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

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

2 - 1 - 목 차  물류 환경분석  포장 환경분석  포장설계  포장사례  완충이론  물류 환경분석  포장 환경분석  포장설계  포장사례  완충이론

3 - 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)

4 - 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

5 - 4 - III. 포장설계 추진방향  작 게  가볍게  강하게  편리하게  저렴하게

6 - 5 - III. 포장설계 제품 / 포장 / 환경 시험규격

7 - 6 - III. 포장설계 포장비용 vs 품질 제품개선

8 - 7 - III. 포장설계 포장개발 6 단계  유통환경에 대한 조사  제품의 내충격강도 평가  제품의 취약부위 보완  완충재의 충격흡수성 평가  포장구조 설계  포장시험평가

9 - 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

10 - 9 - III. 포장설계 온습도 자료 1

11 - 10 - III. 포장설계 온습도 자료 2

12 - 11 - III. 포장설계 유통중 방향별 낙하 확률

13 - 12 - III. 포장설계 UPS 복합운송 UPS 트럭운송 유통중 방향별 낙하높이

14 - 13 - III. 포장설계 낙하방향 및 횟수 시험규격

15 - 14 - 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

16 - 15 - III. 포장설계 Damage Boundary Curve VV G Damage Area x x (1.57  V, G) (  V, 2G)

17 - 16 - 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

18 - 17 - III. 포장설계 완충재 해석

19 - 18 - 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

20 - 19 - III. 포장설계 완충곡선 G 재료, 발포배율, 낙하높이, 충격회수 (5 회 ) kg/ ㎠ 20 40 60 t 2t 3t 2t t

21 - 20 - III. 포장설계 완충곡선 G 재료, 발포배율, 낙하높이, 충격회수 (5 회 ) 응력 kg/ ㎠ 20 40 60 t 2t 3t 2t t 0.15 0.18 0.32 0.38 0.560.82 42

22 - 21 - III. 포장설계 완충재 소요량 계산  정적응력  = W/A W = 제품중량 (10kg) A = 완충재 접촉면적 t=20mm A = 10 x 0.18 = 55.6 ㎠ V = 112.2 ㎤ A = 10 x 0.32 = 31.3 ㎠ V = 62.5 ㎤ t=30mm A = 10 x 0.15 = 66.7 ㎠ V = 200.1 ㎤ 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 ㎤

23 - 22 - III. 포장설계 정적 / 동적 변위 % 재료, 발포배율, 낙하높이, 충격회수 (5 회 ), 시료크기 (20x20cm) 기간 ( 일 ) / kg/ ㎠ 20 40 60 t 2t 3t

24 - 23 - 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

25 - 24 - III. 포장설계 돌출부 및 좌굴 평가 낙하 t (1-s) >d

26 - 25 - III. 포장설계 Rib 의 위치 34G39G

27 - 26 - 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

28 - 27 - III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

29 - 28 - III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

30 - 29 - III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

31 - 30 - III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

32 - 31 - III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

33 - 32 - III. 포장설계 EPP, EPS, EPE 수지의 형상결정

34 - 33 - 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

35 - 34 - III. 포장설계 포장박스 압축강도 : 높이

36 - 35 - III. 포장설계 포장박스 압축강도 : 제품압강

37 - 36 - III. 포장설계 포장박스 압축강도 : 수축율

38 - 37 - III. 포장설계 안전계수 산출표

39 - 38 - III. 포장설계 안전계수 조정

40 - 39 - III. 포장설계 6. 포장시험평가

41 - 40 - IV. 포장사례 마쯔시다의 환경 ASSESSMENT

42 - 41 - IV. 포장사례 헨드폰  포장재료비 1.5 억 절감  PVC Cap 삭제

43 - 42 - 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)

44 - 43 - 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

45 - 44 - 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

46 - 45 - 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 ?

47 - 46 - 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 )

48 - 47 - 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 )

49 - 48 - 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 ?

50 - 49 - V. 완 충 이 론 포장충격해석 : DBC 작성 예제 1) 어떤 제품에 대한 내충격강도 시험결과 다음과 같이 결과가 나왔다면 파손 한계 곡선을 작성하시오