《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第二篇 包裝技術與工藝

第七章　防震包裝技術

防震包裝又稱緩沖包裝，它是指為了減輕內裝物受到的沖擊和振動、保護其免受損壞所采取的一定的防護措施的包裝。它在各種包裝方法中占有重要地位，是包裝的重要內容之一。防震包裝所研究的主要內容有以下幾個方面：

（1）產品在流通過程中的受力情況，即流通過程中產品破壞的外因。

（2）產品本身對外力的承受能力，即產品破損的內因。

（3）防震包裝料件、性能及選擇依據。

（4）緩沖包裝的總體設計。

第一節　防震包裝的受力分析

產品從生產出來到開始使用是經過一系列的保管、堆積、運輸和裝卸過程，置于一定的環境之中。在任何環境中，都會有力作用于產品之上，并使產品發生機械性損壞。

一、產品所處的環境

產品被包裝后形成包裝件。從包裝工廠到顧客拆除包裝，主要經過堆積、運輸和裝卸三大過程。堆積過程主要受靜壓力作用，運輸過程主要受振動力的作用，裝卸過程主要受沖擊力作用。克服靜壓力對產品的影響主要靠包裝容器、包裝構料的強度，克服振動和沖擊的影響主要靠防震措施。

（一）振動環境

運輸中所形成的振動環境最為典型。運輸振動環境是十分復雜且具有隨機的特性。外界振動通過包裝傳到內裝物中，當振動中的主頻率等于產品中某一部分的固有頻率時，這一部分就發生共振，這時產品最易發生損壞。

（二）沖擊環境

不管采用什么運輸方式，在發貨、到貨中常遇到的最嚴重的沖擊來自裝卸操作，這是由于包裝件掉落在地板上、碼頭上或平臺上引起的。

二、產品受沖擊時的受力分析在分析

受力環境時我們知道，貨物遇到的最嚴重的沖擊采自裝卸操作，其中以包裝件平地落在無彈性的水平面上時所傳輸的沖擊最嚴重，故以包裝件下落運動來分析產品的受力。

包裝件從某個高度下落時，由于重力加速度的作用，速度不斷增加；當與地面碰撞時，在極短的瞬間速度就由最大變為零。這其中有兩個過程：勢能→動能→做功。

包裝件在未掉落之前所具有的能僅有勢能

E＝W（h＋x）　　　　　（2－7－1）

在觸地的瞬間，勢能全部轉變為動能

E′＝1/2mV2　　　　　　　（2－7－2）

當速度降為零時，能量又轉變為對包裝件作功，即

E″＝∫x0pdx　　　　　　（2－7－3）

在上面三個公式中：

W＝mg———即包裝件的重量。m是包裝件的質量，g是重力加速度

h———包裝件掉落的高度

x———當研究包裝件與地面碰撞時，為外包裝變形量；當研究產品與緩沖材料的作用時，x為緩沖材料的壓縮變形量

p———作用力，地面對包裝件的作用力或包裝的內裝件對緩沖材料的壓縮力。

根據能量守恒定律，有

∫x0p·dx＝W（h＋x）　　　　　（2－7－4）

設p為不變常量，則有

p＝W（hx＋1）　　　　　　（2－7－5）

包裝件觸地的瞬間有很大力的作用，才使得速度迅速降低，進而達到停止。有力就有加速度（a）的產生，且有

p＝ma　　　　　　（2－7－6）

由于瞬時加速度的值很大，通常比重力加速度要大很多倍。這個倍數是由物體下落時間t和瞬時停止的時間t′的比值決定的，停止得越快，即t′越小，則a值越大；物體下落的時間越長，即t越大，則a值越大。

a值是用來表現沖擊力大小的，為了比較a值和重力加速度的大小，引入加速度系數G

G＝a/g　　　　　　（2－7－7）

把p＝ma，W＝mg代入（2－7－5）式則有

G＝h/x＋1　　　　　（2－7－8）

由（2－7－5）和（2－7－8）式可知沖擊力和包裝件（或被包裝物品）的重量與落下高度、變形量有關。如果把緩沖材料的量減少或者用硬質緩沖材料，就是使緩沖材料的位移減少，則P值加大，即包裝物品產生的加速度增大而易于損壞。為了減少包裝內物品產生的加速度，可以將柔軟的緩沖材料的厚度增加，但這樣又容易造成浪費。

所以緩沖包裝設計的基本問題，就是要考慮包裝內物品的重量，其允許加速度最大值和可能落下的高度，決定使用最經濟的緩沖材料和尺寸。

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