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塑料薄膜空氣墊的制備與研究

空氣墊緩沖設(shè)計隨著我國科學(xué)研究的快速發(fā)展,產(chǎn)品不斷更新,包裝廢物的回收被列入議程。人們正在尋找一種新的綠色包裝,可以回收和減少對能源低的浪費。在這種情況下,我們研究了緩沖空氣墊的好處。(1)使用前不充氣為片狀,節(jié)省運輸、存貯空間,降低了物流成本。(2)制作簡單,使用方便,注入空氣便可使用。(3)每個氣室是獨立結(jié)構(gòu),每個氣室有一個逆止閥,即使有一個氣室漏氣,不會影響整體的緩沖性能。(4)與聚苯乙烯泡沫相比,緩沖包裝及外包裝箱尺寸大為減少。(5)容易廢棄,垃圾體積很小。1網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分析單體結(jié)構(gòu)通常分為棒狀和塊狀,如圖1所示。棒狀做成長柱狀,多個棒狀組合在一起就形成了棒狀整體緩沖結(jié)構(gòu),如圖2所示。塊狀結(jié)構(gòu)做成長方形或正方形結(jié)構(gòu),其整體緩沖結(jié)構(gòu)如圖3所示。以上結(jié)構(gòu)可根據(jù)內(nèi)狀物的尺寸、重量、跌落高度和產(chǎn)品脆值,設(shè)計出不同尺寸的圖2、圖3的整體結(jié)構(gòu),也可以單體使用。2基本性能2.1物理分辨率(1)成分配氣壓力充氣壓力對氣墊的載荷———變形影響很大,充氣壓力太小,使氣墊支承載荷過小;充氣壓力太大,使氣墊硬度過大,變形太小,抗沖擊能力降低。通常合適的壓力大約在0.02~0.1Mpa,控制充氣壓力,可獲得不同的緩沖性能。(2)復(fù)合膜的運輸、存貯充氣墊的蠕變性,與薄膜的阻隔性能有關(guān),對于一般的PVC(厚度為0.19mm,0.3mm),施加0.05kgf/cm2的載荷,6個月后蠕變的變形量不會超過30%,幾個氣室的空氣減少不會超過30%,若對氣墊的蠕變性要求很高,則可選用高阻隔性的復(fù)合膜完全可以滿足運輸、存貯的要求。為了使用安全,此種緩沖包裝一般設(shè)定,有效緩沖壽命為6個月,流通溫度為-20~60℃。2.2薄膜力學(xué)性能分析薄膜材料為PVC,厚度為0.19mm和0.3mm兩種,在分別進行了拉伸強度和熱封強度試驗的基礎(chǔ)上,進行了靜壓試驗(單體壓縮)。本文擇錄了t=0.3mm,尺寸為25×30cm,單體壓縮試驗所得的緩沖系數(shù)、應(yīng)力、能量數(shù)據(jù)如表1所示:不同厚度的薄膜,不同尺寸的單體,經(jīng)過壓縮試驗計算分析得出緩沖系數(shù)和應(yīng)力數(shù)據(jù)如表2所示:單體結(jié)構(gòu)試驗結(jié)果證明,充氣壓力的不同對緩沖性能有明顯的影響,根據(jù)產(chǎn)品脆值,重量、跌落高度、結(jié)構(gòu)尺寸,選擇最佳充氣壓力是很重要的,超過某一壓力,充氣壓力越大,緩沖性能越差,充氣壓力過小導(dǎo)致支承力不夠同樣會損壞內(nèi)裝物。從表2中數(shù)據(jù)可知,在薄膜厚度相同,氣墊高度相同的情況下,緩沖系數(shù)與長×寬尺寸有關(guān),表中t=0.19mm,尺寸為20×20cm時,Cmin=4.9,緩沖系數(shù)最小,緩沖效率最高。上述是根據(jù)靜態(tài)壓縮方法求出的緩沖系數(shù)和最大應(yīng)力關(guān)系。本文利用動態(tài)壓縮方法,根據(jù)“跌落試驗方法”,求出了緩沖系數(shù),比靜態(tài)壓縮法求的值小一些(數(shù)據(jù)省略)。(2)帶單獨帶緩沖劑回復(fù)突變試驗結(jié)果圖4為氣墊緩沖包裝示意圖,圖示為左右兩側(cè)氣墊緩沖包裝法。圖4中內(nèi)裝物為模擬內(nèi)裝物,質(zhì)量為1.51kg,外形為平行六面體,尺寸為305×200×105mm3,圖5中為氣墊展開圖,每個氣室均為獨立結(jié)構(gòu),均設(shè)有逆止閥,當(dāng)一個氣室漏氣時,不影響整體緩沖性能,展開圖中的中間氣室,即產(chǎn)品左右端面上的兩個氣室,在加工安裝逆止閥時經(jīng)過兩道封口,一定保證嚴格的密封性。上述氣墊結(jié)構(gòu)與同樣尺寸的聚苯乙烯緩沖結(jié)構(gòu),進行了對比試驗,其結(jié)果如下:a.正弦振動試驗(GB4857.6-84)掃頻振動得出各頻率下的傳遞率如表3所示:從表中數(shù)據(jù)可知,空氣墊緩沖包裝在30Hz以下傳遞率明顯低于聚苯乙烯泡沫塑料,在30Hz以上傳遞率與聚苯乙烯泡沫塑料數(shù)據(jù)很接近,說明氣墊緩沖包裝低頻下的吸振性能較好,在很大頻率范圍不產(chǎn)生共振。b.垂直跌落試驗(GB4857.6-84)從表4中數(shù)據(jù)可知,氣墊的跌落沖擊加速度值普遍低于PS泡沫塑料,其中塊狀2、5面和棒狀的2面,加速度值高于泡沫塑料,其原因是這些面上的氣墊氣室數(shù)量太少,導(dǎo)致緩沖面積過小,使緩沖效果下降,此現(xiàn)象增加氣室數(shù)量是可以避免的。另外,我們對幾十公斤重的洗碗機產(chǎn)品,也進行了氣墊緩沖包裝與聚苯乙烯泡沫塑料的對比試驗,從吸振性和抗沖擊性兩個方面來看,氣墊緩沖性能均優(yōu)于聚苯乙烯泡沫塑料。3空氣墊緩沖包裝的優(yōu)點本文通過對PVC空氣墊緩沖包裝的研究,可得如下結(jié)論:(1)試驗證明,氣墊緩沖包裝,若設(shè)計合理,其吸振性和抗沖擊性能優(yōu)于聚苯乙烯泡沫塑料。(2)空氣墊的緩沖效果與緩沖墊的充氣量、長寬尺寸、薄膜阻隔性有關(guān),調(diào)整充氣量和改變氣室長×寬尺寸及氣室的數(shù)量,可得到最佳的緩沖效果。(3)空氣墊緩沖包裝,耗料少,成本低,不用時可不充氣,節(jié)省貯存空間,大量減少了包裝廢棄物,進一步減少了白色污染。(4)空氣墊緩沖包裝,適合中小型外形無尖端突起的產(chǎn)品,流通環(huán)境溫度為-20~60℃,使用壽命不超過半年。以上是由PVC薄膜組成的空氣墊的性能研究與探討,很不成熟,若選用復(fù)合膜,由于強

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