1 前言
      包裝系統在運輸、儲存等流通過程中的破損會導致直接的經濟損失。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構設計者所關注。
    
      隨著人們環保意思的加強，越來越重視對環保型緩沖包裝材料的研究與開發。紙質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構件。為了更好的利用瓦楞紙板，人們對它的各種性態及新的構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。這些結構具有容量大、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，但以發泡塑料材料居多。發泡塑料是高分子材料經發泡處理形成，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、焚燒處理會產生有害氣體等缺點，近年來已成為加劇世界環境危機的嚴重公害。越來越多的國家已立法禁止用發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保緩沖材料所替代。其中，瓦楞紙板就是一種極為理想的環保型紙質緩沖包裝材料。  

    由于結構上的特點，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境的危害。既有利于環境保護，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、機電等重型產品等的運輸包裝。所以，研究以三重組合瓦楞紙板為主構的緩沖包裝系統的緩沖性能、建立其緩沖性能模型、求解其動力學方程、分析相關參數對系統的影響，能使該類包裝系統的動力學特性更加明確，從而為瓦楞紙板在緩沖包裝的優化設計中，尤其是在大型電子、機電產品、家用電器的緩沖包裝優化設計中被廣泛應用提供必要的科學理論依據。 

    3 三重組合瓦楞紙板的防護性能
    瓦楞紙箱自發明至今已有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，改善人類的生存環境已成為大勢所趨。包裝業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熱處理、熏蒸處理或防腐處理的木箱、木托盤出口。傳統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，包裝工業越發達，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%。從這一數據可看出，隨著我國包裝工業的不斷進步，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傳統的木緩沖材料，將成為我國包裝產業發展的重要趨勢。 

    瓦楞紙箱是一種薄壁結構的包裝容器，具有質量輕、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、印刷適性優良、成本低等特性，已廣泛應用于食品、水果、蔬菜、電子產品、工業器件、文化用品等工農業產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品。3A型瓦楞紙板制成的重型紙箱，與木質包裝相比，其特點是：容量大、體積小；重量輕、強度高；節省儲藏空間、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 國內外研究進展
    表征包裝材料的緩沖特性的方法是采用靜態或動態應力——應變曲線。Jansen1952年提出了以變形能量為基礎的緩沖系數概念，來表征緩沖包裝材料的性能，將靜態緩沖系數擴展為動態緩沖系數概念。此后，可用緩沖系數——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和Hatae提出了最大加速度——靜應力曲線，根據這些經驗曲線，可簡便地進行單自由度系統跌落緩沖包裝設計，但誤差較大。1964年美軍標準制定了緩沖包裝技術指南，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。而一些學者提出的曲線尚未能全部描述現有的包裝材料緩沖特性，更無法包含環境參數變化對包裝材料性能的影響。Cost于1974年、McDaniel和Wyskida于1976年分別認為包裝材料動態特性曲線除了與試樣尺寸和跌落高度有關外，還與時間和環境溫度有關。為減少試驗工作量并考慮環境參數影響，使物品包裝按多自由度非線性系統進行設計的方便，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學表達式，根據不同靜應力、厚度、跌落高度和環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]提出泡沫塑料襯墊的29參數非線性粘彈性模型，用該模型給出了電視機的響應加速度及襯墊優化尺寸的計算結果。對瓦楞紙板力學性能的研究具有較長的歷史，國內外許多學者作了不少工作。Cox在1954年研究瓦楞紙箱側板的受力分析時，得到一個半經驗公式，指出紙箱側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。國內近十幾年來對瓦楞紙板也進行了大量的研究。1994年高德等考慮溫度、多次沖擊、層數、變形種類等因素，提出瓦楞紙板緩沖的理論模型，進行了參數識別。吳天明對瓦楞紙板的平壓沖擊性能進行了研究。   

    通過文獻調研與論證，未見國內外對三重瓦楞結構緩沖防護性能的較為深入的研究成果。國內對它的研究大多外于初始的試驗研究階段。等提出將瓦楞紙板做成互相平行、垂直和交錯的多層結構，使其形狀如蜂窩，這樣就能大大提高其緩沖性能。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品，不能很好的進行包裝系統的動力學分析及利用計算機進行工業包裝設計。為使物品包裝優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，根據物品包裝模型，進行理論分析。另外，以理論建模、參數識別、優化計算和實驗技術的進步為基礎，開發先進的三重瓦楞緩沖包裝結構，提高其緩沖包裝設計的技術水平，是今后研究、開發三重瓦楞緩沖包裝材料的發展方向。  

   5 結束語
    必須看到，由于瓦楞紙板組合后的整體性能受層數、疊合方向的直接調制，同時不同規格的瓦楞紙板顯然影響了組合板的宏觀特性。在這方面，緩沖防護的機理研究明顯滯后于工程應用，使結構設計很大程度上處于盲目性。以三重組合瓦楞紙板為研究對象，建立其緩沖性能模型、求解其動力學方程、分析主要參數對系統的影響，揭示這種材料在外部機械力學激勵下的動力學響應規律。從而為三重組合瓦楞紙板在緩沖包裝的優化設計中，尤其在大型電子、機電產品、家用電器包裝的優化設計提供若干科學依據，具有深遠的社會效益和經濟效益。