可(kě)折疊中空闆周轉箱應用(yòng)于水(shuǐ)産運輸的(de)結構設計

我國的(de)水(shuǐ)産品總産量連續十二年居世界首位，水(shuǐ)産品包裝及保鮮技術在當今水(shuǐ)産品業的(de)發展中具有十分(fēn)重要的(de)地位。由于水(shuǐ)産品是溫度敏感性産品，其易腐敗、變質等特性對(duì)冷(lěng)鏈物(wù)流過程中的(de)相應設備及溫度控制等具有很高(gāo)要求。根據易腐食品國際運輸公約，除了(le)冷(lěng)凍産品外，魚的(de)溫度需要盡可(kě)能地控制在0 ℃左右，但是在實際冷(lěng)鏈物(wù)流過程中，溫度變化(huà)仍會影(yǐng)響水(shuǐ)産品的(de)品質，同時(shí)我國現階段的(de)冷(lěng)鏈系統還(hái)不能解決産品的(de)“最後1公裏”問題，水(shuǐ)産品也(yě)有可(kě)能由于這(zhè)段時(shí)間内溫度過高(gāo)而出現變質，從而造成損耗。由此，水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱在對(duì)控制包裝箱内溫度變化(huà)、延緩水(shuǐ)産品品質下(xià)降中起到了(le)重要作用(yòng)。

目前市場(chǎng)上常用(yòng)的(de)水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱是塑料泡沫箱，材質爲發泡聚苯乙烯（EPS），具有良好的(de)保溫效果，但是箱體爲整體式結構，不可(kě)折疊，在空箱的(de)運輸、倉儲過程中隻能逐個(gè)堆疊，需占用(yòng)大(dà)量的(de)倉儲、運輸空間，物(wù)流成本高(gāo)。同時(shí)箱子爲一次性包裝，且外箱面容易磕碰受損，廢棄後易給環境造成污染，不利于環保，因此開發一種可(kě)折疊的(de)中空闆周轉箱，實現空箱儲運時(shí)的(de)可(kě)折疊，降低其物(wù)流成本，具有很好的(de)實際應用(yòng)價值和(hé)市場(chǎng)前景。

東莞潤鵬中空闆制造有限公司針對(duì)市場(chǎng)上常用(yòng)的(de)水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱不可(kě)折疊的(de)缺點，以塑料中空闆爲箱體材料，結合不同保溫材料，得(de)到可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱結構設計方案，并對(duì)其物(wù)流成本及力學性能進行測試分(fēn)析，爲後續深入研究及其在水(shuǐ)産品運輸包裝中的(de)應用(yòng)提供基礎。

1 可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱結構設計

1.1 可(kě)折疊包裝結構分(fēn)析

包裝結構是指包裝設計産品的(de)各個(gè)有形部分(fēn)之間的(de)互相聯系、互相作用(yòng)的(de)技術方式，利用(yòng)材料屬性和(hé)結構設計，解決産品的(de)使用(yòng)方式和(hé)空間利用(yòng)問題。塑料泡沫箱是采用(yòng)浸有發泡劑的(de)可(kě)發性聚苯乙烯珠粒，通(tōng)過紅外線、蒸汽或熱(rè)空氣等辦法加熱(rè)預發泡後，在鋁模内再次加熱(rè)發泡後制備得(de)到聚苯乙烯塑料泡沫箱，其模具尺寸大(dà)小決定了(le)箱子的(de)大(dà)小，該成形工藝決定了(le)塑料泡沫箱爲整體式結構。要實現包裝箱的(de)可(kě)折疊設計，需采用(yòng)或增加新的(de)材料，來(lái)改變包裝容器的(de)成形方式。隻有符合産品自身特性的(de)折疊包裝結構，才能使有限的(de)空間得(de)到最大(dà)限度的(de)合理(lǐ)利用(yòng)。

在常見的(de)包裝容器或其他(tā)産品設計中，有許多(duō)可(kě)折疊的(de)方案設計值得(de)借鑒思考，圖1列舉了(le)幾種類型的(de)包裝容器和(hé)産品可(kě)折疊設計。最爲常見的(de)是紙包裝結構設計，見圖1a。圖1b所示的(de)《手風琴式杯面包裝》，包裝時(shí)杯子處于折疊壓縮狀态，體積較小，便于物(wù)流運輸，打開包裝使用(yòng)時(shí)可(kě)将折疊結構拉伸增加杯子的(de)存儲體積。圖1c和(hé)圖1d分(fēn)别爲塑料箱、木(mù)托盤圍闆箱，應用(yòng)于産品的(de)物(wù)流運輸包裝，通(tōng)過可(kě)折疊設計，降低儲運體積，方便回收循環使用(yòng)。圖1e爲折疊小圓桌設計，通(tōng)過可(kě)折疊設計，方便儲藏攜帶。

1.2 市場(chǎng)上常用(yòng)的(de)保溫包裝材料

目前市場(chǎng)上常用(yòng)的(de)保溫包裝材料主要有泡沫塑料、塑料中空闆以及真空絕熱(rè)闆等。泡沫塑料品種主要包括聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯等。由于泡沫塑料是通(tōng)過将高(gāo)分(fēn)子聚合物(wù)浸入發泡劑中多(duō)次加熱(rè)發泡得(de)到的(de)複合塑料，利用(yòng)氣體的(de)熱(rè)導率非常低的(de)特點對(duì)塑料進行改性，使其具有質輕、隔熱(rè)、減震的(de)特點，是目前市場(chǎng)上最常用(yòng)的(de)保溫包裝材料。塑料中空闆，又叫塑料瓦楞闆，結構與瓦楞紙闆相似，是在聚乙烯樹脂中加入填料和(hé)各種助劑後，經壓延熱(rè)黏成的(de)塑料雙面單瓦楞闆。真空絕熱(rè)闆采用(yòng)真空絕熱(rè)原理(lǐ)，由填充芯材與真空保護表層複合而成，導熱(rè)系數低，被廣泛應用(yòng)于冷(lěng)藏車、航天航空、冰箱等領域，具有替代聚苯乙烯泡沫闆成爲冷(lěng)鏈物(wù)流行業制作保溫包裝的(de)主要材料的(de)潛力。聚乙烯泡沫塑料（EPE）、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）、聚酯泡沫、酚醛泡沫塑料、塑料中空闆制品、泡沫玻璃、空氣、真空、真空絕熱(rè)闆、瓦楞紙闆的(de)導熱(rè)系數分(fēn)别爲0.076，0.046，0.030，0.029～0.035，0.047～0.07，0.048，0.026，0，0.008～0.03，0.078 W（/m·℃）。

1.3 可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱結構設計方案

綜合上述分(fēn)析，結合水(shuǐ)産品包裝箱防水(shuǐ)、防潮的(de)要求，外箱體宜采用(yòng)塑料，而塑料中空闆與瓦楞紙闆結構相似，可(kě)以經過分(fēn)切、壓線、開槽等操作後，完成箱體的(de)可(kě)折疊設計。可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱箱體和(hé)箱蓋的(de)展開結構見圖2，箱型設計參考盤式折疊紙盒的(de)特點，利用(yòng)旋轉、折疊性完成箱子的(de)成形。圖2中帶“ ”标記區(qū)域粘合保溫材料，通(tōng)過箱體成形可(kě)使頂面、底面、側面均有保溫材料層，保溫材料被夾于2張塑料中空闆中間，可(kě)以更好地起到蓄冷(lěng)隔熱(rè)的(de)保溫作用(yòng)。該結構設計可(kě)以使用(yòng)不同的(de)保溫材料層來(lái)滿足不同的(de)保溫需求，可(kě)實現其他(tā)保溫材料在水(shuǐ)産品保溫包裝箱中的(de)應用(yòng)，打破塑料泡沫箱獨占市場(chǎng)的(de)局面。可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱的(de)樣品折疊成形過程簡單易操作，見圖3。在采用(yòng)該包裝箱進行水(shuǐ)産品包裝時(shí)，若水(shuǐ)産品直接放入箱内（無塑料袋包裝），由于箱體的(de)旋轉、折疊成形特點，該箱體結構設計不能滿足水(shuǐ)産品物(wù)流運輸中防水(shuǐ)滲漏的(de)要求，需在内包裝中增加塑料袋以防止水(shuǐ)的(de)滲漏。

1.4 物(wù)流成本對(duì)比分(fēn)析

以市場(chǎng)上某一普通(tōng)塑料泡沫箱（外尺寸爲 520mm×360 mm×220 mm）爲參照(zhào)，按照(zhào)圖紙制作與其内尺寸（460 mm×335 mm×180 mm）相同的(de)可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱，其内部保溫材料厚度與塑料泡沫箱壁厚相同。2種箱子的(de)外尺寸有細微差别，可(kě)折疊水(shuǐ)産品箱的(de)外尺寸爲534 mm×374 mm×210 mm，略大(dà)于普通(tōng)塑料泡沫箱，主要是由于内部保溫材料的(de)厚度與塑料泡沫箱壁厚相同，但可(kě)折疊水(shuǐ)産品箱需加上外箱體塑料中空闆厚度。可(kě)折疊水(shuǐ)産品箱折疊後的(de)體積爲0.014 m3，約爲未折疊前的(de)三分(fēn)之一。空箱運輸及倉儲成本與體積成正比例關系，因此使用(yòng)可(kě)折疊水(shuǐ)産品箱可(kě)大(dà)幅度降低其物(wù)流成本。

2 可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱力學性能分(fēn)析

2.1 材料與方法

普通(tōng)塑料泡沫箱（EPS材質），箱子外尺寸爲520mm×360 mm×220 mm，内尺寸爲460 mm×335 mm×180 mm，不同密度的(de)塑料泡沫闆（EPS和(hé)EPE材質），購(gòu)買自浙江省金華銀波泡沫廠。

可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱的(de)外箱體和(hé)箱蓋，由甯波陸辰包裝科技有限公司按照(zhào)圖紙加工生産，采用(yòng)塑料中空闆（700 g/m2）。外箱體、箱蓋加工完成後，再根據圖紙設計要求将不同保溫材料通(tōng)過粘合劑粘合到塑料中空闆上，最後折疊成形，完成箱子制作，箱子外尺寸爲534 mm×374 mm×210 mm，内尺寸與普通(tōng)塑料泡沫箱相同。試驗用(yòng)箱子樣品的(de)外箱體材料相同，内保溫材料不同，并進行編号：0#爲普通(tōng)泡沫塑料箱，其中EPS闆密度爲11.9 kg/m3；1#爲可(kě)折疊箱，箱體未粘貼保溫材料；2#—4#爲可(kě)折疊箱，保溫材料爲EPS，EPS闆的(de)密度分(fēn)别爲6.5，11.9，14.6 kg/m3；5#—6#爲可(kě)折疊箱，保溫材料爲EPE，EPE闆的(de)密度分(fēn)别爲18.0，23.0 kg/m3。

參考GBT 4857.4—2008《包裝運輸包裝件基本試驗第4部分(fēn)：采用(yòng)壓力試驗機進行的(de)抗壓和(hé)堆碼試驗方法》，采用(yòng)GBN2000壓力試驗機測試包裝箱的(de)抗壓強度，每種類型箱子樣品測試3次，取平均值。

2.2 結果與討(tǎo)論

由圖4可(kě)知，普通(tōng)泡沫塑料箱的(de)抗壓強度爲2732N，可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱的(de)抗壓強度爲8036～8784 N，約爲普通(tōng)泡沫塑料箱的(de)3倍。在6種可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱之間，抗壓強度差異性不大(dà)。内部含保溫材料層的(de)可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱的(de)抗壓強度略高(gāo)于不含保溫材料層的(de)箱子，而内部含EPS保溫材料層的(de)可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱的(de)抗壓強度略高(gāo)于内部含 EPE 保溫材料層的(de)箱子。結果表明(míng)，内部保溫材料層對(duì)可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱的(de)抗壓強度影(yǐng)響不大(dà)，其承壓性能主要依靠外箱體塑料中空闆，但是對(duì)整個(gè)箱體的(de)承壓性能略有增強作用(yòng)。EPS保溫材料層對(duì)箱子抗壓強度的(de)增強效果優于EPE保溫材料層，因爲EPS較EPE硬，機械強度稍好。同時(shí)也(yě)表明(míng)通(tōng)過改變外箱體塑料中空闆強度可(kě)以調整包裝箱的(de)抗壓強度來(lái)滿足不同強度的(de)需求。若選用(yòng)較好的(de)箱體材料，包裝箱可(kě)以回收循環使用(yòng)，綠色環保。

3 結語

針對(duì)市場(chǎng)上常用(yòng)的(de)水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱不可(kě)折疊的(de)缺點，借鑒紙包裝結構設計中的(de)可(kě)折疊設計思想，以PP中空闆爲箱體材料，結合保溫材料，得(de)到可(kě)折疊水(shuǐ)産品運輸保溫包裝箱結構設計方案，可(kě)實現空箱儲運時(shí)可(kě)折疊，極大(dà)地降低了(le)物(wù)流成本。箱子抗壓強度較好，優于市場(chǎng)上常用(yòng)的(de)水(shuǐ)産品塑料泡沫箱，同時(shí)可(kě)通(tōng)過調整外箱體材料及保溫材料來(lái)優化(huà)包裝箱的(de)各方面性能，可(kě)以實現其他(tā)保溫材料在水(shuǐ)産品保溫包裝箱中的(de)應用(yòng)，打破塑料泡沫箱獨占市場(chǎng)的(de)局面。在采用(yòng)該包裝箱進行水(shuǐ)産品包裝時(shí)，需在内包裝中增加塑料袋包裝來(lái)滿足水(shuǐ)産品物(wù)流運輸過程中防水(shuǐ)滲漏的(de)要求，爲後續箱體結構優化(huà)、保溫試驗研究及其在水(shuǐ)産品運輸包裝中的(de)應用(yòng)提供基礎。