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     藥品包裝容器大部分采用盒、桶、瓶，其外部形狀有圓形、方形等其它形狀。在容積一定時，何種形狀的包裝最節(jié)省材料？也就是說：使用的容積最大而用材最少，這是藥品包裝企業(yè)材料經(jīng)濟(jì)核算所圍繞核心話題。本文以藥品包裝紙質(zhì)容器-紙桶材料利用為例，闡述在設(shè)計、生產(chǎn)什么樣的形狀的產(chǎn)品最節(jié)省包裝物料。                 包裝容器紙桶具有強(qiáng)度高、有一定的彈性、不氧化、不污染環(huán)境等優(yōu)點。與鋼桶比較，具有能防止靜電、質(zhì)量輕、易回收、加工周期短、造價低等優(yōu)勢。不但廣泛用于藥品原料的外包裝，還廣泛用于化工、糧食、土產(chǎn)、五金礦產(chǎn)、建材、機(jī)電及國防工業(yè)等產(chǎn)品的外包裝，其中相當(dāng)部分的紙桶用于出口商品的包裝。                  一．包裝容器紙桶分類                  包裝容器紙桶是指具有用紙或紙板加粘合劑制造的桶身和用相同材料或其它材料制造的桶底、桶蓋的剛性圓桶，在底和蓋之間具有定位性能，以便堆碼存儲。紙桶根據(jù)本身采用的原材料不同可分為二類：第一類為全紙紙桶；它的外觀形狀有圓柱形和正方形之分，紙桶本身使用的材料是高強(qiáng)度紙板，在專用的紙桶成型機(jī)上加工而成。紙桶使用的材料類型是紙纖維和木質(zhì)纖維板，因此易于回收和重復(fù)利用，如果在需要緊急處理的情況下可以燒毀，不會產(chǎn)生有毒氣體，所以說全紙紙桶的原料以及生產(chǎn)工藝的全過程到廢棄物的處理均不污染環(huán)境。因此作為產(chǎn)品包裝出口時，受到國外客商的普遍接受。第二類紙桶與全紙紙桶不同的是在圓形紙桶身的上口與下底用鐵皮加固；紙桶的上蓋與下底均采用全紙或五合板制作。在相同體積下被鐵皮加固的紙桶結(jié)構(gòu)，在強(qiáng)度以及承受重量上要比全紙紙桶高，因而在桶內(nèi)盛裝體積大，內(nèi)容物多且重量超過三十公斤以上產(chǎn)品時均采用此類紙桶。                  二．紙桶的形狀結(jié)構(gòu)與材料的節(jié)省                  在選材之前，首先要了解紙桶盛裝物的情況以及紙桶的銷售地點、存貯方式、內(nèi)裝物的輕重、品質(zhì)等，最后確定紙板材料的定量與技術(shù)要求。由于紙桶成型是以多層紙板材料復(fù)卷而成，其復(fù)卷層數(shù)及各項物理性能指標(biāo)要根據(jù)紙桶的實際使用情況綜合考慮，選材的最終目地是既能達(dá)到用戶滿意的使用質(zhì)量，又不過多的增加原料復(fù)卷層數(shù)，使紙桶各項物理性能指標(biāo)趨于合理。在紙桶的生產(chǎn)中，由于紙桶的外形不同，其原材料用量均不等。這就存在一個用料節(jié)省的問題；在生產(chǎn)圓柱形紙桶時，當(dāng)容積一定時，選取什么樣的形狀尺寸用原料最節(jié)省？我們以有蓋的圓形紙桶為例，以設(shè)計計算來討論這一問題。先設(shè)圓形紙桶的半徑為R，高為H，則上下底面積之和為2пR2。側(cè)面積為2пRH，總面積S=2пRH+2пR2，體積V=пH R2。                  假定體積V不變，設(shè)V=1000，則有H=1000/пR2，我們要求S=2пRH+2пR2=2пRx1000/пR2十2пR2=2пR2+2000/R的極小值。                  由微積分計算可得：ds/dR=4пR-2000/R2=0                  既：R3=1000/2п，得出：R=5.4，H=10.8=D=2R。S=553.6。從計算可看出：圓柱形紙桶當(dāng)直徑與高相等時用材料最節(jié)省。下面我們再看：                  設(shè)H=3R，則V=пHR2=1000，H3=9000/п                  H=14.2，R=4.7，S=563.3，設(shè)：H=R，則V=пHR2=1000，H=R=6.8，S=585.8。                  我們研究當(dāng)H=2R時，函數(shù)y=S/v=2пRH+2пR2/пHR2=3/R。                  我們要求使用的體積（V）盡可能的大，而材料的面積（S）要盡可能的小，就是要求y越小越好。由y=3/R表明，R越大越好，就是說采用大包裝比小包裝更節(jié)省原材料；同時我們也知道：圓柱體包裝比正方體、長方體包裝更節(jié)省材料，而正方體比長方體更節(jié)省材料；從材料用料更節(jié)省的角度來看；當(dāng)圓柱體紙桶直徑與高相等時使用的原材料最省。                  三．紙桶原料消耗定額制定是節(jié)省材料重要途徑                  所謂消耗定額是在紙桶生產(chǎn)既定條件下，按規(guī)定質(zhì)量制造單位成品需要材料的最大允許計劃量。這里所說的生產(chǎn)條件是指影響材料消耗定額大小的成品結(jié)構(gòu)特征和生產(chǎn)技術(shù)組織特征而言。因此在基礎(chǔ)的紙桶原材料定額的制定過程中應(yīng)按下列原則確定：1、確定單位紙板原料的長度、寬度、厚度。2、根據(jù)生產(chǎn)過程工藝流程圖及紙桶尺寸確定紙板的切割余量。3、繪制裁切紙板的實際下料圖。4、確定可用原料和不可用原料數(shù)量以及每個紙桶的平均廢料量。5、計算材料的利用率指標(biāo)?？刂萍埻安牧舷闹饕獮槿齻€部分：即凈消耗部分、工藝性消耗部分和非工藝性消耗部分。紙板的凈消耗是指單位產(chǎn)品的有效消耗，它與紙桶用紙板材料的周長、半成品紙桶的高度、紙板的定量、卷桶層數(shù)有關(guān)；而單位產(chǎn)品紙板工藝性消耗是單位產(chǎn)品凈消耗與各道工序生產(chǎn)工藝消耗的量之和。在實際生產(chǎn)過程中，主要控制非工藝性消耗，并使之降到最低限度。在實際用料過程中，由于紙板的幅寬不一致，紙桶成品的高矮不等。這就需要對卷筒紙板進(jìn)行合理的“套裁搭配”下料。這里指的套裁搭配是在有限的紙板寬度上配裁多種多樣的紙桶半成品規(guī)格，并進(jìn)行紙桶半成品長度大小的合理組合，用數(shù)理統(tǒng)計的方法列出適合于所需要紙桶的長度，并能與紙板寬度基本一致的幅寬尺寸，形成不同尺寸的紙桶半成品的規(guī)格系列，并盡可能的使紙板材料余料最小，這樣在實際生產(chǎn)中根據(jù)紙桶半成品規(guī)格系列來對應(yīng)于紙板的幅寬的方法，可達(dá)到合理利用紙板原料，取得原料節(jié)省或有效利用的最佳效果。                  四．材料合理利用及紙桶強(qiáng)度剛度關(guān)系                  對于紙桶材料的合理節(jié)省與材料質(zhì)量選用兩者并不矛盾，我們講：要節(jié)省原材料，材料質(zhì)量關(guān)系到成品紙桶的使用質(zhì)量，紙桶成品質(zhì)量總體體現(xiàn)在本身各項物理性能指標(biāo)的合理配置。其質(zhì)量測試是看其本身的強(qiáng)度與剛度等相關(guān)指標(biāo)，紙桶的強(qiáng)度和剛度除與所采用的紙板原材料本身強(qiáng)度大小有關(guān)外，還與紙桶生產(chǎn)成型時復(fù)卷層數(shù)、厚度以及在使用條件下作用在紙桶的軸向力大小有關(guān)。用于貴重物品包裝的紙桶在原材料選用及外周長確定情況下，紙桶成品的立壓強(qiáng)度應(yīng)大于8000N，側(cè)壓強(qiáng)度應(yīng)大于4000N，戳穿強(qiáng)度大于10J，堆碼性能為4900N，24小時不滲漏、不破裂，永久變形應(yīng)不影響紙桶的堆積能力?？沟湫阅茉诟叨葹?00毫米下落，不滲漏、不破裂、封閉器不開。紙桶跌落時的變形大小與其紙桶的剛度有關(guān)，即紙桶設(shè)計時的剛性系數(shù)是否合理。紙桶變形的大小與紙桶所受到的側(cè)壓力及圓周長成正比，而與紙桶的彈性模量、紙桶復(fù)卷層數(shù)成反比；也就是說：作用于紙桶的側(cè)壓力越大，紙桶圓周長越大，則紙桶的變形就越大。而紙桶材料的彈性模量大以及紙桶的厚度大、紙板層數(shù)多則變形小。由此可見，要使紙桶強(qiáng)度大，則應(yīng)增加紙桶復(fù)卷層數(shù)和紙板厚度，紙桶的剛度系數(shù)越大則剛度越大，因此紙板材料應(yīng)選用彈模量高的紙板材料，紙桶復(fù)卷層數(shù)多；相對直徑小的結(jié)構(gòu)，其變形較小。                  紙桶原材料的選擇應(yīng)保證盛裝物的安全和質(zhì)量的前提下，不但要充分發(fā)揮其使用價值，還應(yīng)避免紙板原料的功能過剩。 （文/白冰）