《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

第四节　防震包装的设计方法

四、选择合适的防震缓冲垫

前两步是把冲击和振动过程分开考虑的，考虑实际情况，必须把两者兼顾，以设计出对冲击和振动都可以起到良好防护的防震缓冲垫。应用缓冲曲线时，要同时采用冲击缓冲曲线和振动传输数据。

（1）冲击缓冲曲线，系指最大的传输冲击加速度和静态应力的关系曲线。

图2－7－7所示为聚乙烯的冲击缓冲曲线，它表示在不同静态应力值的情况下由各种不同厚度的聚乙烯防震缓冲垫传输的加速度峰值。静态应力指单位缓冲垫面积上承受的包装产品重量。

为了选用最经济的防震缓冲垫，应当选用与在第一步中选择的跌落高度相同的跌落高度缓冲曲线，根据这些曲线选择防震缓冲垫的类型与厚度，以便将传输加速度峰值限制到等于或低于在第二步的易损性试验过程中确定的损坏g值。此外，采用什么结构的抗震缓冲垫，要以既安全又经济为原则。主要结构如上节所述，有全面防震结构和部分防震结构。

主要的缓冲材料都有现成的曲线可查，对那些没有的，可以进行动态缓冲试验，得到一系列数据，绘制其缓冲曲线。

试验时应用垂直跌落试验机与冲击试验机，采用一个可调重物的滑块，调好跌落高度。在跌落重物上装上速度计，以便在冲击时记录加速度脉冲。

每次试验产生一个数据点，加速度峰值由示波器直接读出，或从波形分析仪读出。静态应力是由滑块重量除以缓冲面积得到的。对每一防震缓冲垫的厚度与跌落高度，记录下相对于不同静态应力载荷的传输加速度峰值的数据点，作为缓制缓冲曲线的依据。

（2）振动传输率数据，系指固有振动频率和静态应力的关系曲线，图2－7－8为在产品的临界频率时用抗振缓冲垫减小振动的实例。

图中的频率是指产品和抗震缓冲垫组合的固有频率。在选用最合理的抗震缓冲垫时，应努力求出一种类型、结构和厚度，它所产生的固有频率不会超过在第二步中所确定的最低临界共振频率的一半，这样就可以保证在临界频率时出现合理的振动衰减量。如果如图2－7－8所示那样，产品和抗震缓冲组合的响应曲线在15Hz时达峰值，当在临界频率时对产品的输入减小60％，如果有更高的临界频率，则向产品的输入会更小。

图2－7－7　聚乙烯的冲击缓冲曲线

（聚乙烯比重0．031kg／dm3，跌落高度91．5cm）

图2－7－8　在产品临界频率时用缓冲垫减小振动的实例

然而，如图2－7－8所示的曲线通常是得不到的，在大多数情况下，必须自己动手进行试验以获得可靠的缓冲振动数据。把抗震缓冲材料安装在振动机上，以不同的静态应力值，监控工作台和重物的加速度，就可以在频率扫描过程中产生与图2－7－8类似的曲线，然后可以记录作为静态应力下函数的固有频率。

应当注意，抗震缓冲垫的设计必须同时满足冲击与振动的要求，在任何给定的抗震缓冲垫与静态应力值的情况下，都必须检查这两组数据，以保证传输的g值与固有频率都符合要求。有时，因为易损性g值或临界频率太低（或全低），使得设计很困难。

这时，必须将设计的防护水平牺牲到一定程度或者采用更加彻底的包装。在不少情况下，为了降低总成本，要对产品坚固性等加以改进。

五、设计和制造原型包装

设计和制造原型包装的依据有以下几项：

（1）获取并确定相关资料；

（2）包装材料的经济性；

（3）需要考虑的其他保护问题；

（4）特殊的装运要求；

（5）包装封闭结构及其他特殊问题。

原型包装应当非常接近预定的最后包装，材料、封闭、尺寸、重量等都要与最后包装一样。这样就可以确保试验的原则包装确实足最后包装的代表性样品。理想的情况是原型包装在试验时显示的特性与最后包装所期望的相同。

原型包装要制造一定数量，以备多次试验用。

六、试验原型包装

是试验装有产品的原型包装，以证明是否达到了预期的效果。要知道，为了简便，在前几步的设计中忽略了很多本应考虑的变量，例如防震缓冲垫形状、侧垫的摩擦、底垫的密封等等，因此，必须要对原型包装进行试验。

（一）冲击试验

就传输的加速度峰值而言，平直跌落是最严重的，因此，要用平直跌落来试验原型包装。不加引导很难使包装重复地平直跌落，产生真正平直跌落的最准确而且也是可以重复的方法，是把包装件放在冲击试验机的冲击台上，当冲击台碰到程序装置时，冲击台连同包装件就跌落并发生极快的速度变化。这种速度变化试验叫做步进速度试验。

所采用的冲击机可以和易损性试验所用的相同，不同的是采用不同的冲击程序装置。该程序装置产生短时间（2ms或更短）的冲击脉冲。包装件对这些短脉冲的响应，类似于容器自由平直跌落在坚硬地面上时受到的近乎瞬时的速度变化。

另外，在冲击台上应装有仪表以观察输入的速度变化是否正确，也应当在包装产品上设置加速度计，用以确定由防震缓冲垫传输的峰值g值是否仍在易损性极限内。

在包装件可能以其任何一边跌落时的大多数情况下，应当在三个坐标轴的每个轴的两个方向进行试验，总共进行六次。

进行步进速度试验时，先将冲击机上的跌落高度调定在希望的高度，然后使冲击台升起并跌落。它冲击回弹，又由回弹制动器使其停止；记录传到包装产品的加速度脉冲和冲击台的速度变化，检查产品，确定包装是否能起到保护作用。该试验可重复多次，以便获得多种结果。

（二）振动试验

先使包装件承受在预定的加速度值时的一系列频率扫描，然后观察共振频率时的停止试验。因为共振频率时最可能出现损坏，因此主要是在这些频率下进行试验。

将包装件固定在与第二步所用的振动频率曲线下操作，用以查证防震缓冲垫的固有频率。一般来说，这个工作也应当在包装件三个坐标轴的每一个轴上进行，然后将该种振动机调到在每个共振点（产品、防震缓冲垫组合的固有频率与全部的产品共振）“停止”规定的时间周期。

正弦振幅和停止时间的确定都带有任意性。

如果包装件性能在冲击和振动方面均满足设计要求，就可以再做一些其他试验，如压缩、温度、湿度等。否则，就必须修改并重新试验。

只要坚持以上步骤，就可能使商品在分发中避免损失。

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