基于“過度包裝”的紙漿模結(jié)構(gòu)單元優(yōu)化研究

王章蘋

（長沙師范學(xué)院，長沙 410100）

基于“過度包裝”的紙漿模結(jié)構(gòu)單元優(yōu)化研究

王章蘋

（長沙師范學(xué)院，長沙 410100）

“過度包裝”對人們的生活帶來許多問題，就商品保護(hù)功能和環(huán)境保護(hù)而言，選擇紙漿模制品，通過對緩沖材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減少緩沖材料的用量，提高材料的利用率，更好的保護(hù)產(chǎn)品，在一定程度上減緩過度包裝。

過度包裝；紙漿模制品；緩沖材料；結(jié)構(gòu)設(shè)計

隨著社會的進(jìn)步與人民生活水平的提高，包裝理念也隨之發(fā)生巨大變化，使包裝在日常生活中變得越來越重要，從簡單的粗糙的包裝到今天的精美包裝，甚至奢華包裝。過度包裝指的是企業(yè)為一時的經(jīng)濟(jì)利益所驅(qū)動而過度的專注于產(chǎn)品的包裝，造成對產(chǎn)品的過分包裝，主要表現(xiàn)在材料使用過當(dāng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計過當(dāng)、從而導(dǎo)致包裝成本過高等問題。包裝的主要功能是保護(hù)商品、方便儲運(yùn)、方便銷售[1-2]。因此就包裝材料本身而言，選擇合理的包裝結(jié)構(gòu)單元，對商品的不同物質(zhì)形態(tài)以及商品在儲運(yùn)和使用過程中為避免損壞、缺損起到一個非常重要的保護(hù)作用[3]。本文通過選擇紙漿模制品的緩沖結(jié)構(gòu)，研究結(jié)構(gòu)單元的緩沖性能，進(jìn)而優(yōu)化產(chǎn)品的包裝結(jié)構(gòu)，減少材料與資源浪費(fèi)，在實(shí)現(xiàn)保護(hù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上減緩過度包裝的尷尬局面。

1 紙漿模塑的結(jié)構(gòu)單元

紙漿模制品是由植物纖維為原料制備的，具有無污染、可降解等特點(diǎn)，在緩沖包裝中尤其在中小型產(chǎn)品的包裝中應(yīng)用十分廣泛。紙漿模制品的基本緩沖結(jié)構(gòu)單元有桶型、肋型和臺階型，在產(chǎn)品包裝中應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)為桶型結(jié)構(gòu)與肋型結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示[4-5]。

圖1 肋型結(jié)構(gòu)

圖2 桶型結(jié)構(gòu)

2 紙漿模塑結(jié)構(gòu)單元的緩沖性能

在紙漿模塑的緩沖結(jié)構(gòu)單元中，通過ANSYS建立肋型和桶型單元結(jié)構(gòu)模型，劃分網(wǎng)格后進(jìn)行靜態(tài)壓縮實(shí)驗，分析單元結(jié)構(gòu)在幾何斜度、厚度和高度變化時的緩沖性能。

2.1 斜度

紙漿模制品的緩沖結(jié)構(gòu)的斜度是結(jié)構(gòu)外延的傾斜程度，其變化范圍在1-13度。建立桶型和肋型結(jié)構(gòu)單元的尺寸為30×30×30mm，高度為25mm，厚度為2mm時，研究斜度在1到13度變化時兩種結(jié)構(gòu)的極限載荷情況，實(shí)驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 幾何斜度-極限載荷

實(shí)驗結(jié)果表明，肋型結(jié)構(gòu)在斜度為70時載荷能力最強(qiáng)，而桶型結(jié)構(gòu)變化較平緩，幾何斜度在1-70時荷載能力變化不明顯，隨著幾何斜度的增加，結(jié)構(gòu)的承載能力呈下降的趨勢。

2.2 厚度

紙漿模制品的通常在1.5-3.5mm間變化，為研究厚度變化對結(jié)構(gòu)的緩沖性能的影響，建立斜度為5度，尺寸為30×30×30mm的桶型和肋型結(jié)構(gòu)模型，分析在靜載時結(jié)構(gòu)的承載能力，如圖4所示為結(jié)構(gòu)單元在厚度變化時的極限載荷。

圖4 厚度-極限載荷

從載荷的分布情況來看，在厚度較薄時（低于2.5mm）桶型單元的際載能力優(yōu)于肋型載荷，隨著厚度的增加，結(jié)構(gòu)單元的承載能力逐漸增強(qiáng)，但肋型單元的增長量高于桶型結(jié)構(gòu)的增長量，即肋型結(jié)構(gòu)的承載能力優(yōu)于桶型結(jié)構(gòu)。

2.3 高度

高度對紙漿模制品的緩沖性能影響亦十分明顯，為研究單元結(jié)構(gòu)在高度變化時的承載能力，建立尺寸為30×30mm，厚度為2mm，高度從15mm增長到45mm時，分析桶型結(jié)構(gòu)和肋型結(jié)構(gòu)的承載能力。

圖5 高度-極限載荷

從實(shí)驗結(jié)果來看，隨著高度的變化，桶型結(jié)構(gòu)的極限載荷先增后減，在高度為30mm時取得最大值，而肋型結(jié)構(gòu)的承載能力逐漸降低，但在高度為30mm時承載能力有個躍升，隨后繼續(xù)降低。

3 結(jié)論

在以紙漿模制品為緩沖材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，為減緩產(chǎn)品的過度包裝，節(jié)能材料，在進(jìn)行緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可根據(jù)產(chǎn)品外型、重量等特點(diǎn)，優(yōu)化緩沖結(jié)構(gòu)。

在產(chǎn)品尺寸較小時，宜選擇桶型單元作為緩沖結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)的斜度為7度時，宜選擇肋型單元作為緩沖結(jié)構(gòu)；

在不增加包裝重量的情況下，適當(dāng)增加結(jié)構(gòu)的厚度，能極大的提高結(jié)構(gòu)的承載能力；

產(chǎn)品包裝結(jié)構(gòu)的高度不宜過高，若產(chǎn)品的尺寸較長時，可以進(jìn)行分層結(jié)構(gòu)的方法對產(chǎn)品進(jìn)行包裝。

總之，通過對紙漿模單元結(jié)構(gòu)緩沖性能的分析，有利于緩沖結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的保護(hù)，降低包裝成本，促進(jìn)資源的利用和環(huán)境的保護(hù)。

[1]顧紅.淺談包裝與環(huán)境[J].包裝工程，2002，22(6).

[2]王銳蘭.商品過度包裝的反思及對策[J].江蘇企業(yè)管理，2002，4.

[3]金國斌.紙漿模塑制品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與緩沖性能綜合研究[J].包裝工程，2004，2.

[4]池東明.紙漿模塑制品及其應(yīng)用[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報，2003，21.

[5]康勇剛.紙漿模包裝制品的結(jié)構(gòu)形成[J].中國包裝，2002，5.

Study on Optimization of Pulp Mold Structure Unit Based on Over- packaging

WANG Zhang-ping

Over-package have bring some trouble to our lives. As to the protect function and environmental protection,molded pulp products has been played an important role in cushioning packaging, it can reduce the amount of the buffer material through the structural optimization of the buffer material, better protect the product, to some extent, reduce excessive packaging.

over-package; paper-pulp; cushion material; structure design

TB482.2

A

1400 (2017) 06-0046-03

10.19362/j.cnki.cn10-1400/tb.2017.06.002

湖南省教育廳科學(xué)研究項目（15C0098）

王章蘋（1979-），女，四川人，碩士，長沙師范學(xué)院講師，研究方向為緩沖包裝、包裝印刷。