[发明专利]一种柱状空气垫缓冲包装设计方法

说明书

本发明公开了一种柱状空气垫缓冲包装设计方法，其特征在于依据产品的尺寸、重量和脆值等产品特性，首先确定柱状空气垫的宽度和气室长度，引入最大等效应力的概念，并依据跌落过程中最大冲击加速度与产品脆值的关系，通过计算确定柱状空气垫的最大等效应力，忽略跌落过程中空气温度变化和柱状空气垫薄膜材料的弹性变形，利用空气静力学理论，建立了缓冲系数与柱状空气垫在厚度方向应变的数学关系。优点：简化了设计流程，降低了计算难度，提高了缓冲设计效率。

技术领域

本发明涉及利用柱状空气垫做为产品缓冲包装时柱状空气垫的设计方法,更具体地，是有关柱状缓冲空气垫充气压力和气室直径的确定方法。

背景技术

缓冲包装是电子产品、家用电器、仪器仪表、玻璃陶瓷等各种易损易碎物品运输过程中不可缺少的环节，对产品运输安全起着重要的作用。目前常用的缓冲包装材料主要有发泡塑料、纸板等。随着绿色包装兴起和“限塑令”的实施，发泡塑料由于无法自然分解且燃烧时具有毒性等劣势，成为实现绿色包装的重大阻碍，在缓冲包装材料市场上冲到重大冲击。用纸板作为缓冲材料在后期的包装处理阶段，无疑比发泡塑料具有极大优势，但前期纸板生产需要耗费大量资源，生产过程中也具有污染性。在这种情况下，使用自然空气填充的新型包装系统—柱状空气垫(又称缓冲气柱袋)受到各界重视，成为最具环保概念的缓冲包装材料之一，表现出极大的发展潜力。与泡沫塑料、瓦楞纸板、蜂窝纸板等缓冲包装材料相比较，柱状空气垫的弹性、湿度稳定性、复原性、弱吸湿性比较优良，同时具有结构简单、应用范围广、良好的经济效益和环保效益，正柱状空气垫具有以上优点，其应用越来越广泛。

虽然不少文献公开了柱状空气垫的缓冲性能的影响因素，以及缓冲性能随各因素的变化趋势，但并未给出柱状空气垫缓冲包装的设计方法。目前，在工程应用中，柱状空气垫仍旧是依据经验进行设计，然后通过跌落试验验证设计的合理性，降低了设计效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供这一种柱状空气垫缓冲包装的设计方法，克服现有技术的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供一种柱状空气垫缓冲包装的设计方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1，测量直柱体产品跌落面的等效长度L_p和等效宽度W_p或测量直柱体产品的高度H_p和直径D_p，测量直柱体产品质量m；

步骤2，确定柱状空气垫气室长度L，气柱袋宽度W，当包装直柱体产品时，取L＝W_p、W＝L_p或取L＝H_p、W＝D_p；

步骤3，确定柱状空气垫的最大等效应力σ_me，产品所受的冲击加速度G_m最大不能超过产品脆值G_c，柱状空气垫收到的最大等效应力为由G_m≤G_c得，要保证产品在跌落过程中不破损，柱状空气垫受的等效应力必须满足：

其中，g为重力加速度，

以产品位于破损与不破损临界状态时进行计算，允许作用在气柱袋上的最最大等效应力为：

步骤4，针对柱状空气垫缓冲包装设计的已知条件，分为两种情况进行设计：

第一种：气室厚度一定，求最佳充气气压，

(1)计算柱状空气垫缓冲性能需要满足的条件，当包装件从一定高度跌落下来，由产品安全条件，可得

其中，C为柱状空气垫缓冲系数；H为产品跌落高度；D为气室厚度。

以产品位于破损与不破损临界状态时进行计算，柱状空气垫的缓冲系数最大为