瓦楞抗压能力分析.docx

瓦楞抗压能力分析.docx

《瓦楞抗压能力分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《瓦楞抗压能力分析.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

瓦楞抗压能力分析

影响瓦楞纸箱抗压力的若干因素分析

慧聪网   2005年9月21日9时22分   信息来源：

深圳市美盈森环保包装技术有限公司   

   【hc360慧聪网印刷行业频道】瓦楞纸箱厂有时会遭遇到因纸箱的抗压力不够而退货的困惑。

那么，抗压力不够到底是什么原因?

影响瓦楞纸箱的抗压力有哪些因素?

根据所用的原纸能否预测瓦楞纸箱的抗压力?

瓦楞纸箱在流通过程中需要有多大的抗压力?

如果已经知道瓦楞纸箱在流通过程中所需要的抗压力，应如何选择瓦楞纸板的原纸构成?

这些问题就是本文想要解决的问题，同样也是瓦楞纸箱厂所关心的问题。

　　在GB／T6543—1986《瓦楞纸箱》》的附录C中对瓦楞纸箱的抗压力作了如下的规定：

   C.1瓦楞纸箱抗压强度值P（kgf／cm2）不应小于

   按下式所得的计算值：

   单位：

kgf／cm2

   式中：

K-强度保险系数：

        G-瓦楞纸箱所装货物的质量，kg；

        H-堆码高度，cm；

        h-箱高，cm；

        S-箱底面积，cm2。

    C.2强度系数K根据纸箱所装货物的贮存期和贮存条件决定：

    贮存期小于30天        K=1.6

   贮存期30天～100天     K=1.65

   贮存期100天以上       K=2

   上述这个规定存在有三个问题：

   ①式中的P称之为瓦楞纸箱的抗压强度，其单位kgf／cm2亦是强度的单位，抗压强度的大小当然与纸箱箱底的面积S有关。

但是，实际上我们平时所用的是瓦楞纸箱的抗压力，其单位N或kgf是力的单位，抗压力的大小与纸箱箱底的面积S无关。

   SN／T0262—1993《出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程》注意到这个问题，并对此作了纠正。

   ②式中的G是瓦楞纸箱所装货物的质量，严格来讲应该是瓦楞纸箱所装货物和瓦楞纸箱及箱内所有衬垫材料的总质量，但这可能是为便于瓦楞纸箱的设计而作的简化。

   ③强度系数K规定得偏低。

至于这个强度系数K应等于多少才合适，这是下面所要讨论的问题。

要解决这个问题首先要了解瓦楞纸箱的抗压力与哪些因素有关。

   影响瓦楞纸箱抗压力的因素分基本因素和变化因素。

所谓基本因素即瓦楞纸板的本身对瓦楞纸箱抗压力影响的因素，包括有：

原纸的环压强度，楞型（A、B、C型等），瓦楞纸板的种类（单瓦楞、双瓦楞、三瓦楞等），瓦楞纸板的含水率。

   在瓦楞纸箱的设计、制作和流通时，还有一些变化的因素会对瓦楞纸箱的抗压力产生很大的影响：

   基本因素对瓦楞纸箱抗压力的影响是显而易见的，是瓦楞纸箱设计时所必须考虑的问题。

在这些变化的因素当中，纸箱的箱型、尺寸及其均衡性、印刷设计及印刷面积是用户方面所要研究的问题；纸箱制作技术、制箱机械和制作时的质量管理是瓦楞纸箱生产企业所必须解决的问题；而流通时的这些变化因素则是流通所涉及的部门所应该注意的问题，同时也是设计时所必须考虑的问题。

   一.影响瓦楞纸箱抗压力的基本因素

    1.原纸环压强度的影响

    瓦楞纸箱的抗压力与瓦楞纸板所用的箱板纸、瓦楞原纸以及它们的组合结构关系甚为密切，其关系可以由环压强度（原纸）、边压强度（纸板）、抗压力（纸箱）乃至集装化堆码强度（托盘化）构成-连续的特性来表示，如图1所示。

图1 原纸的环压强度与瓦楞纸箱的抗压力

点击此处查看全部新闻图片

   至于原纸环压强度对瓦楞纸箱抗压力的影响的量化，可参阅后面介绍的凯里卡特公式。

   2.瓦楞纸板楞型的影响

   瓦楞纸板的楞型对瓦楞纸箱抗压力的影响，主要是因为不同的楞型其纸板的厚薄不同。

不单是由于瓦楞纸板的厚度越小，纸板能承受载荷的材料就越少，而且就是从结构力学的角度来讲，板材能承受垂直于其厚度方向的压缩载荷本来就和板材的厚度有很大的关系。

所以，纸板越薄，其纸箱的抗压力越小，即受到压力后，更容易弯曲变形、压垮。

正是由于这些原因，在材质等相同的情况下，不同楞形纸箱抗压力大小的顺序为：

A楞>C楞>B楞>E楞。

   但是，瓦楞纸板的“最大强度”，在纸箱包装上，有时候并不是最主要的因素，最重要的应该是考虑纸板受到载荷后，其所产生的变形。

图2是各种瓦楞承受载荷时的变形情况。

从图中可以看出在载荷大小相同的情况下，变形最大的是A楞，其次是C楞，再其次是B楞。

使用瓦楞纸箱包装某一产品之后，总不希望瓦楞纸箱发生变形从而影响到箱内之产品。

所以，如果B楞纸箱的抗压力已经足够，就不一定非要采用A楞以争取最大的抗压力，而是应该采用B楞，因为它的变形比A楞小得多。

图2 各种瓦楞承受载荷后的变形

点击此处查看全部新闻图片

   因此，考虑瓦楞纸箱的抗压力时，应该是最大载荷要大、纸箱的个体差异要小、纸箱受压后其变形量要小等等。

3.瓦楞纸板种类的影响

   与瓦楞纸板楞型的影响一样，同样是承载材料的多少和瓦楞纸板厚度的问题。

在其他条件相同的情况下，纸箱抗压力大小的顺序当然是：

三瓦楞>双瓦楞>单瓦楞。

   4.瓦楞纸板含水率的影响

   图3是通过试验找到的瓦楞纸箱抗压力与其含水率的关系。

点击此处查看全部新闻图片

   瓦楞纸箱的抗压力与其含水率的关系可用下式表示

   P=a·0.9x

   式中：

P-瓦楞纸箱的抗压力，N；

        a-含水率为O时的抗压力，N；

        x-瓦楞纸箱的含水率，%。

   只要知道某种含水率时瓦楞纸箱的抗压力，无论多大含水率时的抗压力都可以利用这个关系式算出个大概来。

   例如，某瓦楞纸箱的抗压力测得为2400N，这时瓦楞纸箱的含水率为13%，问瓦楞纸箱的含水率为10%时，其抗压力大概是多少?

   解：

先根据已知条件算出含水率为0时的抗压力a（当然，这只是理论上的数据，实际上是无法达到的）：

   因为，P=a·0.9x，所以a=P/O.9x

   a=240O／O.913=2400／0.254=9449（N）

   瓦楞纸箱的含水率为10%时的抗压力：

   P=99449×O.349=3298（N）

   从以上的计算可以看出瓦楞纸箱的含水率从13%降到10%时，其抗压力大约可以提高40%。

差别相当大。

这种关系也可以从图3看得出来。

所以，对瓦楞纸箱的抗压力进行比较时，纸箱的含水率必须保持一致。

   二、瓦楞纸箱的设计对瓦楞纸箱抗压力的影响

   1.瓦楞纸箱的箱型与纸箱抗压力的关系

   图4表示瓦楞纸箱周边受压时压缩应力的分布图。

纸箱在承受堆码压力时，大部分的应力都集中在四个箱角部分，而四边的中央部分，其压缩应力较四个箱角的小得多。

由此可以推断：

点击此处查看全部新闻图片

   ①正方形纸箱比长方形纸箱更为理想。

因为纸箱边长的增加，其抗压力并不能成比例地增加，边长的增加只是增加了承受压力较少的边界而已，但这与实际的试验结果（参见图6）稍有差异；

   ②箱角越多的纸箱，其抗压力越大。

普通的开槽式纸箱，从堆码的观点来看，并不是最理想的，因其易于变形，堆码最理想的纸箱应该是圆筒形的纸箱。

因为它没有褶缝，而且其周边均可承受同样大小的压缩力。

但这时不应该叫纸箱，而应该叫纸筒。

   另外，即使瓦楞纸板的纸质和楞型以及纸箱的尺寸都相同，箱型不同时，纸箱的抗压力会有所不同。

以下是对不同箱型的抗压力进行的实际测试。

   ①相同材质的A楞单瓦楞纸板；

   ②试验箱型（按FEFC0／ASSC0制定，ICCA批准在国际间通用的国际纸箱箱型标准）：

0201、0205、0512、0510、0301和0320。

每种箱型各10个；

   ③试验箱外尺寸：

335mm×365mm×245mm；

   ④试验条件：

在温度20℃、湿度65%RH中调节24h后测定（以下的试验都是这种试验条件）；

   ⑤试验结果：

以最常用的0201型的抗压力为100时，这六种箱型的抗压力如表6所示。

   表6不同箱型的抗压力

 箱型

 抗压力

 箱型

 抗压力

 0201

 100

 0510

 70

 0205

 124

 0301

 59

 0512

 72

 0320

 212

   仅仅是箱型的不同，对纸箱的抗压力就有这样大的影响，所以选择纸箱的箱型时就必须特别注意。

当然，选择箱型时不能只考虑抗压力，还必须考虑内装物的特性、材料的消耗和使用的方便等各种因素。

例如，0320型的瓦楞纸箱比0201型的抗压力高出一倍有多。

这是因为前者是套合型纸箱，其侧面、端面比后者多了一层瓦楞纸板。

显然，其材料的消耗要比后者多得多。

   所以，最常用的箱型还是0201型，而且下面所讨论或者计算的抗压力都是以0201型为基础的。

   2.瓦楞纸箱的周边长与纸箱抗压力的关系

   瓦楞纸箱的箱高一定（305mm），箱长与箱宽相等并同时均等地增加时，测定瓦楞纸箱抗压力的变化。

每种尺寸的纸箱各20个，测得结果如图5所示。

点击此处查看全部新闻图片

   从图中可以看出，瓦楞纸箱的周边长越大，纸箱的抗压力越大，但单瓦楞纸箱在1820mm附近，双瓦楞纸箱在2220mm附近分别显示抗压力的最大值，而超过这些点时又呈现逐渐降低的倾向，但在长与宽的尺寸分别增加时，结果也许多少有些差异。

   图5中的单瓦楞纸板第1～5种和双瓦楞纸板第1-5种指的是1979年以前的日本工业标准中规定的瓦楞纸板的种类。

3.瓦楞纸箱的长宽比与纸箱抗压力的关系

   图6也是通过实际试验得到的，它表示瓦楞纸箱的长度与宽度的比例变化对其抗压力变化的影响。

从图中可以看出，纸箱的长宽比在1.2～1.5时，纸箱的抗压力最大，其前后均下降。

这种关系在确定纸箱尺寸的时候是必须考虑的。

点击此处查看全部新闻图片

   4.瓦楞纸箱的箱高与纸箱抗压力的关系

   瓦楞纸箱的长度与宽度一定（350mm×300mm），仅变化箱高（从100mm起，以100mm的间隔递增至1000mm）时，其抗压力的变化如图7所示。

点击此处查看全部新闻图片

   值得注意的是，箱高为30cm以下时瓦楞纸箱的抗压力随箱高的增加而逐渐降低，但超过30cm之后，抗压力无多大变化。

   5.印刷设计和印刷面积对瓦楞纸箱抗压力的影响

   这里讲的印刷是指在纸板上直接印刷，即柔性版印刷的纸箱，不包括彩印的纸箱（印完再裱的纸箱）。

   试验箱为单瓦楞纸箱（A楞），其尺寸为350mm×300mm×250mm。

   印刷设计如图8所示。

这三种印刷位置及印刷面积逐渐增加，最后达到全面印刷。

点击此处查看全部新闻图片

   这次试验采用的是油性油墨，试验结果如图9所示。

从图中可以看出即使是同一印刷面积，带状印刷方式b）的纸箱抗压力降低率最大，这种带状印刷方式b）的印刷面积即使只有10%～20%，但纸箱抗压力的降低率几乎与全面印刷时相同。

点击此处查看全部新闻图片

   近年来，由于印刷技术的进步，采用的已是水性油墨，印刷压力已比过去有所降低，但由于印刷造成的影响还是不容忽视的。

   在进行瓦楞纸箱设计时一定要懂得，瓦楞纸箱是运输包装，其使命是要将货物安全地运输到目的地，因此不要过分拘泥于印得很漂亮，印刷的图文和颜色很多，却忽视了纸箱的抗压力，所包装的产品在储运时就有可能发生安全事故。

因为图文越多，纸板就压得越扁，多印一色就多压扁一次。

纸板越扁，纸箱的抗压力就越小。

   当然，目前一些产品的瓦楞纸箱包装，如家电产品的瓦楞纸箱已不仅仅是运输包装，它同时也兼具有销售包装的作用。

为加强包装箱上的广告宣传作用，为吸引顾客，瓦楞纸箱上的图文越印越多，颜色也越印越多。

为顾及储运时瓦楞纸箱是否有足够的抗压力，解决的办法只有两个：

   ①提高纸质，或在箱内四个角落加四个纸角柱以抵消印刷时纸箱抗压力的损失：

   ②改用彩印纸箱。

   但是，无论采用哪种办法，都会导致包装成本的提高。

   6.手挽孔与通风孔对瓦楞纸箱抗压力的影响

   对于较重较大产品的纸箱，为装卸搬运的方便，往往在纸箱的侧面要开手挽孔，对于生鲜果蔬的纸箱则要开通风孔。

这些手挽孔或通风孔显然会使纸箱的抗压力降低，而且孔所占的面积越大，纸箱的抗压力就会降得越低。

下面试验研究的是手挽孔的位置对纸箱抗压力的影响。

   试验箱为A楞的单瓦楞纸箱，箱的外尺寸为360mm×300mm×250mm，手挽孔的尺寸为60mm×20mm。

测定手挽孔的位置上下方向变动时和左右向变动时纸箱的抗压力。

通过试验得出如下结论：

   ①手挽孔的位置越接近上盖或下底，纸箱的抗压力越低；

   ②手挽孔的位置离中心往左右越远，纸箱的抗压力越低；

   ③由以上结果，手挽孔的位置最好尽可能在上下左右的中心附近。

手挽孔在纸箱的中央部位时，抗压力降低约2%～4%，手挽孔在纸箱的上下两端或左右两侧时，抗压力降低约10%。

   另外，手挽孔或通风孔的形状对纸箱的抗压力也会有影响。

   7.瓦楞纸箱内部衬垫对纸箱抗压力的影响

按理说箱内增加隔板，纸箱抗压力应有所增加，试验室试验时确实可以见到纸箱抗压力的增加，但在实际堆码时却不见得效果明显。

所以，应该以实际效果为依据，将隔板加在实际应力最弱的部位。

   除以上影响因素外，瓦楞纸箱的压痕线，特别是横压线（瓦楞纸板机的压线轮的形态及压线深度）对瓦楞纸箱的抗压力也会有影响。

在做瓦楞纸箱的空箱抗压力试验时，有时从其压力-变形曲线图中可以观察到如图10所示的双峰现象，这通常就是横压线对瓦楞纸箱抗压力影响的证明。

其中的第一峰往往是纸箱在横压线上的屈服，此时若压力继续增加，压力可以回升至整个纸箱压溃。

点击此处查看全部新闻图片

   有人问，出现双峰时纸箱的抗压力应该是哪个峰?

关键是到第二个峰时，纸箱的变形（压缩量）对内装物有无不良影响。

因为纸箱的抗压力不一定就是纸箱能承受的最大压力，纸箱的抗压力有时是以纸箱的变形达到预定值时的压力来衡量的。