包裝系統(tǒng)在運輸、儲存等流通過程中的破損會導致直接的經(jīng)濟損失。破損的主要原因是沖擊和振動。因此，對包裝緩沖材料緩沖特性的研究，一直為包裝動力學的研究者和包裝結(jié)構(gòu)設計者所關注。
   
　 隨著人們環(huán)保意思的加強，越來越重視對環(huán)保型緩沖包裝材料的研究與開發(fā)。紙質(zhì)緩沖包裝材料就是其中一類。瓦楞紙板是目前市場上使用較多的一種紙質(zhì)緩沖包裝材料。
   
    瓦楞紙板在包裝工程中起著非常重要的作用。除其自重輕、價格低、便用機械化生產(chǎn)和可回收再生利用等特點外，它外具有良好的抗彎剛度及其優(yōu)良的力學性能。眾所周知，瓦楞紙箱在運輸包裝中占有很大的比重。除此之外，由于瓦楞紙板具有良好的緩沖性能，在緩沖包裝中被廣泛用來制作各種瓦楞襯墊等緩沖包裝結(jié)構(gòu)件。為了更好的利用瓦楞紙板，人們對它的各種性態(tài)及新的構(gòu)成進行了大量的研究，其中三重組合瓦楞紙板即為其一種新的構(gòu)成。
    
    三重組合瓦楞紙板即七層瓦楞紙板，比一般瓦楞紙板具有更高緩沖性能和強度。目前國內(nèi)應用較多的三重組合瓦楞紙板有：3A型瓦楞紙板、X—PLY超強瓦楞紙板（由三層瓦楞芯紙和四層薄紙板交替粘合而成，三層瓦楞芯紙相互垂直）、ACB型、ABE型和3B型瓦楞紙板等。這些結(jié)構(gòu)具有容量大、體積小、重量輕（箱重僅為同容積木箱重量的25%—30%）、強度高、緩沖效果好、節(jié)省儲藏空間、適于折疊堆放、搬運方便，特別適合機械、機電等重型產(chǎn)品等的運輸包裝。
    
　2 三重組合瓦楞紙板的緩沖特性

    目前，用于緩沖包裝的材料很多，但以發(fā)泡塑料材料居多。發(fā)泡塑料是高分子材料經(jīng)發(fā)泡處理形成，具有很好的緩沖性能和吸振性能，且重量輕、易加工、保護性能好、適應性廣、價廉物美。但因其具有廢棄物不能自然風化、降解、焚燒處理會產(chǎn)生有害氣體等缺點，近年來已成為加劇世界環(huán)境危機的嚴重公害。越來越多的國家已立法禁止用發(fā)泡塑料作緩沖襯墊包裝的商品進口。所以，泡沫塑料將逐漸被其它環(huán)保緩沖材料所替代。其中，瓦楞紙板就是一種極為理想的環(huán)保型紙質(zhì)緩沖包裝材料。
   
    由于結(jié)構(gòu)上的特點，瓦楞紙板能較好的吸收外界沖擊能量，延長包裝物承受沖擊脈沖的作用時間，具有良好的緩沖性能。以其為材料的包裝容器具有適合的容裝功能。另外其加工性能良好、成本低、使用溫度范圍比泡沫塑料寬、克服了泡沫塑料襯墊對人和自然環(huán)境的危害。既有利于環(huán)境保護，又可回收再生、降低成本。
  
    三重組合瓦楞紙板是在單層瓦楞紙板的基礎上集成構(gòu)成，因此比一般瓦楞紙板具有更高緩沖性能。特別適合機械、機電等重型產(chǎn)品等的運輸包裝。所以，研究以三重組合瓦楞紙板為主構(gòu)的緩沖包裝系統(tǒng)的緩沖性能、建立其緩沖性能模型、求解其動力學方程、分析相關參數(shù)對系統(tǒng)的影響，能使該類包裝系統(tǒng)的動力學特性更加明確，從而為瓦楞紙板在緩沖包裝的優(yōu)化設計中，尤其是在大型電子、機電產(chǎn)品、家用電器的緩沖包裝優(yōu)化設計中被廣泛應用提供必要的科學理論依據(jù)。
    
    3 三重組合瓦楞紙板的防護性能

    瓦楞紙箱自發(fā)明至今已有100多年的歷史，20世紀初的“普賴德哈姆案件”標志著紙箱包裝的真正興起，揭示了木箱包裝的缺陷與不足。第一次世界大戰(zhàn)期間，瓦楞紙箱在運輸包裝中的比例僅占20%，木箱占80%。第二次世界大戰(zhàn)期間，瓦楞紙箱在運輸包裝中的比例猛增到80%，而木箱使用量急劇下降，瓦楞紙箱成為最重要的運輸包裝容器。
   
    在我國，保護森林資源，提高植被覆蓋率，改善人類的生存環(huán)境已成為大勢所趨。包裝業(yè)因國家限制木材砍伐將面臨原材料緊缺的嚴峻局面。這將大大限制木包裝在包裝領域里的使用和發(fā)展。1998年底的“天牛星蟲”事件，美國、加拿大和歐盟等國家嚴禁我國未經(jīng)熱處理、熏蒸處理或防腐處理的木箱、木托盤出口。傳統(tǒng)用木箱包裝和木托盤裝運的大量出口商品在出口美國、英國、加拿大等歐美國家受到限制。有資料表明，包裝工業(yè)越發(fā)達，木包裝在整個包裝材料中的比例就越小。如：中國約為20%，日本約為10%，而美國約為3%。從這一數(shù)據(jù)可看出，隨著我國包裝工業(yè)的不斷進步，木包裝的用量將會進一步減少。因此錄求理想的“以紙代木”包裝替代材料，采用多層瓦楞紙板逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的木緩沖材料，將成為我國包裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢。
   
    瓦楞紙箱是一種薄壁結(jié)構(gòu)的包裝容器，具有質(zhì)量輕、強度高、易加工成型、易折疊、便于儲存和搬運、易回收和再生利用、印刷適性優(yōu)良、成本低等特性，已廣泛應用于食品、水果、蔬菜、電子產(chǎn)品、工業(yè)器件、文化用品等工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的銷售包裝和運輸包裝。顯然，瓦楞紙箱在銷售包裝和運輸包裝中占有絕對優(yōu)勢，是替代木箱的最佳運輸包裝容器。但是，瓦楞紙箱強度有限，較木箱明顯偏低。另外，溫度條件對瓦楞紙箱強度影響顯著，必須提高其防潮能力。
  
    三重組合瓦楞紙板具有比一般瓦楞紙板更高的強度，在一定程度上克服了少層瓦楞紙箱的上述缺點，適于包裝重型機電產(chǎn)品。3A型瓦楞紙板制成的重型紙箱，與木質(zhì)包裝相比，其特點是：容量大、體積�。恢亓枯p、強度高；節(jié)省儲藏空間、適于折疊堆放、搬運方便。用三重組合瓦楞紙板制成的紙箱和托盤目前已被普遍采用，特別適合機械、機電等重型產(chǎn)品等的運輸包裝。另外，X- PLY超強瓦楞紙板、3B型、ACB型、ABE型等七層瓦楞紙板、瓦楞紙板制成的包裝容器，強度更高。
   
    4 國內(nèi)外研究進展

    表征包裝材料的緩沖特性的方法是采用靜態(tài)或動態(tài)應力——應變曲線。Jansen[1](上標)1952年提出了以變形能量為基礎的緩沖系數(shù)概念，來表征緩沖包裝材料的性能，將靜態(tài)緩沖系數(shù)擴展為動態(tài)緩沖系數(shù)概念。此后，可用緩沖系數(shù)——最大應力曲線來表述緩沖包裝材料特性。為便于應用，1961年Franklin[2]（上標）和Hatae[2]（上標）提出了最大加速度——靜應力曲線，根據(jù)這些經(jīng)驗曲線，可簡便地進行單自由度系統(tǒng)跌落緩沖包裝設計，但誤差較大。1964年美軍標準[3]（上標）制定了緩沖包裝技術(shù)指南，給出主要包裝材料的800多條最大加速度——靜應力曲線，按每一條曲線至少要做21次試驗計算，試驗工作量十分巨大。而一些學者[3]提出的曲線尚未能全部描述現(xiàn)有的包裝材料緩沖特性，更無法包含環(huán)境參數(shù)變化對包裝材料性能的影響。Cost[4](上標)于1974年、McDaniel和Wyskida[5]（上標）于1976年分別認為包裝材料動態(tài)特性曲線除了與試樣尺寸和跌落高度有關外，還與時間和環(huán)境溫度有關。為減少試驗工作量并考慮環(huán)境參數(shù)影響，使物品包裝按多自由度非線性系統(tǒng)進行設計的方便，要求從理論上對緩沖包裝材料特性做出合理的分析和數(shù)字建模，并分別建立了采用某種包裝材料時物品最大加速度的數(shù)學表達式，根據(jù)不同靜應力、厚度、跌落高度和環(huán)境溫度可以從該表達式直接計算最大加速度。
   
    對于緩沖材料的緩沖性能，人們研究較多的是泡沫塑料、瓦楞紙板。1990年胡強等[6]（上標）提出泡沫塑料襯墊的29參數(shù)非線性粘彈性模型，用該模型給出了電視機的響應加速度及襯墊優(yōu)化尺寸的計算結(jié)果。對瓦楞紙板力學性能的研究具有較長的歷史，國內(nèi)外許多學者作了不少工作。Cox在1954年研究瓦楞紙箱側(cè)板的受力分析時，得到一個半經(jīng)驗公式，指出紙箱側(cè)板的壓損強度與臨界載荷及材料的邊壓強度有一個冪函數(shù)關系；Mckee在1963年導出了紙箱抗壓強度（BCS）的Mckee簡化公式；J.Marcondes研究了瓦楞紙板的緩沖性能及濕度對其緩沖性能的影響[7]（上標）。國內(nèi)近十幾年來對瓦楞紙板也進行了大量的研究。1994年高德等[8]（上標）考慮溫度、多次沖擊、層數(shù)、變形種類等因素，提出瓦楞紙板緩沖的理論模型，進行了參數(shù)識別。吳天明對瓦楞紙板的平壓沖擊性能進行了研究[9]（上標）。
   
    通過文獻調(diào)研與論證，未見國內(nèi)外對三重瓦楞結(jié)構(gòu)緩沖防護性能的較為深入的研究成果。國內(nèi)對它的研究大多外于初始的試驗研究階段。何慧君[13]（上標）等提出將瓦楞紙板做成互相平行、垂直和交錯的多層結(jié)構(gòu)，使其形狀如蜂窩，這樣就能大大提高其緩沖性能。郭彥峰等[14]（上標）對X- PLY超強瓦楞紙板的強度試驗進行了研究。這些研究，缺乏對其緩沖性能的機理性描述，未能建立起緩沖性能理論模型，使得應用多重瓦楞紙板材料的產(chǎn)品，不能很好的進行包裝系統(tǒng)的動力學分析及利用計算機進行工業(yè)包裝設計。為使物品包裝優(yōu)化設計成為可能并具有工程實用性，則必須在分析其已有緩沖特性、規(guī)律及緩沖機理的基礎上，提出科學的理論模型及評價指標，從而確定物品包裝最佳防震緩沖目標參數(shù)，根據(jù)物品包裝模型，進行理論分析。另外，以理論建模、參數(shù)識別、優(yōu)化計算和實驗技術(shù)的進步為基礎，開發(fā)先進的三重瓦楞緩沖包裝結(jié)構(gòu)，提高其緩沖包裝設計的技術(shù)水平，是今后研究、開發(fā)三重瓦楞緩沖包裝材料的發(fā)展方向。