冲击转换成一定的冲击数量值。简而言知，模拟测试产品落下的高度，是根据产品的重量相对升高，在曲线的每一个点代表一个已知重量的产品，要使用多大荷重的缓冲及传递到产品的冲击力的大小。由于产品的脆值G是已知的，而且产品的跌落高度也由它的重量来选定，设计时就可据此来决定足够保护产品所需缓冲材料的密度与厚度，这些可以由相交于动态缓冲特性曲线对应的产品脆值G值的水平线上获得。假如此密度与厚度通过或低于水平线下，就可视此缓冲材可在承受范围之内，而不至于让产品产生过大的冲击力。针对缓冲包装设计方法，国家也颁发相关的国标规范（GB816687），我们在缓冲包装设计时可以作相应