新型包装材料_瓦中瓦_缓冲特性研究

收稿日期:2008Ο11Ο14

基金项目:天津市科技攻关计划项目资助(06YF GPNC03400)

作者简介:宋海燕(1977-),女,辽宁人,天津科技大学讲师,主要研究方向为运输包装、包装测试及包装过程自动化等。

新型包装材料“瓦中瓦”缓冲特性研究

宋海燕,黄利强,孙诚

(天津科技大学,天津300222)

摘要:增强夹心瓦楞纸板(“瓦中瓦”)是一种新型包装材料。对6种“瓦中瓦”进行了静态压缩试验,分析

其静态缓冲特性,并用性能最好的一种“瓦中瓦”与聚苯乙烯泡沫塑料对电脑主机作缓冲包装,进行振动冲击的对比试验,探索其代替聚苯乙烯泡沫塑料的可能性。结果表明,“瓦中瓦”是大型家用电器、机电设备等较为理想的环保包装材料和包装容器。

关键词:瓦楞纸板;缓冲性能;静态压缩;包装材料

中图分类号:TB484.1;TB485.1;T487　文献标识码:A 文章编号:1001-3563(2009)02-0019-03

St udy on Cus hioning Cha racteristics of a New Type Packaging Material "Wall in Wall"

S O N G H ai 2y an ,H UA N G L i 2qi ang ,S U N Cheng

(Tianjin University of Science and Technology ,Tianjin 300222,China )

Abstract :Enhanced layer corrugated board (Wall in Wall )is a new type packaging material.Six kinds

of "Wall in Wall"were tested by static compress and the static cushioning characteristics were obtained.Fi 2nally vibration and shock test were carried out by packing a computer using a "Wall in Wall"with best per 2formance and EPS foam to explore the probability of replacing the EPS foam.The result showed that it is a perfect packaging material and container for household appliance and mechanical and electrical equipment.

Key words :corrugated board ;cushioning characteristics ;static compression ;packaging material

随着环保意识的加强,人们越来越重视对环保型缓冲包装

材料的研究与开发。增强夹心瓦楞纸板(“

瓦中瓦”)是以普通瓦楞纸板(2层、3层、5层、7层)作面里,又在两层面里纸板之间设有瓦楞纸板的优良结构,大大增加了纸板的强度。由于“瓦中瓦”是全纸质的包装材料,保留了普通瓦楞纸板防振性好、易制作、可印刷、重量轻、缓冲性能好、可回收再生等优点,还可以通过调整夹心层厚薄、几何形状,来调整改变瓦楞纸板的强度和弹性(缓冲性能)。是继蜂窝纸板、重型瓦楞纸板、3A 特重型瓦楞纸板之后又一新型包装材料[1]。

目前,对于缓冲材料的缓冲性能,人们研究较多的是蜂窝纸板以及重型瓦楞纸板。郭彦峰[2-3]、马宴苹[4]等对折叠型及弹力型双瓦楞纸板的动态缓冲特性进行了研究,王冬梅[5]、平幼妹[6]、郭彦峰[7]等对蜂窝纸板,贺丹华[8]、赵振[9]等对蜂窝/纸板复合材料的缓冲性能进行了研究。本文对6种增强夹心瓦楞纸板("瓦中瓦")进行了静态压缩试验,分析其静态缓冲特性,探索其代替聚苯乙烯泡沫塑料的可能性。

1　试验

1.1　样品

试样采用天津市外贸纸箱厂生产的B 楞3层和AB 楞5层瓦楞纸板,通过调整夹心层厚度,自制成6种“瓦中瓦”结构。试样为5层,芯纸为B 楞瓦楞纸板,面纸为AB 楞瓦楞纸板,施胶量150g /m 2。试样尺寸见表1,结构见图1。试验环境温度

表1　“瓦中瓦”试样尺寸

Tab.1Di mension of "Wall in Wall"sa mple

试样楞高1

/mm 楞高2

/mm 楞间距

/mm 总厚度

/mm 面积

/mm 2结构118181352.5300×300结构222221359.5300×300结构327271368.7300×300结构418221356.5300×300结构518271362.5300×300结构6

22

27

13

65.8

300×

300

图1　“瓦中瓦”试样结构

Fig.1Structure of "Wall in Wall"

9

1宋海燕等　新型包装材料“瓦中瓦”缓冲特性研究

24℃,相对湿度50%。1.2　设备

采用西北机器厂生产的压力试验机(YE -50型)。

1.3　方法

根据《包装国家标准汇编》中G B 8168-87对试样进行静态压缩试验,测试并记录这6种“瓦中瓦”的力-形变。每种结构3个试样,取其平均值进行数据处理,分别得到力-形变曲线、应力-应变曲线和缓冲系数-应力曲线,分析其缓冲性能。选出缓冲性能最好的一种结构与聚苯乙烯泡沫塑料,分别对电脑主机进行缓冲包装,使衬垫设计尺寸相同。通过对两种结构的缓冲包装件进行跌落和振动试验,比较两种结构的缓冲和抗振性能,探索“瓦中瓦”代替聚苯乙烯泡沫塑料的可能性。

2　结果与讨论

2.1　缓冲特性分析

1)6种结构“瓦中瓦”

的力-形变曲线见图2,可以看出,6

图2　力-形变曲线

Fig.2Force -displacement curve

种结构的初始弹性系数基本相同,但结构1和结构2略大,缓冲材料的抗压性能较好,结构3最小,材料容易变形。当受到外界静压力时,“瓦中瓦”在形变初期(<15mm )所表现出来的力学性能接近于双曲正切曲线,与蜂窝纸板、聚苯乙烯泡沫塑料等材料受力初期表现的力学性质相同;形变后期(>15mm )接近正切曲线。

2)6种结构“瓦中瓦”的应力-应变曲线见图3。可以看

图3　应力-应变曲线

Fig.3Stress -strain curve

出,结构1和结构4单位体积吸收变形能较多,它们的楞高较低。进行缓冲包装设计时,在保证作用到产品上的破坏力小于产品的易损值时,单位体积缓冲材料吸收能量越大的,所需材料越少。

3)

6种结构“瓦中瓦”的缓冲系数-应力曲线见图4,最

图4　缓冲系数-应力曲线

Fig.4Cushioning coefficient -stress curve

小缓冲系数值见表2。结果表明,结构1具有最小缓冲系数,

表2　最小缓冲系数值

Tab.2Mini mum of cus hioning coefficient

试样最小缓冲系数

试样最小缓冲系数

结构1 3.108结构4 3.440结构2 3.339结构5 3.926结构3

4.569

结构6

3.932

可以达到最高缓冲效率。

4)通过静态压缩试验,初始弹性系数、单位体积吸收变形

能和最小缓冲系数的数据表明,结构1

具有较好的缓冲性能。

2.2　包装件测试分析

选用结构1“瓦中瓦”与聚苯乙烯泡沫塑料对某电脑主机作缓冲包装,两种衬垫的尺寸一致,外包装箱采用0201型纸箱。

2.2.1　振动试验

采用两种缓冲衬垫包装的包装件经受正弦振动时,产品的振动加速度与频率曲线见图5,可以看出,频率为5.7～30Hz

图5　振动加速度-频率曲线

Fig.5Vibration acceleration -f requency curve

时,产品加速度大致相同;频率为30～35.7Hz 时“瓦中瓦”略

2包装工程　PAC KA GIN G EN GIN EERIN G Vol.30No.22009.02