塑料薄膜空氣墊的制備與研究

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(fèi)。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(yùn)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(dú)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?。怀錃鈮毫μ?，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(yùn)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(yùn)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(jìn)行了拉伸強(qiáng)度和熱封強(qiáng)度試驗的基礎(chǔ)上，進(jìn)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(dú)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(dú)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(yán)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(jìn)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(jī)產(chǎn)品，也進(jìn)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(diǎn)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(jìn)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(qiáng)