Амортизация упаковки используется для защиты товаров во время транспортировки . Вибрация и ударные нагрузки во время транспортировки, а также погрузки/разгрузки контролируются амортизацией, чтобы снизить вероятность повреждения продукта.
Амортизация обычно находится внутри транспортного контейнера, например коробки из гофрированного картона . Он предназначен для поглощения ударов путем сдавливания и деформации, а также для гашения вибрации, а не для передачи удара и вибрации на защищаемый предмет. В зависимости от конкретной ситуации толщина прокладки упаковки часто составляет от 50 до 75 мм (2–3 дюйма).
Внутренние упаковочные материалы также используются для других функций, помимо амортизации, например, для фиксации продуктов в коробке и фиксации их на месте или для заполнения пустот.
Торцевые заглушки и угловые блокиАмортизация из формованной целлюлозыТермоформованные торцевые крышки для жесткого диска.Крепление витого кабеля для тяжелых многоразовых контейнеров
Свободная заливка
Некоторые подушки сыпучие и свободно укладываются вокруг предметов в коробке. Коробка закрывается, чтобы затянуть упаковку. Сюда входят кусочки пенополистирола ( пенопластовый арахис ), аналогичные кусочки из пенопласта на основе крахмала и обычный попкорн . Требуемое количество сыпучего материала и уровни передаваемой ударной нагрузки зависят от конкретного типа материала. [2]
Бумагу можно скатать вручную или механически и использовать в качестве прокладочного материала. Более плотные сорта бумаги обеспечивают большую несущую способность, чем старые газеты. Также доступна крепированная целлюлозная вата. Грузчики часто оборачивают предметы несколькими слоями крафт-бумаги или тисненой массы, прежде чем положить их в коробки.
В качестве подушек можно использовать многослойный или разрезанный и сложенный гофрокартон. [3] Эти конструкции предназначены для разрушения и деформации при ударных нагрузках и обеспечивают некоторую степень амортизации. Картонные композитные сотовые конструкции также используются для амортизации. [4]
Для амортизации используются несколько типов полимерных пен , наиболее распространенными из которых являются пенополистирол, полипропилен , полиэтилен и полиуретан . Это могут быть отлитые в форму специальные формы или листы, которые разрезаются и склеиваются в подушки. Иногда используются гофрированные (или пальчиковые ) пенопласты. [5] Также доступны некоторые разлагаемые пенопласты. [6] Монтаж пены на месте — еще один метод использования пенополиуретана . Они заполняют коробку, полностью инкапсулируя продукт и фиксируя его. Его также используют для создания инженерных конструкций.
Формованная целлюлоза
Целлюлозе можно придать форму, подходящую для амортизации и фиксации продуктов в упаковке. Формованная целлюлоза изготавливается из переработанной газетной бумаги и подлежит вторичной переработке.
Надутые изделия
Пузырчатая пленка состоит из листов полиэтиленовой пленки, внутри которых находятся «пузырьки» воздуха. Эти листы можно накладывать слоями или обертывать вокруг предметов, подлежащих отправке. Также доступны разнообразные надувные воздушные подушки . Обратите внимание, что надутые воздушные подушки, используемые для заполнения пустот , не подходят для амортизации.
Другой
Доступны несколько других типов амортизации, включая подушки подвески, термоформованные торцевые крышки, [7] [8] вязкоупругие материалы, [9] и различные типы амортизаторов .
Конструкция для защиты от ударов
Оборудование для испытания на падение мягкой упаковки для измерения передаваемого удара
Надлежащая эффективность амортизации зависит от ее правильной конструкции и использования. Зачастую лучше обратиться к обученному инженеру по упаковке , авторитетному поставщику, консультанту или независимой лаборатории. Инженеру необходимо знать силу удара (высоту падения и т. д.), от которого необходимо защититься. Это может быть основано на существующей спецификации , опубликованных отраслевых стандартах и публикациях, полевых исследованиях и т. д.
Знание продукта, который будет упаковываться, имеет решающее значение. Полевой опыт может указать на типы повреждений, возникших ранее. Лабораторный анализ может помочь количественно оценить хрупкость [10] предмета, часто обозначаемую буквами g . Инженерная оценка также может стать отличной отправной точкой. Иногда продукт можно сделать более прочным или установить опору, чтобы сделать его менее подверженным поломке.
Величина удара, передаваемого конкретным амортизирующим материалом, во многом зависит от толщины подушки, высоты падения и несущей площади подушки (статическая нагрузка). Чтобы подушка работала, она должна деформироваться при ударе. Если изделие находится на большой несущей поверхности, подушка не деформируется и не смягчает удары. Если несущая площадь слишком мала, изделие может «провалиться вниз» во время удара; шок не смягчается. Инженеры используют «кривые амортизации», чтобы выбрать оптимальную толщину и несущую поверхность амортизирующего материала. Часто для защиты хрупких предметов требуется амортизация от двух до трех дюймов (50–75 мм).
Также используются компьютерное моделирование и анализ методом конечных элементов . Некоторые корреляции с лабораторными испытаниями на падение оказались успешными. [11]
Конструкция подушки требует осторожности, чтобы предотвратить усиление удара, вызванное тем, что длительность смягчающего ударного импульса близка к собственной частоте амортизируемого предмета. [12]
Конструкция для защиты от вибрации
Процесс защиты от вибрации (или изоляции) включает в себя те же соображения, что и процесс защиты от ударов. Подушки можно рассматривать как пружины. В зависимости от толщины подушки, несущей площади и частоты вынуждающей вибрации подушка может 1) не оказывать никакого влияния на входную вибрацию, 2) усиливать входную вибрацию при резонансе или 3) изолировать изделие от вибрации. Правильный дизайн имеет решающее значение для эффективности подушки.
Оценка готовой упаковки
Требуется проверка и валидация проектов прототипов. Проектирование упаковки и ее амортизация часто представляют собой итеративный процесс, включающий несколько проектов, оценок, модификаций и т. д. Для оценки характеристик предлагаемой упаковки доступно несколько (ASTM, ISTA и другие) опубликованных протоколов тестирования упаковки . Необходимо отслеживать эффективность работы на местах для получения обратной связи в процессе проектирования.
Стандарты АСТМ
D1596 Стандартный метод испытаний характеристик динамической амортизации упаковочного материала
D2221 Стандартный метод испытаний свойств ползучести упаковочных амортизирующих материалов
D3332 Стандартные методы испытаний изделий на механическую ударную хрупкость с использованием ударных машин
D3580 Стандартные методы испытаний изделий на вибрацию (вертикальное линейное движение)
D4168 Стандартные методы испытаний характеристик передаваемой ударной нагрузки пенопластовых амортизирующих материалов
D4169 Стандартная практика тестирования эксплуатационных характеристик транспортных контейнеров и систем
D6198 Стандартное руководство по проектированию транспортной упаковки
D6537 Стандартная практика инструментальных ударных испытаний упаковки для определения характеристик упаковки
и другие
Смотрите также
Бетагель использует гель и силикон для поглощения сильных ударов.
^ Хаттон, Кайо Окубо (июль 1998 г.). Влияние температуры на амортизирующие свойства некоторых пенопластов (Диссертация) . Проверено 18 февраля 2016 г.
^ Сингх, СП; Чонхенчоб и Берджес (1994). «Сравнение различных амортизирующих материалов с сыпучим наполнителем по защитным и экологическим характеристикам». Упаковочные технологии и наука . 7 (5): 229–241. дои : 10.1002/pts.2770070504.
^ Стерн, РК; Джордан, Калифорния (1973). «Амортизация ударов с помощью подушек из гофрированного картона для централизованного приложения нагрузки». Документ о лабораторных исследованиях лесных товаров, FPL-RP-184 . Проверено 12 декабря 2011 г.{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )
^ Ван, Донг-Мэй; Ван, Чжи-Вэй (октябрь 2008 г.). «Экспериментальное исследование амортизирующих свойств сотового картона». Упаковочные технологии и наука . 21 (6): 309–373. дои : 10.1002/pts.808. S2CID 135800336.
^ Берджесс, Дж. (1999). «Амортизирующие свойства гофрированной пены». Упаковочные технологии и наука . 12 (3): 101–104. doi :10.1002/(SICI)1099-1522(199905/06)12:3<101::AID-PTS457>3.0.CO;2-L.
^ Мойзес, Акос; Папки, Бороч (2012). «Определение кривых амортизации для экологически чистых пенопластов» (PDF) . АННАЛЫ ИНЖЕНЕРНОГО ФАКУЛЬТЕТА ХУНЕДОАРА - Международный инженерный журнал : 113–118 . Проверено 8 марта 2012 г.
^ Хангалды, Пал; Шоймеман, Херб (2000), Параметры проектирования деформируемых амортизирующих систем (PDF) , IoPP, Transpack 2000 , получено 8 марта 2012 г.
^ США 5515976, Морен, Майкл С.; Шиндлер, Фред и Лога, Рэндалл К., «Упаковка хрупких изделий в контейнере», опубликовано 14 мая 1996 г., передано Plastofilm Inc. и Роберту Стивенсу, VanAmburg Packaging Inc.
^ Райс, Северная Каролина (март 2020 г.). «Применение вязкоупругих материалов для проектирования касок и упаковки». Журнал механики и физики твердого тела . ссылка предназначена только для абстракции. Полный текст доступен через Google Scholar. 141 : 103966. Бибкод : 2020JMPSo.14103966R. дои : 10.1016/j.jmps.2020.103966 . S2CID 218992908 . Проверено 10 ноября 2021 г.
^ Берджесс, Дж. (март 2000 г.). «Расширение и оценка модели усталости для ударной хрупкости продукта, используемой при проектировании упаковки». J. Тестирование и оценка . 28 (2).
^ Ноймайер, Дэн (2006), Моделирование плиты при испытании на падение, включая пену, упаковку и предварительно напряженную пластиковую фольгу (PDF) , 9-я Международная конференция пользователей LS-DYNA, Технология моделирования (4) , получено 7 апреля 2020 г.
^ Моррис, SA (2011), «Транспортировка, распространение и повреждение продукции», Food and Package Engineering , Wiley-Blackwell, стр. 367–369, ISBN978-0-8138-1479-7, получено 13 февраля 2015 г.
дальнейшее чтение
MIL-HDBK 304C, «Проектирование амортизации упаковки», 1997 г., [1]
Рассел, П.Г. и Даум, член парламента, «Тестовая книга по защите продукции», Институт профессионалов в области упаковки.
Рут, Д., «Шестиэтапный метод разработки мягкой упаковки», Lansmont, 1997, http://www.lansmont.com/
Ям, КЛ, «Энциклопедия упаковочных технологий», John Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-08704-6
Сингх Дж., Игнатова Л., Олсен Э. и Сингх П., «Оценка методологии измерения энергии напряжения для прогнозирования передаваемого удара через подушки из вспененного пенопласта», Журнал испытаний и оценки ASTM, том 38, выпуск 6 , ноябрь 2010 г.
