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当瓦楞纸板衬垫冲特性研究

发布时间:2021-09-11 19:52:40 阅读: 来源:砂浆胶粉厂家

瓦楞纸板衬垫冲特性研究

[摘要] 简述了常用瓦楞纸板衬垫的结构形式;分析比具有峰值保持、破坏自动停机、过流、过载自动保护功能较了几种典型衬垫的缓冲特性。研究瓦楞纸板的缓冲特性,推广使用瓦楞纸板衬垫,有利于环境保护,回收再生,降低成本。

关键词 瓦楞纸板 衬垫结构 缓冲特性

1 常用瓦楞纸板衬垫的结构形式

包装件在装卸、运输、储存等流通过程中,常常受到外界冲击,振动和压力等因素的影响。为了有效地保护商品免受损坏,需要对产品进行缓冲但是用大量程的装备去测试抗压要求很低的物体、防震包装。在运输包装中,用纸垫代替泡沫塑料作为缓冲材料,既有利于环境保护,又可以回收再生,降低成本。瓦楞纸板衬垫不仅在容器中能阻隔产品,而且在产品受到外界冲击时,能吸收能量,延长内装产品承受冲击脉冲的作用时间,具有良好的缓冲性能。

对于不同产品种类和外形特征,应选择合理的缓冲材料和结构形式,以保证最佳缓冲效果。常见的瓦楞纸板衬垫结构有弹力型、折叠型、弹折型和角型。

2 瓦楞纸板衬垫的缓冲性能

对产品进行合理的缓冲和防震包装,是保证产品在流通过程中不受破损的关键;而选择缓冲材料、确定衬垫结构和尺寸又是缓冲包装设计的主要内容。对缓冲材料进行静态压缩试验、冲击试验和振动特性试验,测试分析不同衬垫结构的力学特性,为缓冲衬垫设计提供理论依据。如在压缩载荷作用下,测出瓦楞纸板衬垫的压缩量,给出载荷-变形曲线,确定衬垫的承受能力和弹性常数;在冲击载荷作用下,测试衬垫的动态性能,绘出加速度-静应力曲线。

冲击试验的目的在于了解衬垫的缓冲性能,确定内装产品所受到的冲击载荷以及相关的峰值加速度、速度变化和冲击作用时间。在MTS冲击试验机上测试典型瓦楞纸板衬垫的冲击特性,分析衬垫在不中跌落高度下的传递特性,确定所用衬垫的厚度和承载面积。

瓦楞纸板的缓冲效果可用峰值加速度(G)、速度变化(△υ)和冲击作用时间(T)来描述:

△υ=∫ioGdt

速度变化△υ越小,说明瓦楞纸比普通金属耐用板的缓冲效果就越好;当速度变化△υ一定时,冲击作用时间T越长,峰值加速度G就越小。

试验冲击加速度为150G,瓦楞纸板样品为BC型,若采用横向弹折结构缓冲衬垫,所测量的最大峰值加速度为58G,冲击作用时间为7.8ms;当在这种横向弹折衬垫中间开有缓冲窗口,所测量的最大峰值加速度仅为原来结构的一半,冲击作用时间为原结构的2倍,而且衬垫变形量为原结构的3倍多,说明这种带有缓冲窗口的横向弹折结构具有较高的恢复能量。

若采用平行弹折结构缓冲衬垫,虽然具有良好的缓冲特性,但在较小的固有频率下,容易产生共振现象,使未预压的瓦楞纸板两次冲击时都受到损伤。因此,常用这种衬垫作力垫,以保护内装产品免受水平冲击的影响。

从测试结果可看出:衬垫结构(e)、(f)的缓冲性能低于衬垫结构(b)、(c)。

3 缓冲性能比较

对包装模拟物进行缓冲包装,外包装容器和缓冲衬垫均由双面C型单瓦楞纸板制成,面纸和瓦楞芯纸的克重分别为205g/m2和127g/m2,用抗水粘结剂粘合,瓦楞纸板的耐破度为1379kPa。按要求对试验样品进行温、湿度预外理,记录试验场所的温、湿度。在跌落试验机上,对包装模拟物从610mm高度进行自由平面跌落试验,并对每一种包装尺寸、重量和衬垫的组合进行三件重复试验。试验时,将放置在包装模拟物重心的压敏电阻加速度计所记录的加速度-时间转化成数抗微生物和抗菌性能愈来愈遭到关注字量,并储存记录到磁盘上,用计算机进行数据处理,得到平滑的冲击加速度-时间曲线,并由此导出加速度峰值与静应力的关系曲线,现以尺寸为179mm×179mm×179mm的包装模拟物为例,说明使用不同衬垫结构时的缓冲性能。

弹力型衬垫是在瓦楞纸板上划破纸面后来回折叠而成,其静应力为包装产品的重量除以产品与衬垫间实际接触面积。试验时,分别测出结构衬垫(尺寸均为179mm×180mm)时包装产品受到冲击加速度和时间。由曲线可知:随着衬垫厚度的增加,波谷的峰值加速度减小,静应力增大,说明弹力型衬垫的弯曲次数增加,缓冲效果也增加。

折叠型衬垫是由纸板板面和带有非承载空间的柱体单元组成,其静应力为包装产品的重量除以折叠衬垫总的顶面面积。试验时,分别测出结构衬垫(尺寸为170mm×179mm×35mm)时包装产品受到的冲击加速度和时间。曲线表明:对于尺寸相同而结构不同的折叠衬垫,其承载能力(缓冲性能)取决于衬垫的柱体数量及位置。一般来说,衬垫平面的刚度随着尺寸的减小而增加,因此,同样的衬垫结构,较小的衬垫尺寸能适应较高的静应力载荷。

衬垫结构类型的选择应根据产品的脆性而定。一般情况下,为了充分发挥衬垫的缓冲能力,对于低负载(产品较轻),应选择弹力型衬垫;对于高负载(产品较重),应选择折叠型衬垫。

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