缓冲包装材料简介

4、三次函数型弹性材料 这类缓冲材料的力—— ——形变间的关系可以 这类缓冲材料的力——形变间的关系可以 用三次函数描述。 用三次函数描述。 这类特性的材料适合缓冲包装的要求， 这类特性的材料适合缓冲包装的要求，吊 装弹簧结构和木屑、塑料丝、 装弹簧结构和木屑、塑料丝、涂胶纤维等材料 具有这种特性。 具有这种特性。 5、不规则型弹性材料 这类缓冲材料的力—— ——形变曲线很难用一 这类缓冲材料的力——形变曲线很难用一 个数学关系式来表达， 个数学关系式来表达，大部分发泡塑料暂时归 于这一类。 于这一类。
显然
C=
1
η
=
FT E
取最大值时，Ｃ取极小值。 ，Ｃ取极小值 当η取最大值时，Ｃ取极小值。在实 际的缓冲包装设计中， 际的缓冲包装设计中，总是要尽可能选择 较小的缓冲系数。 较小的缓冲系数。缓冲系数是通过试验获 得的，通常使用的方法有静态和动态试验， 得的，通常使用的方法有静态和动态试验， 按照试验方法的不同， 按照试验方法的不同，缓冲系数有动态缓 冲系数和静态缓冲系数。 冲系数和静态缓冲系数。我们在实际缓冲 包装设计过程中， 包装设计过程中，一般都采用静态缓冲系 最大应力曲线。 数—最大应力曲线。
缓冲系数的影响因素
ａ、压缩速度的影响。 ａ、压缩速度的影响。任何材料都是在受到压 压缩速度的影响 缩的时候，除了弹性阻力外，还有其他阻力， 缩的时候，除了弹性阻力外，还有其他阻力， 一般情况下， 一般情况下，这种源于材料内部的非弹性阻力 的大小与材料的形变速率成正比， 的大小与材料的形变速率成正比，压缩速度越 非弹性阻力也越大。 大，非弹性阻力也越大。动态系数的影响比静 态的大。 态的大。 ｂ、温度的影响 随着温度的升高， ｂ、温度的影响 随着温度的升高，缓冲系数 的最小值也增大。 的最小值也增大。 ｃ、预处理的影响 预处理的影响， ｃ、预处理的影响，试验前材料的预处理对材 料的尺寸，应力—应变曲线都有影响。 料的尺寸，应力—应变曲线都有影响。
缓冲材料受冲击作用时， 缓冲材料受冲击作用时，如果不考虑 冲击能损耗， 冲击能损耗，则全部转化为缓冲材料的变 形能，不同的缓冲材料的弹性不同， 形能，不同的缓冲材料的弹性不同，对冲 击能量的吸收能力也不同， 击能量的吸收能力也不同，在保证作用到 产品上的破坏力小于产品的易损值时， 产品上的破坏力小于产品的易损值时，单 位面积缓冲材料吸收能量越大的， 位面积缓冲材料吸收能量越大的，所需材 料越少。 料越少。 假设缓冲材料是立方体， 假设缓冲材料是立方体，受力面垂直 于外力F 原始厚度为T 缓冲材料在力F 于外力F，原始厚度为T，缓冲材料在力F作 用下的变形能E 用下的变形能E为：E = x Fdx
1、线弹性材料 这类材料力变形曲线是 直线形。F=kx。严格上讲， 直线形。F=kx。严格上讲， 这类材料是不存在的， 这类材料是不存在的，它 只意味着在使用范围内力 形变曲线遵循胡克定律。 形变曲线遵循胡克定律。
2、正切型弹性材料 这类缓冲材料的力— 这类缓冲材料的力— 变形曲线呈正切函数型。 —变形曲线呈正切函数型。 力与形变的关系可以用 正切函数描述。 正切函数描述。这类材 料比较多， 料比较多，例如泡沫塑 棉花、乳胶海绵、 料、棉花、乳胶海绵、 碎纸、 碎纸、涂胶纤维以及预 压后的聚苯乙烯泡沫塑 料等。 料等。
第五章 缓冲包装材料
§5-1 缓冲材料分类
在力学模型中， 在力学模型中，我们把缓冲材料视为理 想的弹性体， 想的弹性体，在长时间的反复振动和多次 冲击下，它的弹性仍然均匀，不变化。 冲击下，它的弹性仍然均匀，不变化。实 际中缓冲材料的弹性ห้องสมุดไป่ตู้从他们的力—— ——形变 际中缓冲材料的弹性，从他们的力——形变 曲线来看是相当复杂。根据力——形变曲线， ——形变曲线 曲线来看是相当复杂。根据力——形变曲线， 缓冲材料可以分成以下几类。 缓冲材料可以分成以下几类。
b
b
E E η= F= T FT
所以
η db = = db′ < 1 ρ T
η<ρ 而对于确的缓冲材料， 而对于确的缓冲材料， 是一个与材料的结构 db′ 尺寸无定关的常量， 成正比， 越大, 尺寸无定关的常量，即η与ρ成正比，ρ越大,η 也越大ρ取极值η也取极值，可以通过求ρ的极 也越大ρ取极值η也取极值，可以通过求ρ 值得到η的极值。 值得到η的极值。 缓冲效率是衡量缓冲包装是否合理的一个重 要参数，在达到保护产品的前提下， 要参数，在达到保护产品的前提下，缓冲效率越 单位缓冲材料吸收的冲击能量就越多， 大，单位缓冲材料吸收的冲击能量就越多，涉及 所需的缓冲材料越少。 所需的缓冲材料越少。缓冲效率的概念对于缓冲 包装设计虽然重要，但不能直接应用在具体的设 包装设计虽然重要， 计过程中。在很多场合， 计过程中。在很多场合，人们一般采用的是缓冲 效率的倒数，也称之为缓冲系数，记为Ｃ 效率的倒数，也称之为缓冲系数，记为Ｃ
§5-2 缓冲特性与缓冲系数
1、缓冲效率 前面介绍了缓冲材料的力学特性， 前面介绍了缓冲材料的力学特性， ——形变曲线 根据力——形变曲线， 形变曲线。 ——形变曲线 力——形变曲线。根据力——形变曲线，横坐 标对应为了抵抗形变而产生的附加内力， 标对应为了抵抗形变而产生的附加内力， 在平衡状态下， 在平衡状态下，它也等于作用在产品上的 破坏力，在力一定的条件下， 破坏力，在力一定的条件下，曲线与横坐 标之间所加的面积对应缓冲材料的变形能。 标之间所加的面积对应缓冲材料的变形能。
∫
0
那么单位后缓冲材料的吸收能量为： 那么单位后缓冲材料的吸收能量为： 这个量与F的比值，定义为缓冲效率 这个量与F的比值，定义为缓冲效率 缓冲
η=
E E F = T FT
E T
实际上缓冲材料在形变时， 实际上缓冲材料在形变时，最大变形不会超过材 假如超过这个极限， 料的变形极限d 料的变形极限db ，假如超过这个极限，缓冲材料 E 就会失去弹性。因此， 就会失去弹性。因此，每单位变形吸收的能量为 d E ρ= 这个量与力F之比称为理想缓冲效率： d F 这个量与力F之比称为理想缓冲效率： 理想缓冲效率
3、双曲正切型弹性材料 力与形变的关系可以用双 曲正切函数描述。 曲正切函数描述。这类材料只 要在形变允许的范围内， 要在形变允许的范围内，不论 形变x怎么变化， 形变x怎么变化，F与应力始终 在规定范围内。 在规定范围内。实际上只有瓦 楞纸板、蜂窝板、 楞纸板、蜂窝板、聚苯乙烯泡 沫塑料等塑性较大的材料在其 受到外力作用的初期所表现的 力学性质具有这种特征。 力学性质具有这种特征。