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木质剩余物缓冲包装材料的力学性能研究

潘小青  
【摘要】:由于近年来塑料等包装制品的废弃量随着包装产业的迅猛发展而呈急速上升的趋势,既污染了环境又造成石油等不可再生资源的浪费。利用木质剩余物研制缓冲包装材料,一方面可满足生产流通领域对包装材料的急需,另一方面又合理利用了资源丰富的木质剩余物,同时对环境保护更具有积极意义。力学性能是木质剩余物缓冲包装材料综合性能的重要评价指标,其研究重要性可见一斑。本文在确定木质剩余物缓冲包装材料配方工艺参数的基础上,分别从理论分析、实验研究及仿真建模等方面对其力学性能做了详细研究。 配方工艺确定。根据影响材料力学性能的四个重要因素木质纤维用量、发泡剂添加量、热压温度、淀粉/PVA配比进行多水平混合均匀实验设计,确定配方并制备缓冲材料。对其进行密度、弹性模量、缓冲系数及回弹性能的测试。测试的数据由DPS系统进行处理分析后得到影响因素与力学性能的关系曲线及回归方程。并对回归方程进行优化后得出最优解,确定木质剩余物缓冲包装材料的最优配方及制备工艺。 力学理论分析。分析在产品流通环境中防止内包装物受到冲击、振动等外界因素导致损坏的缓冲包装材料应具备的性能,主要有良好的抗振动性能、缓冲性能、弹性、回弹性能和蠕变性能。给出了不同力学性能的测试方法及公式。 力学实验研究。按照最优配方制得的材料,分别对静态压缩及回弹两个具有代表性的力学性能进行测试,得到正切函数型应力-应变曲线,得到6-8的最小缓冲系数及平均值为72%的回弹率。通过与常用缓冲材料的性能对比发现,制得的缓冲材料缓冲性能良好并具有实用性。 力学仿真建模。利用ANSYS软件对试样建立静载荷压缩实验力学模型,得出其Z轴及整体的应力、应变分布云图,更直观准确地反应木质剩余物缓冲包装材料的具体受压情况和受压特性。力学仿真不仅可以验证前面的理论及实验结论,对于理论和实验无法证明的部分能很好的展现出来,也为木质剩余物缓冲包装材料的优化研究提供依据。


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