陶瓷花瓶的脆值很小,在运输流通过程中非常容易破碎,因此一般情况下,它的包装对于企业都是一个很大的挑战。现如今大家都提倡绿色环保,陶瓷花瓶的包
装也同样如此。但实际情况是现在很多公司依然采用对环境污染较大的EPS包装,并且在进行缓冲包装时,很多是通过以往经验来选择包装方案,导致过度包装从而浪
费资源。如果对每一产品都能严格按照缓冲包装方法进行设计,就不会出现过度包装或者产品破损这样的状况。因此严谨的包装过程非常重要。
现在以一个陶瓷小花瓶为例进行缓冲包装设计,具体程序可分六大步:
第一步,首先分析陶瓷花瓶的许用脆值,小花瓶的形状、尺寸、重量、体积等基本参数。此件陶瓷花瓶脆值为50g,质量为250g,高度为14cm,瓶身最大直径度为8.5cm。
第二步,分析陶瓷小花瓶在流通过程中的环境条件如运输状态、等效跌落高度等。陶瓷花瓶主要通过火车、汽车运输,等效跌落高度为60cm。
第三步,通过以上参数以及设计理念确定缓冲材料。传统缓冲包装常用的有EPS和EPE泡沫材料,EPE的成本相对较高,但是为了绿色环保的理念,此件陶瓷花瓶的包装采用EPE泡沫塑料。
第四步,当缓冲材料选定后,结构设计也是包装设计中节约材料并实现理想减震的重要内容。考虑到陶瓷花瓶为圆形且对称结构,将泡沫缓冲结构设计为对半开的“哈呋”结构,用EPE材料将陶瓷花瓶包裹在其中。
第五步,根据包装材料,面积以及跌落高度等计算衬垫厚度。缓冲衬垫的结构要根据产品形状进行设计,因此会出现各种各样不规则的形状,这时就要用等效面积理论来计算缓冲包装衬垫的尺寸。根据以上尺寸计算出陶瓷花瓶的等效面积为110cm2;根据缓冲系数-最大静应力曲线以及最大加速度-静应力曲线计算衬垫厚度分别为4.5cm和4.56cm,取两者较大值为4.56cm。然后进行挠度校核,蠕变量校核等,确定最终尺寸为5cm。
具体计算步骤:
1、缓冲系数-最大静应力曲线
缓冲系数-最大静应力曲线
缓冲系数最小时为3.8,最大应力为σM=1.6kgf/cm2,根据公式T=CH/G可得:
T=CH/G=3.8*60/50=4.56cm
2、最大加速度-静应力曲线
最大加速度-静应力曲线
其中,各曲线对应的材料厚度为T1=2.25cm,T2=4.5cm,T3=6.75cm,T4=9.0cm,T5=11.25cm,T6=13.5cm。
小花瓶:σs=W/A×104=0.25×9.8/110.5×104=0.0022×105
当静应力为0.0022×105Pa,σs与G=50在曲线上无交点,在曲线的左侧,应采取局部缓冲包装法。但是由于缓冲包装的方法已定,选取全面缓冲包装。在图中取Gm=50g作一条水平直线与缓冲曲线族相交,取厚度较小的缓冲曲线进行设计;则选择T2=4.5cm,
缓冲衬垫计算结果
缓冲系数-最大静应力曲线:衬垫厚度:4.56cm
最大加速度-静应力曲线:衬垫厚度:4.5cm
取两者较大值为4.56cm
缓冲衬垫校核
1、挠度校核公式:Amin/(1.33)>1
Amin=3.14×(8.5/2)2=56.7
1.33T2=27.66
则衬垫厚度符合克斯特那经验公式
2、蠕变变量校核
设计衬垫尺寸应加一个蠕变补偿值,称为蠕变增量Cr。
Tc=T(1+Cr)
式中:Tc–修正后的厚度cm
T–原设计厚度cm
Cr–蠕变系数%(这里取10%)
Tc=T(1+Cr)=4.56*(1+10%)=5.0cm
第六步,根据以上结果进行防震包装校核并进行跌落试验。以上5步在经过防震包装校核后如不合格则重新设计,直到实验合格。这样得出的结果才是最佳的缓冲包装。
除了传统包装外,绿色缓冲包装也极为重要。尤其应考虑许多绿色缓冲材料,例如瓦楞纸板,纸浆模塑,蜂窝纸板这些可回收的纸制品缓冲材料。它们普遍防震性能好,易于加工,但是相对于泡沫材料来说,缓冲性能都还有些欠缺,此时就需要恰当的结构设计才能加强缓冲效果。根据陶瓷花瓶的形状和力学特点采用不同的缓材进行设计,就有不同结构,例如纸浆模塑,依然可以采用“哈呋”架构,紧密裹住陶瓷花瓶;而瓦楞纸板就可以进行许多结构设计来卡紧陶瓷花瓶减少震动。
同陶瓷花瓶一样,对于其他易碎的产品来讲,在进行缓冲包装时也要注意传统包装以及绿色环保材料的包装。在进行传统包装时,尽量选择环保一些的EPE材料,严格按照缓冲包装步骤进行设计,避免过度包装浪费资源以及包装不当使内装物破损的情况。在进行绿色缓冲包装设计时,要根据不同绿色缓材的性能特点做相应的结构设计,提高缓冲效果,节省材料。
总之,任何优秀的缓冲包装成果必须要符合规范的步骤,并且满足现在的绿色大势。