包装结构设计基础

第二章包装结构设计基础第一节纸包装绘图基础第二节纸包装结构设计基本原理第一节纸包装绘图基础折叠纸盒、粘贴纸盒和瓦楞纸箱等纸包装是用平页纸或纸板成型的，与塑料、玻璃、金属及纸浆模制品等需要模具成型的包装容器或制品，在成型方法上明显不同，在结构上就有明显差异，因此，其结构设计的基本方法也与众不同。一、绘图设计符号与计算机代码纸包装绘图设计符号与计算机代码由欧洲瓦楞纸箱制造商联合会/欧洲硬纸板联合会（FEFCO/ESBO）制定，国际瓦楞纸箱协会（LCCA）批准在国际间通用。图2-1管式折叠纸盒结构设计图（a）结构设计图（b）折叠折叠成型简图1—端内板2—后内板3—后板4—盖板5—盖插入襟片6—防尘襟片7—端板8—前板9—底插入襟片10—底板11—粘合板计算机代码是自动绘图仪的线型命令。图2-3波纹装饰折叠纸盒折叠压痕线在纸包装结构中所起的作用如图所示：平页纸板承压力较小，一旦压痕并进行适当折叠后，承压力很大。图2-5折叠压痕线的作用在折叠压痕线中，内折、外折和对折可以这样理解：不论是普通纸板还是瓦楞纸板均具有两面性，普通纸板有面层和底层、瓦楞纸板有外面纸和内面纸之分。图2-6纸板的内折、外折与对折（a）内折90°（b）外折90°（c）内对折（d）外对折1-底层2-面层3-面层4-底层图2-7双壁蹼角盘式折叠纸盒结构设计图（a）结构设计图（b）折叠成型示意图1—端襟片2—端内板3—端内板襟片4—端板5—蹼角6—侧板7—侧内板8—底板切痕线又称间歇切断线，即压痕与切断交替进行，用于厚度较大的纸板在较短的折叠线时单纯采用压痕其弯曲性能不理想的场合。其功能等效于内折线或外折线，刀具也是用刃刀加工而成。该线型根据工艺要求需标注切断与压痕的交替长度，用切断长度/压痕长度来表示。如5/5就表示切断5㎜与压痕5㎜交替进行。图2-8易开式折叠纸盒刀具名称刀具宽度刃刀0.7打孔刃刀0.7/0.9压线刀0.4/0.7/1/1.52、制造商接头结构与计算机代码表2-6为制造商接头结构的绘图线型、计算机代码与功能。名称绘图线型计算机代码功能S接头SJU形钉钉合T接头TJ胶带粘合G接头GJ粘合剂粘合3、提手绘图符号与计算机代码如图所示便携式提手折叠纸盒，提手成对设计，一为U型提手，一为N型提手，这样可以取长补短，既保护了消费者手掌，又避免灰尘从中缝进入盒内。图2-10盘式提手折叠纸盒4、瓦楞楞向与纸板纹向的绘图符号与计算机代码名称绘图符号计算机代码功能楞向FD瓦楞纸板方向指示纹向纸板纵向方向指示图2-11瓦楞纸板楞向1-外面纸2-瓦楞芯纸3-内面纸4-机械方向5-瓦楞楞向瓦楞盘式纸盒盒体的瓦楞楞向应与纸盒长度方向平行。对于02类瓦楞纸箱则应与纸箱高度方向平行，以提高纸箱抗压强度和堆码强度。对于只有一组压痕线的瓦楞纸箱箱坯如部分05类和06类，瓦楞楞向应与该组压痕线垂直，因为与瓦楞楞向平行的纵压线，有可能压至楞腰处，使尺寸精度与折叠性能不易保证。图2-9纵压线位置1-楞峰2-楞腰3-楞谷瓦楞衬件一般是垂直瓦楞，但有时是水平方向的瓦楞，以抵抗从滑动槽滑下，从输送线传动或流通过程中所引起的冲击力。纸板纹向指纸板纵向即机械方向（M.D.），它就是纸板在抄造过程中沿造纸机的运动方向，与之垂直的是纸板横向（C.D.）。图2-13纸板纹向国家标准《纸和纸板纵横向的测定法》（GB452.1-89）同时规定了纸板纹向的其他两种测定方法，可参考。一般情况下纸板纹向应垂直于折叠纸盒的主要压痕线。所谓主要压痕线，就是在折叠纸盒的长、宽、高中，数目最多的那组压痕线。具体地说，对于管式折叠纸盒，纸板纹向应垂直于纸盒高度方向；而盘式折叠纸盒则应垂直于纸盒长度方向。这样，可以在两条主要压痕线的跨距内提供更高的挺度，避免盒壁部分发生鼓胀或凹陷，有利于纸盒盒体坚挺平直。在粘贴纸盒中错用贴面纸的纹向也有可能引起盒面卷曲。在长的深型盒上，贴面纸尺寸较小的方向应与纸张纹向平行。二、设计尺寸标注1、尺寸代号设计尺寸盒尺寸内尺寸外尺寸制造尺寸盒（箱）体盒（箱）盖长度尺寸LiL0LL+宽度尺寸Bi(Wi)B0(W0)B(W)B+(W+)高度尺寸Hi(/hi)H0(/h0)HH+(h)2、设计尺寸（1）内尺寸（Xi）内尺寸指纸包装的容积尺寸。对于长方体纸包装容器，可用Li×Bi×Hi(/hi)表示。（2）外尺寸（Xo）外尺寸指纸包装的体积尺寸。对于长方体纸包装容器，用L0×B0×H0（/h0）表示。（3）制造尺寸（X）制造尺寸指生产尺寸制造尺寸不限于长、宽、高，且长、宽、高尺寸不止一组，所以不能用L×B×H表示。3、纸包装主要尺寸对于长方体纸包装来说，一般有三个主要尺寸：①长度尺寸：纸包装容器盖部长边尺寸。②宽度尺寸：纸包装容器盖部短边尺寸。③高度尺寸：纸包装容器从盖顶到容器底部的垂直尺寸。4、盒（箱）坯尺寸盒（箱）坯尺寸用下式表示1st尺寸×2nd尺寸式中，1st尺寸为与粘合线平行的盒（箱）坯尺寸，2nd尺寸为与粘合线垂直的盒（箱）坯尺寸。5、尺寸标注图2-14纸包装结构设计图尺寸标注（尺寸单位：mm）三、纸包装各部结构名称一般情况下盒（箱）板面积等于LB、LH或BH的称其为板（Panel），小于上述数值则称其为襟片（Flap）。其中LB板称为盖板或底板，LH板称为侧板，BH板称为端板。在插入式盒（箱）盖或盒（箱）底结构中，连接盖板或底板的襟片称为插入片（Tuck）。当侧板与盖板连接时，则该侧板称为后板，其相对的另一侧板为前板。当纸包装为多层结构时，内部板可称为侧内板（前内板或后内板）、端内板、底内板等。所有的LH板与BH板统称为体板。襟片按其功能可称为防尘襟片、粘合襟片或锁合襟片。或者按其连接板的名称叫做侧板襟片、侧内板襟片、端板襟片或端内板襟片。在盘式结构中，同时连接端板与侧板的襟片称为蹼角（WebCorner）插入片T襟片F盒（箱）板P盖插入片Td内襟片Fi端板Pe底插入片Tu外襟片Fo侧板Ps图2-15管式纸包装结构名称1-板12-板23-板34-板45-盖插片16-盖板17-盖片28-盖片49-底片410-底板311-底插片312-底片213-接头14-底板115-盖板3（a）（b）（c）第二节纸包装结构设计基本原理一、结构要素不论何种材料的包装容器，其结构体都可认为是点、线、面、体的组合，但是，对于折叠纸盒、粘贴纸盒与瓦楞纸箱这类纸包装，由于原料——平面纸板的物理特性，其点、线、面、体和角等结构要素是由平面纸板成型为立体包装的关键。1、点在图2-13所示的纸包装基本造型结构体上，有三类结构点：三面或多面相交点、两面相交点和平面点。a.旋转点b.正－反揿点c.重合点图2-16纸盒（箱）类包装造型结构体（a）旋转成型体（b）对移成型体（c）正-反揿成型体2、线a.预折线：在纸盒（箱）制造商接头自动接合过程中仅需折叠130°且恢复原位的压痕线，或者说当纸盒呈平板状接合接头时并不需要对折的压痕线就是预折线。如图的AA1、CC1线。b.作业线：作业线是作业压痕线的简称。为使纸盒（箱）在平板状态下制造商接头能准确接合，盒坯需要折叠180°的压痕线，或者说当纸盒（箱）以平板状准确接合制造商接头时需要对折的压痕线是作业线。如图的BB1、DD1线。图2-20预折线与作业线2-18制造商接头粘合工艺工程2-19自锁底粘合工艺过程3、面因为平面纸页成型的原因，纸盒（箱）面只能是平面或简单曲面。从成型的因果看，可分以下几类：a.固定面：独立板成型的面，如管式盒盒体侧面与端面、盘式盒底面等，每个板一般应有2条及以上压痕线。b.组合面：由若干个板或襟片相互配合而成型的面，需要采用锁、粘、插等方法进行固定。这些板或襟片一般只有1-2条压痕线。4、体从纸包装成型方式上看，其基本造型结构可分为以下三类：a.旋转成型体：通过旋转方法而由平面到立体成型，管式、盘式、管盘式属此类。b.对移成型体：通过盒坯两部分纸板相对位移一定距离而由平面到立体成型，非管非盘式属此类。c.正－反揿成型体：通过正－反揿方法成型纸包装间壁、封底、固定等结构的造型体。5、角相对于其他材料成型的包装容器，点、线、面等要素所共有的角是旋转成型体类的纸包装成型的关键。a.A成型角：盖面或底面上以旋转点为顶点的角。b.A成型外角：A成型角与圆周角之差为A成型外角，即α΄=360°－αα΄——A成型外角（度）；α——A成型角（度）。c.B成型角：在侧面与端面上以旋转点为顶点的角度为B成型角，用γn表示。二、成型理论1、旋转成型（1）旋转角图2-21管式折叠纸盒旋转角（2）旋转角公式（TULIC-1公式）旋转角公式如下：式中，β——旋转角，（°）α——A成型角，（°）γn——B成型角，（°）n-360作为特例，如果各个体板的底边（顶边）均在一条直线上，即在公式（2-2）中，γn=180°，则（2-3）360)(n公式（2-2）与公式（2-3）的适用范围：180°设计要点是侧板与侧内板交点a和端板襟片a1点成型时重合。因为α=90°γ1=90°γ2=110°由公式（2-2），β=70°图2-22托盘式瓦楞纸箱旋转角2、对移成型图2-23对移成型3、正－反揿成型图2-21正—反揿结构（a）正—反揿盒底结构（b）正—反揿盒体固定结构如果用这样的方法，把“漏空”推广到分隔盒体，就可以设计间壁包装，其结构展开图如图。图2-256瓶饮料间壁包装盒平面结构图三、人类工效学对包装的研究1、人体测量学（1）人体形态测量数据人体测量学通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种工程设计提供人体测量数据。（2）人体测量数据的应用在涉及人体尺寸的设计中，设定功能尺寸的主要依据是人体尺寸百分位数，人体尺寸百分位数的选用与设计对象的类型有关。2、包装提手的尺度研究（1）提手尺寸a.提手长度（a）：提手长度与手幅宽度有关，它应等于或略大于手幅宽度，以便手掌从该尺寸方向上能自由伸入提手窗。b.提手宽度（b）：提手宽度与手掌厚度有关，它应等于或略大于手掌厚度，以便手掌从该尺寸方向上也能自由伸入提手窗。图2-26包装提手结构尺寸c.提梁高度（c）：提梁高度（如果提梁存在）与手掌执握尺寸有关，从主观愿望上讲，它应等于或略小于手掌执握尺寸，以便执握动作更舒适、更轻松、更牢靠。但是，如果提梁高度过小，由于重力和行进间自然摆臂动作的影响，提手极易在提手窗纵端的提梁位置上撕裂破坏。由于包装提手一般为片材开窗，所以手掌执握提梁不同于握柄操作。d.提手窗与提手的端点距离（d）：这是一个强度薄弱之处，不宜过小。在上述4个主要尺寸中，a、b、c与人体手掌结构尺寸有关，设计时要考虑尺度问题，其中c应同时考虑强度问题，此时应综合平衡。（2）手掌相关尺寸人体手掌通过提手携带包装时，涉及3个相关尺寸：a.手幅宽度b.手掌厚度c.手掌执握尺寸图2-27人体手掌相关尺寸（a）手幅宽度（b）手掌厚度（c）手掌执握尺寸（3）提手尺度的研究在人体结构中，个体之间存在差异，而在设计中又需要一个群体的测量尺寸。群体的测量尺寸通过测量较少量个体尺寸，经过数据处理后获得。在提手尺度的设计中，往往不以平均尺寸设计，即将P50作为尺寸设计的依据，而是采取极端个体设计，即以P99、P95、P90作为尺寸上限值的大尺寸设计，或以P1、P5、P10作为尺寸下限值的小尺寸设计，以提高尺寸设计的满足度。在提手设计中采用极端个体尺寸，既可以避免无限制扩大提手长宽尺寸而带来材料的浪费和强度的消弱，又可以限定可设计提手的包装最小尺寸范围，还可以使绝大多数人能进行安全舒适的提携式搬运。作者对我国人体手掌尺寸进行了简单随机抽样，测量样本基本情况如下：a．样本容量：500b．被测量者年龄：≥18岁c．被测量者性别比例：男：女=53.4：46.6d．被测量者籍贯分布：通过测量获得这一样本的三组人体手掌尺寸数据，对三组数据分别进行希尔排序、根据概率论与数理统计进行统计分析并绘制样本分布图。较高人体地区265中等人体地区128较矮人体地区107[习题]2-1选用厚度≤0.5㎜