摘要：采用传统方法设计的缓冲包装结构为发泡聚苯乙烯作为缓冲包装材料，硬质材料，难以降解和回收，不满足环保要求，不能有效避免复合材料的损伤。本文提出了一种基于特种纸的复合缓冲包装的设计方法，以供参考。
关键词：多媒体音箱；纸质缓冲包装；结构设计
前言
随着近几年网购的快速发展，给商品包装行业的发展带来了机遇。但与此同时，随之而来的大量包装废弃物，给生态环境带来了非常大的压力。根据最新公布的数据，2017年双十一单淘宝天猫成交额高达1682亿元，相比2016年的1200亿出头，整整多了475亿元，随之产生的物流包裹就是8.12亿。另一电商平台京东双十一成交额超过了1271亿，也比2016年超过了1000亿元。这些数据背后，就是巨大的包装垃圾的产生。据统计，2015年全国已经产生206亿个快递包裹，估算全年需要消耗的编织袋需要29.6亿条，塑料袋类达到82.6亿个，包装纸箱类99亿个，胶带169.5亿米，包装缓冲物29.7亿个。预测到2018年，包裹这一数字将变成500亿。这一系列的数字一方面可以看出网购的新型消费模式对包装设计带来的契机，另一方面对包装废弃物的回收和再利用的问题。为了电商包装产业的健康快速的发展，我们设计师必须以可持续发展的理念为总的指导方针，创新设计理念，注重绿色包装，减少资源消耗，降低包装垃圾对环境造成的污染问题。
1电商包装的不同之处
传统销售模式下的包装设计和电商平台销售模式下的产品包装设计还是有很多不同之处的。首先，包装的设计的方向侧重点不同。传统的包装主要是为了促成商品的成功交易，通过包装设计上的视觉产达的信息（文字、色彩、图形纹样、排版以及材料触感等）来诱发消费者的购买欲望的，包装充当着“无声的推销员”的作用。所以从包装视觉影响产品销售的结果出发，包装的视觉传达设计自然成了设计要考虑的重要元素。
2脆值的概念与发展
涉及到产品与包装设计的其中一个重要概念，即脆值。脆值泛指产品的耐冲击能力，即产品不产生功能损伤或功能失效所能承受的冲击极限。只有全面了解了脆值定义，在实际设计中对脆值在方向性上具备的差异合理应对，才能设计出合格的产品和包装设计。在家电行业中，产品不发生物理损伤或功能失效所能承受的重力加速度和最大加速度的比值，即称为G值，用G来表示，目前在家电行业中广泛使用。但是，产品的耐冲击能力不是单一受到峰值加速度影响，冲击波形、持续时间等元素也会对产品的耐冲击力变化产生影响。随着包装设计系统的发展，破损边界的概念更多的应用到了包装设计中，从多种元素量变化突破了设计人员对旧有包装设计的认识，意识到保证产品安全上采用的矩形脉冲估算方法相对传统，无法全面解决各个因素对产品产生的冲击，若想解决上述问题，必须找到预测产品破损的方法，才能有效降低产品损失。
3脆值的确定及提高产品脆值的方法
经验估算法、试验测定法都可作为脆值的确定方法，其中试验测定法是属于比较精确的方法，但相对其精确度对来说，试验成本也很高，因为这种方法必须具备侧录仪器和试验设备才可以。但是由于脆值试验所具备的破坏特性，对于单价很高，并且更新换代很快的电视机产品来说并不合适。通过相关数据的研究显示，在结构失效问题上，局部裂纹、表面摩擦损伤等外壳问题占据了主要影响因素，还有由结构失效引起的液晶屏和显像管破损、移位等，因此，在设计产品和包装时要仔细分析液晶屏、外壳和包装三者之间的受力关系，在提高产品脆值的同时，寻求到产品设计和包装设计之间成本的平衡。
4缓冲包装的力学模型及对包装设计的启示
变形过程中产生的能量损耗是泡沫塑料缓冲机理，一般包括由基体变形产生的能量损耗；基体单元间摩擦产生的能量损耗；开孔泡沫塑料中流体的粘性流动产生的能量损耗；闭孔结中气体的不可逆压缩产生的能量损耗。因此，在设计缓冲包装时，要想缓冲效果越好，所选取的缓冲材料单位体积吸收能量就要越大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我们可以用C代表缓冲系数，Q代表作用于缓冲材料上的应力，E代表单位体积缓冲材料所吸收的能量，用公式来表示，即：C=Q/E，从这个公式我们可以看出，当缓冲材料单位体积吸收的能量越多，则缓冲系数越小。
5包装材料的选用
缓冲衬垫采用白卡纸板替代泡沫塑料等非绿色环保材料，通过折叠成型，来达到保护产品的作用。采用箱纸板作为产品销售包装所用的包装材料，采用瓦楞纸箱进行产品的集合包装设计，以实现包装设计中包装材料使用的绿色化。
6缓冲衬垫实用性对比分析
采用发泡泡沫塑料进行产品的缓冲包装设计，其优点是生产方便，包装方便，减振防冲击性好，成本低；但其严重的缺点是发泡泡沫塑料会造成对环境的“白色污染”。而使用纸板材料进行缓冲包装的设计，将会很好的避免造成对周围环境的影响。用纸板折叠成型的缓冲衬垫，在运输和储藏过程中所需空间小，具有质量轻，方便使用等特点。用于多媒体音箱的缓冲包装时，由于纸板厚度小，制成结构框架后，能留有足够的空间方便放置其它不需要进行缓冲的附件，能够很大程度的节省材料和减小产品的包装体积和质量。并且将缓冲衬垫置于销售包装盒之后，由于纸盒对其的固定支撑作用，使得缓冲衬垫的强度增强，因此对于多媒体音箱这种质量轻、体积小的产品，使用纸板通过折叠成型制成的缓冲衬垫就能满足产品的缓冲要求。
7基于特种纸的复合材料缓冲包装结构设计方法
7.1特种纸选材依据及总体包装设计
特种纸是利用抄纸机将不同的纤维抄制成具有特殊机能的纸张，凡是有特殊用处的纸材，均被称作特种纸。本节选用蜂窝一瓦楞特种纸作为缓冲包装结构材料，主要原因如下。
7.1.1在冲压环境下，不仅要考虑到不时发生的大幅载荷冲击，还要考虑通常发生在运送中的小幅载荷冲击。长时间的小幅载荷会导致运送物品受损。蜂窝•瓦楞特种纸能同时具备大幅载荷和小幅载荷的缓冲条件。
7.1.2蜂窝•瓦楞复合特种纸综合了蜂窝纸板和瓦楞纸板的优势，改善了低压力下蜂窝纸板缓冲能力差的缺点，增强了蜂窝纸板的边压能力。由于复合材料相对较轻，侧放导致受力面积变大，所受压力变小，所以本节选用局部缓冲作为缓冲包装方式，该方式不但能够节约缓冲材料，还可适当调节蜂窝•瓦楞特种纸的压力状况。复合材料侧放后平面跨度变大，导致中间部位变形，应在中间部位安装缓冲支撑块。
7.2复合材料跌落过程数值模拟
设计缓冲包装结构的目的是保证复合材料在跌落过程中不发生损伤，但复合材料的跌落是在非常短的时间内发生的，在剧烈的动态碰撞冲击载荷下，会产生一系列复杂非线性动态响应的过程，在整个复合材料跌落过程中并行存在接触非线性、几何非线性以及材料非线性。所以，本节通过显示积分法对复合材料的跌落过程进行数值模拟，构建的数值模拟运动方程，公式描述如下：
Ma+Cv+Ks=Fex（1）
式（1）中，M为总体质量矩阵；C为总体阻尼矩阵；K为总体刚度矩阵；a为加速度向量；v为速度向量；s为位移向量；Fex为包括碰撞力的外力向量。其中，刚度矩阵K主要取决于复合材料的材料属性与几何性质，质量矩阵M主要取决于复合材料的密度。
结束语
在实际设计工作中，要注重在产品设计时提高产品的脆值，从而为缓冲包装设计打下好的基础。对于缓冲材料的基本特性，缓冲包装的力学模型要有一定的了解，才能充分利用缓冲材料的特性，保证产品运输安全和包装设计的经济性。
参考文献：
[1]孙诚.包装结构设计[M].北京：中国轻工业出版社，2014.
[2]吴将，朱志宇．并行缓冲控制器的模块级数据流结构设计．电子设计工程，2014；22（7）：54—56
论文作者:廖泽顺
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/17
标签：产品论文; 包装设计论文; 复合材料论文; 材料论文; 衬垫论文; 载荷论文; 蜂窝论文; 《基层建设》2018年第25期论文;