臺灣博碩士論文加值系統

掌握緩衝材料之緩衝特性，才能達成適度包裝的目標。緩衝材料之衝擊吸收(shock absorbing)特性，可用動態緩衝曲線(dynamic cushion curve)來表示，由於該曲線僅能描述特定緩衝材料、厚度、落下高度等條件組合時，於不同靜應力(static loading)下之衝擊強度，若組合條件不同時，就必須重新試驗以建立該組合之曲線，因此該曲線雖可用來決定緩衝材料之厚度與面積，但由於設計條件變化不一，因此應用範圍有限。此外，現有建立動態緩衝曲線之試驗方法、設備與結果之應用仍有若干爭議。
瓦楞紙板(corrugated fiberboard)為一傳統之包裝材料，由於具有回收再利用之環保特性，在緩衝包裝的應用日益廣泛，但目前仍無評估其緩衝特性之適當方法，現有之相關研究多依ASTM D 1596建立特定條件組合之動態緩衝曲線，由於各廠商生產所用之原料、設備不一，無法直接引用。為減少動態緩衝曲線應用於包裝設計上之限制，擬以實驗設計方法，建立積層瓦楞紙板第一次落下之衝擊強度迴歸估算式，應用於設計實務時可以試算不同設計下之緩衝效果，或由要求之緩衝效果求出適當的設計條件，不需因條件的變更而必須另行試驗建立曲線，或因無適當曲線可使用，而以嘗試錯誤法進行設計。
本研究以常見之落下試驗機作為試驗設備，首先執行一兩水準篩選實驗，找出影響積層瓦楞紙板衝擊吸收特性之主要因子為楞型高度與厚度。再針對A楞瓦楞紙板為試樣，以厚度、落下高度與靜應力等三個因子規劃一迴歸資料收集實驗，並以In-Package法執行落下試驗(drop test)，所得之實驗數據用以配適迴歸估算式。最後將所建立之估算式應用於PC主機之緩衝包裝設計，以驗證估算式之可用性。實驗結果顯示，六種不同設計，衝擊強度實測值均在估算值95%信賴區間內，顯示應用所配適之估算式，可有效預估緩衝設計之效果，不僅可縮短設計時程，也可以降低包裝成本而達成適度包裝的目標。

Knowing the characteristics of cushion materials well is the key to proper packaging. We can use “Dynamic cushion curve” to represent the shock absorbing capability of cushion materials. This curve reflects impact absorbing under different static loading in the combination of specific cushion materials, thickness, and drop height. If the combination is altered, the curve has to be reexamined. As a result, the dynamic cushion curve determines the thickness and area of the cushion materials; while its practical application is limited due to the various design conditions. Moreover, the existing testing methods, equipments and results of dynamic cushion curve are still controversial.
Corrugated fiberboard is a traditional packaging material, and gets even more popular since it’s recyclable. Except for few relative researches based on ASTMD 1596 to constitute dynamic cushion curves, there are no testing methods to evaluate its impact absorbing ability so far. However, they can’t be applying because every company uses various materials and equipments. In order to decrease the limitation of dynamic cushion curve applying on packaging design, the essay attempts generate the regression equation for predicting the first drop shock absorbing performance of the corrugated fiberboard through experimental design. Hence, we can estimate the cushion effects under different design conditions. Or we can find out proper design conditions under certain cushion effects. This prevents us from seeking new testing dynamic cushion curve due to different conditions and attempting designing through try-and-error.
Drop test is the experimental equipment of this research. Firstly, we carry out a 2 levels screening experiments finding out that it’s the drop height and thickness of the corrugated fiberboard that influence the shock absorbing capability. Secondly, we take corrugated fiberboard A as sample for experiment. We execute multi-levels drop test with In-Package method based on the factors of thickness, drop height and static loading to gather data and get the regression equation. At last, we apply regression equation to the cushion packaging design of PC mainframe. This experiment reveals that the impact intensity readings of all the six designs fall on 95% confidence interval of estimation. This stands for that the regression equation can not only shorten the time on designing, but also reduce the costs. It successfully predicts the design effects and achieves proper packaging.

目 錄
書名頁……………………………………………………………………………… i
論文口試委員審定書……………………………………………………………… ii
授權書………………………………………………………………………… iii
摘要 ……………………………………………………………………………… v
英文摘要 ………………………………………………………………………… vii
誌謝………………………………………………………………………………ix
目錄 …………………………………………………………………………… x
表目錄 …………………………………………………………………………… xiii
圖目錄 ………………………………………………………………………… xiv
第一章 緒論 ………………………………………………………………………1
1.1 研究背景 …………………………………………………………………1
1.2 研究動機與目的…………………………………………………………1
1.3 研究方法簡介 ……………………………………………………………4
1.4 論文架構 …………………………………………………………………4
第二章 文獻回顧 …………………………………………………………………6
2.1 動態緩衝曲線……………………………………………………………6
2.2 動態緩衝曲線於緩衝包裝設計上之應用………………………………8
2.3 緩衝材料評估方法………………………………………………………10
2.3.1 ASTM D 1596(1997)與CNS 14615(2002)…………………………11
2.3.2 ASTM D 4168(1995)………………………………………………12
2.4 動態緩衝曲線試驗方法與設備之評論…………………………………14
2.5 瓦楞紙板…………………………………………………………………17
2.5.1 瓦楞紙板結構………………………………………………………17
2.5.2 瓦楞楞型……………………………………………………………18
2.5.3牛皮紙與瓦楞芯紙品質特性………………………………………19
2.5.4瓦楞紙板在包裝緩衝的應用………………………………………19
2.5.5 瓦楞紙板緩衝材特性……………………………………………21
2.5.6 瓦楞紙板的環境保護特性…………………………………………22
2.6 積層瓦楞紙板緩衝特性文獻……………………………………………22
2.7 結論………………………………………………………………………25
第三章 研究方法………………………………………………………………… 27
3.1 研究流程…………………………………………………………………27
3.2 篩選實驗…………………………………………………………………28
3.2.1 實驗構想……………………………………………………………28
3.2.2 影響積層瓦楞紙板衝擊吸收特性因素檢討………………………29
3.2.3 實驗因子與水準……………………………………………………30
3.2.4 實驗配置……………………………………………………………32
3.2.5 實驗設備 …………………………………………………………33
3.2.6 實驗步驟 …………………………………………………………35
3.3 迴歸資料收集實驗……………………………………………………… 38
3.3.1 實驗構想………………………………………………………………38
3.3.2 因子檢討 ……………………………………………………………39
3.3.3 實驗因子與水準 ……………………………………………………41
3.3.4 實驗配置 ……………………………………………………………41
3.3.5 實驗設備 ……………………………………………………………42
3.3.6 實驗步驟 ……………………………………………………………43
3.4 驗證實驗………………………………………………………………… 46
3.4.1 實驗構想…………………………………………………………… 46
3.4.2 產品取得與驗收標準了解………………………………………… 46
3.4.3 使用迴歸估算式執行緩衝包裝設計…………………………………47
3.4.4 製做緩衝包裝…………………………………………………………50
3.4.5 執行落下試驗結果比較………………………………………………51
3.4.6 結果比較………………………………………………………………51
第四章 實驗結果與分析 …………………………………………………………53
4.1 篩選實驗…………………………………………………………………53
4.1.1 篩選實驗結果…………………………………………………………53
4.1.2 篩選實驗資料分析……………………………………………………54
4.1.3 篩選實驗結論…………………………………………………………60
4.2 迴歸資料收集實驗………………………………………………………61
4.2.1 迴歸資料收集實驗結果………………………………………………61
4.2.2 初步資料分析…………………………………………………………63
4.2.3 模式配適分析…………………………………………………………64
4.2.4 迴歸模式配適…………………………………………………………65
4.2.5 迴歸資料收集實驗結論………………………………………………72
4.3 驗證實驗…………………………………………………………………72
4.3.1 以迴歸估算式設計緩衝包裝…………………………………………72
4.3.2 以迴歸式建立動態緩衝曲線…………………………………………78
4.3.2 驗證實驗結果…………………………………………………………79
4.3.3 驗證實驗結論…………………………………………………………79
4.4 迴歸資料數據轉換前後迴歸分析結果比較……………………………79
4.4.1 配適Box-Cox轉換前數據之迴歸估算式……………………………79
4.4.2以Box-Cox轉換前數據之迴歸估算式試算…………………………82
4.4.3 兩種迴歸分析結果之比較……………………………………………82
第五章 結論與建議………………………………………………………………84
5.1 結論……………………………………………………………………84
5.2 建議……………………………………………………………………86
參考文獻 ……………………………………………………………………………87
表目錄
表2-1 緩衝包裝發展六步驟法…………………………………………………… 6
表2-2 常見楞型特性比較表………………………………………………………19
表3-1 集區因子配置………………………………………………………………31
表3-2 主要因子配置………………………………………………………………31
表3-3 牛皮紙、瓦楞芯紙之物性規格(迴歸資料收集實驗)………………………31
表3-4 實驗架構(每種處理一次)…………………………………………………32
表3-5落下試驗相關標準之最高與次高落下高度…………………………40
表3-6牛皮紙、瓦楞芯紙之物性規格(迴歸資料收集實驗)……………………41
表3-7主要因子配置…………………………………………………………………41
表3-8 測試產品規格與三種驗收標準……………………………………………47
表3-9 設計時共用之相關條件……………………………………………………48
表3-10 牛皮紙、瓦楞芯紙之物性規格(驗證實驗) ………………………………50
表4-1 篩選實驗資料收集表………………………………………………………53
表4-2 迴歸資料收集實驗資料收集表……………………………………………61
表4-3 設計A1試算結果……………………………………………………………73
表4-4 設計A2試算結果……………………………………………………………74
表4-5 設計B1試算結果……………………………………………………………75
表4-6 設計B2試算結果……………………………………………………………75
表4-7 設計C1試算結果……………………………………………………………76
表4-8 設計C2試算結果……………………………………………………………77
表4-9 驗證實驗設計與測試結果…………………………………………………79
表4-10 試算結果(Box-Cox轉換前數據之迴歸估算式) ……………………82
表4-11 兩種迴歸分析結果比較表…………………………………………………83
表5-1 本研究與其他研究之差異…………………………………………………84
圖目錄
圖1-1 研究目的示意圖…………………………………………………………… 3
圖2-1 緩衝試驗機………………………………………………………………… 7
圖2-2 動態緩衝曲線……………………………………………………………… 8
圖2-3 動態緩衝曲線應用………………………………………………………… 9
圖2-4 ASTM D 4168試樣…………………………………………………………13
圖2-5落下試驗機 …………………………………………………………………13
圖2-6衝擊試驗機……………………………………………………………………14
圖2-7 In-Package試驗法試樣結構…………………………………………………17
圖2-8瓦楞紙板結構…………………………………………………………………18
圖2-9 瓦楞型式……………………………………………………………………18
圖2-10 隔板…………………………………………………………………………20
圖2-11 積層緩衝材…………………………………………………………………20
圖2-12 結構性緩衝型式…………………………………………………………21
圖2-13 瓦楞紙板方向………………………………………………………………23
圖3-1 研究流程……………………………………………………………………28
圖3-2試驗構想圖(篩選實驗) ………………………………………………………29
圖3-3 以Minitab執行實驗設計之設計資訊(篩選實驗)…………………………32
圖3-4 永豐餘造紙(股)公司桃園廠之落下試驗機………………………………33
圖3-5 加速規與固定用蜜蠟…………………………………………………………………34
圖3-6 Lansmont TP3執行畫面……………………………………………………34
圖3-7 實驗流程……………………………………………………………………35
圖3-8 加速度計固定於產品上……………………………………………………36
圖3-9 裝置完成待測試樣…………………………………………………………36
圖3-10 落下試驗機動作……………………………………………………………37
圖3-11 試樣裝置 …………………………………………………………………38
圖3-12 試驗構想圖(迴歸資料收集實驗) …………………………………………39
圖3-13以Minitab執行實驗設計之設計資訊(迴歸資料收集實驗)………………42
圖3-14 測試箱………………………………………………………………………43
圖3-15 試樣組成……………………………………………………………………44
圖3-16 組裝完成之試樣……………………………………………………………44
圖3-17 驗證實驗流程………………………………………………………………46
圖3-18 製作完成之瓦楞紙箱、緩衝材與產品……………………………………51
圖3-19 加速規安裝情形(驗證試驗) ………………………………………………52
圖3-20 待測試樣(驗證試驗)………………………………………………………52
圖4-1 各因子回應圖………………………………………………………………54
圖4-2 交互作用圖…………………………………………………………………55
圖4-3 因子常態機率圖……………………………………………………………56
圖4-4 柏拉圖………………………………………………………………………56
圖4-5 MINITAB執行結果(各因子效果) …………………………………………57
圖4-6 MINITAB執行結果(ANOVA) ………………………………………………57
圖4-7殘差模式分析結果(資料轉換前)……………………………………………58
圖4-8統計分析結果(資料加權轉換後)……………………………………………59
圖4-9 殘差模式分析結果(資料轉換後)…………………………………………60
圖4-10 回應圖(迴歸資料收集實驗)……………………………………………63
圖4-11 交互作用圖(迴歸資料收集實驗)…………………………………………64
圖4-12 ANOVA分析結果(迴歸資料收集實驗) …………………………………64
圖4-13模式配適分析分析結果……………………………………………………65
圖4-14 初步配適迴歸分析結果……………………………………………………66
圖4-15殘差圖(初步配適模式) ……………………………………………………66
圖4-16 Box Cox轉換結果…………………………………………………………67
圖4-17 Best Subset執行結果(資料轉換後) ………………………………………68
圖4-18重新配適迴歸分析結果……………………………………………………69
圖4-19迴歸分析結果(刪除a3b、b3c後) ……………………………………………70
圖4-20 殘差圖………………………………………………………………………71
圖4-21常態機率圖…………………………………………………………………71
圖4-22 以迴歸式建立之動態緩衝曲線……………………………………………78
圖4-23 Best Subset執行結果………………………………………………………80
圖4-24 迴歸分析結果………………………………………………………………81

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