JUNE 2002 Z 인터내셔널 Z 인터내셔널 포장기술사 김 응 주 완충설계 PROCESS

- 1 - 목 차  물류 환경분석  포장 환경분석  포장설계  포장사례  완충이론  물류 환경분석  포장 환경분석  포장설계  포장사례  완충이론

- 2 - 효율 극대화 패러다임의 변화 물류전략의 변화 효율적 물류체계 효율적 물류체계 구축이 기업경쟁력의 척도 기업 물류관리 전략의 변화 I. 물류 환경분석  물리적 네트웤에서 디지털 정보통신 네트웤으로 변화  개별기능중심 > 경영전반의 로지스틱스 > SCM 전자 상거래 시대 물류 패러다임의 변화  B2C > B2B (e-logistics)

- 3 - 적정포장실현 포장표준화가 물류효율 향상의 주요소로 부각 환경대응 포장개발의 필요성 증대 II. 포장 환경분석  일관 파레트화 (ULS)  포장치수, 강도, 방법, 관리의 단순화  스치로플 (EPS) 감량화, 목재 사용규제  회수의무화 및 중금속 함유량 규제 포장공동화 제도의 도입 증가  컨테이너 풀 시스템 도입  B2B e-MARKET PLACE 구축 포장공동화 환경대응포장 포장표준화

- 4 - III. 포장설계 추진방향  작 게  가볍게  강하게  편리하게  저렴하게

- 5 - III. 포장설계 제품 / 포장 / 환경 시험규격

- 6 - III. 포장설계 포장비용 vs 품질 제품개선

- 7 - III. 포장설계 포장개발 6 단계  유통환경에 대한 조사  제품의 내충격강도 평가  제품의 취약부위 보완  완충재의 충격흡수성 평가  포장구조 설계  포장시험평가

- 8 - III. 포장설계 1. 유통환경 조사방법  실제 유통과정 관찰 - 상 / 하역방법, 적재단수, 수송수단 ( 항공, 해상, 육송 )  계측기를 이용한 측정 - 낙하높이 / 방향, 진동조건, 온습도 등  기 발표된 유통자료 분석 - 시험규격, 시장 파손불량 등

- 9 - III. 포장설계 온습도 자료 1

III. 포장설계 온습도 자료 2

III. 포장설계 유통중 방향별 낙하 확률

III. 포장설계 UPS 복합운송 UPS 트럭운송 유통중 방향별 낙하높이

III. 포장설계 낙하방향 및 횟수 시험규격

III. 포장설계 2. 제품의 내충격강도 분석  한계 속도변화 측정 - 파손직전 속도변화  한계 가속도 변화 측정 - 파손직전 가속도  파손한계곡선 작성 - 가속도 vs 속도변화 함수 Vr Vi G Dur (ms) Shock Pulse

III. 포장설계 Damage Boundary Curve VV G Damage Area x x (1.57  V, G) (  V, 2G)

III. 포장설계 3. 제품의 취약부위 개선  취약부위 분석 - 1 차, 2 차 파손부위 파악  구조 강화방안 수립 / 적용 - 기존자료 및 CAE 활용  내충격 강도 강화 -  Vcr, Gcr 증가

III. 포장설계 완충재 해석

III. 포장설계 4. 완충재료 평가  포장재료 선택 - 환경규제, 경제성, 작업성 비교  완충곡선 비교 - 충격 흡수성 평가, 사용량, 적재효율 비교  정적 / 동적변위 분석 - 압축 Creep 특성, 순간최대변형

III. 포장설계 완충곡선 G 재료, 발포배율, 낙하높이, 충격회수 (5 회 ) kg/ ㎠ t 2t 3t 2t t

III. 포장설계 완충곡선 G 재료, 발포배율, 낙하높이, 충격회수 (5 회 ) 응력 kg/ ㎠ t 2t 3t 2t t

III. 포장설계 완충재 소요량 계산  정적응력  = W/A W = 제품중량 (10kg) A = 완충재 접촉면적 t=20mm A = 10 x 0.18 = 55.6 ㎠ V = ㎤ A = 10 x 0.32 = 31.3 ㎠ V = 62.5 ㎤ t=30mm A = 10 x 0.15 = 66.7 ㎠ V = ㎤ A = 10 x 0.38 = 26.3 ㎠ V = 78.9 ㎤ t=30mm A = 10 x 0.56 = 17.9 ㎠ V = 53.7 ㎤ A = 10 x 0.82 = 12.2 ㎠ V = 36.6 ㎤

III. 포장설계 정적 / 동적 변위 % 재료, 발포배율, 낙하높이, 충격회수 (5 회 ), 시료크기 (20x20cm) 기간 ( 일 ) / kg/ ㎠ t 2t 3t

III. 포장설계 5. 포장구조 설계  포장재료 선택 - 필요 두께 및 체적 결정, 적재효율 고려  최대변위, 좌굴평가 - 제품의 돌출부와 비교, A > (1.33t)^2  형상설계 : 2D, 3D - 제품의 형상을 고려한 구조

III. 포장설계 돌출부 및 좌굴 평가 낙하 t (1-s) >d

III. 포장설계 Rib 의 위치 34G39G

III. 포장설계 완충설계 주의사항  제품에 Rib 가 있는 공간은 최우선적으로 접촉면적을 취함.  접촉부위 형상은 충격에 변형이 용이하도록 분할  박스의 완충을 위한 모서리 구조 : 모따기 > Round  완충재는 코너와 리브에 응력의 분산을 고려한 구조  완충재의 Rib 높이는 전체 높이의 2/3 가 최적  제품의 무게중심을 고려한 접촉면적 배분

III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

III. 포장설계 포장박스 압축강도 계산식 P = W X (H - h) / h X S - G P : 압축하중 (kgf) W : 포장된 제품의 중량 (kg) H : 4,000mm h : 포장된 제품의 높이 (mm) S : 안전계수 2-3 G : 내포장 BOX 의 총 압축강도

III. 포장설계 포장박스 압축강도 : 높이

III. 포장설계 포장박스 압축강도 : 제품압강

III. 포장설계 포장박스 압축강도 : 수축율

III. 포장설계 안전계수 산출표

III. 포장설계 안전계수 조정

III. 포장설계 6. 포장시험평가

IV. 포장사례 마쯔시다의 환경 ASSESSMENT

IV. 포장사례 헨드폰  포장재료비 1.5 억 절감  PVC Cap 삭제

V. 완 충 이 론 포장충격해석 : 자유낙하 ■ 응용공식 중력가속도 (g) = 980 cm/sec ² V = Vo - gt h = Vot - gt ² /2 V ² - Vo ² = 2gh Vi= √(2ghi) Vi= 충격속도 (Impact), Vr= 반발속도 (Rebound) 0(Plastic Impact)≤ Vr ≤Vi(Elastic Impact)

V. 완 충 이 론 포장충격해석 : 반발계수 ■ 반발계수 e (Coefficient of Restitution) e = Vr/Vi = √(hr/hi), 0 ≤e ≤1 영향인자 : 낙하물, 낙하면, Vi 일반유통조건 : 0.3 < e < 0.7

V. 완 충 이 론 포장충격해석 : 속도변화 ■속도변화 (Velocity Change) : △ V = Vi+Vr =Vi+eVi =(1+e)Vi =(1+e)√(2ghi) 1.3√(2ghi) < △ V <1.7√(2ghi) △ Vcr : 한계속도변화 (Critical Velocity Change) △ V < △ Vcr No Damage △ V > △ Vcr Damage 는 G 값에 의해 결정

V. 완 충 이 론 포장충격해석 : 연습문제 예제 1) 제품을 64cm 높이에서 낙하 하였을 때 반발높이가 16cm 였다면 e ? 예제 2) △ Vcr=400cm/sec 인 제품을 잔디 (e=0.1) 와 EPS(e=0.8) 위에 낙하 시켰을때 제품이 파손되지 않는 최대 낙하높이 ? 예제 3) 제품이 낙하 되었을때 hr=20cm, △ V=460cm/sec 라면 hi,e ? 예제 4) 제품 ( △ Vcr=300cm/sec) 이 완충재 위에 낙하될 때 파손을 일으킬 수 있는 최소 높이 ? 예제 5) 제품 ( △ Vcr=310cm/sec) 을 낙하높이 26cm 에서 낙하시킬 때 Damage 될 가능성 ?

V. 완 충 이 론 포장충격해석 : 충격시간 ■ 충격지속시간 (Shock Duration) dur = 1/2fn W,h 와 관계 △ V = 충격그래프 밑면적 = 형태인자 (S.F) x 밑면 x 높이 = 2/πx dur x Peak Acc S.F(Shape Factor) : 0.636(Sin 파 ), 0.5( 삼각파 ), 1( 사각파 )

V. 완 충 이 론 포장충격해석 : 충격변위 ■ 충격변위 가속도 Gm = (1+e)/2 * √(2h/dst) 힘 Fm = W*Gm = *dm 동적변위 (Dynamic Defelection) dm = G*dst = (1+e)/2 * √2hdst ■ 충격증폭계수 AF (Amplification Factor) : Table 참조 = Gce / Gprod ( 취약부분 / 포장제품 )

V. 완 충 이 론 포장충격해석 : 연습문제 예제 1) 완충포장된 50 kg 중량인 제품의 고유진동수가 15Hz 라면 낙하높이 30cm 에서 Gm, dur, dm, Fm 은 각각 얼마인가 ? 예제 2) 어떤 제품의 최대충격이 96G 이고 충격지속시간이 6ms 라면 낙하높이 (e=0.4) ? 예제 3) 제품의 경사충격 시험시 충격속도가 4m/s 이고 충격지속시간이 50ms 였다면 e=0.3 에서 제품에 가해진 충격값은 예제 4) 중량 20Kg, Fragility 30G 인 제품을 완충재 (t=4cm, W.L=30%, k=300kg/cm e=0.3) 위에 낙하시킬 때 No Damage 조건에서의 최소 낙하높이 ?

V. 완 충 이 론 포장충격해석 : DBC 작성 예제 1) 어떤 제품에 대한 내충격강도 시험결과 다음과 같이 결과가 나왔다면 파손 한계 곡선을 작성하시오