包装优化设计

1、包装优化设计,前言,进入世纪，国内家电市场的竞争日趋激烈。随着一系列国有成功家电企业的加盟和外资家电企业的进入，家电市场即将步入真正意义上的微利时代。 为了扩大自身产品的市场占有率，家电制造企业除了必须及时采用尖端的技术，确保产品优良性能，提供完善的售后服务外，成本压力也成了各个企业必须面对的严峻问题。在单纯的材料成本降低已经显得力不从心之际，合理优化的包装设计在成本降低方面就愈发显得重要，因为优化的包装设计方案不但可以降低包装材料成本，还能提高产品的包装性能，越过出口的绿色壁垒，起到事半功倍的效果。,包装优化设计所能带来的优势,有效降低成本 使包装更具人性化 缩短送样周期,第一章 包装基础,

2、了解了包装的构成，为优化设计作准备，知道从那些地方可以做优化。 1.包装材料 1.1 箱板纸（非国家标准，以本地使用习惯为例）,1.2 瓦楞原纸 瓦楞原纸（相对于上面的K、A、B、C、W纸，原纸叫做“O纸”）主要有以下几种： 105g/m2、112g/m2、127 g/m2、150 g/m2、170 g/m2 若芯纸定量在112 g/m2及以上的均为加强芯。 三层纸板、五层纸板的中间垫纸一般选用瓦楞原纸。,上述不同种类的箱板纸和瓦楞原纸搭配可产生表1-2 中的瓦楞纸板。,两个字母中间的“3”、“9”、“E”表示单坑纸，“”表示双坑纸，“”表示三坑纸。 1.3 瓦楞楞型 粗坑：瓦楞最高最大的，一

3、般用“3”或“-”表示。 幼坑（细坑）：瓦楞约为粗坑一半左右，一般用“E”或“9”表 示。 F坑：瓦楞最细最小的，约为幼坑一半左右，一般用“F”表示,1.4 瓦楞纸板代号(示例) A-B（或A3B）表示面纸为A纸 一层粗坑瓦楞（单坑） 里纸为B纸的三层粗坑纸板 AB（或A3O3B）表示面纸为A纸 两层粗坑瓦楞（双坑） 里纸为B纸的五层粗坑纸板（O为两层瓦楞中间的垫纸） AB（或A3O3O3B）表示面纸为A纸 三层粗坑瓦楞（三坑） 里纸为B纸的七层粗坑纸板（O为两层瓦楞中间的垫纸） AEB（或A9B）表示面纸为A纸 一层幼坑瓦楞（单坑） 里纸为B纸的三层幼坑纸板 B9B表示单坑（细坑）三层瓦楞纸

4、板，面纸、里纸都是125 g/m2的B纸,1.5 箱板纸分类（按国家标准GB6543-86 瓦楞纸箱） 箱纸板按质量分为A、B、C、D、E五个等级，其中A、B、C为挂面纸板。 A级：适宜制造精细、贵重和冷藏物品包装用的出口瓦楞纸板。 B级：适宜制造出口物品包装用的瓦楞纸板。 C级：适宜制造较大型物品包装用的瓦楞纸板。 D级：适宜制造一般物品包装用的瓦楞纸板。 E级：适宜制造轻载瓦楞纸板。,箱板纸各项指标（一）,箱板纸各项指标（二）,1.6 瓦楞原纸分类（按国家标准GB13023-91 瓦楞原纸） 瓦楞原纸按质量分为A、B、C、D四个等级，其中A级强度最高。,1.7 瓦楞纸板种类 按照上述箱板纸

5、和瓦楞原纸种类选配出的瓦楞纸板有30种。根据用途及原材料的质量等级，将每种瓦楞纸板分为优等品、一等品和合格品。 其中，优等品为出口商品及贵重物品包装用瓦楞纸板；一等品为内销物品包装用瓦楞纸板；合格品为短途、低廉商品包装用瓦楞纸板。 按物理强度将单瓦楞和双瓦楞纸板各分为4种。,瓦楞纸板的代号规定如下： S1.1S1.4分别为优等品双面单瓦楞纸板的第1-4种。 S2.1S2.4分别为一等品双面单瓦楞纸板的第1-4种。 S3.1S3.4分别为合格品双面单瓦楞纸板的第1-4种。 D1.1D2.4分别为优等品双面双瓦楞纸板的第1-4种。 D2.1D2.4分别为一等品双面双瓦楞纸板的第1-4种。 D3.1

6、D3.4分别为合格品双面双瓦楞纸板的第1-4种。,瓦楞纸板技术指标（GB6544-1999）,24个代号的瓦楞纸板,每种瓦楞纸板对应一种瓦楞纸箱，应根据产品特点选用。,注：纸箱的综合尺寸，是指其内尺寸长、宽、高之和。,提示：,鉴于包装国家标准制定步伐不一致，GB6543-86和GB6544-1999时间相差太远，运用起来可能有出入，以最新制定的国家标准为可靠参照。,1.8 瓦楞楞型 按瓦楞高度和单位长度瓦楞个数，瓦楞可分为A、C、B、E 四种楞型。,根据各种瓦楞的特点，单瓦楞纸箱用A型或C型为宜，双瓦楞纸箱用A、B或B、C型组合。 瓦楞纸板属于各向异性材料，对来自不同方向的压力，承受能力各不相

7、同。,各种瓦楞性能比较 A型楞瓦楞宽而高，防震缓冲性能好，抗压强度较好，能承受较强的冲击并具有较大的承载能力，适于制作易碎产品的包装，以及对抗冲击、碰撞和各种动载荷要求高的瓦楞纸箱。 B型楞又称小瓦楞，瓦楞细而密，有很强的刚性和较好的印刷适应性，适于制作防震要求不高的纸箱。如产品内箱，多用彩色印刷，这种瓦楞能够抵抗印刷压力，印刷出的图案很精细。,C型楞也城中瓦楞，这种瓦楞综合了A型楞和B型楞的特点，同时具有足够的刚性和良好的减震性能，用这种瓦楞制成的纸箱能有效地用来包装易碎商品及要求防止表面受损的产品，是最常用的一种楞型。 E型楞又称微小瓦楞，细密的瓦楞能得到平坦的表面和较大的刚性，适于高质量

8、的胶版印刷装潢，对销售包装尤其适用。,各种瓦楞性能比较,新型瓦楞介绍 包装技术的发展日新月异，D型楞、K型楞是最近发展的一种特大瓦楞，楞高6.6mm7.0mm，每米瓦楞数7585个。 F、G、N、O型楞则属于微细瓦楞。微型瓦楞纸包装由于楞 型小、挺括度好、结构紧凑等优点，非常适合于体积较小的产品包装。,第二章 包装优化设计,在了解了第一章包装的基本知识后就可 以开始优化设计了。 为什么要做优化设计？ 因为存在过度包装。 什么是过度包装？ 包装容器对产品的保护作用过分，以至使包装 容器过大、过重，强度过高，最终造成成本过 高。,2.1 如何判断包装是否过度？,包装过度的一个明显特征就是抗压强度过

9、大。 抗压强度概念不论是在仓库还是在运输途中，货物都要向上堆码，因此上面的货物对最底层的纸箱产生一定的压力，这个压力称为碓码载荷。纸箱能够承受的最大压力称为它的抗压强度。 为了保证底层的货物不被压坏，纸箱的抗压强度必须大于堆码载荷，而且要有一定的安全系数，这一要求称为瓦楞纸箱的堆码强度条件。,2.1.1 抗压强度的计算,计算抗压强度的公式很多，包装行业用的最为广泛的就是凯里卡特公式：,Pc 纸箱抗压强度 （N） Px 瓦楞纸板的综合环压强度 （N/cm） aXz 楞常数 Z 纸箱周长（cm） J 箱常数,2.1.1.1 关于凯里卡特公式,凯里卡特公式是建立在大量实验研究的基础上，所以其广泛的适

10、用性和准确的计算结果得到行业内、广大科研院所和大型企业集团的认同，并被应用于军品包装上。 在国内外学术杂志上可以看到很多关于凯里卡特公式的研究，不少科研机构和大型企业根据自身情况提出该公式的修正因子，以使计算结果更精确。,2.1.1.2 凯里卡特公式的物理意义,箱高与长宽比对抗压强度的影响不太明显，因而略去这两个次要因素。（当箱高与长宽比远远超出常规箱型比例时，可参考其他资料，采用修正因子减小误差） 抗压强度主要依赖于瓦楞纸板的强度（即综合环压强度），而且与瓦楞纸板的强度成正比。凯里卡特公式用两个因素表达瓦楞纸板的强度：一是原纸强度，即综合环压强度Px；二是纸板结构，即楞常数aXz。楞常数在公

11、式中的作用是，对单瓦楞纸板和双瓦楞纸板取不同的比例系数。 抗压强度随周长的增加而提高，但提高的幅度随周长的增加而减少。因此抗压强度与周长的立方根成正比。,2.1.1.3 Px综合环压强度的计算（）,综合环压强度有2种计算公式，如果知道原纸的环压指数，可用下式计算纸板环压强度： PxrQCrmQm r箱板纸的环压指数（Nm/g） Q箱板纸的定量（g/m2） Rm瓦楞原纸的环压指数（Nm/g） Qm瓦楞原纸的定量（g/m2),Px综合环压强度的计算（）,（此公式主要用于包装科研机构，因其需要纸板的环压强度，强度值需由测试仪器测出） R瓦楞纸板中所有面纸和中间垫纸的环压强度（N） Rm瓦楞纸板中所有

12、芯纸的环压强度（N） C瓦楞展开系数(即瓦楞收缩率） l 测试环压强度的试片长度，l15.2cm,2.1.1.4 箱常数、楞常数与瓦楞展开系数,瓦楞展开系数,2.2 实例计算,燃气灶1-T01包装资料： 纸箱尺寸：400mm290mm122mm 毛重：3.6kg 纸板代号：KK（或K3O3K） 表示面纸为K纸 两层粗坑瓦楞（双坑） 里纸为K纸的五层粗坑纸板 （O为两层瓦楞中间的垫纸） 每层定量分别为250/127/175/127/250 g/m2 楞型：由于采用此方法表示的楞型与国家标准 不能一一对应，这里用最常用的AB型楞代替,纸箱参数 箱板纸定量 Q250 g/m2 箱板纸环压指数 r9.

13、7Nm/g 瓦楞展开系数A型楞C1.53 B型楞C1.36 芯纸定量 Qm1127 g/m2 芯纸环压指数 rm17.1Nm/g 芯纸定量 Qm2175 g/m2 芯纸环压指数 rm18.4Nm/g 长度L40cm 宽度B29cm AB楞的楞常数aXz13.36 箱常数J0.66 注：这里并非所有参数的单位都是国际单位制，为了方便计算， 均换算成与公式匹配的单位制。,计算综合环压强度和箱周长 Px rQCrmQm 9.72509.7250 1.531277.11.361277.11758.4 4850+1379.601+1226.312+1470 8925.913（N/m） 89.259（N/

14、cm） 纸箱周长为 Z2(LB) 2（4029） 138cm,计算抗压强度,堆码载荷P,单箱产品重量W3.69.835.28N,K安全系数，由货物贮存期和贮存条件决定 贮存期少于30天 K1.6 贮存期30100天 K1.65 贮存期100天以上 K2 W单箱产品重量（N） h 堆码高度（cm）（一般仓库堆码450cm） H 纸箱高度（cm）,堆码载荷,8033.66N2469.6N,！,结论,纸箱的抗压强度远大于实际堆码载荷。一般而言，考虑到贮存时环境湿度的影响以及运输工具冲击振动引起的强度下降，抗压强度为堆码载荷的1.52 倍即可。此例中存在包装过度。而且1-T01灶具还有外箱保护，此抗压

15、强度不必要这么高。,2.3 优化设计,从成本角度考虑，降低纸质，改用三层瓦楞纸板 纸板代号：A3B 表示面纸为A纸 一层粗坑瓦楞（单坑） 里纸为B纸的三层粗坑纸板 每层定量分别为175/125/175 g/m2 楞型：原瓦楞为粗坑，这里用国家标准中的A型楞代替,纸箱参数 箱板纸定量 Q1175 g/m2 箱板纸环压指数 r18.4Nm/g 箱板纸定量 Q2125 g/m2 箱板纸环压指数 r26.0Nm/g 瓦楞展开系数A型楞C1.53 芯纸定量 Qm127 g/m2 芯纸环压指数 rm7.1Nm/g 长度L40cm 宽度B29cm A型楞的楞常数aXz8.36 箱常数J0.59,计算综合环压

16、强度和箱周长,Px rQCrmQm 8.41756.01251.531277.1 1470+750+1379.601 3599.601（N/m） 36（N/cm） 纸箱周长不变，仍为138cm,计算抗压强度,堆码载荷P,刚才计算的堆码载荷为2469.6N，进行包装优化设计后似乎不满足要求。但是2469.6N是按标准的堆码高度450cm计算的。如果堆码到此高度，可以堆36层，事实上灶具没必要堆码到如此高的高度，按照纸箱上标注的13层高度堆码，堆码载荷P计算结果如下：,2119N的抗压强度足够满足846.72N的载荷。由此可见，优化设计后包装的保护性能并没有降低，但成本却可以大幅度减少。纸板层数减

17、少2层，纸质等级和定量均减少。,2.4 优化包装版式，提高抗压强度,2.4.1 抗压强度与印刷面积、印刷位置的关系 印刷面积愈大，纸箱抗压强度的降低比率也愈大。满版实地，块状及长条状印刷对抗压强度的影响比较大，设计时应尽量避免。 就纸箱印刷位置而言，印刷在正、侧面中间部位较边缘部位的抗压强度高。 见下图,抗压强度与印刷面积、印刷位置曲线,2.4.2 条带状印刷对抗压强度的影响,上图是包装中常见的条带状印刷版式实例。a为两正面的水平印刷带，不连通；b为两正面和侧面连通的水平印刷带，c为两正面和侧面的垂直印刷带。 试验结果表明，三种印刷带形状与位置水平印刷带的影响超过垂直印刷带。连通的水平印刷带引

18、起抗压强度的降低最为强烈。,2.4.3 多色印刷对抗压强度的影响,大量试验数据显示： 单色印刷使纸箱的抗压强度降低68， 双色及三色印刷使纸箱的抗压强度降低101 5， 四色套印及整版面实地印刷使纸箱抗压强度下降约2。 对于多色印刷，采取先印刷，再覆面模切的预印加工工艺可以有效降低纸箱因印刷而造成抗压强度减损的幅度，但会相应增加成本。,2.5 纸箱尺寸、比例对抗压强度的影响,纸箱的抗压强度与纸箱周长、纸箱高度及纸箱长宽比存在一定关系。 2.5.1 纸箱周长对抗压强度的影响 不论是单瓦楞纸板还是双瓦楞纸板，不论纸板种类如何，抗压强度随周长的增加有一个最高点，在最高点之前，纸箱周长越长，抗压强度越

19、高，最高点之后，纸箱周长对抗压强度的影响明显减弱。,每条曲线 都有最高点,2.5.2 抗压强度与箱高的关系,箱高在10cm35cm时，抗压强度随高度增加而稍有下降； 箱高在35cm65cm区间时，其抗压强度几乎不变； 箱高大于65cm之间时，抗压随高度增加而降低。 主要原因是高度增加，其不稳定性也会相应增加。,2.5.3 纸箱长、宽比对抗压强度的影响,一般来讲，纸箱长宽比在118的范围内，长宽比对抗压强度的影响仅为土5。 其中长宽比RL=1215时，纸箱的抗压值最高。 纸箱长宽比为2：1时，抗压强度下降约20。 因此设计纸箱时长宽比不宜超过2，否则会造成成本浪费。,纸箱长、宽比和抗压强度曲线,

20、第三章 尺寸优化,通过尺寸优化可以减少送样次数，也就是减少产品开发时间。 一般情况下内箱的尺寸比较容易确定，产品尺寸和泡沫尺寸开发人员心理很清楚。但是外箱尺寸伸放量一般靠人估计，估计正确的话一次送样即可完成，估计偏差过大的话就要第2次送样甚至多次送样。,瓦楞纸箱除了内尺寸和外尺寸外，还有确定箱坯上切断、开槽、压线位置的制造尺寸。 内尺寸以内壁为基准，箱内三个方向上的有效尺寸称为纸箱的内尺寸。 外尺寸纸箱箱面上标示的尺寸即是外尺寸。 制造尺寸制箱时的下料尺寸称为纸箱的制造尺寸，制造尺寸以展开的箱坯上的压线为度量的基准。分切机上的压痕辊在压线位置压出的是一条沟，压线是这条沟槽的中心线。 下图说明了三种尺寸之间的关系。,两条压线的距离就是制造尺寸。将箱坯在两条压线处弯折90，两个箱角内壁间距就是内尺寸。弯折后原来的两条压线落在两壁纸板厚度的中心，所以在理想的情况下制造尺寸比内尺寸大出一个纸板的厚度。,3.2 尺寸伸放量,由内装物到内尺寸 由内尺寸到制造尺寸 伸放量各不相同 由制造尺寸到外尺寸 由内装物到内尺寸 确定内尺寸的原则是既要保证产品能顺利地装入箱内，又不使产品在箱内有明显的移动空间，因此纸箱内尺寸应稍大于内装物外廓尺寸。在内装物外廓尺寸的基础上，长度和宽度方向上的伸放量为37mm。高度方向视箱大小而定。,小型箱