包装工艺学第十一章物理防护

包装工艺学第十一章物理防护1第一页，共六十九页，2022年，8月28日第十一章物理防护包装工艺第一节冲击与振动防护包装工艺一冲击与振动防护包装冲击防护包装：在包装容器与产品之间合理布置缓冲材料，达到吸收冲击能量、延长冲击作用时间、降低冲击加速度的目的。振动防护包装：调节包装产品的固有频率和阻尼系数，把包装产品的振动传递率控制在预定的范围内。（目的：控制低频谐振，衰减高频振动）2第二页，共六十九页，2022年，8月28日缓冲包装材料的作用：延长外部激励作用时间，降低包装产品的动态

响应；消耗外界激励，降低传递给包装产品的冲击和

振动能量。3第三页，共六十九页，2022年，8月28日冲击防护包装设计：以流通环境条件和缓冲材料的动力特性曲线为依据，合理选用缓冲特性曲线，计算缓冲衬垫尺寸，优化缓冲包装结构形式。振动防护包装设计：以流通环境条件和缓冲材料的阻尼特性为依据，合理选择缓冲材料，把包装产品的振动传递率控制在预定的范围内。4第四页，共六十九页，2022年，8月28日二缓冲材料1缓冲材料的特性弹性或黏弹性：力学响应同时表现出明显的弹性

和黏性特征，即为黏弹性。复原性：载荷去除后，恢复原来的形状。温、湿度稳定性：在温度差、湿度差较大的范围内，保持缓冲性能基本不变。吸湿性：吸湿性大能降低缓冲性能。酸碱性：适中5第五页，共六十九页，2022年，8月28日2缓冲材料分类按材质分类植物纤维：如棉花、纸屑、木屑、稻草等；矿物纤维：石棉、矿物棉、玻璃纤维等；动物纤维：毛皮、毛毡等；气泡结构：天然橡胶、泡沫塑料等；纸及纸制品：瓦楞纸板、旧报纸等。6第六页，共六十九页，2022年，8月28日按材料结构分类松散状：碎纸屑、木屑等；规则形体：块、板、颗粒、贝壳状等；成品形：现场发泡裹包内装物；缓冲结构及器具：瓦楞、蜂窝纸板制成的各种形状的隔板、衬垫、框架。7第七页，共六十九页，2022年，8月28日按力学性质分类：线形弹性类：金属双线形弹性类：金属类弹簧并联三次函数类：木屑、塑料丝、弹簧吊装等正切曲线型弹性类：瓦楞纸板、泡沫橡胶双曲正切曲线型弹性类：软质泡沫塑料，

如发泡聚氯乙烯等8第八页，共六十九页，2022年，8月28日3常用缓冲材料（1）发泡聚合物材料材料内部具有无数微小气孔，因此具有阻止

空气对流的作用；

不易传热；

比重轻；

吸音隔声；具有弹性；

不怕潮湿、吸水性小等。9第九页，共六十九页，2022年，8月28日聚苯乙烯泡沫塑料：

较好的防振缓冲性能；

具有较高的耐压强度；

吸水性小，有一定的抗油脂性；

容易成型；

价格低。缺点：压缩后易产生塑性变形，重复使用性差；

耐候性差，材质较脆，易破碎、起尘。

用于家用电器等包装。10第十页，共六十九页，2022年，8月28日聚乙烯泡沫承载范围广；

防震性能优于聚苯乙烯泡沫塑料；

吸收能量大，柔韧性好；

密度低、回弹性好；

重量轻；

具有良好的耐低温性、耐化学药品性、耐潮性；

机械强度高。

用于精密仪器、仪表等。11第十一页，共六十九页，2022年，8月28日聚氨酯泡沫塑料分为三种：软、硬、半硬质软质聚氨酯泡沫塑料较为常用：

回弹性好；

缓冲性能良好，使用范围广。缺点：承载能力小；

不能用于较重产品的缓冲。12第十二页，共六十九页，2022年，8月28日聚丙烯泡沫塑料防震缓冲性能优良；

缓冲性能、抗蠕变性能优于聚乙烯泡沫塑料；

用量比聚乙烯少；

适用于经受反复压缩、振动大、运输环境恶劣

的情况。13第十三页，共六十九页，2022年，8月28日（2）气泡塑料薄膜气泡内有空气具有弹性，能吸收冲击能量；不吸潮，不腐蚀金属，可直接包装产品；不适宜包装质量较大、负荷集中的尖锐产品。14第十四页，共六十九页，2022年，8月28日（3）橡胶类缓冲材料弹性好；

柔软、变形大、不易虫蛀；

适用于一般负荷较轻或中等负荷的产品包装。（4）木丝、藤丝、纸屑等缓冲材料能承受较大的静压力；

价格低、弹性好，对环境无污染。

含水率高会使金属发霉，含水率过低会变脆。

适用于防震要求不高，且重量轻的产品。15第十五页，共六十九页，2022年，8月28日（5）纸浆模塑类缓冲材料具有良好的缓冲性能；

强度高；

通气性、吸潮性好；

成本低，无污染。16第十六页，共六十九页，2022年，8月28日三缓冲包装工艺规则产品与不规则产品的判定依据：质量、结构尺寸、外形、重心1常用防护包装工艺(1)全面缓冲包装：在产品与包装容器之间的所有间隙填充、固定缓冲材料，对产品周围进行全面保护的技术方法。

适用于小批量、不规则产品的包装。17第十七页，共六十九页，2022年，8月28日(2)局部缓冲包装：采用缓冲衬垫（角衬垫、侧衬垫、棱衬垫）对产品拐角、棱角或侧面等易损部位进行保护的技术方法。适用于形状规则产品的大批量包装，用料少。18第十八页，共六十九页，2022年，8月28日19第十九页，共六十九页，2022年，8月28日(3)悬浮式缓冲包装采用弹簧将被包装物悬吊在外包装容器四周，产品受到外力作用时各个方向都能得到充分缓冲保护的技术方法。适用于精密、脆弱产品；要求包装容器强度高。军工中使用较多。20第二十页，共六十九页，2022年，8月28日2特殊防护包装工艺(1)受压面积调整法

在保证产品不发生触底的情况下，通过缓冲材料的压缩变形吸收产品的冲击能量，减少产品的加速度。21第二十一页，共六十九页，2022年，8月28日(2)产品带有凸起部分的防护包装

需考虑可能发生的触底现象，避免产品的凸起部分与包装容器四壁发生碰撞。22第二十二页，共六十九页，2022年，8月28日(3)整体产品固定防护包装

对于有可动部件的产品，且产品表面不能承受冲击，应将产品整体固定，再用缓冲材料加以保护。23第二十三页，共六十九页，2022年，8月28日(4)长凸筋防护包装

产品底面的承载面积很小，装、运时会发生移动，可采用长凸筋防护包装。24第二十四页，共六十九页，2022年，8月28日(5)大挠度产品防护包装

为防止产品发生挠曲，可在产品跨度中间部位增加缓冲块，或加长两端的支撑。25第二十五页，共六十九页，2022年，8月28日(6)形状变异产品防护包装对于异形产品，缓冲材料的厚度为产品变异部位外侧到包装容器的内侧距离。26第二十六页，共六十九页，2022年，8月28日(7)缓冲座防护包装脆弱部件可拆卸体积、质量大的产品固定在抗冲击座上（如橡胶缓冲座），限制产品在包装箱内的自由度。27第二十七页，共六十九页，2022年，8月28日(8)现场发泡包装工艺将待发泡的塑料原料(液体)注入包装箱或容器内，直接进行发泡，而把要求包装的产品用泡沫塑料全部包裹。

适用于各种形状的产品。28第二十八页，共六十九页，2022年，8月28日四平板显示产品缓冲包装1单一材料的缓冲包装图11-11（a）聚苯乙烯EPS原料模压成型，外筋式缓冲衬垫结构。图11-11（b）外筋衬垫结构29第二十九页，共六十九页，2022年，8月28日聚苯乙烯泡沫塑料EPS优点：加工技术成熟，成本低；缺点：不环保，受到冲击后衬垫易开裂、移位，不能多

次使用。设计：增加厚度（耗材多）；采用外筋式缓冲衬垫结构（冲击力由外向里传递

，筋条变形充分，缓冲效果好）；接触部位采用小面多点的结构。适用于小屏幕平板产品30第三十页，共六十九页，2022年，8月28日图11-12（a）将聚乙烯泡沫塑料EPE平板手工或机械加工成设计形状，再通过热合或黏结等方式制成缓冲衬垫。图11-12（b）产品的缓冲包装。31第三十一页，共六十九页，2022年，8月28日聚乙烯泡沫塑料EPE优点：柔韧、有弹性、不开裂、不断裂、良好的缓冲性能，可多次防护。缺点：加工难度大，压缩强度低，包装产品抗压能力差，需增加框架支撑（如包装外面加木框架）。适用于各种尺寸的平板显示产品的包装。32第三十二页，共六十九页，2022年，8月28日聚丙烯泡沫塑料EPP优点：有弹性、不开裂、不断裂、良好的缓冲性能，可多次防护，压缩强度高，包装产品抗压能力好。缺点：加工工艺复杂，原料价高，运输成本高，设备投入高（需预发泡、预压、高压成型、成品烘干等）。适用于大屏幕平板产品的包装。设计方法与设计EPS衬垫类似。33第三十三页，共六十九页，2022年，8月28日2组合材料的缓冲包装适用于大、中屏幕平板产品的包装。优点：采用常规材料，不需要增加大量的设备投资；

除EPS外，均采用平板结构，生产简单，产品便于储存运输。缺点：拆分零件多，装配复杂。34第三十四页，共六十九页，2022年，8月28日两种组合方案：EPS和纸蜂窝板组合：缓冲、防振、抗压性能好，成本比EPE、EPP缓冲衬垫低，适用于中、小屏幕的大批量生产。EPS与EPE、纸蜂窝板组合：缓冲、防振、抗压性能好，成本比EPE、EPP缓冲衬垫低，适用于大、中屏幕的大批量生产。35第三十五页，共六十九页，2022年，8月28日图11-14为EPS和纸蜂窝板组合的缓冲包装。1：将EPS衬垫与异型产品组合包装成规则形状，并将纸蜂窝加强板和减振垫设计成平板；2：用纸蜂窝材料对1中形成的规则内包装再进行包装。局部需加装EPS减振垫或纸蜂窝板减振垫，四周安装纸蜂窝加强板。（减振垫优先选用EPS减振垫）36第三十六页，共六十九页，2022年，8月28日纸板/泡沫塑料的组合衬垫：利用纸角撑强度好、对棱角抗冲击作用强；利用EPE良好的柔软性、防振性、耐冲压性和较高回复性。37第三十七页，共六十九页，2022年，8月28日用纸角撑加工一个矩形框架；将EPE板材加工成为整机定位、缓冲、支撑的单元体，并粘接在框架上（构成组合衬垫）。将上、下组合衬垫套装于整机产品上。优点：采用常规材料，不需要增大设备投入。缓冲性能好，可多次防护；

零件少，装配简单。缺点：加工工艺复杂。适用于大、中屏幕产品。38第三十八页，共六十九页，2022年，8月28日五计算机技术在缓冲包装中的应用a计算机仿真：利用计算机进行系统的建模-实验-分析b计算机辅助脆值计算c缓冲包装系统动态特性分析39第三十九页，共六十九页，2022年，8月28日40第四十页，共六十九页，2022年，8月28日第二节集合包装工艺将许多小件物品通过集装器具集合成一个可起吊和叉举的大型货物，以便于使用机械进行装卸和搬运作业。集装器具分为：

捆扎集装

托盘

集装架

集装袋

集装网

集装箱41第四十一页，共六十九页，2022年，8月28日一捆扎集装工艺用捆扎材料将金属制品、木材或小包装之类的货物组合成一个独立的搬运单元的集合包装方法。常用材料：A钢丝：伸缩率小，张力保持能力优良，易生锈，捆扎管道、砖、木箱等刚性物品；B钢带：伸缩率小，张力保持能力优良，易生锈，用于重物捆扎；C聚酯带：拉伸强度高、耐冲击、弹性恢复好、张力保持能力优良、耐化学性好、耐候性好、长期储存性好，用于重物捆扎；42第四十二页，共六十九页，2022年，8月28日D尼龙：质轻，弹性好、强度大、耐磨、耐弯曲、耐水、耐化学性好，用于重物捆扎；E聚乙烯带：耐水性好，适用于含水量高的农产品捆扎；F聚丙烯带：质轻、柔软、强度高，耐水性、耐化学性强，成本低，用于捆扎瓦楞纸箱，托盘集装等；G加强捆扎带：在聚酯带或聚丙烯带中加入金属丝加强筋，适用于中包装的捆扎。43第四十三页，共六十九页，2022年，8月28日二托盘包装工艺1托盘包装工艺

将若干个包装产品堆码在托盘上，通过捆扎、裹包或胶粘等方法加以固定，形成一个独立的搬运单元，以便于机械化装卸、运输的一种集合包装方法。优点：整体性好，堆码平整稳固；适合于大型机械进行装卸和搬运；可减少货物在装卸、储运过程中发生碰撞、跌

落、倾倒、野蛮装卸的可能性；使原来的包装流通费用大幅降低。

44第四十四页，共六十九页，2022年，8月28日缺点：增加了托盘的制作和维修费用；

需要相应的搬运机械。托盘堆码方式45第四十五页，共六十九页，2022年，8月28日木、纸、金属等硬质直方体货物采用交错式堆码，并用拉伸或收缩包装固定；纸、纤维类货物采用交错式堆码，并用捆扎带十字封合；密封的金属容器等圆柱体货物采用木盖加固；需要防潮、防水的纸、纺织品采用交错式堆码，并用拉伸、收缩包装或增加角支撑、盖板加固；46第四十六页，共六十九页，2022年，8月28日易碎货物堆码增加木质支撑隔板结构；金属瓶类圆柱体容器或货物单层垂直堆码，增加货框及板条加固；袋类货物多采用正反交错式堆码。需校核容器的堆码强度和可能发生的蠕变。47第四十七页，共六十九页，2022年，8月28日48第四十八页，共六十九页，2022年，8月28日2托盘包装设计方法(1)从里到外49第四十九页，共六十九页，2022年，8月28日(2)从外到里50第五十页，共六十九页，2022年，8月28日三集装架包装工艺一种框架式集装器具，强度较高，特别适合于结构复杂、批量大的重型产品包装，可以起到保护、加固的作用，并为产品集装后的起吊、叉举、堆码提供必要的辅助装置。

可以长期周转

使用。51第五十一页，共六十九页，2022年，8月28日52第五十二页，共六十九页，2022年，8月28日53第五十三页，共六十九页，2022年，8月28日54第五十四页，共六十九页，2022年，8月28日55第五十五页，共六十九页，2022年，8月28日56第五十六页，共六十九页，2022年，8月28日四集装袋包装工艺可以集装1t以上粉状货物A圆筒形集装袋优点：集装袋重量轻，体积小，成本低；密封性好，强度高，破损率几乎为零，可以长期周转使用；57第五十七页，共六十九页，2022年，8月28日B方形集装袋：袋体为长方体，其余结构与圆筒形基本相似，盛装相同容量，袋高可降低20%，稳定性得到提高。C圆锥形集装袋：上小下大的圆锥体，装料、卸料公用一个袋口，自立稳定性好。载重量小，适合一次性使用。D吊包式集装袋：上部开口，四周有五根兜底的吊带。适用于集装各种小袋包装的产品，可重复使用。E穿绳式集装袋：袋体为正方体，用绳索穿过袋体上的孔，然后将绳索挂在叉车的叉臂或起吊钩上。F折叠式箱形集装袋：袋体上安装有两个交叉的刚性框，空袋时可折叠，装货时撑开，适用于包装衣服、布匹等，可重复使用。58第五十八页，共六十九页，2022年，8月28日集装袋材料：橡胶帆布袋：阻隔性优良，耐酸、耐碱、耐热120℃、耐寒-30℃、防水、防潮，使用寿命可达8年。聚氯乙烯帆布袋：阻隔性优良，耐酸、耐碱、防水、防潮，重量轻、价格低，70-80℃变软，-10℃变硬，耐候性差，使用寿命约为3-5年。织布集装袋：价格低，耐候性较好，阻气性稍差，使用寿命3年以上。59第五十九页，共六十九页，2022年，8月28日五集装网包装工艺可集装1-5t的小型袋装产品。图a由合成纤维编织的盘式集装网：强度较高，耐腐蚀性好，耐热性、耐光性稍差。图b由柔性钢丝绳加强的箱式集装网：强度高、刚性大、稳定性好。60第六十页，共六十九页，2022年，8月28日六集装箱包装工艺集装箱：能长期重复使用，具有足够的强度；途中转运，不动容器内货物，可直接换装；可进行快速装卸，并可从一种运输工具直接方便地换装到另一种运输工具上；便于货物的装满和卸空；具有1m3以上容积的运输容器。通用集装箱：干货集装箱，用于运输时不需要温度调节的产品。专用集装箱：针对具体包装件或货物有特殊要求的集装箱。散装集装箱、开顶集装箱、冷藏集装箱、保温集装箱、通风集装箱、侧壁全开式集装箱等。61第六十一页，共六十九页，2022年，8月28日62第六十二页，共六十九页，2022年，8月28日63第六十三页，共六十九页，2022年，8月28日1集装箱包装工艺（1）集装箱运输适用于流量大、稳定集中的货物；需实现公路、水路、铁路“多式联运”；需有专用码头、泊位、装卸机械等设备配套。（2）装货积载指同种货物在集装箱内的堆载形式与重量、不同货物配载