纸浆模塑缓冲结构设计原理的研究(一)
纸浆模塑缓冲结构设计原理的研究(一)
摘要 根据纸浆模塑缓冲结构单元的静态压缩曲线研究了纸浆模塑缓冲包装结构设计的原理。纸浆模塑缓冲结构单元的静态压缩曲线分为3个阶段—— 弹性变形阶段、塑性变形阶段及压溃变形阶段。在实验条件下，纸浆模塑缓冲结构单元发生弹性变形的极限载荷是最大载荷的80%左右。缓冲结构单元为n个的纸浆模塑制品承受的最大载荷是缓冲结构单元为1个的纸浆模塑制品承受最大载荷的n倍以上。以此，进一步探讨了纸浆模塑缓冲结构设计的原理。
关键词 纸浆模塑 缓冲性能 结构设计 静态压缩
近十几年来，纸浆模塑制品迅速发展，广泛用于农畜产品、医药、食品、工业产品的缓冲包装。纸浆模塑以纸浆（或废纸）为主要原料，经碎解制浆、调料后，注入模具中成型、干燥即得。它与传统的纸包装制品区别在于它由植物纤维直接成形，而不是先制成纸或纸板再制成包装品。与常用的泡沫塑料缓冲包装材料相比，纸浆模塑制品彻底解决了制造过程及包装废弃物对环境的危害与污染问题。当前，人们对纸浆模塑制品制造过程中的制浆、成形设备和工艺进行了广泛深入的研究，但对纸浆模塑缓冲结构设计研究不多，尤其是纸浆模塑用于工业产品如家用电器、电子产品、仪器仪表等的缓冲包装时，缺少设计的理论基础。
当纸浆模塑用于工业产品的缓冲包装时，和泡沫塑料缓冲能力相近但作用方式不同，它利用受力后的结构变形吸收外界的能量，减少产品受到的冲击和振动，而泡沫塑料受力后材料本身变形，吸收外界的能量。纸浆模塑的缓冲作用主要依靠结构单元来实现，常见的结构单元形式有4种，即肋状、塔状、座状和椅状，它们的缓冲能力是结构单元侧壁的周长的函数，而不是受力面积的函数。
本论文研究了静载荷作用下的纸浆模塑缓冲结构单元的载荷.变形曲线，据此提出了一种纸浆模塑缓冲包装结构设计的构想。
1 实验
实验用的纸浆模塑缓冲衬垫用于包装打印机，由废纸制成，它是由多个各种不同的结构单元组成，实验所选用的结构单元为肋状，截面形状是四边形，斜角a为6度（如图1）。结构单元大小以长×宽×高来表示。
把纸浆模塑缓冲衬垫中的不同的结构单元分离出来，进行静态压缩实验。用日本岛津公司生产的67.5000A型电子万能试验机（载荷测定精度为指示载荷的± 5%，加载速度精度为指定速度的±0.1%），按照GB8168-87标准中的“A法”对试样进行实验，即试验机以12±3mm/min的速度沿高度方向对样品逐渐施压，压缩过程中自动记录压力及相应的变形，并绘成曲线。
(待续)
