笔记本电脑用新型纸浆模塑衬垫的结构设计

华琪

(江南大学，江苏无锡 214122)

笔记本电脑用新型纸浆模塑衬垫的结构设计

华琪

(江南大学，江苏无锡 214122)

针对不同尺寸的笔记本电脑，提出了三种新型纸浆模塑衬垫的设计，包括全纸塑化设计，新型缓冲结构设计与新型可折叠一体成型式设计。全纸塑化设计易于分类回收；新型缓冲结构设计增强了其缓冲作用；新型可折叠一体成型式设计提高了纸浆模塑衬垫的生产效率与笔记本电脑的包装效率。这三种创新性设计促进了纸浆模塑衬垫的应用，顺应了包装行业的发展趋势。

纸浆模塑衬垫；笔记本电脑；结构设计

如今中国作为最大的货物贸易出口国，电脑等电子产品的出口额持续增长[1]。电子产品较为贵重，内部所含灵敏件较多，所以其缓冲包装尤为重要，所需的包装材料也随之迅速增长。欧美国家提出了更高的环保要求，颁布法令限制塑料包装材料的进口，一定程度上影响我国电子产品的出口[2]。为打破这种绿色环保贸易壁垒，必须寻求合适的替代材料。瓦楞纸板作为缓冲衬垫成本比较高，且需人工操作，达不到快速自动化生产。纸浆模塑制品具有良好的缓冲性能，可回收再利用，在大自然中可以有效降解，由于其腔式结构方便储存和运输，并且综合生产成本较低，所以纸浆模塑制品就成了较佳的EPS替代材料[3,4]。本文针对笔记本电脑，在现有的纸浆模塑设计方案基础上，提出几种新型结构的纸浆模塑衬垫，顺应包装行业发展的趋势。

1 全纸浆模塑化设计

1.1 全纸浆模塑化设计的理念与意义

市场上现有的笔记本电脑的纸浆模塑包装，只针对电脑的机台部分进行纸浆模塑包装设计，而对于放置说明书、CD、电池、电源线、电源适配器等附件部分仍沿用之前的瓦楞附件盒设计。瓦楞附件盒需折叠、装订等操作，不能像纸浆模塑衬垫一样一体成型，因扣合等结构所占的材积也较纸浆模塑大，并且人工操作易产生尺寸误差，而纸浆模塑制品可由相同模具实现高效量产。同时内部包装材料均为纸浆模塑材料，方便分类回收。

1.2 针对15寸笔记本电脑的全纸浆模塑化设计

首先根据电子厂商提供的Pizza盒，得到Pizza盒的内尺寸为480×300×62mm，纸浆模塑附件盒的外尺寸需为300×83×62mm。电脑质量为2.6Kg。确认整体包装形式为左右夹两头折耳式衬垫，说明书、CD置于电脑下方的Manual盘中，电源线与适配器等附件放于右侧的附件盒中。

1)左衬垫

为了满足包装件各面的缓冲要求，在左衬垫的两侧分别设置四个凸台，两侧对称，在衬垫的底部设置四个凸台，四个凸台的高度受Pizza盒宽度的限制，凸台之间的尺寸根据笔记本电脑左侧形状与插孔位置分配。因两端折耳需要插进，在衬垫主体的两端分别设置一个凸台。左衬垫主体部分如图1所示。

传统的左右夹式衬垫两端的缓冲能力较弱，有些纸浆模塑生产厂家不惜采用双层衬垫来满足缓冲要求。为了增强本款产品的缓冲性能，设计两端折耳部分，如图2所示。

最后进行中间主体部分与两端折耳的装配。首先新建一组件，插入中间主体部分，缺省放置，

再添加折耳部分，利用匹配、对齐命令正确放置折耳，相同方法添加另一端折耳。左衬垫装配效果图如图3所示。

2）右衬垫

在包装件跌落时，因右侧有附件盒可以起到良好的缓冲作用且此款Pizza盒的内尺寸有限，为了缩小整个包装的材积，故右侧衬垫的底部不设置凸台，其余结构与左侧衬垫一致，如图4所示。

3)Manual盘

Manual盘用来放置说明书与CD，设计合理的挖空深度。为了方便消费者取出，设计圆弧状的凹槽，如图5所示。

4)附件盒

附件盒的最大外尺寸已由厂商给出，为了加强结构与增强缓冲作用，在四周和底部设计凸台。附件盒加盖，为方便消费者开启，在盖上开孔。附件盒的效果图如图6所示。

至此，15寸笔记本电脑衬垫的全纸浆模塑化设计完成，与电脑的装配效果如图7所示。

2 新型缓冲结构设计

2.1 设计理念与意义

现有的笔记本纸浆模塑包装基本采用左右夹式，但是另外两端的缓冲效果通常不够理想。本次进行的创新性设计，不但将原有的瓦楞Manual盘替换为纸浆模塑Manual盘，同时对Manual盘增添缓冲结构设计，弥补了以往另外两面缓冲不足的问题。

2.2 针对17寸笔记本电脑的新型纸浆模塑缓冲结构设计

1）左右衬垫

根据厂商给定的Pizza盒内尺寸与缓冲要求，合理分布凸台的位置与高度，并且密切配合电脑形状，防止跌落发生时间隙造成的二次冲击。由于第一次设计完成后进行跌落测试，发现面跌落时纸浆模塑变形后接触到SD卡槽位置，地面冲击力传递至卡槽位置，致使SD卡槽内卡片因受力而弹出。为避免卡片弹出，对衬垫接触卡槽位置进行避空处理。为开模、修模、生产时方便，且电子厂商包装时不易发生错乱，本设计的左右衬垫保持一致，效果图如图8所示。

2）Manual盘

Manual盘底部放置说明书与CD，根据其尺寸去除材料绘制。底部平面面积大，不利于烘干且易发生翘曲变形，故在正中进行挖空处理，两侧圆弧状缺口设计易于消费者将说明书取出。为了加强前后两面的缓冲性能，在Manual盘两端处设计两端折起结构。为使包装时Pizza盒的插舌易于插入，前端下部进行避空处理。后端因外部Pizza盒的塑料提手位置设计中间避空。Manual盘的效果图如图9所示。

最终与笔记本电脑的装配效果图如图10所示。

3 新型可折叠一体成型式纸浆模塑衬垫的设计

3.1 设计理念与意义

此款纸浆模塑衬垫，因是一体成型式结构，进行一次成型、一次热压便可完成整个缓冲衬垫的生产，节省操作工序，有利于纸浆模塑生产厂家提高生产效率，减少开模费用。电子厂商对笔记本电脑进行包装时，传统的左右夹式需先将电脑插进一侧衬垫，再套入另一侧衬垫中，在此过程中还要注意必须插入足够的深度，使电脑侧面接触到纸浆模塑底面，否则不易放入外部的瓦楞纸盒中。而此种结构在包装时，易于操作，直接将电脑放入，简单快捷。

3.2 针对11.6寸平板笔记本电脑的纸浆模塑衬垫设计

首先根据厂商要求了解到可容装纸浆模塑衬垫的最大外尺寸、电脑克重与机台尺寸，说明书、电源线等附件放于由其它供应商生产的附件盒中。并且要求在满足缓冲要求的前提下，尽量减少缓冲材料的使用，节省成本。

根据纸浆模塑衬垫的最大外尺寸要求，确认采用新型可折叠一体成型式结构。因有折耳部分，在Pro/E中，主体衬垫部分与副体折耳部分分开绘制，而后再进行装配成形。具体设计步骤如下：

1）主体衬垫

由外盒的最大长宽尺寸，确定主体衬垫的最大外尺寸。缓冲凸台的尺寸受到外盒内尺寸和机台尺寸的共同限制，选择阶梯型凸台。缓冲凸台的分布要考虑产品的重心位置。此平板电脑密度均匀，故产品的中心即为重心位置，所以凸台应均匀对称分布。在纸浆模塑衬垫四侧均设置三个阶梯型缓冲凸台。另外，在四个角设置四个凸台，方便左右耳部分折叠扣合上来进行插入。采用拉伸去除材料工具绘制，并利用阵列，镜像等命令。在实际打样生产中，主体衬垫中间部分纸板平面面积过大，成型后不易烘干，容易产生翘曲致使整个纸浆模塑衬垫发生变形,以致达不到产品良好的定位要求,并且平板笔记本电脑质量较轻，包装件平放时纸浆模塑衬垫下方中间部分受力较小，所以对主体衬垫中间部分进行挖空处理，有利于提高烘干效率，也避免了表面翘曲现象的发生。

2）左右折耳

主体部分的设计完成后，绘制左右折耳部分。同样，根据外盒尺寸与主衬垫的高度确定折耳部分的最大外尺寸。而后，采用拉伸去除材料命令绘制缓冲凸台结构，并在两端采用拉伸增加材料命令绘制插入主衬垫中的凸起部分，根据主衬垫凹进部位确定此部分尺寸，使之与主衬垫紧密扣合。根据左右折耳的分布位置，建立一基准平面为中心对称面，采用镜像命令，一步绘制出另一侧折耳。

另外，纸浆模塑衬垫是在纸浆模塑生产企业生产完成并进行堆叠打包后发货至电子厂商，电子厂商进而对电脑进行包装装盒。在实际生产操

作中，电子厂商反馈，因纸浆模塑衬垫堆叠过紧，在取出单片纸浆模塑衬垫时，需要用力拔出，易损坏衬垫、不易操作且费时。故对纸浆模塑衬垫的结构进行一些改进，即在四周的凸台上加入小的凸起，则可防止纸浆模塑生产厂家在打包时堆叠过于紧密，方便电子厂商取出单片纸浆模塑衬垫。

装配后，整个纸浆模塑衬垫结构如图11所示。与电脑的装配效果如图12所示。

4 结论

本文针对不同尺寸的笔记本电脑，提出了三种新型纸浆模塑衬垫的设计，包括全纸塑化设计，新型缓冲结构设计与新型可折叠一体成型式设计。全纸塑化设计突破了以往仅机台部分采用纸浆模塑材料，实现将原有的瓦楞附件盒与Manual盘替换为纸浆模塑制品，方便了分类回收；新型缓冲结构设计是为纸浆模塑Manual盘设计折起的缓冲结构，弥补了以往包装件另外两面缓冲能力不足的问题；新型可折叠一体成型式设计突破传统的左右夹式纸浆模塑衬垫，采用一体成型式结构，提高了纸浆模塑企业的生产效率，并且方便了电子厂商对电脑进行包装。这三种创新性设计促进了纸浆模塑衬垫的应用，顺应了包装行业的发展趋势。

[1]林冬鸣.纸浆模塑缓冲衬垫的结构性能分析与制品设计[D].无锡：江南大学，2008．

[2]葛少峰.新型环保包装材料纸浆模塑的前景[J].上海包装，2011，(3)：29-29．

[3]戴宏民.新型绿色包装材料[M].北京：化学工业出版社，2005．

[4]宋姝妹.组合式纸浆模塑结构的缓冲性能及其计算机模拟[D].无锡：江南大学，2008．

Structural Design on Molded Pulp Cushion of Notebook PC

HUA Qi
(Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

For different size notebook PC,this paper puts forward three new designs of molded pulp cushion,in⁃cluding the design of complete molded pulp,the new buffer structural design and the new collapsible one piece design.The design of complete molded pulp is convenient for recycling;the new buffer structural design enhanc⁃es its buffering effect;the new collapsible one piece design improves the production efficiency of molded pulp cushion and the packing efficiency of notebook PC.These three innovative designs promote application of mold⁃ed pulp cushion and comply with the development of packaging industry.

molded pulp cushion;notebook PC;structural design

TB482.2

A

1673-2928（2015）06-0009-04

(责任编辑：郝安林）

2014-10-11

华琪(1988-)，女，河南安阳人，江南大学助理实验师，硕士，主要研究方向为包装技术与设计。