《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第二篇 包装技术与工艺

第七章　防震包装技术

防震包装又称缓冲包装，它是指为了减轻内装物受到的冲击和振动、保护其免受损坏所采取的一定的防护措施的包装。它在各种包装方法中占有重要地位，是包装的重要内容之一。防震包装所研究的主要内容有以下几个方面：

（1）产品在流通过程中的受力情况，即流通过程中产品破坏的外因。

（2）产品本身对外力的承受能力，即产品破损的内因。

（3）防震包装料件、性能及选择依据。

（4）缓冲包装的总体设计。

第一节　防震包装的受力分析

产品从生产出来到开始使用是经过一系列的保管、堆积、运输和装卸过程，置于一定的环境之中。在任何环境中，都会有力作用于产品之上，并使产品发生机械性损坏。

一、产品所处的环境

产品被包装后形成包装件。从包装工厂到顾客拆除包装，主要经过堆积、运输和装卸三大过程。堆积过程主要受静压力作用，运输过程主要受振动力的作用，装卸过程主要受冲击力作用。克服静压力对产品的影响主要靠包装容器、包装构料的强度，克服振动和冲击的影响主要靠防震措施。

（一）振动环境

运输中所形成的振动环境最为典型。运输振动环境是十分复杂且具有随机的特性。外界振动通过包装传到内装物中，当振动中的主频率等于产品中某一部分的固有频率时，这一部分就发生共振，这时产品最易发生损坏。

（二）冲击环境

不管采用什么运输方式，在发货、到货中常遇到的最严重的冲击来自装卸操作，这是由于包装件掉落在地板上、码头上或平台上引起的。

二、产品受冲击时的受力分析在分析

受力环境时我们知道，货物遇到的最严重的冲击采自装卸操作，其中以包装件平地落在无弹性的水平面上时所传输的冲击最严重，故以包装件下落运动来分析产品的受力。

包装件从某个高度下落时，由于重力加速度的作用，速度不断增加；当与地面碰撞时，在极短的瞬间速度就由最大变为零。这其中有两个过程：势能→动能→做功。

包装件在未掉落之前所具有的能仅有势能

E＝W（h＋x）　　　　　（2－7－1）

在触地的瞬间，势能全部转变为动能

E′＝1/2mV2　　　　　　　（2－7－2）

当速度降为零时，能量又转变为对包装件作功，即

E″＝∫x0pdx　　　　　　（2－7－3）

在上面三个公式中：

W＝mg———即包装件的重量。m是包装件的质量，g是重力加速度

h———包装件掉落的高度

x———当研究包装件与地面碰撞时，为外包装变形量；当研究产品与缓冲材料的作用时，x为缓冲材料的压缩变形量

p———作用力，地面对包装件的作用力或包装的内装件对缓冲材料的压缩力。

根据能量守恒定律，有

∫x0p·dx＝W（h＋x）　　　　　（2－7－4）

设p为不变常量，则有

p＝W（hx＋1）　　　　　　（2－7－5）

包装件触地的瞬间有很大力的作用，才使得速度迅速降低，进而达到停止。有力就有加速度（a）的产生，且有

p＝ma　　　　　　（2－7－6）

由于瞬时加速度的值很大，通常比重力加速度要大很多倍。这个倍数是由物体下落时间t和瞬时停止的时间t′的比值决定的，停止得越快，即t′越小，则a值越大；物体下落的时间越长，即t越大，则a值越大。

a值是用来表现冲击力大小的，为了比较a值和重力加速度的大小，引入加速度系数G

G＝a/g　　　　　　（2－7－7）

把p＝ma，W＝mg代入（2－7－5）式则有

G＝h/x＋1　　　　　（2－7－8）

由（2－7－5）和（2－7－8）式可知冲击力和包装件（或被包装物品）的重量与落下高度、变形量有关。如果把缓冲材料的量减少或者用硬质缓冲材料，就是使缓冲材料的位移减少，则P值加大，即包装物品产生的加速度增大而易于损坏。为了减少包装内物品产生的加速度，可以将柔软的缓冲材料的厚度增加，但这样又容易造成浪费。

所以缓冲包装设计的基本问题，就是要考虑包装内物品的重量，其允许加速度最大值和可能落下的高度，决定使用最经济的缓冲材料和尺寸。

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