可拆式木质文物真空包装盒结构设计.pdf

4CHINA PACKAGING I PACKAGING&PRINTING可拆式木质文物真空包装盒结构设计文/北京林业大学材料科学与技术学院穆美丽王天龙张杉张雅琪摘要：木材是纯天然环保符合4R1D的可持续性包装材料，但作为包装主要材料在文物保护方面的应用较少。本文主要采用改性处理过的压缩杨木作为密闭包装材料，设计了一款可拆装的包装盒，便于关闭和开启，搭扣与密封垫的配合提升了开合部位吻合；采用插接的结构方式实现包装盒体的拆装，使其可以进行平板化运输；另外通过抽真空的方式为文物储存创造一个独立的密闭环境。此包装盒的设计可以进一步拓宽木材在包装领域的使用，为文物包装的结构设计方案提供参考。关键词：文物包装；密封；真空包装【作者简介】穆美丽，北京林业大学，硕士，研究方向：包装材料与结构设计。【通讯作者】王天龙，北京林业大学，博士，副教授，研究方向：家具设计与制造。引言文物产生损害的影响因素有相对湿度、温度、光照、虫害、污染。其中相对湿度过高会引起霉菌滋生，相对湿度过低会引起材料脆化；温度的快速波动会缩短藏品的储藏寿命；而过度光照则会造成文物的褪色变脆；虫害则会导致藏品被吃掉，最后风带来的灰尘和微粒污染会使材料衰化，因此维持内装物处于独立且干净的环境是重要的。木质文物真空包装盒的密封包括材料密封和结构密封，杨木是一种多孔性材料，材质松软，具有一定的气体渗透性，其本身的多孔透气性对于密闭包装材料不利，而木材天然保湿保温创造出的温室环境对于文物包装却是有利，因此采用实验室改性处理过的压缩杨木 2 作为主要包装材料，橡胶等作为辅助包装材料，实现包装盒的材料密封。结构密封的开启部位借助搭扣通过上下扣合式实现密封垫的压缩，包装盒体采用三角通插接形成的主体框架与包覆有密封垫的面板插接而成，从而实现包装盒的结构密封。通过这两种密封形式在包装盒内部形成一个相对密闭空间，与储存环境相对应，这一密闭空间称为微环境 3；最后通过对微环境抽真空以阻隔环境因素对文物造成的损害。由于包装盒开启部位不仅要满足包装盒盖关闭后完全密封而且需要实现开启的便捷功能，易于开启、易于关闭 4，因此开启部位是包装盒整体密封的薄弱部位。密封搭扣的拉伸负荷大小是决定包装盒开启部位密封效果的关键因素，除此之外，包装盒的开启部位需要满足一定真空压力时的密封要求，从而达到相对密闭空间是与外界环境完全不同的微环境，因此本文中包装盒开启部位是否完全密封是包装盒整体密封的关键。1.包装盒开启部位结构包装盒的开启部位（如图1）由包装盒盖，包装盒体以及0 型密封垫三部分组成，通过压缩0 型密封垫达到包装盒盖端与包装盒体完全接触，同时密封搭扣的连杆环与包装盒盖上的挂钩紧密连接，搭扣由挂钩、连杆、燕尾控制面板、机械铆钉、弹簧、固定底板组成；通过螺钉将密封搭扣的挂钩固定于包装盒体的预留孔，同样通过螺钉将密封搭扣15包装印刷中国包装的底板固定于包装盒体的预留孔，搭扣工作时，挂钩不动，连杆环表现为拉力或者推力，连杆环相对于挂钩运动会达到一个临界点，当过临界点之后，达到一个固定的扣紧作用力，最后上下部件达到相对静止，搭扣之间也相互扣紧。从而搭扣的上下部件拉紧实现包装盒开启部位的密封。A一AeOabdBA图1包装盒开启结构a:挂钩b:连杆环c:机械铆钉d:开启控制面板e:包装盒盖端王密封垫A：手指接触点B:开启面板与连杆环接触点O:开启面板与机械铆钉接触点C：挂钩与连杆环接触点1.1搭扣开启面板和连杆环的受力分析CBAF2/8F1F2F33BA2A3图2 a连杆受力图2 b开启面板受力分析(Fg cot(45-9)45690F2=(1)(Fs cot(e-45)4590F2Fi=cos 8(2)Fg cot(45-0)0845Fi=cos8(3)F3 cot(-45)45090cos8S=arc sin(usin)(4)：A B 与AC比值，：开启控制面板与壁面夹角，8：连杆环与壁面夹角，F密封搭扣拉伸负荷，F,连杆环拉力，F3手部作用力表1搭扣参数值密封搭扣上的外开启控制面板与开启控制面板与连杆环与壁面夹拉伸负荷Fi/N力F3/N连杆环纵向长度壁面夹角角。比30N0.5030N3014.48116N6025.66124N90N0.9030N3026.74209N6051.26537N16CHINAPACKAGINGPACKAGING&PRINTING包装盒开启部位密封不严的关键因素是密封搭扣拉伸负荷不足，搭扣外力为30 N，连杆环纵向长度比为0.5时，最大拉伸负荷为1 2 4N，采用增大密封搭扣上外力值大小、开启控制面板与连杆环纵向长度比，计算得当搭扣外力为90 N，连杆环纵向长度比为0.9时，最大拉伸负荷为537N，因此可以通过适当增大搭扣外作用力和开启面板与连杆长度比增强开启部位得密封效果。2.文物密闭包装容器本文中文物保护的方法在于切断外界环境与文物之间的联系，文物位于密闭独立干净的微环境中，从而保护文物储存过程中不受外界紫外线、空气、微生物的影响。文物密闭包装盒包括盒盖和盒体两部分。主体部分由框架和六块面板以及密封搭扣组成，面板是经过改性处理的速生杨木，经过验证密封等级达到2 级，面板四周包覆有凹槽形的密封垫圈。框架由三角通和四棱柱构成，具体构成零件为八个三角通，其中底部连接的四个三角通的三个面分别开槽，顶部连接的四个三角通相邻面开槽，四个长棱柱和四个短棱柱，棱柱相邻面分别开槽。密闭包装盒盖部分由四个两角通，两个长棱柱，两个短棱柱构成，平面两角通相邻面开槽，通过挤压密封垫圈实现盒盖与盒体的连接，文物密闭包装盒体与盒盖的拆装零件如图2.1 和2.2 所示，图2.3为包装盒的整体结构图。X44X2X2X222X32323图2.1包装盒体的可拆结构X4X2X2x11X1图2.2包装盒盖的可拆结构中国包装包装印刷X4图2.3包装盒盖的整体结构结语本文主要研究增大密封搭扣外作用力以及控制面板与连杆环之比改善包装盒开启部位的拉伸负荷，从而实现文物木质真空包装盒开启部位的密封；此外采用改性处理过的速生杨木，设计了一款可拆装的木质文物真空包装盒，通过插接的方式便于拆卸和装配，便于运输，此木质文物真空包装盒可为密封包装设计提供参考。参考文献1雷淑.四川博物院展柜微环境调控效果实例及建议D.中国文物科学研究,2 0 1 9(02):73-78.2王娱.基于热压处理的杨木密闭性材料的制备及性能研究 D.北京林业大学,2 0 2 0:1 4-1 6.3李迪凡,王艳艳,李泽华,等.密封包装容器微环境温湿度模型的建立与仿真.装备环境工程,2 0 1 9,1 6(0 7):91-94.4安妮,利恩布勒姆,翰苏伊特.密封包装设计 M.上海：上海人民美术出版社,2004:11-13.