瓦楞纸箱抗压强度计算与抗压性能测试

时间:2009-01-15 19:18:16来源:科印传媒《印刷技术》作者:魏风军

  瓦楞纸箱是一种薄壁结构的包装容器,是由多层瓦楞原纸加工而成的,具有质量轻、强度高、易加工成型、易折叠、便于运输和搬运、易回收和再生利用、印刷适性优良、成本低等特点,已广泛应用于食品、果蔬、工业器件等工农业产品的销售包装和运输包装中。在运输、存储过程中,瓦楞纸箱需要多层堆叠存放,为了保证被包装物品不受损害,就要求瓦楞纸箱必须具有一定的抗压强度,这是一个比较复杂的问题。因为构成瓦楞纸箱的箱纸板和瓦楞原纸是各向异性、不均匀的,同时原纸纤维还具有黏弹性。而在制成箱纸板的过程中,原纸受到不同温度、胶黏剂和外力等的作用,自身已经发生了很多变化,所以从原纸到瓦楞纸板以及瓦楞纸箱的过程中,三者之间物理性能的变化是不定向的,如何通过原纸的物理性能计算出瓦楞纸板以及瓦楞纸箱的物理性能,一直是当前瓦楞纸箱包装行业共同探讨的课题,本文将对这一问题加以探讨。
  
  瓦楞纸箱抗压强度的计算
  1.预定瓦楞纸箱抗压强度
  抗压强度主要是表征材料受压后至压溃时所能承受的最大压力。一般是根据原纸的物理性能计算瓦楞纸箱的抗压强度,也可以根据预定瓦楞纸箱的抗压强度要求,选择一定的原纸。瓦楞纸箱的抗压强度用下列公式计算:
  P=KW(n-1)
  上式中:
  P为瓦楞纸箱抗压强度;
  W为瓦楞纸箱装货后的重量;
  n为堆码层数;
  K为堆码安全系数。
  其中堆码层数n是根据堆码高度H与单个瓦楞纸箱高度h求出的,其计算方法为:n=H/h 。
  2.根据箱纸板、瓦楞原纸等原料计算出瓦楞纸箱的抗压强度
  预定了瓦楞纸箱的抗压强度以后,应选择合适的箱纸板、瓦楞原纸来生产瓦楞纸箱,以避免盲目生产造成的浪费;在影响瓦楞纸箱抗压性能的各种因素中,箱纸板、瓦楞原纸等起着决定性作用,厂家需要对各种原纸进行检测与判定,对各种纸张进行合理的配置,才能生产出符合物理性能要求的瓦楞纸箱。
  根据原纸的环压强度计算瓦楞纸箱的抗压强度有许多公式,如凯里卡特(Kellicutt)公式、马丁荷尔特公式、沃福(Wolf)公式、马基公式等,但较为简单实用的是Kellicutt公式,它适合用来估算0201型瓦楞纸箱的抗压强度。但对于目前在纸包装工业化生产中迅速普及的、高效省力的裹包式瓦楞纸箱的抗压强度则不能够依据Kellicutt公式,而要依据马腾福特公式来计算。
  3.确定瓦楞纸箱抗压强度的方法
  由于受生产过程中各种因素的影响,根据预定瓦楞纸箱的抗压强度要求,选择原纸的生产方式,最后生产出来的瓦楞纸箱抗压强度不一定与预先设想的结果完全一致,因此最终精确确定瓦楞纸箱抗压强度的方法是将瓦楞纸箱恒温湿处理后,再用瓦楞纸箱抗压试验机测试。对于没有测试设备的中小型印刷厂,可以在瓦楞纸箱上面盖一块木板,然后在木板上堆放等量的重物,来大致确定瓦楞纸箱抗压强度是否满足要求。
  
  影响瓦楞纸箱抗压强度的因素
  在大多数抗压强度计算公式中,多是利用原纸环压强度来进行计算,而事实上影响瓦楞纸箱抗压强度的不单单是原纸的环压强度,还有很多其他因素。
  影响瓦楞纸箱抗压强度的因素包括基础因素和随机因素。所谓基础因素即指瓦楞纸板本身的性能对瓦楞纸箱抗压强度的影响,主要包括瓦楞原纸的环压强度、瓦楞楞型、瓦楞纸板的种类(单瓦楞、双瓦楞、三瓦楞等)、瓦楞纸板的含水率等。
  在瓦楞纸箱的设计、生产和运输流通环节中,还有一些随机因素会对瓦楞纸箱的抗压强度产生很大影响,如表1所示。

表1 影响瓦楞纸箱抗压强度的随机因素

  基础因素对瓦楞纸箱抗压强度的影响是显而易见的,也是瓦楞纸箱设计时所必须要考虑的问题。而在表1所示的各种随机因素中,瓦楞纸箱的箱型、尺寸、印刷设计及印刷面积等是用户所要研究的问题;而瓦楞纸箱制作技术、生产设备和制作时的质量管理是瓦楞纸箱生产企业所必须考虑的问题;而运输流通时的随机因素则是运输流通涉及的相关部门所应该注意的问题,同时也是在进行瓦楞纸箱设计时所必须考虑的问题。


整箱抗压试验机

表2 瓦楞纸箱整箱抗压测试结果(部分)
   

  瓦楞纸箱整箱抗压性能测试
  瓦楞纸箱的抗压强度对瓦楞纸箱的整体性能影响很大,因此在实际生产时对于瓦楞纸箱性能的测试也显得比较重要,当前许多工厂对瓦楞纸箱的认识逐渐从凭手感判定瓦楞纸箱的优劣发展到运用各种仪器对瓦楞纸箱的物理性能进行测试分析的阶段。很多工厂还配备了抗压仪对瓦楞纸箱的抗压强度进行测试,不仅如此,许多客户特别是国外一些大型跨国公司对瓦楞纸箱的认识也发生了深刻变化,即从关注瓦楞纸板的耐破强度逐渐转向瓦楞纸箱的抗压强度,并将抗压强度作为质量验收的最重要指标。同时近两年来原纸价格居高不下,瓦楞纸箱利润空间一缩再缩,制造出低定量而又能满足客户抗压强度要求的瓦楞纸箱已成为众多企业共同的目标。因此,目前各瓦楞纸箱生产企业对于瓦楞纸箱整箱抗压性能的测试都非常重视。在实际应用中,一般是采用整箱抗压试验机来进行测试。该机测试过程相对比较简单,在此不再赘述。表2是某瓦楞纸箱的部分测试结果。
  
  结束语
  在瓦楞纸箱的质量控制项目中,抗压强度是最具重要意义的性能指标,也是目前瓦楞纸箱生产企业最为关注的测试项目。抗压强度高,则瓦楞纸箱使用性能好,因此瓦楞纸箱生产企业可从瓦楞纸箱原材料的质量控制入手,相关质检部门做好原材料的进厂检验,保证入厂的原材料达到要求的物理指标;而在瓦楞纸箱的设计阶段,业务及设计部门要充分考虑影响瓦楞纸箱抗压强度的结构因素;同时,在生产过程对瓦楞纸箱抗压强度影响较大的工序设置监控点。另外,瓦楞纸箱物流部门在仓储及运输过程中要尽量减少搬运次数,避免野蛮装卸、踩踏等。通过瓦楞纸箱生产企业各环节的有效搭配,就可以较为容易地生产出符合客户抗压强度要求的瓦楞纸箱。


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