瓦楞纸板缓冲包装结构的缓冲性能研究

1、瓦楞纸板缓冲包装结构的缓冲性能研究The Research on the Cushion Performance of Corrugated Cardboard as Package Structure天津科技大学 刘功 刘占胜 宋海燕LIU Gong LIU Zhan-sheng SONG Hai-yan摘要 在分析瓦楞纸板特点的基础上，设计了四种瓦楞纸板缓冲结构，并对其进行测试，总结其缓冲性能，以探索代替泡沫塑料的可能性。关键词 瓦楞纸板 缓冲包装 性能研究Abstract On the basis of the characters of the corrugated cardboard

2、, four types of cushion structure of corrugated cardboard are designed. At the same time, we test the cushion performance of them and draw a conclusion. Key Words corrugated cardboard cushion package performance research抑制“白色污染”，倡导“绿色包装”是当今世界的主课题，人们越来越重视对环保包装材料的研究和开发，以纸代木、以纸代塑就是其中一类。瓦楞纸板是目前市场上使用较多的纸

3、质包装材料，在包装领域中起着非常重要的作用。它不仅具有一定的缓冲性能、抗压性能，还具有廉价和可回收利用的优点。为了更好地利用瓦楞纸板，有必要对它的各种性能及新的结构进行研究和开发。 一、 楞纸板的综合分析1 楞纸板材质分析（1）瓦楞纸板作为缓冲材料的优点a包装废弃物无需焚烧处理，可任其自动降解或回收利用，其回收技术及成本较EPS泡沫塑料要简单和低的多。b加工性能良好，裁切、模切、粘合均容易。c储存、运输成本低，节省空间，使用时再折叠成型较为方便。d可与外包装瓦楞纸箱配合使用，一起处理。（2）瓦楞纸板作为缓冲材料的缺点a表面较硬，缺乏柔韧性，主要限于平面使用，包装商品时容易对商品表面造成损伤。b

4、湿度对其影响较大，湿度愈大其性能会随之愈显劣化。c复原性差，一旦受载荷变形，各项性能数值下降迅速。2瓦楞纸板性能分析瓦楞纸板一般先从最弱部分被压坏，然后由这部分开始连续破坏。例如，当瓦楞纸板叠层进行静压试验时，当压缩量小于35%时，主要显示出弹性和部分塑性；当压缩量超过35%时，叠层逐层破坏，表现出蠕变状态；当压缩量达到80%以上时，载荷急剧上升。动态压缩试验时，变形量达到一半时，便出现弹性破坏。通过对10张重叠的A型瓦楞纸板、B型瓦楞纸板、AB型瓦楞纸板的动态缓冲特性的分析比较，我们得出：A型瓦楞纸板的缓冲吸振性能比B型瓦楞纸板好；AB型瓦楞纸板由于是由A型楞和B型楞组合，冲击吸收性能结合了

5、两种楞型的优点，充分发挥它们的缓冲性，使用范围也就宽多了。AB型瓦楞纸板受冲击时，开始B楞几乎不受影响，在弱冲击时，A楞先破坏，然后B楞破坏。另外，瓦楞纸板平面面积较大时，A型和B型瓦楞纸板缓冲性能的差异还受内部空气的影响。二、瓦楞纸板缓冲结构设计瓦楞纸板经过开槽、压痕、插装、粘接等程序可制成各种结构，利用其结构优势及瓦楞纸板所特有的性能，努力提高其缓冲性能。在结构设计中尽可能考虑使其缓冲性能最优，并考虑使其适于规模生产，降低成本。结构1：如图1所示，由上至下材料组成分别是AB楞五层瓦楞纸板A楞三层白纸板AB楞五层瓦楞纸板。将A楞三层白纸板卷为三层六棱形结构，再与AB楞五层瓦楞纸板粘接。结构2

6、：如图所示，由上至下材料组成分别是AB楞五层瓦楞纸板瓦楞芯纸AB楞五层瓦楞纸板。将瓦楞芯纸折成波浪形，与AB楞五层瓦楞纸板粘接。瓦楞芯纸一页成型。结构3：如图3所示，全部由AB型五层瓦楞纸板构成。先将AB型五层瓦楞纸板折成单层六棱形结构，再与AB型五层瓦楞纸板粘接。结构4：如图4所示，全部由AB楞五层瓦楞纸板构成。将AB楞五层瓦楞纸板折叠粘接，一页成型。图图 图图 三、瓦楞纸板缓冲结构性能测试1静态压缩试验静态压缩试验是在压力试验机（YE-50型）上，根据包装国家标准汇编中GB8186进行试验，测试并记录四种瓦楞纸板缓冲结构的力形变关系曲线，进而经过数据处理，得到应力应变曲线和缓冲系数应力曲线

7、。分别如图5、图6、图7所示。图5图6图7结果分析：a缓冲材料的缓冲特性是通过力形变曲线来表征的。在力一定的情况下，曲线与横坐标之间所夹的面积对应缓冲材料的变形能。在保证作用到产品上的破坏力小于产品的易损值时，单位体积缓冲材料吸收能量越大的，所需材料越少。根据图所示，结构单位体积吸收变形能最多。b缓冲系数越小，缓冲效率越高，因此，在实际的缓冲包装设计中，选最小的缓冲系数。根据图可见，结构具有最小缓冲系数。c可见，结构的缓冲性能优于其他三种结构。 2包装件振动和跌落试验选用瓦楞纸板缓冲结构4与聚苯乙烯泡沫塑料包装同一产品，衬垫尺寸相同，进行振动与跌落试验，比较其缓冲性能。（1）振动试验由振动试验

8、，测得瓦楞纸板缓冲结构与聚苯乙烯泡沫缓冲结构的传递率-频率曲线如图8所示，当频率小于40Hz时，瓦楞纸板缓冲结构包装的传递率小于聚苯乙烯结构包装，抗振效果较好，但是当频率较高时（大于40 Hz时），抗振效果不如聚苯乙烯。（2）冲击试验由冲击试验，测得两种结构包装的产品6个跌落面的冲击加速度，如图9所示，瓦楞纸板缓冲结构的抗冲击能力完全可以与聚苯乙烯结构包装相比。图8 图9 四、结语通过对瓦楞纸板缓冲结构的设计和测试分析，在标准温湿度下得出瓦楞纸板缓冲结构完全可以替代泡沫塑料缓冲垫的结论。可以充分利用瓦楞纸板设计不同的缓冲结构，选出缓冲性能最优者，用于缓冲包装，减少“白色污染”，保护环境。在应用

9、瓦楞纸板缓冲结构时，如需对瓦楞纸板进行防潮处理，也是今后形成产业化生产急需解决的问题。作者简介：理查德·爱希克教授，德国汉堡包装研究所所长，今年4月对中国进行了参观访问，并与我国包装界的同行们进行了广泛的交流；向明，西安理工大学印刷包装工程学院教师，目前正在德国攻读包装工程博士学位，这次随同Eschke教授一起回国并担任翻译，本文由他翻译整理。 一、 前言 这次有幸能去中国参观访问感到非常高兴，特别是能和这么多的中国同行们就包装方向的专题进行直接交流，更是一次难得的机会。首先要讲的是，中国的几个城市，无论是春城昆明、古城西，还是首都北京都给人留下了深刻的印象。这里的发展速度对大部分西

10、方人来讲是不可想象的。作为一个在包装领域工作多年的人来讲，中国的包装状况也让我感到惊奇，看到的比我想象的中国及其包装状况更好许多。 中国拥有大量的国土面积和人口，人口分布与结构有它自身的特点，作为一个改革开放的大国，中国必须走向世界，与世界各国进行广泛的交往和贸易往来，这对整个世界和中国都非常重要。在经济全球化的今天，德国和欧洲市场上也出现了越来越多的中国产品，这势必就牵扯到了产品的包装问题。在此想结合德国的包装情况谈谈对中国包装的一些看法和希望。 二、 对中国包装的整体印象 在中国我看到了中国的政府部门对包装都特别重视，除了中国包装技术协会这个中心机构外，各个省市还设有分会。至少有30多所高

11、等院校设有包装工程专业，与此同时也遇到了许多来自包装领域的报纸、刊物的同行们，这一点德国没法与中国相比。所有这些都说明了中国很重视产品的包装，这也是一个正确的决策。 包装本身就属于产品生产的一部分，它的质量好坏直接影响着产品的质量和价格。在中国好几次都听到了一句专业术语，讲到中国的产品及其包装是“一等产品，二等包装，三等价格”。这个概念和术语已成了中国包装同行的口头语，而且据说已延续了十几年之久。开始时作为一句干革命策语激励大家努力去改进中国的包装是件好事，但是到了今天有些观念也应该有所改变。我们经常在德国市场上看到中国的产品，质量上完全可以与欧洲产品相媲美，而且产品的包装也达到了相当水平，不

12、过很可异价格总是偏低。我们一直在想，为什么中国的产品价格就不能相应提高一些呢？我们认为，中国同行的口头语应改为“一等产品，一等包装，一等价格”。好的产品需要好的包装，好的产品及好的包装就应该卖好的价钱。这不仅是对中国而言，对整个世界都是一样的。 其实，中国包装有着悠久的历史和传统，而且具有浓厚的东方色彩，这对西方来讲是相当有吸引力的。虽然中国有一段时间由于各种原因与西方的贸易交往不多，相应的产品包装也出现了一段时间的反复，但我们高兴地看到，近20年来中国发生了巨大的变化，产品及其包装的质量也越来越高。 三、 销售包装 我们在中国去了一些现代化的超级市场，也参观了不少普通的商店，看到了许多不同的

13、生活用品包装。这些销售包装与德国相比应该说已达到了欧洲的水平。无论是包装的装潢、造型、结构设计，还是包装的印刷质量，都给人一种全新的感受。特别是中国的白酒、茶叶包装和喷雾罐等都给人留下了深刻的印象，不但设计精美，印刷加工精致，而且具有中国的民族特色，而最后一点是中国的包装同行们任何时候都不能丢掉的。另外，许多德国人喜欢吃中国菜，因为中国菜的调料有它特殊的味道。以前进了汉堡的中国商店就像到了厨房一样，空气中飘着调料品的味道，主要原因就是包装材料的阻隔性不好，按包装法规来讲这是不合格的。但这次很高兴地看到，这种现象在超市里的调味品包装上再也闻不到了。 四、 运输包装 运输包装首先要保证产品在运输、

14、储存、装卸过程中不发生损伤，然后还要满足方便、传递信息等的要求。这一点中国的运输包装设计可以说已基本达到了相应的要求。我们看到的电冰箱、彩电等电器的外包装箱强度已达到了一定的质量要求，中国的瓦楞纸箱的质量水平已相当高了，纸箱结构也设计合理。现代运输包装不仅要满足其保护功能，销售包装一样也要美观大方。在购物中心我们也看到了一些运输包装，大部分外包装设计印刷质量不错，并且也按相应的标准附有各种标志，这些对国际贸易来讲非常重要。这里也真诚地希望，中国的运输包装都能按照国际标准去设计制造。 五、 纸板包装材料 这次还看到了纸板包装材料在中国的发展非常快。大家知道，这种包装材料对环境保护有利，也易于回收

15、处理，因此，纸板包装材料在运输包装方面得到了全球性的广泛使用。它不仅大量用于外包装，而且在内包装及缓冲包装方面也拓宽了其应用范围。中国的同行们不仅在瓦楞纸板的使用上做了大量的工作，也对蜂窝纸板在包装中的应用进行了大量的研究与开发。从环保与包装废弃物回收角度来看这是一个不错的路子，不过在此应该注意一个问题，即这种纸板的使用肯定会受到一定的限制，特别是它吸收一定量的水份之后，其强度等性能会很快下降。所以除了考虑使用环境气候条件外，有时还要考虑相应的雨水等防护措施。另外，在这种产品投入市场时，一定要弄清这种产品的需求坑卸啻螅谐熬叭绾危咳绻蠹叶济康厝呃阒桨寤蚍湮阎桨澹涂赡芑岢鱿中矶嗖涣嫉暮蠊?六、 对

16、中国包装的几点希望 1运输包装的托盘化 现代运输包装要节省人力和时间，实现高速自动化，因为用户要求能在尽可能短的时间内得到自己所需的产品，而且要尽可能地节省成本。托盘集合包装就是解决这个问题的一种途径，它能够实现快速装卸，还能降低相应的动力学负载，从而减少运输装卸过程中的破损率。 这里要谈的第一点是中国的出口产品包装一定要尽可能地使用托盘，由于到了欧洲，装卸转运都是自动化操作，无托盘极不方便。如果再次把包装件堆放到托盘上，即浪费时间，又要增加人力成本，还会加大发生破损的机会。第二点是包装件的尽寸一定要尽可能地与标准托盘尽寸匹配，这个问题经常在汉堡港可以发现。不管包装件集合堆放在托盘后的总体尺寸

17、超出一些还是小一些，对集装箱运输或安全装载等都会产生一定的影响。因此，在包装件的结构尺寸设计时一定要尽可能地接标准托盘尺寸进行优化设计。 2包装废弃物与环境保护 包装是为了在流通过程中保护产品、方便储运、促进销售，按一定技术方法而采用的容器、材料及辅助物等的总体名称，它具有许多功能。但在一部分人眼中，包装仅仅是一种垃圾，而且许多人认为包装废弃物占各种垃圾总量的比便肯定超过30%。实际情况并非如此，在欧洲这个比例是3%左右，在中国也大体上应该是这个比例。但不管怎样，中国有之么多的人口，包装的需求量非常大，所以包装废弃物的回收处理在环境保护中也占有一定的份量。 在中国听到包装界的同行们谈到了塑料袋

18、的白色污染问题，我们觉得要解决这个问题可以采取不同的方法。例如，适当提高白色塑料袋的价格，那么用户就要考虑用什么材料的包装袋合算；也可以对居民们进行一定的宣传教育，建议大家尽量使用布袋或筐篮去购买生活用品；动员大家自觉地将包装废弃物进行分类或直接堆放在相应的容器中，对乱扔塑料袋或其它包装废弃物的现象也可进行相应的处罚。 在德国塑料袋的回收处理相对来说比较容易，考虑到塑料袋回收处理的成本高于直接生产新材料的成本，因此德对塑料袋的回收处理主要采用燃烧处理的办法，相应的处理技术已避免消除了塑料回收处理时对环境的污染，燃烧时产生的热能可以被充分利用。 3避免过包装现象 首先要讲的是无论销售包装，还是运输包装，都要避免过包装现象。直观地来讲就是在保护产品不发生破损的前提下尽可能节省包装材料的使用量；同时，所选用的包装材料、包装容器及结构一定要与内装物相匹配。如果一个价值并不高的产品选用了贵重的材料、复杂的结构来包装，那也属于过包装现象。另外还想说明一点，包装设计也一定要考虑人们的收入水平。中国目前的整体平均收入水平并不是太高，如果都搞成豪华包装，那显然不是所有的消费都都能承受的。要承认中国目前已有许多有钱人，但大部分居民的收入