新型疊層結構瓦楞紙板設計及其動態性能研究

仲晨，周麗娜，劉莉，夏征

新型疊層結構瓦楞紙板設計及其動態性能研究

仲晨1，周麗娜2，劉莉2，夏征2

（1.中山火炬職業技術學院，廣東 中山 528400；2.曲阜師范大學，山東 日照 276826）

設計一種新型疊層結構瓦楞紙板，解決傳統瓦楞紙板耐反復沖擊性能較差等問題，獲得緩沖及防振性能提升的包裝用新型瓦楞紙板。首先設計新型紙板芯紙結構；其次設定新型紙板和傳統紙板參數，并手工制作試樣；最后對這2種紙板分別進行動態緩沖性能試驗和隨機振動試驗，對比分析2種紙板性能。動態緩沖性能對比試驗表明，在不同跌落高度下新型紙板的緩沖性能優于傳統紙板；在反復沖擊條件下，新型紙板的累積緩沖性能亦優于傳統紙板的。隨機振動試驗表明，新型紙板的減振區間為63.4～200 Hz，而傳統紙板在5～200 Hz內無減振現象；新型紙板在40 Hz左右的振動傳遞率達到峰值4.2，傳統紙板的固有頻率為163 Hz，新型紙板在此頻率下彈性模量相對較??；新型紙板用于公路、鐵路運輸包裝設計時應避開40 Hz的共振頻率。與傳統紙板相比，新型紙板的動態緩沖性能及減振性能均有提升。

瓦楞紙板；新型結構；性能；緩沖；防振

目前，運輸包裝的常用材料以塑料和紙質材料為主，塑料材料以發泡聚乙烯（EPE)、發泡聚苯乙烯（EPS)、發泡聚丙烯（EPP)、氣柱等為代表，多作為內部緩沖材；紙質材料以瓦楞紙板、蜂窩紙板等為主，多作為外包裝。盡管塑料緩沖材具有質輕、緩沖性能好等優點，但隨著綠色可持續發展成為國家戰略[1]以及禁塑令的推出，快遞包裝減量化、綠色化越來越受到重視。以瓦楞紙箱為代表的紙質包裝作為典型的“綠色包裝”，其市場占有率逐年遞增，市場份額從2015年的26%上升到2021年的49%[2]。

瓦楞紙板作為運輸包裝的主力軍，對其相關的研究一直是包裝領域的經典課題。例如，有學者對瓦楞紙板的生產工藝進行了調研，李生輝[3]對瓦楞紙板生產線的上、下瓦楞輥等部件做了深入研究，利用振動相關的力學模型和中心距振動方程，并結合仿真軟件分析在不同轉速下，瓦楞輥應力變化及運動規律，進而對瓦楞紙生產線作出相應的改進；匡雪萍[4]研究了防水型、保鮮型及納米型瓦楞紙板的生產工藝，為其他功能性瓦楞紙板生產工藝提供參考；齊輝等[5]利用Flexsim軟件對瓦楞紙板工藝制作流程進行仿真，并提出了該生產系統的不合理之處。此外，國內外不少學者還對瓦楞紙板的緩沖性能進行了研究，如孫德強等[6]采用共面靜壓和共面沖擊等多種試驗方法，研究單瓦楞紙板奇偶層相交錯時4種交錯角度對其緩沖性能的影響；劉武等[7]以三角形支撐結構件為基礎，運用靜態壓縮試驗分析三角瓦楞結構件的緩沖性能，為設計瓦楞緩沖結構提供了理論基礎；Park等[8]運用有限元方法分析了瓦楞紙板的正交各向異性的性能；Guo等[9]通過靜態壓縮和跌落沖擊壓縮試驗，評價了瓦楞紙板復合分層結構的壓縮性能和緩沖能量吸收性能。還有不少學者在瓦楞紙板組合結構方面進行了探究，如王章蘋等[10]利用瓦楞紙板與紙漿模塑建立組合結構，通過動載試驗與靜載試驗對紙漿模塑的緩沖性能進行分析，并對紙漿模塑外部尺寸、內結構高度及波紋間距合理設計，從而使包裝內部緩沖結構與餐具更好的融合，同時極大程度地降低跌落沖擊時對餐具造成的損傷與破壞；婁巧蓮[11]在傳統瓦楞紙板芯紙結構的基礎上，提出并制備了45°夾芯復合板，并探討多種因素對該角度芯紙復合結構平壓性能和彎曲性能造成的影響；Dimitrov等[12]通過對瓦楞紙板邊壓強度進行研究，解決了Maltenfort模型中瓦楞紙板臨界強度性能之間的線性回歸常數等問題。

2020年疫情以來，我國瓦楞包裝行業面臨“訂單少、成本高、利潤低”的困局。在此形勢下，瓦楞包裝企業只有積極進行技術創新，及時占領行業制高點才能形成新的利潤增長點[13-14]。其中，開發新型瓦楞紙箱和新型瓦楞紙板是創新轉型非?？尚械乃悸?。經上述資料調研發現，目前對瓦楞紙板的研究多針對普通瓦楞紙板，對瓦楞紙板結構的創新研究尚鮮見報道?；诖?，本課題對瓦楞紙板芯紙結構進行設計，提出一種新型結構瓦楞紙板，并進一步研究了其動態緩沖性能，為瓦楞紙板的技術創新提供參考。

1 新型瓦楞紙板結構設計

1.1 結構描述

傳統瓦楞紙板（以下簡稱“傳統紙板”）由上、下面的面紙及中間的芯紙構成三層結構。其芯紙按瓦楞圓弧的大小分為V形、U形和UV形3種，但不論何種類型芯紙，從立體結構看，傳統紙板芯紙是一個向上凸起，向下凹陷的規則波紋；從截面形狀看，芯紙結構由一個個呈三角狀或近似三角的折線連接而成。

本文提出的新型疊層結構瓦楞紙板（下稱“新型紙板”）在傳統紙板三層結構基礎上對芯紙結構進行創新。新型芯紙如圖1所示。圖1a是芯紙的平面結構，圖1b是其立體結構。新型芯紙保留了傳統紙板芯紙的平行線主體結構，以便在生產時可以被壓縮為手風琴狀，利于在儲紙平臺上操作。與傳統紙板芯紙的不同之處在于，在平行線間設計有呈一定角度的對折線，折疊后呈正反撳壓痕狀態，使得芯紙成型后呈現上下兩層的立體結構。上層結構形狀為立體六角菱形，折痕在其上下棱角的連接直線上，順著直線折疊，使折疊處向下凹陷。六角菱形的左右兩邊向上凸起，并與毗鄰的六角菱形相連，從而形成六角菱形連排狀態。由于連排的六角菱形有向下凹陷和向上凸起結構，因此它們可以被橫向壓縮在一起。下層結構呈V形結構，V形結構與六角菱形結構的凸起處和凹陷處分別處在同一直線上。從立體角度看，六角菱形結構的側面形狀是等腰梯形，其向上凸起處比V形結構的楞峰高，整體形成高–低–高的結構形態。

圖1 新型疊層結構瓦楞紙板

1.2 參數設定

新型紙板芯紙參數如圖2所示，圖2a、b和c分別為芯紙參數示意圖、芯紙成型后縱壓線方向（與楞向平行）截面及橫壓線方向（與楞向垂直）截面。其中，1為楞間距，mm；2為起楞高度，mm；3為六角菱形長度，mm；1為六角菱形頂點半角角度，（°）；2為起楞垂線與水平面夾角，（°）；3為芯紙定型時截面三角形邊線與水平面夾角，（°）。

圖2 新型紙板芯紙結構

基于三角函數關系計算可知，紙板成型后的芯紙高度1如式（1）所示。

由圖2a可知，=1/tan1，故=3?2。成型前原紙縱向長度為3/2+2+/2=2+3?（簡便起見，取圖2a縱向半圖計算）。由圖2b可知，成型后芯紙縱向長度為/2+2cos2+3/2=2cos2+3?，則芯紙的縱向收縮率1如式（2）所示。

由圖2a可知，成型前原紙橫向長度為21，由圖2c可知，成型后芯紙橫向長度為21cos3，則芯紙的橫向收縮率2如式（3）所示。

2 試驗

2.1 試驗設計

考慮到瓦楞紙板的主要用途是作為運輸包裝材料，本文重點考查新型紙板在動態沖擊下的動態緩沖性能。通過對比試驗進行新型紙板動態緩沖性能分析，這里將傳統的單楞三層瓦楞紙板作為性能對比標準。考慮到新型紙板試樣需手工制作完成，制作過程中在成型、黏合等工序均存在制作誤差，致使試樣性能較工業生產瓦楞紙板性能有所降低。若將手工制作新型紙板與工業生產瓦楞紙板直接比較，數據可信度不足，故作為對比標準的傳統紙板也一并利用相同材料由手工制作，以最大限度地降低手工打樣導致的數據誤差。

2.2 試樣制作

瓦楞紙板國家標準[15]中要求瓦楞紙箱生產用紙材料必須符合規定，箱板紙定量為250、280、300、320、360 g/m2，瓦楞原紙的定量為125、150、180 g/m2。基于此，本文試樣所用芯紙優選為125 g/m2瓦楞原紙，面紙優選為250 g/m2的箱紙板。

2.2.1 新型紙板試樣制作

為便于制作與對比，新型紙板芯紙參數設定如表1所示。由式（2）和（3）計算可知，試樣芯紙的𝛽1和𝛽2分別0.17和0.29。

表1 新型紙板芯紙參數設定

Tab.1 Setting of parameters of corrugating medium of new corrugated board

新型紙板試樣制作共分為如下3步.

1）芯紙初步成型。根據上述設定參數，利用包裝結構設計軟件ArtiosCAD繪制芯紙平面結構，使用打樣機（ESKO，康思博V3型）對芯紙打樣，然后進行手工折疊形成立體芯紙。

2）芯紙精確成型。由于立體芯紙具有手風琴式的可收縮性，為保證試樣成型精度，設計了如圖3所示的U形定型框。該定型框由底板和2個側板組成，材料采用厚度為5 mm的亞克力板以保證框體剛度。在兩側板上打有直徑為2 mm的小孔（加工精度下限），孔間距等于所設計新型紙板芯紙的楞間距。在兩側板孔中按S型回路穿直徑為0.1 mm的尼龍細線，細線呈繃緊的直線狀態。試樣制作時將已呈立體狀態的芯紙架放在尼龍細線上，以確保其橫向楞間距精度；沿尼龍細線方向設有定位卡扣，兩定位卡扣間距由式（2）計算得出，以確保其縱向縮進精度。

3）黏合面紙和底紙。用棉棒把淀粉黏合劑均勻地涂抹在已定型好的芯紙楞線上，貼合一側的面紙形成單楞雙層紙板。放置約10 min，把單楞雙層紙板取下，翻轉180°后黏合另一側底紙，最終形成單楞三層紙板。

圖3 U型亞克力定位框

2.2.2 傳統紙板試樣制作

傳統紙板結構相對簡單，其制作與新型紙板大致相同，具體過程省略。試樣參數設定為𝜃3=45°，楞間距為5 mm。

由于手工制作時試樣厚度下限限制及芯紙結構的改變，新型紙板與傳統紙板的試樣高度不同。最終，傳統紙板及新型紙板試樣厚度分別為（5±0.2）mm和（7±0.2）mm。

2.3 試驗設備及方法

2.3.1 試樣預處理

在進行試驗前，將紙板試樣放置于溫度為20 ℃、相對濕度為70%的標準環境條件下24 h以上。

2.3.2 動態緩沖特性試驗

通常材料的動態緩沖特性應使用材料動態壓縮試驗機進行檢測[16]。本文使用材料動態壓縮試驗機（西安廣博檢測設備有限公司，XG–HC型）進行預試驗，發現受手工試樣精度限制及試驗機落錘最小質量限制，該設備無法獲得低應力狀態下的加速度數據，致使動態緩沖特性曲線不完整（參見圖4）。因此，本文基于動態壓縮原理，利用沖擊試驗機[17]（蘇試試驗設備有限公司，CL–20型）進行新型紙板的動態緩沖性能試驗（參見圖5）。

1）試驗準備：將試樣材料固定于沖擊臺中央，其上放置一定質量的鐵板作為產品模擬物；將加速度傳感器1固定于沖擊臺上，將加速度傳感器2固定于鐵板上表面中央位置，兩傳感器另一端均與數據采集儀TP3（美國Lansmont公司，Lite型）連接，以采集沖擊加速度曲線數據。

2）試樣參數：設置等效跌落高度分別為150、300、500和700 mm，以檢驗新型紙板在不同跌落高度下的緩沖性能；紙板面積分別為40 mm×40 mm、50 mm× 50 mm、60 mm×60 mm、70 mm×70 mm、80 mm× 80 mm及90 mm×90 mm，以獲得不同的靜應力數據；鐵板質量為0.35 kg。

圖4 動態緩沖特性預試驗

3）試樣步驟：①將沖擊臺抬升至某一預定的等效跌落高度，由鐵板和試樣材料組成的緩沖系統和沖擊臺一起跌落，沖擊臺撞擊下部緩沖墊瞬間由TP3采集沖擊數據；②更換新的紙板試樣進行重復性試驗5次，完成某一應力點下的數據采集；③更換不同面積的紙板試樣，并重復步驟①和②，完成某一跌落高度下的緩沖特性曲線；④重復步驟①至③，完成不同跌落高度下緩沖特性曲線。

圖5 動態緩沖特性試驗

2.3.3 振動特性試驗

設計對比試驗檢驗新型紙板的防振性能[18]，試驗設備為電磁振動試驗機（蘇試，TBS–630型），振動方式設定為隨機振動，試驗場景如圖6所示。

1）試驗設計：將紙板試樣固定在振動臺中央；紙板上面放置用以模擬產品的平板玻璃；將加速度計1固定于平板玻璃上表面中心以采集振動響應信號，加速度計2固定于振動臺上以反饋振動臺控制。

圖6 隨機振動試驗

2）試樣參數：試驗材料采用新型紙板和傳統紙板作為緩沖襯墊，2種紙板試樣尺寸（長×寬×厚）分別為60 mm×60 mm×7 mm和60 mm×60 mm×5 mm；平板玻璃尺寸為150 mm×150 mm×5 mm；激勵PSD曲線由GB/T 4857.23—2021中的公路運輸嚴酷水平1隨機振動PSD曲線表示，激振數據如表2所示。

3）試樣步驟：①將紙板和平板玻璃依次放在振動臺上并固定，并使振動臺、紙板和平板玻璃的幾何形心重合；②在振動臺上和平板玻璃上分別安裝加速度傳感器；③在振動測試系統CR–300軟件中進行目標譜和參數設定，開始測試；④記錄2種紙板的振動傳遞率曲線。

表2 隨機振動PSD曲線（公路運輸嚴酷水平1）

Tab.2 PSD curve used in random vibration test (hazard level 1 of road transportation)

3 數據處理與結果分析

3.1 數據處理

基于沖擊試驗數據繪制最大加速度–靜應力曲線。根據公式=/，可計算不同的靜應力值。式中，為靜應力，Pa；為載荷，N；為承壓面積，m2?；赥P3采集的加速度–時間曲線可得某靜應力下的最大響應加速度。由于同一應力下進行了5次重復性試驗，數據處理后的加速度為該應力點下的加速度平均值。

基于隨機振動試驗數據繪制振動傳遞率曲線。頻譜值由試驗數據直接獲?。桓鶕絩=out/in，可計算不同頻率下的振動傳遞率。式中，r為振動傳遞率；out和in分別為響應加速度和激振加速度。

3.2 結果分析

3.2.1 緩沖性能分析

圖7a和圖7b分別表示在150、300、500和700 mm等效跌落高度下2種紙板首次跌落及2～6次跌落平均的加速度–靜應力曲線對比，圖7a和圖7b同時標注了各應力點下重復性試驗的標準偏差。首次跌落條件下，2種紙板加速度下降程度對比數據見表3。

由圖7可知，不論是不同跌落次數下的對比，還是不同跌落高度下的對比，新型紙板的最大加速度–靜應力曲線均低于相對應的傳統紙板曲線，這表明新型紙板的緩沖性能整體上優于傳統紙板的。由表3可知，在為300 mm和500 mm條件下，新型紙板較傳統紙板的加速度下降了約1/4，緩沖效果提升顯著；在為150 mm和700 mm條件下，新型紙板較傳統紙板的加速度下降了約16%，緩沖效果亦有改善。

就首次跌落而言，隨著跌落高度的增加，傳統紙板及新型紙板的最大加速度–靜應力曲線的最低點（包裝設計時安全性最高）均由高靜應力向低靜應力移動，說明2種紙板的最佳緩沖狀態均隨跌落高度的增加而由重載向輕載移動。對比2～6次跌落平均值可知，隨著跌落次數的增加，2種紙板的加速度最小值均有顯著增加，可見緩沖性能均呈下降狀態。

圖8是2種紙板在不同跌落高度下，2～6次累計跌落與首次跌落的加速度最小值的增幅對比。可知，隨著跌落高度的增加，新型紙板在累積沖擊下的加速度增幅更小，說明其累積沖擊下的緩沖性能更佳。但注意到為150 mm和300 mm時的新型紙板加速度增量比傳統紙板的高，說明在低跌落條件下，新型紙板因其獨特雙層結構而具有較好恢復性，使其累計跌落后仍保持了足夠剛度，造成累計跌落與首次跌落加速度的增幅較大；而高跌落條件下新型紙板的雙層結構被壓縮變形，柔性增加，表現出更強的緩沖效果。

3.2.2 防振性能分析

圖9是2種紙板在隨機振動中的振動傳遞率曲線對比。新型紙板的減振區間為63.4～200 Hz，而傳統紙板在8～200 Hz內無減振?？梢娫?3.4～200 Hz頻率下，新型紙板具有良好的減振效果?？紤]到航空運輸振動能量主要集中在高頻區，故新型紙板特別適合航空運輸包裝。相較于新型紙板的固有頻率（40 Hz），傳統紙板在163 Hz達到最大振動傳遞率6.1，說明新型紙板彈性模量相對較小，剛度相對較弱，具有更好的柔軟性。注意到在63.4 Hz頻率以下時，2種紙板在40 Hz附近的r均有（次級）峰值，新型紙板的r達到4.2左右，顯著高于傳統紙板的r=1.54。0～50 Hz是公路運輸的能量集中頻帶，可見新型紙板在該頻帶的減振效果不理想，故利用新型紙板進行公路運輸包裝應避開40 Hz這一共振頻率。

圖7 最大加速度–靜應力曲線

表3 首次跌落條件下新型紙板與傳統紙板加速度下降程度對比

Tab.3 Comparison of decline degree of acceleration between new corrugated board and traditional corrugated board under the first drop

圖8 2～6次跌落平均值較首次跌落的加速度增量

圖9 振動傳遞率曲線

4 結語

設計了一種新型疊層結構瓦楞紙板，并與傳統三層瓦楞紙板進行對比，分析了新型紙板的動態緩沖性能及防振性能，得出以下結論。

1）動態緩沖性能對比試驗表明，在不同跌落高度下，新型紙板的緩沖性能優于傳統紙板的；在反復沖擊條件下，新型紙板的累積緩沖性能亦優于傳統紙板的。隨跌落高度的增加，新型紙板與傳統紙板一樣，其緩沖性能均呈下降趨勢。

2）隨機振動試驗表明，新型紙板較傳統紙板的減振性能整體上更優，特別是在高頻區新型紙板的減振效果更為顯著，適用于航空運輸包裝設計。新型紙板同樣適用于公路、鐵路運輸包裝，但應在設計時避開40 Hz的共振點。

3）得益于新型紙板獨特的雙層結構，使其在低跌落條件下具有較好恢復性，并在累計跌落后仍保持足夠剛度；在高跌落條件下其雙層結構被壓縮變形，柔性增加，表現出更強的緩沖效果。雙層結構與2個彈簧串聯等效，使其在振動方面具有減振效果。

4）本文采用手工試樣制作，試驗數據在一定程度上存在誤差。下一步擬進行有限元仿真，進一步提高數據可信度，并從理論上分析新型紙板的緩沖機理。另外，振動試驗中新型紙板在低于63.4 Hz條件下的減振效果不理想，分析得出原因應與新型紙板雙層結構參數有關，最優減振參數的確定應是下一步研究目標。

[1] 國務院辦公廳.國務院辦公廳轉發國家發展改革委等部門關于加快推進快遞包裝綠色轉型意見的通知[EB/OL](2020.12.14)[2021.07.11]. http://www.gov.cn/ zhengce/content/2020-12/14/content_5569345.htm.

Office of the State Council. Notice of the General Office of the State Council Transmitting the Opinions of the National Development and Reform Commission and Other Departments on Accelerating the Green Transformation of Express Packaging[EB/OL](2020.12.14) [2021.07.11]. http://www.gov.cn/zhengce/content/2020-12/14/content_5569345.htm.

[2] 李超.明杰包裝有限公司關系營銷策略研究[D]. 新疆: 新疆大學, 2021: 29-40.

LI Chao. Study on Relationship Marketing Strategy of Mingjie Packaging Co., LTD[D]. Xinjiang: Xinjiang University, 2021: 29-40.

[3] 李生輝. 瓦楞紙生產線關鍵部件的分析與研究[D]. 青島: 青島科技大學, 2020: 17-20.

LI Sheng-hui. Analysis and Research on Key Components of Corrugated Paper Production Line[D]. Qingdao: Qingdao University of Science and Technology, 2020: 17-20.

[4] 匡雪萍. 功能性瓦楞紙制品生產工藝研究[J]. 造紙裝備及材料, 2021, 50(7): 8-9.

KUANG Xue-ping. Research on Production Technology of Functional Corrugated Paper Products[J]. Paper Equipment and Materials, 2021, 50(7): 8-9.

[5] 齊輝, 李萬軍, 劉舒曼. 瓦楞紙板生產過程仿真[J]. 機械工程師, 2018(12): 82-84.

QI Hui, LI Wan-jun, LIU Shu-man. Analysis of Process Simulation about Corrugated Cardboard Production[J]. Mechanical Engineer, 2018(12): 82-84.

[6] 孫德強, 郝靜, 李靖靖, 等. 奇偶層交錯對瓦楞紙板緩沖性能的影響[J]. 包裝工程, 2020, 41(3): 108-114.

SUN De-qiang, HAO Jing, LI Jing-jing, et al. Influences of Odd and even Layer Interleaving on Cushioning Properties of Corrugated Paper Fiberboard[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(3): 108-114.

[7] 劉武, 鐘云飛. 三角瓦楞緩沖襯墊設計及緩沖性能研究[J]. 包裝工程, 2020, 41(11): 90-95.

LIU Wu, ZHONG Yun-fei. Design and Cushioning Performance of Triangular Corrugated Cushioning Insert [J]. Packaging Engineering, 2020, 41(11): 90-95.

[8] PARK J, PARK M, DONG S C, et al. Finite Element-Based Simulation for Edgewise Compression Behavior of Corrugated Paperboard for Packaging of Agricultural Products[J]. Applied Sciences, 2020, 10(19): 6716.

[9] GUO Yan-feng, JI Mei-juan, FU Yun-gang, et al. Cushioning Energy Absorption of Composite Layered Structures including Paper Corrugation, Paper Honeycomb and Expandable Polyethylene[J]. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 2019, 54(3): 176-191.

[10] 王章蘋, 張金. 基于陶瓷瓷碟包裝的緩沖結構設計研究[J]. 食品安全質量檢測學報, 2020, 11(22): 8420-8424.

WANG Zhang-ping, ZHANG Jin. Research on Buffer Structure Design Based on Ceramic Dish Packaging[J]. Journal of Food Safety and Quality, 2020, 11(22): 8420-8424.

[11] 婁巧蓮. 家具用瓦楞夾芯復合紙板結構創新及性能研究[D]. 長沙: 中南林業科技大學, 2021: 34-36.

LOU Qiao-lian. Research on Structure Innovation and Performance of Corrugated Sandwich Composite Board for Home Use[D]. Changsha: Central South University of Forestry and Technology, 2021: 34-36.

[12] DIMITROV K, HEYDENRYCH M. Relationship between the Edgewise Compression Strength of Corrugated Board and the Compression Strength of Liner and Fluting Medium Papers[J]. Southern Forests-A Journal of Forest Science, 2009, 71(3): 227-233.

[13] 鐘福明. 低碳經濟背景下印刷包裝行業轉型升級策略研究[J]. 中國包裝, 2021, 41(9): 28-30.

ZHONG Fu-ming. Research on the Transformation and Upgrading Strategy of Printing and Packaging Industry under the Background of Low-carbon Economy[J]. China Packaging, 2021, 41(9): 28-30.

[14] 陳璐. 低碳經濟背景下包裝行業轉型升級模式思考[J]. 經濟師, 2022(4): 52.

CHEN Lu. Thinking about Transformation and Upgrading Mode of Packaging Industry under Background of Low Carbon Economy[J]. China Economist, 2022(4): 52.

[15] GB/T 6544—86, 瓦楞紙板國家標準[S].

GB/T 6544—86, National Standard of Corrugated Board[S].

[16] GB/T 8167—2008, 包裝用緩沖材料動態壓縮實驗方法[S].

GB/T 8167—2008, Experimental Method for Dynamic Compression of Cushioning Materials for Packaging[S].

[17] GB/T 4857.5—92, 包裝運輸包裝件跌落試驗方法[S].

GB/T 4857.5—92, Packaging—Transport packages—Vertical Impact Test Method by Dropping[S].

[18] GB/T4857.23—2021, 包裝運輸包裝件基本試驗第23部分: 垂直隨機振動試驗方法[S].

GB/T 4857.23—2021, Packaging-Basic Tests for Transport Packages—Part 23: Vertical Random Vibration Test Method[S].

Design and Dynamic Performance of New Corrugated Board with Laminated Structure

ZHONG Chen1, ZHOU Li-na2, LIU Li2, XIA Zheng2

(1. Zhongshan Torch Ploytechnic, Guangdong Zhongshan 528400, China; 2. Qufu Normal University, Shandong Rizhao 276826, China)

The work aims to design a new kind of corrugated board with laminated structure, to solve the problems of poor repeated impact resistance of traditional corrugated board and obtain a new corrugated board with improved cushioning and damping performance for packaging. Firstly, the corrugating medium structure of the new corrugated board was designed. Secondly, the parameters of the new corrugated board and the traditional corrugated board were set, and the samples were made manually. Finally, the dynamic cushioning performance test and random vibration test were carried out to the two kinds of corrugated boards, and the performance of the two corrugated boards was compared and analyzed. The dynamic cushioning test showed that the cushioning performance of the new corrugated board was better than that of the traditional one under varied drop heights. Under repeated impact, the cumulative cushioning performance of the new corrugated board was also better than that of the traditional one. The random vibration test proved that the damping range of the new corrugated board was 63.4～200 Hz, while the traditional one had no damping performance in the range of 5～200 Hz. The vibration transitivity of the new corrugated board reached a peak value of 4.2 at about 40 Hz. At the natural frequency of 163 Hz of the traditional corrugated board, the elastic modulus of the new corrugated board was relatively small. The resonance frequency of 40 Hz should be avoided when the new corrugated board was used in the packaging design for highway and railway transportation. Compared with the traditional corrugated board, the dynamic cushioning performance and vibration damping performance of the proposed corrugated board are improved.

corrugated board; new structure; performance; cushioning; damping

TB484.1

A

1001-3563(2023)09-0206-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.09.025

2022?06?05

廣東省教育廳2021年度普通高校重點科研平臺和項目（2021GCZX020）

仲晨（1979—），男，博士，副教授，主要研究方向為物流包裝和包裝結構設計。

夏征（1978—），男，碩士，實驗師，主要研究方向為包裝設計。

責任編輯：曾鈺嬋