包 裝 設 計 紀 要1、 包裝緩沖材的選用由于包裝技術的進步，現有各種方法與程序可資利用，但每一種方法和程序，其適用范圍都有一定的限度。所以，緩沖設計時必須了解產品的需要和環境的實際需求。因此對緩沖材的選用，需注意以下幾點：a、 產品的性質：產品的脆度（fragility）、重量（weight）及表面保護（Surface finish）b、 緩沖材料的特性：復原性（Resiliency）、壓縮永久應變（Compression set）、失厚（Drift）、吸液能力（Liquid absorption capacity）、PH值（PH value）及發塵性（Dusting）c、 緩沖材料的種類與特性：緩沖材料對振動和沖擊的吸收性，通常以材料的剛性和柔軟性作為判斷依據，緩沖系數較小、吸收能量較大的材料，就是吸收性較好的緩沖材料。目前緩沖材料吸收性能較好而緩沖系數在3以下的有發泡聚苯乙烯、發泡聚氨基酸甲酸酯等。、發泡聚苯乙烯（PS，Foamed polystyrene） 發泡倍率及密度（g/cm3）：67倍/0.015、 50倍/0.020、40倍/0.025、30倍/0.030 特征：成型加工容易，重量輕，吸水、吸濕性低，外觀良好，緩沖效果佳，不老化，隔熱與保溫效果好，廢棄處理困難。、發泡聚乙烯（PE，Foamed polyethyrene） 發泡倍率及密度（g/cm3）： 特征：壓縮強度大、適用較大荷重范圍；復原性好，能迅速回復到接近原來之形狀；制作方便，外觀效果良好，廢棄處理安全環保；采用醋酸烯酯系列粘接劑加工；2、 緩沖應用技巧、一般技巧a、 完全納入法填充：使用包裝將產品全部包裹在內b、 角墊式： 、調整應力面積之技巧a、 增大受力面積：在產品與緩沖材之間增加一層硬制材料b、 減少受力面積：3、 發泡聚乙烯（PE）緩沖包裝設計設計程序：a、確定產品的強度，b、確定流通期間可能的環境因素，c、計算達成保護功能的PE量產品強度值范圍極端精密 飛機高度計、硬式磁碟機1525 GS非常精密 醫學診斷器、X射線裝備2540 GS精 密 電腦終端機、電子打字機、收銀機4060 GS稍 精 密 立體音響、電視機、磁碟機6085 GS稍 堅 硬 主要機械裝備、家具85115 GS堅 硬 鋸床、機械工具115 GS產品重量與典型落下高度對照表包裝貨物重量（Lb） 搬運狀態 落下高度（in） 010 一人拋擲 42 1020 一人提攜 36 2050 一人拋擲 30 50100 二人合抬 24 100250 輕設備搬運 18 250以上 重設備搬運 12根據產品的G因素、包裝材的動態緩沖特性曲線，來決定所需緩沖材的密度與厚度。下一步就要計算緩沖之承力面積（Bearing Area），承力面積（A）=產品重量（W）/靜應力（）承力面積（A）=產品容許最大加速度G*產品重量（W）/最大應力（）緩沖材的厚度（t）=C* h / GC：緩沖系數， h：落下高度， G：產品容許的加速度值（單位g）4、 確認設計上的限制條件計算出具有足夠保護功能的緩沖量后，還需考慮三個因素：壓縮潛變、緩沖溫度的影響及彎曲的可能性。a、 壓縮潛變（Creep）是指材料在一恒定的荷重下，經過一定時間后厚度減少（推薦Max=10%）。增大承力面積可以減少壓縮潛變。b、 溫度之影響：過高變軟，過低變硬。c、 彎曲問題：彎曲容易程度取決于寬度與厚度之比值，太長或太薄易于發生彎曲。典型運輸工具的外源頻率運輸方式 頻 率 范 圍 運 輸 情 況火 車 2 - 7Hz （箱體） 鐵道上運行 50 - 70Hz （結構） 汽 車 2 - 7Hz （箱體） 正常高速公路 15 - 20Hz （輪胎） 飛 機 50 - 70Hz （結構） 飛機機艙板 2 - 10Hz （推進器） 100 - 200Hz （噴射） 船 舶 0.1- 11Hz （甲板） 海運 5- 200Hz （防水壁） *1、與緩沖材的支持面積相比，如果厚度太厚，當受到外力時會產生破壞，使得壓縮潛變與G值增大，導致產品損壞。對策：Amin（1.33t）2 Amin：最少荷重面積， t：緩沖厚度*2、對商品而言，其支持部位與面積如果不適當會發生下列兩種情形：a、 受到沖擊時，如果產品與緩沖材接觸部分強度不能承受沖擊，該部分會損壞；b、 受到沖擊時，如果產品發生過大的彎曲或扭應力，商品也會損壞；對策：擴大受力面積，使支撐部分強度可能發生的最大應力 減少支撐部位的距離，使支撐部位間產品的彎曲或扭應力可能發生的最大彎曲或扭應力參考書目：1、緩沖包裝系統 曾漢壽著 臺灣包裝工業雜志社編印 中華民國79年10月31日初版 緩沖材包裝設計基礎知識沖擊和振動是包裝件在流通過程中受到的兩種主要負荷。例如在運輸途中，常因為運輸工具的行駛、搬運和掉落下來而造成損害。為了實現包裝減損，包裝結構必須有合理的緩沖能力和防振能力。根據物體的受力分析：FMa（W/g）aW（a/g）WGF力；M物體的質量；A物體的加速度；W物體的重力；g重力加速度；G產品的脆值。只有物體受到的沖擊力小于使其受損的最小沖擊力，物體才不會受到損壞。即F需小于一定值，由于FWG且W的值一定，所以G需小于一定值。在包裝方面，把G的取值定義為產品抵抗破壞的能力，提出一個重要的概念，就是脆值。一個產品所能承受的加速度，等于若干個重力加速度時，該物體仍不致于損壞，其加速度a對重力加速度g的倍數（a/g），即稱為該物體的脆值（G）。脆值較小的物體抵抗破壞的能力弱，脆值較大的物體抵抗破壞的能力強。緩沖包裝的目的在于保護產品，通過緩沖材的緩沖作用，使產品受到的沖擊加速度小于產品的脆值（G），以達到緩沖包裝保護的作用。緩沖的主要功能之一，在于吸收能量，物體在運送與搬運時，常發生沖擊或運動，其沖擊或振動的能量，即賴于緩沖材料賴吸收。具體來說，緩沖功能如下：（1） 分散力量緩沖材料可以將強烈的力量，分布在較達的面積上，因而降低產品所受的沖擊力，以避免應力集中于產品表面的某一點。（2） 減少移動或振動緩沖材料采用適當時，可阻止產品在包裝箱內的移動，因而由外力作用所發生的振動，也可以有阻壓的作用。（3） 防止表面破損產品有適當的緩沖材料保護后，可以防止其表面因其他物體的沖擊而破壞。包裝材料的種類繁多，其使用的方法也各不同，可以在不同的情況下減輕產品所受的沖擊力。最簡單的方法，是將產品周圍全用緩沖材料包裝或填滿，不留空隙。通常采用的緩沖材料由纖維、橡皮、玻璃纖維等，每種材料各有其不同的特性，其緩沖作用的效能也不同，高低差別可能很大，所以在選擇緩沖材料和設計包裝時，必須考慮各項有關因素。緩沖物必需具有相當程度的可壓性，以使包裝物在受到減速度時，具有足夠的阻壓。為了達到這一目的，緩沖設計必需妥善配合實際情況，在遇到外力作用時，外力能被充分吸收，因而將所產生的沖擊力減到安全的范圍內。因此設計時必需考慮到緩沖材的可壓縮和承受負荷的能力，將緩沖材設計成最適當的外形。EPS、EPE是我們通常使用的兩種非線性緩沖材料，通過它們的緩沖包裝保護作用來吸收沖擊能力，確保產品的安全。EPS、EPE的設計流程基本一樣，下面作簡單的總結如：第一步驟：確定產品的強度本步驟在于獲得產品的強度，以決定緩沖材的使用量。因為一項產品所面臨的最劇烈的危害之一，就是經由沖擊所造成的沖擊。一項產品的強度是依據產品能承受的最大減速度所建立起來的。由于每一件產品均由許多脆弱點，較低的脆度值，即為產品的脆值。事實上脆值的決定，是將產品經由一系列劇烈減速度（沖擊），以找出發生損壞的最小G值，所以產品的強度測試過程是非常重要的過程。通常利用臆測的方式決定產品的強度是很危險的。因為G值如果估測的太低，二產品能承受較大的沖擊，可能造成過度包裝致形成不必要的浪費。反之，如果估測產品的強度過高，而產品又不能承受預期高的沖擊，則可能造成包裝不足，導致損壞情況的發生。但在很多情況下，由于無法通過大量的測試來對產品進行強度的測試，因而無發獲知產品的實際強度，就可根據以往的經驗建立產品強度值作為參考，以作為估測產品強度的指引，但表中的所列值并不等于實測的數值：根據山特UPS產品的特性，屬于“精密”這一等級，脆值G大約在4060的范圍。緩沖包裝設計時可以參考相應的數據進行，但是一旦產品強度數值無法達到預期所需的強度，則該產品有必要重新修正或重新設計。第二步驟；確定流通期間遇到的環境因素產品的強度一經決定，包裝設計時就要將其強度以產品所需面臨的搬運與運輸環境作比較。其次就是要設定產品遭受沖擊的次數。根據產品的重量來估算產品可能會發生的跌落高度，在最大跌落高度范圍內對產品進行保護。例如山特的跌落試驗規范就列出了不同運輸狀態和重量下產品進行跌落試驗時的高度，緩沖包裝設計必須通過跌落試驗的驗證。第三步驟：計算達成保護功能所需的緩沖材EPE的需要量決定了產品強度與搬運環境（指跌落高度）后，就可計算出適當強度（密度）與厚度的緩沖材EPE需要量。介入本步驟最重要的程序就是選擇一個具有保護產品功能的材料密度、厚度和使用量。發揮緩沖材料功能所需的量，所指的就是保護產品所需的用量，但不考慮外裝容器的有利影響或產品的形狀。為了計算合乎功能需求的緩沖襯墊，首先必需找出EPE的適當密度與厚度，以此來正確運用EPE的動態緩沖特性曲線（又叫最大加速度靜應力曲線）。動態緩沖特性曲線是顯示某種厚度的包裝材料，在不同沖擊基準下得的到一系列特征參數，是緩沖材設計時的重要得參考依據。動態緩沖特性曲線的產生是利用一已知的重錘，經由一特定的高度落下，撞擊在緩沖材樣品上，并讓緩沖材料所受到的沖擊轉換成一定的沖擊數量值。簡而言知，模擬測試產品落下的高度，是根據產品的重量相對升高，在曲線的每一個點代表一個已知重量的產品，要使用多大荷重的緩沖及傳遞到產品的沖擊力的大小。由于產品的脆值G是已知的，而且產品的跌落高度也由它的重量來選定，設計時就可據此來決定足夠保護產品所需緩沖材料的密度與厚度，這些可以由相交于動態緩沖特性曲線對應的產品脆值G值的水平線上獲得。假如此密度與厚度通過或低于水平線下，就可視此緩沖材可在承受范圍之內，而不至于讓產品產生過大的沖擊力。針對緩沖包裝設計方法，國家也頒發相關的國標規范（GB816687），我們在緩沖包裝設計時可以作相應