缓冲包装材料课件.pptx
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- 缓冲 包装材料 课件
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1、缓冲缓冲包装材料包装材料缓冲包装材料的分类缓冲包装材料的分类1缓冲包装材料的力学性质缓冲包装材料的力学性质2缓冲包装材料的分类缓冲包装材料的分类1 1 塑料缓冲材料塑料缓冲材料1.1 1.1 分类分类按结构分按结构分 泡沫塑料(还可按发泡方法细分)泡沫塑料(还可按发泡方法细分) 气垫塑料薄膜。气垫塑料薄膜。按塑料树脂分按塑料树脂分 热塑性泡沫塑料(热塑性泡沫塑料(PE,PP,PS,PVCPE,PP,PS,PVC等)等) 热固性泡沫塑料(热固性泡沫塑料(PU,PU,酚醛泡沫等)酚醛泡沫等) 1.21.2泡沫塑料泡沫塑料 泡沫塑料多孔塑料,是以合成树脂为基体,加入发泡剂及其他添加剂,经发泡作用形成
2、的一种内部具有无数微孔的塑料。 按发泡方法和工艺不同形成的孔结构分按发泡方法和工艺不同形成的孔结构分 开孔(连通气泡)开孔(连通气泡) 闭孔(独立气泡)闭孔(独立气泡) 混合型混合型按泡孔现状分按泡孔现状分 球形球形 椭球形(椭球长度方向的压缩强度和弹性模量比短轴方椭球形(椭球长度方向的压缩强度和弹性模量比短轴方 向大向大2 2倍)倍) 孔径分孔径分 大泡孔(直径大于大泡孔(直径大于0.5mm) 0.5mm) 小泡孔(直径按大于小泡孔(直径按大于0.25mm)0.25mm)按泡沫密度分按泡沫密度分 低发泡(密度低发泡(密度0.4g/cm ,0.4g/cm ,气体与固体之比气体与固体之比1.51
3、.5) 中发泡(密度中发泡(密度=0.1-0.4g/cm , =0.1-0.4g/cm , 气体与固体之比气体与固体之比 为为1.5-9 1.5-9 ) 高发泡(密度高发泡(密度0.1g/cm 99)按泡沫体的硬度分按泡沫体的硬度分 硬质泡沫塑料(弹性模量硬质泡沫塑料(弹性模量700kPa)700kPa) 半硬质泡沫塑料(弹性模量在半硬质泡沫塑料(弹性模量在70-700kPa70-700kPa之间之间) ) 软质泡沫塑料(弹性模量软质泡沫塑料(弹性模量70kPa)00)或越软(或越软(0E2E1E2,由上式,由上式 即即 EE2EE2 即即 EE1 EE1 E2EE1E2EE2E1E2,E E
4、 E E E E2 2EEEE1 1 缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性组合设计的缓冲效果,其对应的等效弹性模量与两种原始材料组合设计的缓冲效果,其对应的等效弹性模量与两种原始材料的弹性模量有关,数值大小介于两者之间。的弹性模量有关,数值大小介于两者之间。等效弹性模量的大小与两种原始材料的结构尺寸有关,通过改等效弹性模量的大小与两种原始材料的结构尺寸有关,通过改变原始材料的结构尺寸有关,可以使等效弹性模量的数值在取值变原始材料的结构尺寸有关,可以使等效弹性模量的数值在取值范围内连续变化。范围内连续变化。缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性2.2.非线弹性材料。非线弹性材料。依
5、据线弹性材料的基本假设,在外力依据线弹性材料的基本假设,在外力F F作用下,作用下, 、分别为两种材料各自的受力面积占总受力面积的分别为两种材料各自的受力面积占总受力面积的比值,存在比值,存在+=1+=1。缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性曲线(曲线(1 1)和曲线()和曲线(2 2)分别为两种材料的应力)分别为两种材料的应力应变曲线,应变曲线,并列组合的应力并列组合的应力应变曲线可按如下方法求得。联接同一应应变曲线可按如下方法求得。联接同一应变坐标下曲线(变坐标下曲线(1 1)和曲线()和曲线(2 2)上的对应点;得线段)上的对应点;得线段aaaa,bbbb,cccc,依据(,依据
6、(5-185-18)式,将各线段按)式,将各线段按:的比的比例分割,把各分割点联结成平滑的曲线,这就得到了组合后例分割,把各分割点联结成平滑的曲线,这就得到了组合后的应力的应力应变曲线。应变曲线。缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性通过以上对非线弹性材料的叠置和并列两种组合方法的讨论,通过以上对非线弹性材料的叠置和并列两种组合方法的讨论,可以清楚的认识到:可以清楚的认识到:对于同一种弹性材料的应力对于同一种弹性材料的应力应变曲线是相同的,其形状应变曲线是相同的,其形状不受结构尺寸变化的影响。组合后的应力不受结构尺寸变化的影响。组合后的应力应变曲线,不仅与应变曲线,不仅与原始材料的应力原
7、始材料的应力应变曲线有关,还与原始材料的结构尺寸有应变曲线有关,还与原始材料的结构尺寸有关,通过改变原始材料的结构尺寸,可以使组合后的应力关,通过改变原始材料的结构尺寸,可以使组合后的应力应应变曲线的形状改变。变曲线的形状改变。组合后的应力组合后的应力应变曲线介于两种原始材料的应力应变曲线介于两种原始材料的应力应变应变曲线之间。曲线之间。缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性例:已知受力面积为例:已知受力面积为5cm25cm2、厚度为、厚度为4cm4cm的两种方形缓冲材料,其的两种方形缓冲材料,其力力形变表达式分别为形变表达式分别为 F F1 1=2x=2x1 1+0.12x+0.12x
8、1 13 3,F F2 2=3x=3x2 2+0.32 x+0.32 x2 23 3设计这两种材料的并列放置,其中材料设计这两种材料的并列放置,其中材料1 1的受力面积为的受力面积为3cm23cm2,材,材料料2 2的受力面积为的受力面积为2cm22cm2,总的受力面积为,总的受力面积为5cm25cm2。求组合后的力。求组合后的力形变表达式。形变表达式。解:首先,根据已知条件,先求两种非线弹性材料的应力解:首先,根据已知条件,先求两种非线弹性材料的应力应应变表达式:变表达式: 1=F1/A 2=F2/A (1)1=F1/A 2=F2/A (1) 式中式中A=5cm2A=5cm2缓冲包装材料的缓
9、冲特性缓冲包装材料的缓冲特性考虑到应力考虑到应力应变性质与材料的结构尺寸无关,在组合前后材料的应力应变性质与材料的结构尺寸无关,在组合前后材料的应力应变表达式应变表达式不变。组合后的应力为:不变。组合后的应力为: (2)(2)式中式中A1=3cm2A1=3cm2,A2=2cm2A2=2cm2,将(,将(1 1)分别代入()分别代入(2 2)得)得 (3)(3) 缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性由(由(3 3)式,组合后的力表达式为)式,组合后的力表达式为 (4)(4)将已知条件分别代入(将已知条件分别代入(4 4)式,并且考虑到并列放置后,两种材料的形变相同,)式,并且考虑到并列放
10、置后,两种材料的形变相同,即即x1=x2=xx1=x2=x,可得,可得 缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性 缓冲效率缓冲效率缓冲包装材料非线性变形曲线缓冲包装材料非线性变形曲线缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性 假设缓冲材料是立方体,受力面垂直于外力假设缓冲材料是立方体,受力面垂直于外力F F,原始厚度为,原始厚度为T T。缓冲材料在力缓冲材料在力F F作用下的变形能作用下的变形能E E为:为: xFdxE0FTEFTE/ 缓冲效率:压缩状态下单位厚度的缓冲包装材料所吸收的缓冲效率:压缩状态下单位厚度的缓冲包装材料所吸收的能量(能量(E/T)E/T)与压缩载荷之比。与压缩载
11、荷之比。理想缓冲效率:压缩变形极限时,缓冲包装材料单位变理想缓冲效率:压缩变形极限时,缓冲包装材料单位变形量所吸收的能量形量所吸收的能量(E/db)(E/db)与压缩载荷之比。与压缩载荷之比。缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性 因此,缓冲材料的结构需要满足:因此,缓冲材料的结构需要满足:u 单位体积的吸收能要大单位体积的吸收能要大u 材料给予内装产品的作用力要小材料给予内装产品的作用力要小 缓冲包装材料的缓冲特性缓冲包装材料的缓冲特性 缓冲系数缓冲系数 缓冲系数是表示缓冲材料特性的一个重要参缓冲系数是表示缓冲材料特性的一个重要参数,对于非线性缓冲材料,在设计其使用数,对于非线性缓冲材
12、料,在设计其使用尺寸时,广泛利用材料的缓冲系数进行。尺寸时,广泛利用材料的缓冲系数进行。缓冲系数的测试方法缓冲系数的测试方法静态压缩试验法静态压缩试验法静态缓冲系数静态缓冲系数1动态压缩试验法动态压缩试验法动态缓冲系数动态缓冲系数2静态压缩特性测试静态压缩特性测试 静态缓冲系数静态缓冲系数 缓冲材料的变形能:缓冲材料的变形能: 0EATd 00 xEFdxA Td0FTATCEATd 静态压缩特性测试静态压缩特性测试0ced Text应力应力单位体积单位体积 变形能变形能eTextText缓冲系数缓冲系数应变应变静态压缩特性测试静态压缩特性测试缓冲系数缓冲系数应力曲线应力曲线应力应力应变应变曲
13、线曲线力力变形变形曲线曲线缓冲系数缓冲系数变形能变形能曲线曲线缓冲系数缓冲系数应变应变曲线曲线静态压缩特性测试静态压缩特性测试测试方法测试方法压力试验机压力试验机采用在缓冲包装采用在缓冲包装材料上低速施加材料上低速施加压缩载荷的方法压缩载荷的方法而求得缓冲包装而求得缓冲包装材料的静态压缩材料的静态压缩特性及其曲线。特性及其曲线。 试验原理试验原理静态压缩特性测试静态压缩特性测试测试方法测试方法 试样的制作与处理试样的制作与处理 试验前试验前24h24h以上的温湿度调节处理以上的温湿度调节处理 抽取试样抽取试样每组不小于每组不小于5 5个个 试样的大小试样的大小直方体形状,厚度不小于直方体形状,
14、厚度不小于2.5cm2.5cm 试样尺寸的测量试样尺寸的测量静态压缩特性测试静态压缩特性测试测试方法测试方法 A A 法试验法试验 以(以(12 312 3)mm/minmm/min的速度沿的速度沿厚度方向对试验厚度方向对试验逐渐增加载荷。逐渐增加载荷。静态压缩静态压缩测试方法测试方法 B B 法试验法试验 试验前以试样试验前以试样厚度厚度0 065%65%之间之间的某一变形量反的某一变形量反复压缩试样复压缩试样1010次次静态压缩特性测试静态压缩特性测试绘制曲线绘制曲线测量并记录压缩应变测量并记录压缩应变及其增量及其增量测量并记录与应变对应的压缩应力测量并记录与应变对应的压缩应力及增量及增量
15、计算变形能增量计算变形能增量e e及压缩应力对应的及压缩应力对应的变形能变形能e e计算计算 /e/e,得到缓冲系数,得到缓冲系数C CC C曲线、曲线、C Ce e曲线、曲线、C C曲线曲线静态缓冲特性曲线静态缓冲特性曲线缓冲系数缓冲系数C最大应力最大应力m m曲线曲线动态压缩特性测试动态压缩特性测试 动态缓冲系数动态缓冲系数 从预定高度自由跌落的重从预定高度自由跌落的重锤对缓冲包装材料施加冲击载锤对缓冲包装材料施加冲击载荷时重锤所承受的最大加速度,荷时重锤所承受的最大加速度,一般采用重力加速度的倍数一般采用重力加速度的倍数GmGm来表示。来表示。 动态压缩试验原理图动态压缩试验原理图动态缓
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