鲜鸡蛋的整体包装设计

图2 缓冲衬垫三视图
Fig.2Three view drawingofcushion
两层缓冲垫规格完全相同，相互呈90°放置，保护鸡蛋的同时便于箱内的整层堆叠，一层鸡蛋的包装效果见图3。
图3 缓冲结构示意图
Fig.3 Design sketch of the buffer structure
5 外包装设计
从结构上看，瓦楞纸板能较好的吸收外界冲击能力，延长包装物承受冲击脉冲的作用时间，具有良好的缓冲性能。以其为材料制作的包装容器具有适合的容装功能。而且其加工性能良好、成本低，有利于环境保护，又可回收再生、降低成本[10]。
3.1 瓦楞纸板的原料
瓦楞纸板的主要原材料有瓦楞原纸、箱板纸和黏合剂，这些原料的质量决定了瓦楞纸板的强度[11]。瓦楞原纸在生产过程中被压制成瓦楞形状，制成瓦楞纸板以后它将提供纸板弹性、平压强度，而且影响垂直压缩强度等性能；箱板纸用来制作瓦楞纸板的面层和里层，因此要求箱板纸具有较高的耐压、耐折、耐磨、耐戳穿等强度性能和一定的耐水性，纸质坚挺而富有韧性[5]。
5.1瓦楞纸箱的设计
瓦楞纸箱尺寸计算与设计主要包括三个方面：内径尺寸，制造尺寸和外径尺寸。在进行瓦楞纸箱的尺寸设计与结构设计时，不但要考虑节约材料，在使用同样材料的情况下有较大的内径尺寸；同时要考虑有较好的力学结构，能承受外载荷尽可能大，而且要考虑有良好的造型，适合审美要求，最后还要满足有关箱型结构标准[14]。
5制作试验用原型包装；
6按预先确定的试验标准进行仿真试验；
7如果不满足要求，重新设计；满足要求，则批准设计，并形成完整的设计文件。
4.2 结构设计的作用
包装结构设计是包装工程设计的一项重要内容，在整个包装容器的设计过程中占有突出位置。结构设计的重要地位与作用体现在以下几方面[14]：
1结构设计关系到包装容器的整体性能，将直接影响到容器使用过程中的强度、刚度和结构稳定性及可靠性等。
求得σ’=74°，根据缓冲垫的结构要求取单元缓冲结构角度σ=80°。根据鸡蛋短径42mm，单元结构底边长取45mm，由此可以算出图中的L：
单元缓冲结构如图1，通过6×6的排列组合形成整体缓冲结构。
图1 缓ຫໍສະໝຸດ Baidu结构单元
Fig.1 Unit ofbuffer structure
这种结构充分利用了瓦楞纸板的缓冲性能，节省空间，加工工艺简单，成本低，堆叠方便、稳固。每个鸡蛋四个支撑面，每个支撑面2个支撑点，可以避免鸡蛋晃动。一层需要上下两张缓冲垫，可放置36个鸡蛋。缓冲垫在未使用的时候可以平展开，堆叠简单节省空间，放置进外包装箱以后固定成型，角度为80°。缓冲垫三视图如图2。
2 鸡蛋的特性及流通环境分析
2.1 鸡蛋特征分析
鸡蛋是卵圆形（一头大，一头小），但平时也能遇到各种其它形状的鸡蛋，蛋的大小重量与鸡的品种、饲料及产蛋季节有密切关系。先后测定了鸡蛋的质量分布和外形尺寸以及壳厚,结果见表1。
表1 鸡蛋外形质量测定结果
Tab.1 Measuring results ofmass and sizes
2.2 流通环境分析
在装卸作业中，以人工装卸为主、机械装卸为辅。因此，在此过程中，抛掷、堆垛倒塌、起吊脱落、装载机械的突然起动和过急的升降都会对包装件造成跌落冲击损害。在产品流通过程中，运输工具的启动、变速、转向、刹车使货物改变速度，当货物堆垛松散时，它与车厢或相邻货物发生碰撞，导致货物或包装容器的冲击损坏；运输工具受路面状况、发动机振动、车辆避震性能等因素的影响，产生周期性上下颠簸和左右摇晃，导致鸡蛋的破损。包装件结构不当、材料薄弱、封闭不严，在运输过程中经历不同气候区域，受到寒冷、炎热、干燥、潮湿、风雨等气候的影响，会使鸡蛋发生变质或损坏。
3 包装材料的选择
目前，用于缓冲包装的材料很多，但以发泡塑料材料居多。发泡塑料是高分子材料经发泡处理形成，具有很好的缓冲性能和防振能力，而且重量轻、易加工、保护性能好，成本低。但因其具有废弃物不能自然风化，降解，焚烧处理会产生有害气体等缺点，近年来已成为加剧世界环境危机的严重公害[7]。越来越多的国家立法禁止用发泡塑料作缓冲衬垫包装的商品进口。所以泡沫塑料将会被其它环保缓冲材料所替代。瓦楞纸板就是一种非常理想的环保型纸质缓冲包装材料[8]。
纸浆模塑是一种立体造纸技术。它以纸浆为原料，在模塑机上由特殊的模具塑造出一定形状的纸制品。纸浆模塑制品取材广泛；可通过模具进行各种不同的造型，使造型单调的纸包装得以丰富、改善，提高了市场适应能力；品质轻，防护性能好，纸浆模塑制品可回收利用，废弃物可自行降解、掩埋或焚烧，无有害气体。纸浆模塑制品也存在明显的缺点，制品受潮后很快变形，强度也随之很快下降，外观颜色明度低、略显灰、黄色，表面也较粗糙，目前还难以被中高档包装用品采用。
根据瓦楞楞型的高度，我国将瓦楞的类型分为A、C、B、E、F五种，他们的特征如表2示。表中压楞系数γ的意义是压楞前瓦楞原纸长度与压楞后瓦楞芯纸长度之比。
表2 瓦楞楞型及特征
Tab.2 Corrugated cordandcharacteristics
楞形
瓦楞高度
/mm
瓦楞宽度
/mm
楞数
/(个/300mm)
关键词：鸡蛋 包装 瓦楞纸板 缓冲
1引言
鸡蛋是母鸡所产的卵，其外有一层硬壳，内则有气室、卵白及卵黄部分，它富含各类营养，是人们常食用的食品之一。若鸡蛋有受精，约经过21天会孵出小鸡。近年来,我国商业收购鲜蛋每年均在十亿公斤左右,这些蛋是从我国农村千家万户和养鸡场搜集起来,再经过包装运输,然后到达消费者手中,在这一流动过程中,因鲜蛋的机械损伤所造成的损失是相当严重的[1]。当前市场上绝对大部分鲜鸡蛋的运输包装都采用纸浆模塑和吸塑包装。纸浆模塑选材广泛，成本低廉，制品质轻，防护性能好，可回收利用，但是制品受潮后很快变形，强度下降，外观颜色明度低，表面较粗糙；吸塑包装保护性好，透明直观，使用方便，质量轻便，但是加工复杂，成本高，不易回收。
为了使生产的瓦楞纸板不仅满足使用质量要求，而且成本合理，就必须正确选配瓦楞原纸和箱板纸。实验表明，提高瓦楞原纸的定量有利于降低成本。在保持强度不变的情况下，瓦楞原纸定量每增加1g/m2，箱板纸可以同时降低1g/m2，因此国际上目前出现了采用高定量瓦楞原纸来生产瓦楞纸板的趋势；但瓦楞原纸定量过高，瓦楞纸板会出现表面不平整，产生明显的瓦楞条纹，影响外观质量和印刷效果。所以一般箱板纸和瓦楞原纸的定量比维持在2:1的范围内比较好。
4 缓冲结构设计
4.1 缓冲包装设计步骤
鸡蛋的缓冲包装设计的步骤为以下几项[13]：
1收集鸡蛋流通环境可能导致产品损坏的数据；
2收集鸡蛋的资料，包括产品的形状与尺寸，重量及其分布情况，产品的冲击与振动脆值等；
3选择缓冲材料及设计其结构形式；
4确定物流各环节的影响，寻找在不影响缓冲性能前提下改进包装设计的可能性；
吸塑包装采用一种塑料加工工艺，将平展的塑料硬片材加热变软后，借助真空吸附于模具表面，冷却后成型的产品，广泛用于塑料包装行业。产品主要是以保护、分隔、防震、陪衬为目的的托盘、吸塑盒系列，包装的产品多为电子、IT、工业零件和化妆品，选用的材料多为PS（彩色、抗静电和植绒等），产品包括：泡壳、托盘、内托、吸塑盒等。但成本较高，加工工艺复杂，易造成环境污染。
将瓦楞原纸加工成瓦楞形状以后按一定的方式与箱板纸粘合在一起而形成的多层纸板叫做瓦楞纸板[8]。 随着环保和可持续发展理念的渗入，瓦楞纸板以其环保的特性将会应用上更为广泛，微型瓦楞和重型瓦楞以及一些新兴的以瓦楞为基础的缓冲材料是瓦楞纸板工业发展的趋势，进而带来的瓦楞纸板等缓冲材料力学特性问题的研究将会更加深入和产业化[9]。
2结构设计将直接关系到容器产品的制造工艺性、人机环境协调性和产品的经济性等。
3如果结构设计先进、合理，将为容器艺术设计即造型设计和装潢设计创造良好基础条件，对其具有可靠的支撑作用[15]。
4.3 缓冲结构设计
在进行结构设计时，根据表1统计的鸡蛋大小参数取鸡蛋长径为56mm，短径为42mm，根据此尺寸可计算得到鸡蛋顶角σ’的值：
除以上参数外，缓冲包装设计还需要产品的脆值，沿蛋的长轴和短轴两个方向进行冲击试验，可以测出鸡蛋两个方向的脆值。从参考文献中可以得出短轴方向的脆值平均值为43.95, 长轴方向的脆值平均值为=37.79，取平均值的80%作为设计参数使用，所以：Gs=43.95×80%≈35；Gl=37.79×80%≈30。l,s分别表示长、短轴。从结果看，长轴方向脆值较小，故取长轴方向的脆值作为鸡蛋的脆值：G=Gl=30[4]。
瓦楞纸板在当前市场上应用极为广泛，它可加工性好，使用方便，具有刚柔兼备的保护性，利于促销，成本低廉，而且不会造成污染，符合可持续发展，是一种非常理想的包装制品[2]。瓦楞纸箱具有质量轻、强度高、易加工成型、易折叠、便于储存和搬运、易回收和再生利用、印刷适性优良、成本低等优点,具备保护产品、方便储运和促进销售等包装功能,在运输包装中占有很大优势,是一种逐步代替木箱、塑料箱的运输包装容器[3]。使用瓦楞纸板作为材料设计出鸡蛋的缓冲包装和外包装，可以在低成本、无污染的条件下实现缓冲保护、促进销售、方便运输的目的。
本文缓冲垫选择定量为280g/m2的箱板纸和140g/m2的瓦楞原纸。
3.2 瓦楞纸板的结构
根据瓦楞的楞形形状，即从瓦楞纸板横截面看到的波浪形状，瓦楞纸板被分为三种类形：U型、V型和UV型[12]。V型瓦楞挺力好，强度高，用纸量较少。但V型瓦楞的恢复能力差，弹性不好，几乎不采用。U型瓦楞楞峰圆弧半径大，瓦楞纸板富有弹性，还原性能较好，但承受平面压力比较差。UV型瓦楞的齿形弧度较V型瓦楞大，较U型瓦楞小，综合了两者的优点。它的抗压强度高，弹性好，恢复力强，粘贴强度好，是目前用得最多的楞型。实验表明，这三种瓦楞受不同的平面压力，变形较厉害的是V型，其次是U型，UV型最为稳定。
压楞系数
A
4.5—5.0
8.0-9.5
34±3
1.58
C
3.5-4.0
6.8-7.9
41±3
1.50
B
2.5-3.0
5.5-6.5
50±4
1.38
E
1.1-2.0
3.0-3.5
93±6
1.30
F
0.6-0.9
1.9-2.6
136±20
本课题缓冲结构选择B型瓦楞纸板，B型瓦楞低而密，单位长度上瓦楞个数多，平压和平行压缩强度高。外包装选用五层纸板，楞型为AB楞，五层瓦楞纸板强度高，能承担重物的各向作用力，纸箱外表面光滑，印刷效果很好。
内径尺寸：Xi=Xmaxnx+d(nx-1)+K’+T(1)
式中 Xi——纸箱内径尺寸，mm；
Xmax——包装物最大外径尺寸，mm；
最大值
最小值
平均值
质量(g)
61.834
43.377
55.448
长径(mm)
60.74
51.64
56.15
短径(mm)
44.70
39.02
42.18
壳厚(mm)
0.392
0.232
0.330
蛋壳主要由碳酸钙组成，所以具有容易破碎的性质。通常称蛋的大头为钝端，小头为锐端。鸡蛋不同部位的壳厚是不一样的,一般钝端最薄,中间次之,锐端最厚。鸡蛋的气室位于钝端,如果气室位置发生变化,则说明鸡蛋已经发生变质。从这一结构特点出发, 鸡蛋的包装应该锐端向下, 钝端向上[4]。
安徽农业大学
毕业设计
论文题目鲜鸡蛋的整体包装设计
姓名学号08195169
院系轻纺工程与艺术学院专业包装工程
指导教师职称讲师
中国·合肥
二o一二年五月
目次
鲜鸡蛋的整体包装设计
作者：袁敏 指导老师：舒祖菊
安徽农业大学轻纺工程与艺术学院 2008级包装工程 合肥 230036
摘要：本文以鸡蛋为研究对象，调查市场上鸡蛋包装的优缺点，分析其形状、特性和脆值等参数，并测量计算其质量及相关尺寸。选择瓦楞纸板作为包装材料，设计出一种单层纸板缓冲包装结构,这种结构放进外包装箱之后会折叠成瓦楞结构，结构单元两边的圆孔可以放置鸡蛋，再在上面加上一层规格一样的缓冲结构，使鸡蛋完全固定住，形成了一层完整的缓冲垫。以缓冲垫的尺寸为依据计算外包装尺寸，再根据外包装的强度计算堆码高度并选择合适的托盘形成集合包装。在运输过程中，包装产品常常因为受到振动、冲击等因素的影响而遭到破坏，利用ANSYS软件进行模拟跌落仿真试验，无损失得到测试结果，跌落过程中实际最大加速度为14.2，小于鸡蛋脆值，表明这套鸡蛋包装方案符合缓冲包装的各项要求。