定义环境Step 2
定义产品易损性Step 3
改进反馈Step 4
缓冲包开发Step 5
包装设计Step 6
测试产品/包装系统
六步法
用于缓冲包装开发
Product + Package = Environment
高性能包装不仅仅是事后的想法。相反,它是一个经过精心设计的保护系统,旨在确保您的产品在到达时没有损坏,并能随时发挥作用。那么,在包装产品的过程中究竟需要多少工程设计呢?考虑一下这个简单的公式:设计缓冲包装系统的一个重要步骤是确定其运输环境的严重程度。总体思路是评估配送方法,以确定存在的危险及其程度;
这些危险可能包括搬运过程中的意外跌落、车辆振动、冲击输入、极端温度、湿度水平和压缩负荷等;本文将重点讨论冲击和振动领域,但重要的是,在封装设计过程中也要适当考虑其他领域。如果能跟踪每个包装在配送环境中的情况,并观察其实际发生的变化,那就再好不过了。但通常情况下,我们必须接受另一种方法。仅次于亲临现场的方法就是在运输过程中使用某种记录设备来监控包装和/或车辆。只要我们这样做的次数足够多,我们就可以开始获得某种统计上有效的信息,用来描述特定的分销渠道。不同的运输过程中发生的事件显然会有所变化,但总的来说,我们已经有了一个预期的概念;
这是获取特定分销渠道信息的最佳方法。不过,最广泛使用的方法可能是研究现有的公开数据。这里的困难在于,这些数据通常已经过时,而且最初并不是从您实际运输包裹的环境中记录下来的。不过,一般来说,这些数据可以为包装设计过程提供必要的指导和经验法则;
这些环境信息的重要性怎么强调都不为过。这些信息最终将成为包装设计要求的一部分,如果描述不正确,即使达到了设计目标,包装在分销过程中也可能会失败。此外,如果实际投入低于为设计目标选择的投入,则可能导致过度包装;
Shock - Damage boundary
损坏边界理论是一种测试协议,它从工程学意义上确定哪些冲击输入会对产品造成损坏,哪些不会。冲击有两个部分会造成损坏,即加速度和速度变化。速度变化或冲击的加速度时间历程下的面积可视为冲击所含的能量。速度变化越大,能量含量越高。在对产品造成损坏之前,必须达到最小速度变化;这一水平称为临界速度变化。在临界速度变化以下,无论输入的加速度水平如何,都不会发生损坏。实质上,在损坏边界的这一区域没有足够的能量对产品造成损害。然而,超过临界速度变化并不一定意味着会造成损坏。如果速度变化的方式能给产品带来可接受的加速度,那么速度变化可以非常大而不会造成损坏。但是,如果同时超过临界速度和临界加速度,就会造成损坏;
在其他情况下,特别是当包装由外部供应商开发时,几乎不可能说服公司对产品进行修改是为了他们自己的最佳利益。不过,提出这些想法并在必要时扮演教育者的角色仍然很重要。如果可能,尽量在产品小改动、可靠性和维修成本以及包装费用之间进行权衡;
应该注意的是,这些方法生成的数据仅适用于衬垫材料,不一定与完整包装中获得的响应相同。此外,试样面积、厚度、加载速率和其他因素都会影响材料在任何特定情况下的实际性能。这意味着这些数据可用来为最初的包装设计提供科学的最佳猜测,但可能仍需要进行一些微调;
减震性能
冲击缓冲曲线描述了在不同静载荷下,物体落在材料上所传递的减速度。每种材料类型、材料厚度和下落高度组合都会生成一条缓冲曲线;测试程序基本上是将指定重量的压盘从已知的下落高度落到预定承载面积和厚度的缓冲垫上。压盘在撞击时所经历的减速度由加速度计进行监测和记录。在给定的静态应力载荷下,从特定的下落高度对样品进行五次下落试验;
在绘制每个缓冲曲线点时,使用的是最后四次下落的减速读数的平均值。通过在压盘上添加砝码,可以改变缓冲材料上的静态应力。通过在不同静态负载下进行一系列测试,可生成数据并以缓冲曲线的形式呈现(见图 10)。绘制每条曲线至少要测试五次静态负载,每次负载都要使用一个新样品第 2 步确定产品的坚固性,从而确定其承受环境输入的能力。步骤 3 评估坚固性,以便重新设计产品。第 4 步确定包装材料的性能特征。现在是将这些信息整合到包装设计中的时候了;
冲击 - 包装设计
首先,收集所选缓冲材料的缓冲曲线。重要的是要检查生成缓冲曲线的落差高度是否与步骤 1 中选择的设计落差高度相同。然后,在每条缓冲曲线上找到步骤 2 中确定的临界加速度水平。通过该点在曲线图上画一条水平线。曲线上任何低于临界加速度线的部分都表示静载荷范围,在此范围内材料传递的加速度应小于临界加速度,见图 12.振动 - 包装设计为考虑振动,我们需要收集所选材料的放大/衰减曲线。在每条曲线上找到最低的产品固有频率,并在图中画一条水平线。该线延伸到衰减区的任何部分都表示静载荷范围,在该范围内,材料应在产品最敏感的频率上衰减振动,见图 13; 一旦确定了能够提供足够冲击和振动保护的静态负载,就可以选择材料和厚度。为封装选择的实际静态载荷取决于多个因素,但尽可能设计最高的静态载荷意味着使用更少的材料。当压缩蠕变等其他考虑因素很重要时,可能需要按照尽可能低的静载荷进行设计。图 14 显示了计算达到所需静态负载时产品周围必须使用的材料量的方法;就传递给产品的加速度水平而言,平落通常被认为是最严重的落差。扁平跌落将所有输入都集中在设备的一个轴上,很少有能量因挤压包装物的角落或边缘或包装物旋转而损失。因此,扁平跌落可用于测量包装系统的性能;
然而,边角跌落通常会对包装物的结构造成损坏,而类似的平面跌落则不会。这些类型的跌落通常用作测试序列的一部分,以验证包装在运输过程中的固定能力;