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緩沖包裝材料的使用性能研究

發布日期:2012-02-06 10:46:51

現代商品經濟的發展促進了商品的流通,為避免商品運輸過程中的破損,應運而生了緩沖包裝技術。經過科技工作者的努力,現代緩沖包裝技術研究有了很大進展。包裝材料種類增多,對其性能研究逐步深入;包裝工藝更趨合理;CAD/CAE等先進設計理念逐步應用到包裝設計中。然而在包裝工業興起的同時,人類卻面臨著資源危機和防治污染的雙重壓力。這就要求對產品的緩沖包裝不僅是保護產品在運輸過程中不受損壞,在考慮結構的合理性和成本的經濟性的同時,還要考慮環保性,特別是緩沖包裝材料的選用。1緩沖包裝材料的發展趨勢在大量使用泡沫塑料做緩沖包裝材料之前,人們主要將稻麥草、稻殼、刨花、紙屑、木絲和藤絲等用于包裝容器內空隙填充,起限位隔離和緩沖作用。

但是這些材料易吸潮,吸潮后極易長霉、長蟲。而且,由于零散使用,造成包裝操作困難,充氣袋緩沖性能難以預測;拆卸時,凌亂煩雜,給人以不愉快的感覺,所以不能用于高、精、尖產品的包裝,更不適于禮品包裝。為此,人們就開發了一系列的緩沖包裝材料。泡沫塑料泡沫塑料由于其良好的緩沖性能和吸振性能成為近代廣泛使用的緩沖材料。目前市場上大量使用的是聚苯乙烯泡沫塑料,這種泡沫塑料對于大批量的產品包裝具有很大優勢,但對于一些不能成批量的產品卻不合適,如幾件、幾十件的產品,人們就不可能做幾套昂貴的模具作為聚苯泡沫塑料成型件。聚氨脂泡沫塑料為這種產品提供了一種方便、可靠的包裝方法]。

所以,泡沫塑料將逐漸被其它環保緩沖材料所替代。l.2紙質緩沖包裝材料紙質緩沖包裝材料的使用已有一段歷史。但是,由于泡沫塑料在價格和性能上的優勢,紙質緩沖包裝材料的發展受到了限制。近幾年來,嚴重的環境污染問題促使人們把目光轉移到環保型緩沖包裝材料的發展上。紙質緩沖包裝材料就是其中一類。目前市場上使用較多的紙質緩沖包裝材料有瓦楞紙板和蜂窩紙板。瓦楞紙板具有加工性良好、成本低、使用溫度范圍比泡沫塑料寬、沒有包裝公害等優點。但也存在一些缺點:如表面較硬,在包裝高級商品時不能直接接觸內裝物的表面,使內裝物與緩沖紙板之間出現相對移動而損壞內裝物表面;耐潮濕性能差;復原性小等。

向明介紹了一種新型緩沖包裝結構———瓦楞紙板與塑料薄膜相結合的形式。集裝箱充氣袋它不僅克服了瓦楞紙板表面較硬這個缺點,而且對各種形狀的產品都可采用相同的包裝形式,省去了加工特殊形狀緩沖襯墊這道工序的費用和時間。針對復原性小這個缺點,何慧君等提出將瓦楞紙板做成互相平行、垂直和交錯的多層結構,使其形狀如蜂窩,這樣就能大大提高其緩沖性能[3]。蜂窩紙板的比強度和比剛度高,材耗少、重量輕、內芯密度幾乎可與發泡塑料相當。蜂窩紙板由于內芯中充滿空氣且互不流通,因此具有良好的防震、隔熱、隔音性能。蜂窩紙板的生產采用再生紙板材料和水溶膠粘劑,可以百分之百回收,克服了泡沫塑料襯墊對人和自然環境的危害。

它是包裝領域替代木箱、塑料箱(含塑料托盤、泡沫塑料)的一種新型綠色包裝材料。適用于精密儀器、儀表、家用電器及易碎物品的運輸包裝。瓦楞紙板和蜂窩紙板各有優勢。蜂窩紙板因其獨特的結構使其較瓦楞紙板具有更強的抗壓、抗折能力。蜂窩紙板重量輕這個優點使其在材料成本上比瓦楞紙板更具優勢。但是,在抵擋外物侵入的能力上,瓦楞紙板卻比蜂窩紙板高出幾倍。在生產成本上,蜂窩紙板生產設備的生產效率遠不如瓦楞紙板高,所以在材料加工費上瓦楞紙板要比蜂窩紙板低得多。為了綜合瓦楞紙板和蜂窩紙板的優點,研究工作者們正致力于這兩種材料復合件的研究工作,以期得到更好的緩沖包裝結構。

纖維類緩沖包裝材料植物纖維類緩沖包裝材料是在考慮充分利用自然資源的情況下發展起來的。目前已經研制出來的這類材料有:農作物秸稈緩沖包裝材料、聚乳酸發泡材料、廢紙和淀粉制包裝用泡沫填料。用農作物秸稈粉碎物和粘接劑作為原料,經混合、交聯反應、發泡、澆鑄、烘烤定型、自然干燥等工藝后,即可制成減震緩沖包裝材料[7]。這種材料在低應力條件下,具有比聚苯乙烯泡沫塑料更好的緩沖性能,而且可降解、原料價廉易得。貨柜充氣袋日本針紡合纖公司以從玉米中提取的聚乳酸為原料,制作出可生物降解的發泡材料。

人們主要研究了這幾類緩沖材料的緩沖性能:泡沫塑料、瓦楞紙板、蜂窩紙板和紙漿模塑。2.1泡沫塑料緩沖性能的研究在大量使用泡沫塑料作為緩沖包裝材料之前人們就開始研究其緩沖性能。Throne研究了低密度閉孔泡沫塑料的應力-應變曲線和動特性。TroyL.Totten等研究了多沖擊對閉孔泡沫塑料緩沖性能的影響[15]。胡強等對泡沫塑料襯墊提出了29個參數的非線性粘彈塑性模型并用于物品緩沖包裝的優化設計。王正玲等對帶結構的EPS防震包裝材料的動特性進行了研究,在材料的粘彈性非線性本構方程中引入了一個加權函數來表示材料形狀特性[17]。沈懷榮等介紹了一種用于聚氨脂泡沫塑料襯墊的粘彈性有限元分析程序,利用積分本構關系計算了軸對稱襯墊中的應力松弛[18]。羅蘭通過對聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚氨脂泡沫塑料這三種緩沖材料進行動態壓縮試驗,研究緩沖材料的動態壓縮性能,繪制出動態壓縮特性曲線,找出其規律性及材料的密度、厚度、跌落高度對動態壓縮特性曲線的影響,指出動態壓縮對緩沖包裝設計的影響[19]。2.2瓦楞紙板緩沖性能的研究瓦楞紙板的使用具有悠久的歷史。

 
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