产品运输包装关键技术及其性能评价

产品运输包装关键技术及其性能评价

卢立新博士/教授/博士生导师

江南大学机械工程学院副院长

国家轻工业包装制品质量监督检测中心常务副主任兼技术负责人

提纲：

Ⅰ产品运输包装涉及的主要技术环节

一、总体上

•产品基本特性的测定评估；

•运输环境评估与参数化表征；

•运输包装的设计理论与方法；

•运输包装件性能测试评价；

•相关包装标准、法规、社会效应；

•包装成本等

二、产品基本特性的测定评估

（1）与运输包装相关基本特性：

（2）产品脆值

（3）产品共振频率分布

三、运输环境评估与参数化表征

（1）运输环境因素

（2）装卸条件

（3）运输条件

（4）气候条件

Ⅱ运输包装设计方法

一、产品运输包装设计的基本原则

（1）物流过程中－容纳产品；

（2）保护产品安全到达目的地；

（3）包装便于分配分送，包括装卸、贮藏、取货等；

（4）基本信息（内容物特性、特殊处理的警示等）

二、产品运输包装设计技术过程：

（1）确定产品的基本特性

（2）获得市场的运输模式、运输系统；

（3）确定可能导致包装产品破损的因素

（4）评估目前工程可应用的包装形式与材料，以及相应的成功率；

（5）设计内包装、运输包装箱、集合包装（包材基本性能、包装容器性能指标）；（6）运输包装件试验测试评价：制订试验方案、确定试验方法与标准、合格包装检验标准等。

（7）试验评价不合格，重新设计；

（8）最终确定包装用材、包装结构的技术性能标准与要求、测试评价方法；

（9）根据需要，制订具体包装作业的技术文件。

三、相关参数的测定、估算技术方法

1. 产品脆值

（1）含义：脆值的含义是产品经受振动和冲击时用以表示其强度的定量指标。又称为产品的易损度。此值表示产品对外力的承受能力，一般用重力加速度的倍数G来表示。G值愈大，表示产品对外力的承受能力愈强，在设计防振包装时，可以选择刚度大些的材料，反之，则意味着产品对外力的承受能力愈差，设计时应作慎重考虑。因此，在不影响产品性能的条件下，努力提高产品本身对外力的承受能力，即提高产品的脆值，可以大大简化防振包装，节约缓冲材料，减少劳动量，降低包装成本。

由牛顿第二定律，我们知道产品受冲击时产生的加速度正比于它所受到的冲击力，因此可以用产品所能承受的最大加速度来代替产品所能承受的最大冲击力，以产品所承受的最大加速度与g的比值Gc来代替最大加速度。

目前国内外都已一致以产品破损前的临界加速度与g的比值Gc作为脆值的定义。

G c = Ac / g

（2）确定脆值的方法：

对产品脆值的测定方法有碰撞机试验法和自由跌落试验法两种：测定时可视具体条件任选一种进行。

a. 碰撞机试验法。

采用本法进行测定时，碰撞机须满足下列条件的要求：①碰撞波形应尽量接近半正弦波；②碰撞脉冲持续时间应在20ms以下，并可调节；⑧加速度误差应在±10％以内。

具体测定步骤如下：

(1)选择与被测产品重量相当的配重(模拟)件，并将其固定于碰撞台上。按图1接线路，调试各种仪器；使其处于正常工作状态。

(2)调整碰撞机的加速度，参考表1和表2所列数据，对被测产品的脆值范围作一粗略估计，注意：第一次试验的加速度应比该产品的实际脆值为小，以防止产品作第一次试验时就损坏，然后调整好试验加速度值。

图1脆值测试方框图

1—碰撞机 2—配重模拟件 3—加速度计4—电荷放大器

5—峰值电压表 6—脉宽测试仪

表1 日本得出的产品脆值

表2 英国得出的产品脆值

(3)试件安装，取下配重件，将被试产品刚性固定好。碰撞试验方向一般选取产品受碰撞时最容易损坏的方向，但对那些不允许倒置的产品则按其正常摆放位置进行试验。

(4)开动碰撞试验机，连续碰撞5－10次，读取峰值加速度值，并记录之。每做完一次试验后，必须进行检查，确认产品并未受损坏时，才能增大加速度进行下一次试验。如此进行至产品损坏为止。

b. 自由跌落试验法。

跌落试验测试系统由试验机、加速度传感器、信号放大器和显示记录仪等仪器和设备组成.采用此法试验时，跌落试验设备须满足下列条件：①跌落高度能任意且容易调整，最大跌落高度为1500mm ；②要求冲击面为坚硬平整的水平平面，其质量至少为被试样品质量的50倍；③试验样品能完全不受妨碍地自由跌落；④便于对试验样品操纵和起吊。

具体测试步骤如下：

(1)选择一组厚度可以逐步减小的衬垫，保证产品在第一次跌落时产品不致损坏，把被测产品置于包装衬垫中，并把加速度计固定在产品表面上。

(2)将该包装件从规定的高度自由跌落，分别对6个面进行跌落，记录每次跌落的冲击加速度。每一高度、每个面至少跌落两次。但对不允许倒置的产品，则按其正常摆放位置，对每一高度进行不少于6次的试验。

(3)每做完一次试验后，经检查确认产品并未损坏时，逐步减小衬垫厚度，重复步骤(2)，直至产品损坏为止。

c. 产品脆值的确定。

由产品损坏前记录下来的加速度值，取多个同类产品测试数据的平均值。考虑到产品的强度偏差及价格等因素，取平均值的80％作为产品的脆值。

2. 产品等效跌落高度

等效跌落高度代表包装件在流通过程中跌落冲击能量的大小。跌落高度越高，冲击能量越大，产品越容易损坏，缓冲防护就要求越高。而跌落主要是在装卸过程中由人工作业或机械作业造成的，跌落时冲击能量的大小要根据产品的重量、体积大小、人员高度、搬运难易程度、搬运方式等因素确定，最后的结果都是由概率统计而得到的。它的确定方法有两种：一是经验公式法，另一种是标准量值法。

一般在人工装卸中，包装件的跌落高度与重量有如下关系：

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300-⨯=W h

式中：h －跌落高度，cm ；W －重量，kg 。