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紙緩沖包裝材料緩沖特性研究

發布日期:2012-02-10 13:25:18

掌握這些影響因素及影響規律,可為緩沖包裝的設計和優化提供依據。充氣袋驗條件等方面入手,實驗研究蜂窩胞元邊長、胞壁厚度、孔徑比、蜂窩紙板厚度、溫濕度及預壓縮等因素對蜂窩紙板承載能力和緩沖吸能特性的影響,而研究原紙性能及加工條件等因素影響規律的文獻相當有限。

王冬梅”1認為蜂窩胞元的胞壁厚跨比是影響蜂窩紙板能量吸收能力的關鍵因素,壓縮臨界載荷和平臺應力隨胞壁厚跨比的增加而增加,密實化應變卻隨胞壁厚跨比的增加而減??;孫亞平M1比較了未貼面蜂窩芯、蜂窩紙板與剝離面紙后的蜂窩芯三者的平壓強度,發現未貼面蜂窩芯的平壓強度大于蜂窩紙板,而剝離面研究蜂窩紙板的結構形式、幾何參數和加載速率等因素的影響規律,未考慮材料性能和加工條件的影響,所得結果可比性較差,且標準環境和準靜態的試驗條件與產品實際物流環境不符,集裝箱充氣袋由此得出的結論不能直接應用于實際物流環境中蜂窩紙板緩沖性能的預測。

國外學者對其他材質和構型的蜂窩結構能量吸收特性研究的方法和手段對蜂窩紙板的研究具有一定的借鑒意義,但由于紙質材料性能的復雜性,這些結果對蜂窩紙板的適用性有待于進一步驗證。蜂窩紙板的能量吸收機理是該領域中重要的研究課題,分析蜂窩紙板的變形機制,量化每一種變形機制對能量耗散的影響,通過對吸能機理的考察建立蜂窩紙板的能量吸收理論模型,將是下一步研究的重要方向。

根據質量守恒原理和一維控制體理論,建立沖擊臺預接觸加速度數學模型;MinettⅢo根據流體一維控制體理論,建立包含氣體壓縮、襯墊幾何形狀參數的預壓縮多層瓦楞紙板襯墊沖擊過程中力學行為的數學模型,改變瓦楞紙板端部封閉狀態、瓦楞長度,進行試驗和simulink仿真,驗證所建立的數學模型;國內對于多層瓦楞紙板緩沖吸能特性的研究多為實驗研究,通過對不同疊置層數、不同楞型、不同瓦楞交錯位置、不同試驗條件下的多層瓦楞紙板進行準靜態或動態壓縮試驗,得到不同影響因素對瓦楞紙板緩沖性能影響的規律,對多層瓦楞紙板襯墊的選材和設計具有一定的指導意義;國外對瓦楞紙板緩沖性能的研究細致而具體,多為理論研究和數值模擬,對不同結構形式的瓦楞紙板襯墊具有一定的普適性。

因此,研究兩類紙質緩沖材料在低、中應變率下,特別是中等應變率下的能量吸收特性,考察材料的應變率效應,建立計及應變率的能量吸收預報模型將是下一步的研究重點。蜂窩紙板和多層瓦楞紙板具有優異的緩沖吸能特性,是目前產品全紙化包裝設計中廣泛采用的兩類緩沖包裝材料。對這兩種材料緩沖吸能性能的預測和表征是意義十分明確的課題,卻缺乏足夠深度的科學研究,導致目前紙質緩沖包裝設計中存在著諸多問題:材料選擇和材質配比無據可依;緩沖結構的承載性能和能量吸收貨柜充氣袋特性無法預估;設計好的結構能否在隨機發生的沖擊跌落事件中按照預設的變形模式穩定的耗散能量,無從知曉;環境濕度和應變率對紙質緩沖材料能量吸收特性的顯著影響卻未得到充分的考慮;難以實現緩沖包裝的優化設計。

因此,歸納總結蜂窩紙板和瓦楞紙板能量吸收影響因素及規律,重點考察環境濕度和應變率的影響規律,分析蜂窩紙板和瓦楞紙板的吸能機理,以及濕度和應變率對兩種紙質材料緩沖吸能特性影響的機理,建立考慮實際物流環境中濕度和應變率的蜂窩紙板和瓦楞紙板能量吸收理論預報模型,預測和評估緩沖材料和結構的能量吸收能力,是紙質材料緩沖性能研究的一個重要的研究方向;綜合考慮結構因素、應變率、環境濕度等對緩沖吸能特性的影響,構建兼具普適性、準確性和簡便性的蜂窩紙板和瓦楞紙板緩沖吸能特性表征方法,并應用于緩沖包裝優化設計中,是紙質結構緩沖技術推廣應用的一個難點,也是熱點研究方向;建立不同環境濕度和應變率下,各種常用規格的蜂窩紙板和瓦楞紙板的能量吸收圖庫和數據庫,也將具有廣大的應用前景和實用價值。

 
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