柱形空气衬垫的缓冲性能研究与应用
发布时间：2021-10-08 21:31
柱形空气衬垫已被广泛用于产品的缓冲包装,但对其缓冲性能的研究不足导致缺乏使用该材料进行缓冲包装设计的合理方法。本文基于此研究该材料的缓冲性能,探索适用于该材料的缓冲包装设计方法。本文参考国家标准中有关缓冲包装材料缓冲性能的测试方法,分别对柱形空气衬垫进行了静态压缩、动态压缩和正弦扫频振动试验,研究其静态缓冲、动态缓冲和振动传递特性,同时探究了薄膜厚度、初始内压和气柱规格等参数对其缓冲性能的影响规律。在试验基础上,本文改进并应用了一种适用于该材料的缓冲包装设计方法。主要研究内容和结论如下:（1）总结分析有关柱形空气衬垫的缓冲理论,在此基础上进行试验研究。通过静态压缩试验研究薄膜厚度、初始内压对其静态压缩吸能特性的影响。结果表明:薄膜厚度对静态缓冲性能的影响可忽略,实际选择薄膜厚度时应主要根据产品重量考虑柱形空气衬垫的承载和热封处强度是否满足要求;初始内压对其静态缓冲性能的影响表现出较为复杂的规律,在一定范围内初始内压增大后,其静压承载性能提升,总吸能增大,应力较大时弹性比能增大、缓冲系数减小,但过大的初始内压容易导致薄膜鼓包变形后性能不稳定。（2）通过动态压缩试验研究薄膜厚度、初始内压、...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１空气缓冲包装材料??
陕西科技大学硕士学位论文??柱形空气衬垫的外形结构如图１－２所示，它是通过热封工艺，将两层复合型外膜和??两层自黏性内膜热封分隔成具有一个个连续而独立的气室结构。柱形空气衬垫在生产时??先给一层内膜喷涂高温油墨，然后按照底层外膜、喷涂高温油墨的内膜、第二层内膜的??顺序依次叠放后进行第一道热封来固定位置。之后将顶层外膜覆盖在最上层进行第二道??热封。第二道热封又分为横向热封和纵向热封，可以间隔出气室结构、充气通道，最后??进行裁切就可以得到扁平状的柱形空气衬垫。其结构中最为关键的特殊结构是由喷涂了??高温油墨的两层内膜和热封充气通道所组成的单向逆止气阀。当空气经过充气通道进入??两层内膜形成的进气口后，气室内部进入的空气对两层内膜产生气压使其紧密贴合在一??起，则进气口被关闭使得气室内的气体无法流出，从而形成一个个连续的独立气室。当??受到外部激励时内部的空气可以吸收和耗散能量保护产品［８］。在充气使用前柱形空气衬??垫的结构扁平整齐，非常节省运输储存的空间，降低生产商的物流成本。在抵达使用者??手中后，使用者可以方便地给其充气而不用担心气体泄漏的问题。正是因为柱形空气衬??垫具有这种优点，它目前的使用范围正在不断扩大。??缓冲材料的结构特点是决定其缓冲性能的关键因素，经过分析柱形空气衬垫的结构??工艺和制作流程之后，会发现薄膜材料的拉伸性能、热封边的热封强度、充气压力等都??会对其承载性能和缓冲性能产生影响［９］。??（２）柱形空气衬垫的特点介绍??ａ．绿色环保。传统的泡沫塑料缓冲材料体积大、环保性差，而且大多数情况下都不??能再回收利用，所以包装废弃物给环境带来了很大的危害。相比之下，使用空气缓冲的??柱形空气衬
陕西科技大学硕士学位论文??２柱形空气衬垫的缓冲理论基础??２．１几何压缩模型??柱形空气衬垫在充满气体后单个气柱的外形近似为圆柱体，受到径向的垂直压力产??生压缩变形之后，气柱的实际承载面积在不断变化。为了描述这个过程，Ｅｓｇａｒ建立了单??个气柱的几何压缩模型，该模型原理如图２－１所示，其中，实线部分为未压缩时的几何??状态，虚线部分为压缩后的几何状态。模型假设柱形空气衬垫的塑料薄膜为不可拉伸材??料，气柱的径向横截面为圆形，受压后上下两表面同时被压缩，压缩后的两端呈半球形，??压缩前后气柱的长度尺寸不变化［６３１。??ａ）柱形空气村垫的结构??禱塞－??ｂ）ＸＹ方向截面?ｃ）ＹＺ方向截面??图２－１单个气柱的几何压缩模型??Ｆｉｇ．?２－１?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａｎ?ａｉｒ?ｃｈａｍｂｅｒ??针对这个模型，柱形空气衬垫受压缩过程中单个气柱的几何关系变化为??ｘ?＝?Ｄ－ｄ?（２－１）??式中：??ｘ?压缩变形量（ｍｍ）；??Ｄ?■未压缩时气柱厚度（ｍｍ）；??ｄ?压缩后气柱厚度（ｍｍ）。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]塑料薄膜气垫密封性能及其影响因素研究[J]. 张荣,张新昌. 塑料工业. 2019(11)
[2]空气弹簧多变过程的有限元模拟[J]. 李雪冰,曹金凤,危银涛. 工程力学. 2019(02)
[3]0945型瓦楞纸板衬垫缓冲防振性能试验[J]. 李晓刚,孟星彤. 包装工程. 2018(03)
[4]空气柱衬垫缓冲性能研究[J]. 陈梓垠,王玉龙,梁秀. 绿色包装. 2017(09)
[5]气垫缓冲包装在冰箱上的应用[J]. 韩爱林,蔡训儒,胡海梅,吴园. 日用电器. 2017(08)
[6]异型缓冲垫的静态缓冲性能[J]. 李淑娟,仲晨,张居中. 包装工程. 2017(03)
[7]充气压力对空气衬垫缓冲防护性能的影响研究[J]. 谷吉海,田野,高翔,王慧,王成文,迟广志. 振动与冲击. 2016(20)
[8]空气垫缓冲包装承载性验证及影响分析[J]. 范珺. 上海包装. 2016(06)
[9]缓冲气柱袋在运输包装中的应用设计及研究现状[J]. 徐健,刘晓玉,王保升. 印刷技术. 2016(04)
[10]充气垫缓冲材料破损强度研究[J]. 巩桂芬,刘萌沛. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
硕士论文
[1]EPP动态缓冲性能的研究[D]. 金强维.陕西科技大学 2019
[2]电商生鲜农产品冷链物流绿色包装研究[D]. 田晓宇.大连工业大学 2017
[3]空气柱衬垫缓冲性能研究[D]. 梁秀.武汉大学 2017
[4]物联网时代的智能化快递包装[D]. 朱琪.湖南工业大学 2016
[5]瓶装产品的充气袋包装研究[D]. 王雪芬.江南大学 2014
[6]空气衬垫的缓冲防护机理与冲击特性研究[D]. 王慧.哈尔滨商业大学 2014
[7]废弃缓冲空气垫材料的再生研究[D]. 王江彦.天津科技大学 2014
[8]薄膜力学行为及其空气垫缓冲性能研究[D]. 陈鸣.上海交通大学 2014
[9]缓冲包装材料缓冲性能的研究[D]. 方婷.天津科技大学 2013
[10]缓冲气垫包装系统振动机理及特性研究[D]. 郭振斌.江南大学 2012
本文编号：3424997
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１空气缓冲包装材料??
陕西科技大学硕士学位论文??柱形空气衬垫的外形结构如图１－２所示，它是通过热封工艺，将两层复合型外膜和??两层自黏性内膜热封分隔成具有一个个连续而独立的气室结构。柱形空气衬垫在生产时??先给一层内膜喷涂高温油墨，然后按照底层外膜、喷涂高温油墨的内膜、第二层内膜的??顺序依次叠放后进行第一道热封来固定位置。之后将顶层外膜覆盖在最上层进行第二道??热封。第二道热封又分为横向热封和纵向热封，可以间隔出气室结构、充气通道，最后??进行裁切就可以得到扁平状的柱形空气衬垫。其结构中最为关键的特殊结构是由喷涂了??高温油墨的两层内膜和热封充气通道所组成的单向逆止气阀。当空气经过充气通道进入??两层内膜形成的进气口后，气室内部进入的空气对两层内膜产生气压使其紧密贴合在一??起，则进气口被关闭使得气室内的气体无法流出，从而形成一个个连续的独立气室。当??受到外部激励时内部的空气可以吸收和耗散能量保护产品［８］。在充气使用前柱形空气衬??垫的结构扁平整齐，非常节省运输储存的空间，降低生产商的物流成本。在抵达使用者??手中后，使用者可以方便地给其充气而不用担心气体泄漏的问题。正是因为柱形空气衬??垫具有这种优点，它目前的使用范围正在不断扩大。??缓冲材料的结构特点是决定其缓冲性能的关键因素，经过分析柱形空气衬垫的结构??工艺和制作流程之后，会发现薄膜材料的拉伸性能、热封边的热封强度、充气压力等都??会对其承载性能和缓冲性能产生影响［９］。??（２）柱形空气衬垫的特点介绍??ａ．绿色环保。传统的泡沫塑料缓冲材料体积大、环保性差，而且大多数情况下都不??能再回收利用，所以包装废弃物给环境带来了很大的危害。相比之下，使用空气缓冲的??柱形空气衬
陕西科技大学硕士学位论文??２柱形空气衬垫的缓冲理论基础??２．１几何压缩模型??柱形空气衬垫在充满气体后单个气柱的外形近似为圆柱体，受到径向的垂直压力产??生压缩变形之后，气柱的实际承载面积在不断变化。为了描述这个过程，Ｅｓｇａｒ建立了单??个气柱的几何压缩模型，该模型原理如图２－１所示，其中，实线部分为未压缩时的几何??状态，虚线部分为压缩后的几何状态。模型假设柱形空气衬垫的塑料薄膜为不可拉伸材??料，气柱的径向横截面为圆形，受压后上下两表面同时被压缩，压缩后的两端呈半球形，??压缩前后气柱的长度尺寸不变化［６３１。??ａ）柱形空气村垫的结构??禱塞－??ｂ）ＸＹ方向截面?ｃ）ＹＺ方向截面??图２－１单个气柱的几何压缩模型??Ｆｉｇ．?２－１?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ａｎ?ａｉｒ?ｃｈａｍｂｅｒ??针对这个模型，柱形空气衬垫受压缩过程中单个气柱的几何关系变化为??ｘ?＝?Ｄ－ｄ?（２－１）??式中：??ｘ?压缩变形量（ｍｍ）；??Ｄ?■未压缩时气柱厚度（ｍｍ）；??ｄ?压缩后气柱厚度（ｍｍ）。??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]塑料薄膜气垫密封性能及其影响因素研究[J]. 张荣,张新昌. 塑料工业. 2019(11)
[2]空气弹簧多变过程的有限元模拟[J]. 李雪冰,曹金凤,危银涛. 工程力学. 2019(02)
[3]0945型瓦楞纸板衬垫缓冲防振性能试验[J]. 李晓刚,孟星彤. 包装工程. 2018(03)
[4]空气柱衬垫缓冲性能研究[J]. 陈梓垠,王玉龙,梁秀. 绿色包装. 2017(09)
[5]气垫缓冲包装在冰箱上的应用[J]. 韩爱林,蔡训儒,胡海梅,吴园. 日用电器. 2017(08)
[6]异型缓冲垫的静态缓冲性能[J]. 李淑娟,仲晨,张居中. 包装工程. 2017(03)
[7]充气压力对空气衬垫缓冲防护性能的影响研究[J]. 谷吉海,田野,高翔,王慧,王成文,迟广志. 振动与冲击. 2016(20)
[8]空气垫缓冲包装承载性验证及影响分析[J]. 范珺. 上海包装. 2016(06)
[9]缓冲气柱袋在运输包装中的应用设计及研究现状[J]. 徐健,刘晓玉,王保升. 印刷技术. 2016(04)
[10]充气垫缓冲材料破损强度研究[J]. 巩桂芬,刘萌沛. 陕西科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
硕士论文
[1]EPP动态缓冲性能的研究[D]. 金强维.陕西科技大学 2019
[2]电商生鲜农产品冷链物流绿色包装研究[D]. 田晓宇.大连工业大学 2017
[3]空气柱衬垫缓冲性能研究[D]. 梁秀.武汉大学 2017
[4]物联网时代的智能化快递包装[D]. 朱琪.湖南工业大学 2016
[5]瓶装产品的充气袋包装研究[D]. 王雪芬.江南大学 2014
[6]空气衬垫的缓冲防护机理与冲击特性研究[D]. 王慧.哈尔滨商业大学 2014
[7]废弃缓冲空气垫材料的再生研究[D]. 王江彦.天津科技大学 2014
[8]薄膜力学行为及其空气垫缓冲性能研究[D]. 陈鸣.上海交通大学 2014
[9]缓冲包装材料缓冲性能的研究[D]. 方婷.天津科技大学 2013
[10]缓冲气垫包装系统振动机理及特性研究[D]. 郭振斌.江南大学 2012
本文编号：3424997
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