4提高纸浆模塑件结构性能质量的关键
a.开展与纸浆模塑缓冲制品性能有关的各种影响因素的理论研究和测试验证。在纸浆模塑制品与EPS等发泡塑料缓冲件之间“整体结构强度”和“缓冲防振性能”两方面进行理论研究和对比试验。明确提高纸浆模塑制品性能的关键。
b.对制品的设计结构作形式分类与组合优化,以保证纸浆模塑制品结构强度和缓冲性能。制定适合于纤维类模塑缓冲制品的真实可靠、科学合理、使用方便的设计规范和参考数据库。
c.研究纸浆模塑制品与EPS等发泡塑料缓冲件在生产工艺性、环保性、经济性等方面各自优势与劣势,形成比较科学完整的“可替代性”现状和趋势判断。
d.用新法制造纤维类模塑制品的结构强度应比原先传统方法制品要有显著提高,其总体缓冲性能指标能基本达到EPS发泡塑料制品的缓冲性能,其成本要略低于发泡塑料制品,这样才有广阔市场前景。
5讨论与总结
5.1提高抗压能力的途径
缓冲件结构形状变化会对抗压能力产生影响。实验结果显示:轴对称的几何形状,如圆柱形、圆锥体比正方形或长方形有更好的静态和力学性能,平顶圆锥体的抗压性能要比正方形或长方形好约20%。
纸浆模塑制品缓冲结构的拔模斜度越小,其抗压能力越大。当纸浆模塑制品由于热压而厚度体积有一定的缩小时,增加工作长度可以提高抗压能力。增加纸浆模塑制品缓冲结构单元的个数,可以使制品的抗压能力明显增加。
纸浆模塑制品的抗压能力还与顶部承载的面积有关,承受载荷的面积越大,抗压能力也就越大。
5.2提高缓冲性能的途径
对缓冲性能的主要影响因素有:缓冲结构的几何形状、材料定量、缓冲衬垫高度以及跌落高度。不同形状缓冲结构(平均尺寸相近)传递的最小加速度几乎相同,但平顶圆锥体结构的制品 比楔体结构制品适应的静应力更高。当给定最大允许脆值,定量 越高的包装物的缓冲面积越小。如当给定最大允许脆值时,用750g/m2材料的产制品重量比使用500g/m2材料的产品重量要轻。这适用于达到缓冲要求但需要较小的空间的情况,更节省材 料。纸浆模塑制品缓冲衬垫越高,所传递的最小重力加速度值越小,可供选择的设计范围越大,缓冲效果也越好。
5.3设计合理化
纸浆模塑缓冲衬垫的结构设计时,需要确定缓冲结构的个数和排列方式,为了确保其结构性能更加良好,应当注意几个方面:
a.在设计缓冲衬垫之前,应当收集了解相关的资料,包括:流通环境(跌落高度、冲击特征、振动情况、仓储情况、温度、湿度等),纸浆模塑制品的保护特性,产品脆值(包括冲击脆值、振动脆值、抗压能力)等。纸浆模塑制品在冲击、振动、受载情况下的特性具有一定的特殊性,在设计之前可以借鉴其它成功的结构设计方式,并且根据流通环境特征对使用材料的性能作充分测试。
b.应考虑纸浆模塑制品缓冲性能设计是在理想化的条件下进行,因此需要在结构设计上留有可调节余地。在确定了总体结构形式后,缓冲结构尺寸的确定还应当预留拔模斜度。结构设计应当考虑最大的允许偏差。但如果偏差过大,缓冲衬垫也会失去保护产品的效果,导致产品在包装物内过分松动。
c.设计结束后对整个包装系统(产品和包装物)进行与实际流通环境相当的条件下进行测试。即使是十分精确的设计计算,也应对缓冲件进行有关实验来验证,以考核实际包装效果。如条件允许,可作实际流通过程跟踪试验。通过实验的结构设计才能在实际应用中保证其良好的结构性能。
5.4对EPS的替代性
研究结果表明,在一定情况下,纸浆模塑制品具有替代EPS缓冲衬垫的潜力,纸浆模塑制品在被包装物比较轻、承受的静应力不高的情况下能更好地替代EPS缓冲衬垫的作用。通过提供对纸浆模塑制品抗压与缓冲性能的积极影响,使其缓冲效果接近于EPS缓冲衬垫的作用。依目前技术条件,实现完全替代还不太可能。
下面给出在纸浆模塑制品与:EPS缓冲衬垫能保持相同空间体积的情况下(制品的面积和高度相同),提高纸浆模塑制品缓冲性能的参考方案:
a.2个相同纸浆模塑制品试样做上下反向扣合。这样,2个制品组合后,每单位平方的缓冲效果将两倍于原先的制品。这样做可能无法改变传递的最小加速度值,但整体的缓冲面积得到了提高,可以使缓冲结构能够承受更高的静应力。相对立体的EPS缓冲衬垫而言,纸浆模塑制品虽然被塑成立体形状,但缓冲结构之间的间距使各个结构之间受冲击后彼此缺乏支撑性,两个试样套合后在一定程度上得到了相互支撑。因此用两个试样的缓冲结构反向扣合后,其缓冲性能就能得到改善,并可接近于EPS材料的缓冲性能。当然由于原先使用的一个制品成为了两个,材料的使用上成倍增长,这是一个缺点。这种方式比较适合需要全面 缓冲的产品,能更好地保护产品,成本的提高显得容易接受。
b.尽可能采用轴对称形状(圆锥体)的缓冲结构,并且在条件允许的情况下可以适当增加缓冲结构单元的个数。由于轴对称形状的制品能够适应更高的应力,设计范围也更大,而增加缓 冲结构单元个数不仅可以提高其抗压能力,也可以增加缓冲面积,因此这也不失为一种使纸浆模塑制品接近于EPS材料缓冲效果的有效方法。采用轴对称结构的制品不会增加材料的使用量和成本,增加缓冲结构单元也比前一种方法更省材料。这一方法缺点是:增加缓冲结构单元个数,会增加模具的复杂程度,材料的使用也有一定的增加,最终导致成本的提高。
c.米用定量较高的材料。不同定量的纸浆模塑缓冲衬垫的最小传递加速度值几乎相同,定量越高的制品能适合更高的静应力。因此如果采用比较厚的材料(假设各材料之间密度相同),就可以达到更好的缓冲效果。这种方式不大量增加材料的使用量,也不增加模具结构的复杂程度。缺点是,增加纸浆模塑制品的重量,对缓冲效果的改善没有前两种方式好,且定量增加程度有限(受到生产工艺的限制)。
如果对于制品的体积影响并不在意的话,还可通过增加纸浆模塑制品的高度来改善其缓冲效果。增加缓冲衬垫的高度可以使纸浆模塑制品降低传递加速度最小值,适合更高的静应力,并且给设计者更大的选择范围。这方法对于制品缓冲性能的改善十分明显,可以使缓冲曲线更接近于EPS衬垫,使用材料增加也不多。但使整个外包装体积增加。
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