包裝工藝的物理學基礎

1、2022-3-3包裝工藝學講義1n第一部分第一部分 包裝工藝基礎理論包裝工藝基礎理論n第二部分第二部分 通用包裝工藝通用包裝工藝n第三部分第三部分 專用包裝工藝專用包裝工藝n第四部分第四部分 包裝工藝過程控制包裝工藝過程控制 包裝工藝學講義包裝工藝學講義2022-3-3包裝工藝學講義2第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎第二章第二章 包裝工藝的化學基礎包裝工藝的化學基礎第三章第三章 包裝工藝的微生物學基礎包裝工藝的微生物學基礎第四章第四章 包裝工藝的氣象環(huán)境學基礎包裝工藝的氣象環(huán)境學基礎第一部分第一部分 包裝工藝基礎理論包裝工藝基礎理論2022-3-3包裝工藝學講義3 學習要

2、點學習要點1、產(chǎn)品的物理性質。、產(chǎn)品的物理性質。2、產(chǎn)品的物理變化。、產(chǎn)品的物理變化。3、力學因素對儲運條件的影響。、力學因素對儲運條件的影響。第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎2022-3-3包裝工藝學講義4一、基本概念一、基本概念 1、物理性質：物質不需要經(jīng)過化學變化就能表現(xiàn)出、物理性質：物質不需要經(jīng)過化學變化就能表現(xiàn)出來的性質。如：溫度、熔點、密度、狀態(tài)等。來的性質。如：溫度、熔點、密度、狀態(tài)等。 2、機械性質：產(chǎn)品在機械運動過程中表現(xiàn)出來的物機械性質：產(chǎn)品在機械運動過程中表現(xiàn)出來的物理性質，包括力學性質、材料屬性、結構形狀等。如：尺理性質，包括力學性質、材料屬性、結

3、構形狀等。如：尺寸、質量、硬度、剛度、固有頻率、彈性、機械損傷等。寸、質量、硬度、剛度、固有頻率、彈性、機械損傷等。 3、影響產(chǎn)品物理性質的因素：影響產(chǎn)品物理性質的因素： 產(chǎn)品的成份：構成產(chǎn)品的原材料。產(chǎn)品的成份：構成產(chǎn)品的原材料。 產(chǎn)品的結構：表面形狀、結構尺寸等。產(chǎn)品的結構：表面形狀、結構尺寸等。第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎2022-3-3包裝工藝學講義5 外部環(huán)境：溫度、濕度、壓強、時間、電場、磁外部環(huán)境：溫度、濕度、壓強、時間、電場、磁場、風沙、熱、力、聲、光、電等場、風沙、熱、力、聲、光、電等 。二、產(chǎn)品在流通中的物理變化二、產(chǎn)品在流通中的物理變化1、三態(tài)變

4、化（氣、液、固）三態(tài)變化（氣、液、固） 揮發(fā)與干縮：揮發(fā)指液態(tài)、液化的氣態(tài)或固態(tài)物揮發(fā)與干縮：揮發(fā)指液態(tài)、液化的氣態(tài)或固態(tài)物質在常溫常壓下轉變成氣態(tài)的過程。質在常溫常壓下轉變成氣態(tài)的過程。 影響因素：沸點、環(huán)境溫度、濕度、相鄰氣體壓力、影響因素：沸點、環(huán)境溫度、濕度、相鄰氣體壓力、流動速度及接觸面積等相關。流動速度及接觸面積等相關。第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎2022-3-3包裝工藝學講義6 溶解（溶化）與風化：溶解指溶質分散于溶劑溶解（溶化）與風化：溶解指溶質分散于溶劑中成為溶液的過程。中成為溶液的過程。 影響因素：吸濕性、水溶性、吸濕點。影響因素：吸濕性、水溶性、

5、吸濕點。 熔化與凝固：熔化指產(chǎn)品受熱后從固態(tài)轉變?yōu)槿刍c凝固：熔化指產(chǎn)品受熱后從固態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)的過程。液態(tài)的過程。 影響因素：產(chǎn)品熔點、環(huán)境溫度。影響因素：產(chǎn)品熔點、環(huán)境溫度。 2、滲漏與滲透滲漏與滲透 滲漏：指氣態(tài)、液態(tài)或粉狀固態(tài)產(chǎn)品由于包裝品滲漏：指氣態(tài)、液態(tài)或粉狀固態(tài)產(chǎn)品由于包裝品材質或封口質量等原因造成產(chǎn)品的滲出、泄漏現(xiàn)象。材質或封口質量等原因造成產(chǎn)品的滲出、泄漏現(xiàn)象。 影響因素：包裝質量、機械損傷、環(huán)境變化等。影響因素：包裝質量、機械損傷、環(huán)境變化等。第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎2022-3-3包裝工藝學講義7 滲透：指氣體或蒸汽直接溶進包裝材料的一側滲透：

6、指氣體或蒸汽直接溶進包裝材料的一側表面，通過向材料本體的擴散，從另一側表面析出的表面，通過向材料本體的擴散，從另一側表面析出的過程。影響因素：分壓梯度。過程。影響因素：分壓梯度。 3、機械性質變化：表面形狀損傷、尺寸精度、位機械性質變化：表面形狀損傷、尺寸精度、位置精度、裝配精度、硬度等的變化。置精度、裝配精度、硬度等的變化。 4、其它變化其它變化 導熱性導熱性: :指產(chǎn)品傳遞熱能的性質指產(chǎn)品傳遞熱能的性質。 影響因素影響因素:產(chǎn)品的材質、結構形式、尺寸、加工方產(chǎn)品的材質、結構形式、尺寸、加工方法等。法等。第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎2022-3-3包裝工藝學講義8

7、耐熱性耐熱性: :產(chǎn)品承受熱能的性質產(chǎn)品承受熱能的性質。 影響因素影響因素: :產(chǎn)品的導熱性、膨脹系數(shù)、環(huán)境因素等。產(chǎn)品的導熱性、膨脹系數(shù)、環(huán)境因素等。 場強變化場強變化: :指電場指電場、磁場、靜電場、輻射場等的、磁場、靜電場、輻射場等的變化。變化。 影響因素影響因素: :產(chǎn)品的材質、結構等。產(chǎn)品的材質、結構等。 光學性質光學性質: :產(chǎn)品對光的敏感程度產(chǎn)品對光的敏感程度。 影響因素影響因素: :光的強度光的強度、材料的透明度、吸光、反射、材料的透明度、吸光、反射、折射、色散度等。折射、色散度等。第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎2022-3-3包裝工藝學講義9第一章第一

8、章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎三、力學因素對儲運條件的影響三、力學因素對儲運條件的影響 1、 裝卸環(huán)境的影響裝卸環(huán)境的影響 2、運輸損壞和運輸環(huán)境、運輸損壞和運輸環(huán)境 3、儲存過程中的損壞、儲存過程中的損壞2022-3-3包裝工藝學講義10第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎三、力學因素對儲運條件的影響三、力學因素對儲運條件的影響 1、 裝卸環(huán)境的影響裝卸環(huán)境的影響 碰撞：包裝件在能量作用下發(fā)生撞擊。碰撞：包裝件在能量作用下發(fā)生撞擊。 沖擊：碰撞引起的力的作用。沖擊：碰撞引起的力的作用。 跌落：垂直向下的碰撞。跌落：垂直向下的碰撞。 產(chǎn)品的脆值：產(chǎn)品不發(fā)生物理的

9、或功能的損產(chǎn)品的脆值：產(chǎn)品不發(fā)生物理的或功能的損傷所承受的最大加速度值。用傷所承受的最大加速度值。用G表示。表示。GB8166-87緩沖包裝設計方法緩沖包裝設計方法2022-3-3包裝工藝學講義11第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎包裝件容易跌落的高度計算包裝件容易跌落的高度計算 H=300H=300m m-1/2 -1/2 （經(jīng)驗公式（經(jīng)驗公式 適用于適用于m16kgm16kg包裝件）包裝件） HH跌落高度（跌落高度（cmcm） mm包裝件質量（包裝件質量（kgkg）例題：有一包裝件質量為例題：有一包裝件質量為45kg45kg，計算最容易跌落的高度，計算最容易跌落的高度

10、H=300 H=300 1/45 44.8(cm)1/45 44.8(cm)2022-3-3包裝工藝學講義12第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎 跌落沖擊力和沖擊加速度計算跌落沖擊力和沖擊加速度計算 沖量：力和力的作用時間的乘積。描述力對物體作用沖量：力和力的作用時間的乘積。描述力對物體作用時間的累積效應。時間的累積效應。 動量：物體的質量和運動速度的乘積。描述物體運動動量：物體的質量和運動速度的乘積。描述物體運動狀態(tài)的物理量。狀態(tài)的物理量。 動量定理：物體所受合力的沖量等于物體的動量變化。動量定理：物體所受合力的沖量等于物體的動量變化。 )(1)(1212vvmtFvvm

11、PFt2022-3-3包裝工藝學講義13第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎例題：某產(chǎn)品質量為10kg，由1m 高自由跌落到地面而無反彈，測得沖擊作用時間為0.005s，若是落到緩沖材料上，沖擊作用時間為0.08s。 比較兩種沖擊下產(chǎn)品受到的平均沖擊力。 若沖擊力呈半正玄波形 時，求兩種情況下的最大沖擊力。解：tmFtFsin)(0/43. 418 . 92221vsmghv第一種情況下兩種沖擊力分別為：2022-3-3包裝工藝學講義14NvmtFNvmtF8 .55343. 41008. 01)(0(1886043. 410005. 01)(0(1122111第一章第一章

12、包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎第二種情況下兩種沖擊力分別為：NmvFNmvFFmdtFmvvvmvvFtFmmttm174008. 043. 41014. 32227820005. 043. 41014. 3222)(2)()(sin)(1211011212方向相反2022-3-3包裝工藝學講義15第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎產(chǎn)品受到的平均沖擊力為：產(chǎn)品受到的平均沖擊力為： 產(chǎn)品受到的最大沖擊加速度為：產(chǎn)品受到的最大沖擊加速度為：NFNF11472/ )17408 .553(183402/ )278208860(21gsmvagsmvamaFmm75.17/

13、97.17308. 043. 414. 3284/45.2783005. 043. 414. 3221221112022-3-3包裝工藝學講義16第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎2 2、運輸損壞和運輸環(huán)境運輸損壞和運輸環(huán)境主要受力形式為振動與沖擊主要受力形式為振動與沖擊鐵路運輸鐵路運輸路基和鐵軌接頭產(chǎn)生的周期性振動；路基和鐵軌接頭產(chǎn)生的周期性振動；編組連掛、加速、減速、剎車造成的沖擊。編組連掛、加速、減速、剎車造成的沖擊。公路運輸公路運輸路面狀況、車輛減震產(chǎn)生的振動；路面狀況、車輛減震產(chǎn)生的振動；加速、減速、剎車、散裝產(chǎn)生的沖擊。加速、減速、剎車、散裝產(chǎn)生的沖擊。2022

14、-3-3包裝工藝學講義17第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎船舶運輸船舶運輸受發(fā)動機和螺旋槳低頻周期性振動；受發(fā)動機和螺旋槳低頻周期性振動；波浪造成的振動和沖擊。波浪造成的振動和沖擊。飛機運輸飛機運輸滑行、起飛或強氣流產(chǎn)生的振動；滑行、起飛或強氣流產(chǎn)生的振動；飛機著陸時產(chǎn)生的沖擊；飛機著陸時產(chǎn)生的沖擊；低氣壓造成密封包裝件的破損。低氣壓造成密封包裝件的破損。2022-3-3包裝工藝學講義18第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎振動傳遞率公式振動傳遞率公式線性振動傳遞率公式線性振動傳遞率公式T TR R振動傳遞率振動傳遞率阻尼比（阻尼比（ =C/C =C/C

15、c c）CC系統(tǒng)阻尼系數(shù)系統(tǒng)阻尼系數(shù)C Cc c系統(tǒng)臨界阻尼系數(shù)系統(tǒng)臨界阻尼系數(shù) （C Cc c=2mk =2mk ）KK彈性系數(shù)彈性系數(shù)頻率比（頻率比（=f/f=f/fn n）ff輸入頻率輸入頻率f fn n系統(tǒng)的固有頻率系統(tǒng)的固有頻率2222)2()1 ()2(1RT2022-3-3包裝工藝學講義19第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎分析：若0當1時，則 共振；當 時，則越大，TR值越小。非線性彈性系統(tǒng)振動傳遞率的計算非常復雜，通常采用對材料進行試驗的方法測量，形成振動頻率與傳遞率曲線。211RT222022-3-3包裝工藝學講義20第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包

16、裝工藝的物理學基礎3 3、儲存過程中的損壞儲存過程中的損壞堆碼負載：包裝件在堆碼時受到的最大壓力堆碼負載：包裝件在堆碼時受到的最大壓力P P壓損載荷：造成包裝件堆碼損壞的堆碼負載壓損載荷：造成包裝件堆碼損壞的堆碼負載P PCFLCFL蠕變：受靜載荷作用下物體發(fā)生單向變形的損壞形式蠕變：受靜載荷作用下物體發(fā)生單向變形的損壞形式瓦楞紙箱的壓損載荷計算公式瓦楞紙箱的壓損載荷計算公式KK系數(shù)常數(shù)；系數(shù)常數(shù)；ZZ紙箱的承載周長；紙箱的承載周長；EE紙板的邊緣壓潰；紙板的邊緣壓潰；SS紙板的挺度。紙板的挺度。414321SEKZPCFL2022-3-3包裝工藝學講義21第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包

17、裝工藝的物理學基礎散裝堆碼中堆碼負載的計算散裝堆碼中堆碼負載的計算 P = W(n-1)P = W(n-1)WW單個包裝件的重量單個包裝件的重量 kgkgnn堆碼層數(shù)堆碼層數(shù)托盤組裝堆碼中堆碼負載的計算托盤組裝堆碼中堆碼負載的計算例題：已知紙箱尺寸為例題：已知紙箱尺寸為500500330330250250（mmmm）, ,重量為重量為5.5kg5.5kg，分，分5 5層碼在層碼在1200120010001000（mmmm）、重量）、重量15.5kg15.5kg的的托盤上，每層放托盤上，每層放7 7個紙箱，最多堆碼個紙箱，最多堆碼3 3個托盤，托盤底個托盤，托盤底面支撐楞寬面支撐楞寬100100

18、（mmmm），求紙箱的最大堆碼負載），求紙箱的最大堆碼負載P P。2022-3-3包裝工藝學講義22第一章第一章 包裝工藝的物理學基礎包裝工藝的物理學基礎解：首先確定最大堆碼負載的位置解：首先確定最大堆碼負載的位置最底層紙箱的承載邊長：最底層紙箱的承載邊長：7 72 2( (500+500+330)=11620mm330)=11620mm最底層紙箱的總負載：最底層紙箱的總負載：14147 75.5+25.5+215.5=570kg15.5=570kg第三托盤頂層紙箱的承載邊長第三托盤頂層紙箱的承載邊長: :2 2(500+330+330)+3(500+330+330)+3330+2330+25

19、00+16500+16100=5910mm100=5910mm第三托盤頂層紙箱的總負載：第三托盤頂層紙箱的總負載：10107 75.5+25.5+215.5=416kg 15.5=416kg 每每100100mmmm邊長所承載的力為邊長所承載的力為: :最底層：最底層：5705709.8/116.29.8/116.248N48N第三托盤頂層：第三托盤頂層：4164169.8/59.19.8/59.169N69N因此最大堆碼負載的位置應在第三托盤頂層。因此最大堆碼負載的位置應在第三托盤頂層。2022-3-3包裝工藝學講義23計算紙箱的最大負載：計算紙箱的最大負載：P=69P=692 2（500+330500+330）