包装工艺学十一章.ppt

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1、物理防护包装工艺,东北林业大学工程技术学院包装工程专业:王桂英,本章内容,本章重点:防震包装工艺、阻热包装工艺,第一节 防震包装工艺,物理防护包装：为避免产品在流通过程中，因物理因素引起破坏而采取的防护包装措施。防震包装（称缓冲包装）：就是指为减缓内装物受到冲击和振动，保护其免受损坏所采取的一定防护措施的包装。产品脆值的确定：试验法或类比法。一、防震与振动、冲击的关系防震既包括防振动又包括防冲击，因此，防震所用的材料既可以成为防震材料与防震器材，也可以称为缓冲材料与缓冲器材。二、防震材料1、缓冲材料的特性(1)具有弹性或黏弹性：能吸收冲击、振动产生的能量；(2)具有良好的复原性：载荷去除后恢复

2、原来的形状；(3)温度稳定性：纤维材料和热塑性材料温度稳定性不好；,(4)吸湿性小；(5)酸碱性适中、较小的蠕变性能、较高的强度、耐化学腐蚀性、抗霉变性、良好的加工性能和经济性。2、缓冲材料分类(1)按材质分类 植物纤维类：棉花、碎布条、木屑、纸屑、稻草、麦杆、纸浆模制品等；矿物纤维类：如石棉、矿物棉、玻璃纤维等；动物纤维类：如毛皮、毛、毛毡、猪鬃等；气泡结构类：如天然橡胶、合成橡胶、泡沫塑料、气泡 塑料薄膜、发泡片材板材等；纸及纸制品类：如瓦楞纸板、纸板、开槽纸板、旧报纸、皱纹纸、玻璃纸等；,珍珠棉、海绵缓冲材料图片,(2)按材料结构分类 松散状：如木屑、纸屑、发泡材料碎块等；规则形：如管状

3、、条状、片状、颗粒状等；成品状：根据被包装物品形状制成或现场发泡；缓冲结构或器具：如纸或其它材料制成的隔板、衬垫、框架；板状弹簧、充气垫等；(3)按力学性质分类 线性弹性类：如金属类弹簧等；双线性弹性类：如金属类弹簧并联使用等；三次函数弹性类：如木屑、塑料丝、弹簧吊装等；正切曲线弹性类：如瓦楞纸板、泡沫橡胶、石棉等；,双曲正切曲线弹性类：如软质泡沫塑料发泡聚氯乙烯、发泡聚乙烯、发泡聚氨酯等；不规则弹性类：硬质泡沫塑料等。3、常用的防震材料(1)发泡聚合物类材料 发泡成型:发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚

4、乙烯、酚醛等。按照泡孔结构可将泡沫塑料分为两类，若绝大多数气孔是互相连通的，则称为开孔泡沫塑料；如果绝大多数气孔是互相分隔的，则称为闭孔泡沫塑料。开孔或闭孔的泡沫结构是由制造方法所决定的。,发泡成型方法:A.化学发泡:由特意加入的化学发泡剂，受热分解或原料组分间发生化学反应而产生的气体，使塑料熔体充满泡孔。化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳、氮气、氨气等。化学发泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生产。B.物理发泡:物理发泡是在塑料中溶入气体或液体，而后使其膨胀或气化发泡的方法。物理发泡适应的塑料品种较多。C.机械发泡:借机械搅拌方法使气体混入液体混合料中，然后经定型过程形成泡孔的泡沫塑料。此法常用

5、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶胶等也适用。发泡成型材料特点：阻止空气流通，不易传热、比重轻、吸音隔音、具有弹性、不怕潮湿、吸水性小。,发泡聚合物类材料分类,热塑性树脂泡沫材料：加热软化、冷却硬化特性的塑料。,热固性树脂泡沫材料：受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料。,聚乙烯泡沫材料、聚氯乙烯泡沫材料、聚苯乙烯泡沫材料、聚氨酯泡沫材料、聚丙烯泡沫材料等,酚醛树脂泡沫材料、尿醛树脂泡沫材料、环氧树脂泡沫材料,聚苯乙烯泡沫材料（EPS)：俗称泡沫板或保丽龙。a.优点：较好的防震缓冲性能、较高的耐压强度（压缩强度随密度的增加而增加）、较小的吸水性能、抗油脂、容易成型、价格低廉。b.

6、缺点：压缩后易产生塑性变形、重复使用性差、耐侯性差质地较脆、易破碎起尘。b.应用：家用电器和工业产品的包装。,聚苯乙烯泡沫材料图片,聚乙烯泡沫塑料(EPE)：俗称珍珠棉。a.特点：密度小、柔韧性好、回复率高；防震性能优于聚苯乙烯塑料；具有独立的气泡结构，表面吸水率低；防渗透性能好；耐酸、耐碱、盐、油等有机溶剂腐蚀，耐老化性能优良；高温时不流淌，低温时不脆裂。b.应用：高档家具、家用电器、仪器仪表、工艺礼品、木制品、玻璃陶瓷、建筑防水、地毯夹层、隔音、旅游箱包、精密零配件、各种管道保温等领域。,聚乙烯泡沫材料图片,聚氨酯泡沫塑料(EPU)：分为聚酯型和聚醚型，按硬度分为软、硬、半硬三种。a.优点

7、：回弹性好；缓冲性能好；使用温度范围广。b.缺点：承载能力小，适用范围窄，不能用于较重产品 包装。c.应用：聚氨酯泡沫材料具有防霉、防腐、防虫蚀、隔音、隔热等特点，因此广泛地应用于建筑装饰行业、成型制品的缓冲包装。,聚氨酯泡沫材料图片,聚丙烯泡沫塑料(EPP)：俗称拿普龙。a.优点：聚丙烯EPP发泡材料是一种性能卓越的高结晶型聚合物/气体复合材料，以其独特而优越的性能成为目前增长最快的环保新型抗压缓冲隔热材料。EPP制品具有十分优异的抗震吸能性能、形变后回复率高、很好的耐热性、耐化学品、耐油性和隔热性，另外，其质量轻，可大幅度减轻物品重量。EPP还是一种环保材料，不仅可回收再利用，而且可以自然

8、降解，不会造成白色污染。b.应用：适用于经受反复压缩、振动大、运输环境恶劣的产品包装。,聚丙烯泡沫材料图片,(2)气泡塑料薄膜特点：它是一种理想的缓冲材料，薄膜中间夹着排列规则、大小均匀的空气气泡。使用片状或制成气泡袋,包裹在商品外部或放置在商品包装箱或包装盒内，有着良好的抗震性能，不吸潮、不腐蚀金属，保证产品不受任何损害。规格种类：产品分为普通白色气垫和粉红色防静电气垫两种，主要化学原料为聚氯乙烯，气泡直径6mm，10mm，15mm。主要用途：产品广泛应用于各种易 碎商品和精密仪器以及家电的外包 装。如：玻璃、陶瓷、制品、礼品、小家电、家具、电子元件、金属表 面的保护。,(3)橡胶类缓冲材料

9、 优点：弹性好、柔软、变形大、不易疲劳、不易虫蛀。缺点：耐油性差，避免与油漆或涂漆表面接触。适用场合：负载较轻或中等负荷产品的包装。,(4)木丝、藤丝、纸屑类缓冲材料 优点：能承受较大的静压、弹性好、价格低、对环境无污染。缺点：易吸潮，含水率高会发霉，使包装物体表面发霉或 生锈，含水量过低会发脆。适用场合：防震要求不高且重量较轻产品的包装。(5)兽毛填充橡胶类缓冲材料(6)纸浆模塑类缓冲材料优点：纸模工艺比发泡塑料简单，生产时间及周期短，能耗和原料成本低，通气性好，防静电、防腐蚀、防震性能优于发泡塑料制品，并且可以循环再生，废弃后在自然环境中会类似于植物自行腐烂分解，不会对环境和回收造成障碍，

10、得到越来越广泛的应用。,成型工艺：纸浆模塑是将废纸或成品纸浆打碎成浆，并加入适量防水剂胶料，使用真空吸附等造型法，采用与制品形状相应的模具塑造成型，如容器、托盘、护罩、工业用缓冲包装类制品。,三、防震包装方法防震包装方法分为三类：全面缓冲包装、部分缓冲包装和悬吊式缓冲包装。1、全面缓冲包装：在产品（或内装物）与外包装容器之间全部用缓冲材料填满的包装方法(1)填充式包装方法;(2)裹包包装方法;(3)模盒包装方法;,(4)现场发泡包装方法。a.用喷枪将异氰酸酯和多元醇树脂 两种物质混合后喷入包装箱底，待其发泡成面包状；b.在继续发泡膨胀的炮沫上迅速覆 盖一层极薄的聚乙烯薄膜，将产 品放在其上；,

11、c.在产品上迅速覆盖一层薄膜，然 后继续喷入聚氨酯化合物进行发 泡；d.当泡沫充满包装箱后，将包装箱 封口。,2、部分缓冲包装：将产品表面的一部分用缓冲材料支撑或包围的包装方法。,(1)适用范围：产品整体性较好或有内包装容器的防护包装。(2)类型：面支撑包装、楞支撑包装、角支撑包装和混合支撑包装;3、悬吊式缓冲包装：将产品与坚 固的外包装箱之间通过用柔性或弹 性的绳带、弹簧等连接起来，产品 被吊在外包装箱中，不与四壁接触 的包装方法。,4、缓冲包装操作要点(1)简化包装；(2)降低静压力；(3)对产品的处理；形状不规则的产品的处理；产品突出部位的处理；对产品局部薄弱环节的处理。(4)其它防护包

12、装；防倒包装；常平包装。,四、防震包装设计与计算1、缓冲性能与冲击响应及冲击传递,2、缓冲性能与振动衰减；设计原则：缓冲系统的频率产品脆弱元件的固有频率。,3、缓冲包装的设计方法与计算(1)设计程序 确定缓冲包装方案：根据产品的外形及结构特点，确定采用哪一类缓冲包装方法；确定产品的脆值；确定流通环境的危险程度：主要来自冲击和振动方面的损害；选择合适的包装材料：验证材料的压缩蠕变曲线和变形率曲线；设计和制造原型包装；试验包装原型：冲击、振动、堆码、温度、湿度和气压等试验，如不能满足，修正设计直至满意为止。,(2)设计实例例11-1.某产品的外形尺寸为483813 cm,表面平整,重量均匀,质量为

13、13.7kg，如下图所示。它的固有频率为90hz，批量生产。某运输公司要求集装箱必须经得住从0.75m高处跌落10次（六个面、一个角、三个楞）否则不予赔偿。,(1)检验是否需要缓冲包装 V=(2gh)-1/2=383.5cm/s V Vc,所以需要缓冲包装。(2)根据产品的外形尺寸、重量分布，可选择部分缓冲包装方法；(3)选择合适的缓 冲材料并确定参数。经过分析和比较，B材料更合适。s=10.3kPa,a.计算缓冲垫的支撑面积S S=w/s=13.79.8/(10.3103)=130cm2 b.进行弯度校核Smin=(1.337.5)2=99.5cm2 S Smin,不会弯曲。图11-12给出

14、了7.5cm厚的B材料，当s=10.3时的振动传递率曲线 可知，最大传递率的输入频率为 20hz左右，该频率远离90hz,所以 该材料会对产品产生振动衰减。,(4)缓冲材料的安装设计 方案1.模切板厚为5cm的 平板缓冲材料；方案2.角垫缓冲包装法；,方案3.瓦楞纸板+缓冲垫；方案4.模塑成型组合垫；检验所选材料的压缩蠕 变量，制造原型包装样品并 进行测试。,第二节 集合包装,一、集合包装的特点1、集合包装定义：又称组合包装，将若干个包装组合成一个大包装。2、集合包装分类：集装箱，托盘和集装袋。3、集合包装特点 便于实现商品运输与装卸的机械化；简化了货运环节，加快商品流通；商品运输安全性提高；

15、降低外包装箱标准，节省运费；促进包装规格标准化，提高储运效率。,二、集装箱1、集装箱定义：根据国标GB1413-1978，集装箱是具备下列特点的一种运输工具：具有足够的强度，能反复使用；途中中转时，不必搬动箱内货物便可换装运输工具；箱上备有装卸装置，便于快速装卸；有1m3以上内容积。2、集装箱种类和规格(1)集装箱种类 按材料分类：钢（不锈钢）、铝合金、玻璃钢；按载重量分类：5吨箱、10吨箱、20吨箱、40吨箱；按结构分类：开顶式、活顶式、无顶式、一端开门、二端开门、折叠式和框架式；或装拆式和不拆式；按用途分类：通用箱和专用箱。,(2)集装箱规格,集装箱图片,20梁型罐式集装箱,20HC干散货

16、集装箱,40HC铝质冷藏箱,20MGSS冷藏箱,40HC框架集装箱,40折叠箱,20GP一侧全开门集装箱,20开顶散货集装箱,三、托盘集装1、托盘定义：方形或长方形扁平垫板，可用来承装包装件或产品，并通过捆扎、裹包或胶粘等方法加以固定，形成集合包装单元，随货物一起装卸和运输。2、托盘的种类和规格(1)托盘的种类 按用途分类：重复使用托盘和一次性使用托盘；按材料分类：木制托盘、金属托盘、塑料托盘和瓦楞 纸板托盘；(2)托盘的规格 国际标准：1200mm800mm、1200mm1000mm、1000mm800mm、1600mm1200mm、1800mm1200mm、；,我国GB2394和GB489

17、2：800mm1000mm、800mm1200mm、1000mm1200mm。2、托盘的基本形式,3、托盘包装方法(1)堆码方式,(2)固定方式,4、托盘的新品种(1)滑片托盘；(2)框架托盘。木托盘,纸托盘,塑料托盘,塑木托盘,钢托盘,复合托盘,峰窝托盘,金属托盘,柱式托盘,箱式托盘,滑板托盘,四、集装袋1、集装袋定义：是一种大型的载重量大的半散装货物的周转容器。2、集装袋种类和规格(1)集装袋种类 按材料分类：涂胶布、树脂加工布、交织布、化纤涂布材 料。(2)集装袋规格 0.5吨、1吨、1.5吨、2吨、4吨和10吨。,第三节 易爆、有毒及放射性物质包装,一、危险品包装设计要求按照我国标准G

18、B190-1990危险货物包装标志，将危险品分为以下几类：爆炸品；易燃气体、不燃气体、有毒气体；易燃固体、自燃物品、遇湿易燃物品；氧化剂、有机过氧化物；剧毒品、有毒品、有害品、感染性物品；一级放射性物品、二级放射性物品、三级放射性物品；腐蚀品。1、有关规定,国际危规规定了危险货物的特性、包装、标志、堆码和注意事项，并规定了危险货物包装的试验内容跌落试验、密封试验、液压试验、堆码试验和琵琶桶质量试验等。2、包装设计原则(1)放射性物质的包装：防止其向外辐射，对人体和环境造成污染。(2)防爆包装：防止爆炸内装物发生爆炸。(3)毒品包装：防止毒品泄漏，对人体和环境造成污染。二、防护包装方法1、易爆物

19、品包装：确定跌落高度、振动加速度频谱、堆码高度、温度变化范围、湿度范围、地面环境、海面大气环境、高空大气环境、气压变化等，选择内、外包装材料。,(1)阻燃要求；(2)防氧化要求；(3)防水、防潮要求；(4)防锈蚀、腐蚀或霉变要求；(5)防震要求；(6)外包装要坚固；(7)特殊产品的防静电场、电 磁场、磁场和放射场要求；(8)包装内湿度要求。,2、放射性物品的包装：选择能屏蔽掉或使放射线衰减到对人体或环境无害的包装材料或防范措施。要求外包装必须隔离辐射、密封、防潮、防水、防氧化、防腐蚀、包装材料受辐射后不裂解。3、有毒物品的包装：包装要坚固，在流通中不破损、不渗漏、不渗透。要求外包装必须密封、防

20、潮、防水、防腐蚀。,第四节 阻热包装工艺,一、阻热包装与导热定律1、阻热包装定义：采取一定 的防护措施，例如在包装容器 内放阻热材料和阻热介质，以 减少包装内部与外界环境的热 传导，使被包装的物品在规定 的时间内，仍保持原来的状态 和性质。2、阻热包装应用场合：易溶、易腐和生物制品的包装。3、阻热包装形式,4、导热基本定律：傅立叶定律。(1)热通量的计算=（T2-T1)/x其中：导热系数；x材料厚度；(2)阻热系数R的计算 R=1/(3)总阻热系数R0的计算 R0=RiXi=R1X1+R2X2+R3X3+R4X4 其中：R1主要阻热材料的阻热系数,X1是它的厚度；R2包装内空气的阻热系数,空气

21、是静止的,一般取 R2X22.K.J-1；,R3包装外部空气的阻热 系数,空气是流动的,一般取:R2X22.K.J-1；R4外包装瓦楞纸板的阻 热系数,X4是它的厚 度；,二、阻热包装设计与计算1、包装物品储存温度不随时间变化的阻热包装=Q/(tA)t=QR0/A（T2-T1)其中：-热通量,J.h-1.cm-2；Q-热量,J；t-时间，h;A-面积，cm2；x-厚度,cm；T2-包装外界温度,K;T1-包装内部温度,K;R0总阻热系数,h.cm2.K.J-1；,例11-2 设有如右图所示结构形 式的阻热包装箱,采用发泡聚苯 乙烯,其密度为0.032kg/dm3,厚 度为4cm,内腔呈六面形,

22、边长40 cm。在273K(0)时放入物品，并置4.5kg冰块与之同时储存，问在外界温度为293K(20)时，使包装内装物保持273K(0)时 能储存多长时间？,储存箱的平均温度为:（293K+273K)/2=283K,查表11-10，利用插值法可知，R12.K.J-1,R1X12.K.J-1；查表11-9，可知瓦楞纸板的阻热系数为，R42.K.J-1,采用五层的瓦楞纸板作为外包装，其楞型组合为B-C,纸板的厚度为X4=0.75cm,R4X42.K.J-1；总阻热系数为 R0=RiXi=R1X1+R2X2+R3X3+R4X4 R0=3.52+0.32+0.08+0.39=4.31 h.cm2.

23、K.J-1；冰块的潜热(物态改变期间，放出吸收的能量称为潜热)为333kJ.kg-1，重量为4.5kg,则热量Q为：Q=3330004.5=1498500J,正六边形的内腔表面面积为A:A=64040=9600cm2 储存时间t为：t=QR0/A（T2-T1)t=149854.31/9600(293-273)t33h,2、包装物品储存温度随时间变化的阻热包装 t=WcR0ln(T0-T2)/(T1-T2)/A其中：W 质量,kg;c 比热容,J.kg-1.K-1；t-时间，h;A-面积，cm2；T0-包装内初始温度,K;T1-包装内容许温度,K;T2-包装外界温度,K;R0总阻热系数,h.cm

24、2.K.J-1；,例11-5 某种对温度敏感的液体在外径0.6m、高1m的铁桶肿，两者共重225kg，并用5cm的发泡聚苯乙烯阻隔热传导。铁桶在353k(80)时装满，设液体的比热容为3760 J.kg-1.K-1，达到313k(40)时就会使质量变差。已知发 泡聚苯乙烯密度为0.032kg/dm3,问铁桶储存的外界温度为283K(10)时能储存多长时间？物品的平均温度为:（353K+313K)/2=333K,聚苯乙烯的平均温度为:（333K+283K)/2=308K,查表11-10，利用插值法可知，R12.K.J-1,R1X12.K.J-1；因聚苯乙烯裹包着钢桶，中间没有空气，也没有瓦楞纸板

25、，因此，R2X2=0，R4X4=0，则总的阻热系数为：R0=RiXi=R1X1+R2X2+R3X3+R4X4 R0=3.85+0+0.08+0=3.93 h.cm2.K.J-1；,聚苯乙烯的裹包面积为A:A=（30）22+（60100）24505cm2；储存时间t为：t=WcR0ln(T0-T2)/(T1-T2)/A t=22537603.93ln(353-283)/(313-283)/24505 t=114.96h t4.5d3、设计时的思考(1)考虑被包装物品的特点；(2)选择阻隔性能优越的材料。,Thank You!,Diagram,Click to add TextClick to a

26、dd TextClick to add Text,Click to add TextClick to add TextClick to add Text,Click to add TextClick to add TextClick to add Text,ThemeGallery is a Design Digital Content&Contents mall developed by Guild Design Inc.,Diagram,50%,24%,10%,16%,50%,24%,16%,10%,ProductsDescription of the companys products,

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