纸箱测试及计算

纸箱测试及计算

一、瓦楞纸箱两种强度之间的关系

瓦楞纸箱的强度，分为抗压强度和堆码强度两种评价方式。静载荷堆码强度，是在一定的时间内，在瓦楞纸箱包装上施加恒定的质量，分析纸箱产生的变形量或损坏情况的载荷。一般静态堆码情况下，最下层的纸箱能够承受堆码静载荷的最小值应为Ps=G(H／h-1)，其中，G为单个毛重，H为堆码高度，h单个纸箱的高度。

瓦楞纸箱抗压强度(P)是指在抗压试验机上，均匀施加动态压力下至箱体破损的最大负荷及变形量。纸箱的抗压强度与最小堆码静载荷的关系为

P=K×Ps。考虑到纸箱安全性，根据流通环境的不同和流通周期的长短，安全系数(劣变系数)K通常情况下取值2．5以上。

二、瓦楞纸箱抗压强度测试分析

抗压强度的测试设备：纸箱抗压试验机。

抗压测试过程分四个阶段：

第一阶段是预加负荷阶段，确保纸箱与抗压机压板接触；第二阶段是横压线被压下阶段，此时负荷略有增加，变形量变化很大；第三阶段是纸箱侧壁受压阶段，此时负荷增加快，变形量增加缓慢；第四阶段是纸箱被完全破坏时，此时为纸箱的压溃点。实际上，纸箱整个承压过程中主要是4个角受力，大约占整个受力总量的2／3，在纸箱制造过程中，操作人员位尽量减少对瓦楞纸箱4个棱角周围瓦楞的破坏。

纸箱的抗压强度分为有效值与最终值。抗压测试时力值的变化有时是由慢到快直至溃点，有的是平稳递加至溃点。在抗压测试中有个规律，力值的变化有时有一定的缓冲：即当力值与变形量增加到一定程度后，力值停止而变形量继续增加，经过一段时间以后，力值继续增加，直至纸箱的溃点。把缓冲前的力值称为有效力值，缓冲前的变形量称为有效变形量。缓冲以后，虽然力值可以继续增加，但是纸箱已开始变形，不能达到使用要求了，所以判定纸箱抗压强度好坏的标准应该是抗压测试时的有效力值。

瓦楞纸箱的质量越好，抗压强度的有效值越高，有效值和最终值的偏差越小。分析瓦楞纸箱的抗压强度一般要通过5个纸箱进行实验(GB／T6543—2008《运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱》标准规定)的平均值来表示。当然，每个实验数据之间的

偏差越小，纸箱的抗压性能越稳定。所以，评价纸箱抗压强度的3个方面：有效负荷、变形量和测试值偏差。

三、0201型瓦楞纸箱抗压强度的核算

利用凯里卡特简易(K．Q．Kelli— eutt)公式(主要对0201型瓦楞纸箱)，可以估算纸箱的抗压强度，同样根据客户的抗压强度要求，来选择合适性能的纸张，以便于采购和配纸。

P=Px?F

P-瓦楞纸箱的空箱抗压强度(单位N)

Px——原纸的横向综合环压强度(单位N／cm)F-为凯里卡特简易常数(可以查阅相关的科技书籍或纸箱资料得到相应数据，该数据是与楞型的种类和纸箱的周边长有关的常数)。

三层瓦楞纸板原纸的综合环压强度Px=(面纸的环压力值R1+里纸的环压力值R2+楞纸的环压力值R3×瓦楞芯纸的缩率C)／15．2五层瓦楞纸板原纸的综合环压强度Px=(面纸的环压力值R1+里纸的环压力值R2+楞纸的环压力值

R3 X瓦楞芯纸的缩率C1+楞纸的环压力值R4×瓦楞芯纸的缩率C2+夹芯的环压力值R5)／15．2

环压力值，均指原纸横向的环压力值(单位N／0．152m)。为了估算的准确性，必须依据实际测试数值为准。环压力值R=定量w(单位g)×环压指数R(单位N．m／g)×0．152(单位m)。C1和C2为瓦楞芯纸的收缩率，即瓦楞芯纸与面纸长度之比。例1某三层C楞纸箱，外径周长110cm，面纸、里纸选用175g优等牛皮箱板纸，楞纸选用105g优等瓦楞芯纸，计算该纸箱所能达到的抗压强度： c楞的缩率C=1．42；查国标，面纸、里纸的环压指数为9．50N．m ／g，楞纸的环压指数为8．5 N．m／g；根据周长 z=110cm，经查表得凯里卡特简易常数为

F=51．2。 R1=R2=175 ×9.50×0.152 =252.7N R3=110 ×8．5×0．152=142．12 N

代人公式得(R1+R2+R3× C)／15．2 × F：(252．7+252．7+ 142．12 × 1．4208)／

15．2×51．2=46．53 ×51．2=2382．336N=243Kg 故，此瓦楞纸箱能够达到243公斤的抗压强度。例2某三层B楞纸箱，周长为120 cm，抗压强度要求为1500 N，面纸、里纸选用160g一等牛皮挂面箱板纸，楞纸选用优等品瓦楞芯纸，试计算瓦楞芯纸应选用的定量查国标，面纸、里纸的环压指数为7．50 N．m／g；查表得凯里卡特简易常数，F=46．2。

设楞纸的定量w为未知数，B楞缩率C=1．3592，Z=120cm，

P=1500 N R1=R2=160 × 7．50 × 0．152=182．4N P=(R1+R2+R3 × C)／15．2 × F：(182．4+182．4+R3 × 1．3592)／

15．2 ×46．2=1500 N ∴R3=128．7 N

而R3=W×R×0．152=128．7 N W×R=846．7如果瓦楞芯纸的环压指数取

值 R=8．5以上，则W=100 g

该纸箱所用的瓦楞芯纸应选用100g左右的优等瓦楞芯纸。通过理论上的估算，能够对制造过程中各工序进行指导，排除影响抗压强度的各种制造因素，获得纸箱抗压强度的稳定性。需要说明的是，使用同样纸张进行搭配，因各个公司制造工艺的不同，同规格的纸箱成型后能够达到的抗压强度也有差距，所以，必须根据实际制造工艺的不同进行校核，才能设计出满足抗压要求的纸箱。

四、影响瓦楞纸箱抗压强度的因素分析

1．纸张的横向环压强度

(环压指数×定量×0．152)是保证纸箱抗压强度的核心，其他的物理性能也不容忽视

比如，纸张特别是芯纸抗张强度不够时，纸箱在抗压测试中会出现力值与变形量一直平稳递加，最终值很高而有效力值很低，箱体测试后变形如手风琴状的情况。纸张本身的抗水性能也很关键，特别是冷藏用箱(贮存环境相对湿度很大，有的接近饱和)，有时虽然纸箱的抗压强度很高，但由于纸张不抗水，纸箱存放在冷库中就容易吸潮，造成塌箱。所以，对冷藏用箱和夏季梅雨季节，要求瓦楞原纸和箱纸板生产厂家造纸时，必须进行纸内施胶，以增加抗水性。