包装工艺的物理学基础教程

动量：物体的质量和运动速度的乘积。描述物体运动 状态的物理量。
动量定理：物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。
Ft P m(v2 v1 )
F
1 t
m(v2
v1 )
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第一章 包装工艺的物理学基础
例题：某产品质量为10kg，由1m 高自由跌落到地面而 无反弹，测得冲击作用时间为0.005s，若是落到缓冲材 料上，冲击作用时间为0.08s。
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第一部分 包装工艺基础理论 第二部分 通用包装工艺 第三部分 专用包装工艺 第四部分 包装工艺过程控制
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第一部分 包装工艺基础理论
第一章 包装工艺的物理学基础 第二章 包装工艺的化学基础 第三章 包装工艺的微生物学基础 第四章 包装工艺的气象环境学基础
③外部环境：温度、湿度、压强、时间、电场、磁 场、风沙、热、力、声、光、电等 。
二、产品在流通中的物理变化
1、三态变化（气、液、固）
①挥发与干缩：挥发指液态、液化的气态或固态物 质在常温常压下转变成气态的过程。
影响因素：沸点、环境温度、湿度、相邻气体压力、 流动速度及接触面积等相关。
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第一章 包装工艺的物理学基础
学习要点
1、产品的物理性质。 2、产品的物理变化。 3、力学因素对储运条件的影响。
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第一章 包装工艺的物理学基础
一、基本概念
1、物理性质：物质不需要经过化学变化就能表现出 来的性质。如：温度、熔点、密度、状态等。
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①比较两种冲击下产品受到的平均冲击力。
②若冲击力呈半正玄波形 F(t) Fm sin t 时，求两种情 况下的最大冲击力。
解： v1 2gh 2 9.8 1 4.43m / s
v2 0
①第一种情况下两种冲击力分别为：
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第一章 包装工艺的物理学基础
F1
1 t1
m(0
(v1 ))
1 10 0.005
4.43
8860N
1
1
F2
t2
m(0
(v1 ))
10 4.43 0.08
553.8N
②第二种情况下两种冲击力分别为：
t
F (t) Fm sin
v2 v1 (方向相反)
m(v2 (v1 )) 2mv1
0 F (t)dt
2 Fm
F1m
2mv1 2
2、机械性质：产品在机械运动过程中表现出来的物 理性质，包括力学性质、材料属性、结构形状等。如：尺 寸、质量、硬度、刚度、固有频率、弹性、机械损伤等。
3、影响产品物理性质的因素：
①产品的成份：构成产品的原材料。
②产品的结构：表面形状、结构尺寸等。
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第一章 包装工艺的物理学基础
④产品受到的最大冲击加速度为：
F ma
a1m
v1 1
3.14 4.43 0.005
2783.45m / s 2
284g
a2m
v1 2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.14 4.43 0.08
173.97m / s 2
17.75g
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第一章 包装工艺的物理学基础
2、运输损坏和运输环境 主要受力形式为振动与冲击 ①铁路运输 路基和铁轨接头产生的周期性振动； 编组连挂、加速、减速、刹车造成的冲击。 ②公路运输 路面状况、车辆减震产生的振动； 加速、减速、刹车、散装产生的冲击。
影响因素:产品的材质、结构形式、尺寸、加工方 法等。
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第一章 包装工艺的物理学基础
②耐热性:产品承受热能的性质。
影响因素:产品的导热性、膨胀系数、环境因素等。
③场强变化:指电场、磁场、静电场、辐射场等的 变化。
影响因素:产品的材质、结构等。
④ 光学性质:产品对光的敏感程度。
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第一章 包装工艺的物理学基础
②溶解（溶化）与风化：溶解指溶质分散于溶剂 中成为溶液的过程。
影响因素：吸湿性、水溶性、吸湿点。
③熔化与凝固：熔化指产品受热后从固态转变为 液态的过程。
影响因素：产品熔点、环境温度。 2、渗漏与渗透 ①渗漏：指气态、液态或粉状固态产品由于包装品 材质或封口质量等原因造成产品的渗出、泄漏现象。 影响因素：包装质量、机械损伤、环境变化等。
影响因素:光的强度、材料的透明度、吸光、反射、 折射、色散度等。
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第一章 包装工艺的物理学基础
三、力学因素对储运条件的影响 1、 装卸环境的影响 2、运输损坏和运输环境 3、储存过程中的损坏
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第一章 包装工艺的物理学基础
三、力学因素对储运条件的影响
1、 装卸环境的影响 碰撞：包装件在能量作用下发生撞击。
冲击：碰撞引起的力的作用。
跌落：垂直向下的碰撞。
产品的脆值：产品不发生物理的或功能的损 伤所承受的最大加速度值。用G表示。GB8166-87 《缓冲包装设计方法》
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第一章 包装工艺的物理学基础
①包装件容易跌落的高度计算 H=300×m-1/2 （经验公式 适用于m>16kg包装
件） H—跌落高度（cm） m—包装件质量（kg）
例题：有一包装件质量为45kg，计算最容易跌落的高度 H=300 ×1/√45 ≈ 44.8(cm)
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第一章 包装工艺的物理学基础
②跌落冲击力和冲击加速度计算
冲量：力和力的作用时间的乘积。描述力对物体作用 时间的累积效应。
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第一章 包装工艺的物理学基础
②渗透：指气体或蒸汽直接溶进包装材料的一侧 表面，通过向材料本体的扩散，从另一侧表面析出的 过程。影响因素：分压梯度。
3、机械性质变化：表面形状损伤、尺寸精度、位 置精度、装配精度、硬度等的变化。
4、其它变化
①导热性:指产品传递热能的性质。
3.14 10 4.43 0.005
27820N
F2m
2mv1 2
3.14 10 4.43 0.08
1740N
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第一章 包装工艺的物理学基础
③产品受到的平均冲击力为：
F 1 (8860 27820) / 2 18340N F 2 (553.8 1740) / 2 1147N