包裝材料學(xué)瓦楞紙板瓦楞紙箱性能的影響因素

1、2022-3-223412022-3-22342一、瓦楞紙板的性能一、瓦楞紙板的性能 瓦楞紙板的性能主要是指物理性能，包括:定量厚度水分耐破度耐戳穿強(qiáng)度環(huán)壓強(qiáng)度邊壓強(qiáng)度平壓強(qiáng)度粘合強(qiáng)度2022-3-223431.定量定量 瓦楞紙板定量的定義和測試與普通紙或紙板相同。 對已制成的瓦楞紙板的各組分的測試，可將紙板浸在溫水中，然后分離、烘干，再進(jìn)行分別測試。2022-3-223442.厚度厚度 瓦楞紙板厚度的定義和測試與普通紙和紙板相同 不同：用于瓦楞紙板的厚度計(jì)比用于紙或紙板的厚度計(jì)具有較大的接觸面積(100.2cm2)，并施加較大的壓力(200.5kPa)。 2022-3-223453.水分水分

2、 水分含量測試是把試樣放在100105的烘箱內(nèi)烘干至恒重，所減小的重量與原試樣重量之比。 注意：取樣要有代表性，取樣后要立刻裝人塑料袋內(nèi)，以備稱量，因?yàn)榧埡图埌迨俏鼭裥院軓?qiáng)的纖維材料。 瓦楞原紙和面紙水分的均勻程度，對在瓦楞紙板機(jī)上取得良好的粘合性能和運(yùn)行的可靠性是十分重要的。 芬蘭造紙研究所的研究表明:在瓦楞紙板機(jī)上起楞的最適宜水分指標(biāo)為:瓦楞原紙8.5%，箱板紙8.0%。2022-3-223464.耐破度耐破度 耐破度是瓦楞紙板抗張強(qiáng)度、拉伸率與撕裂度等多種強(qiáng)度指標(biāo)的綜合反映，世界各國普遍使用這項(xiàng)性能指標(biāo)。 影響因素：纖維長度和纖維結(jié)合力 瓦楞紙板的耐破度近似等于其表里兩面的面紙耐破度之和

3、，而瓦楞芯紙對瓦楞紙板的耐破度影響不大。 2022-3-223475.耐戳穿強(qiáng)度耐戳穿強(qiáng)度 耐戳穿強(qiáng)度是指用一定形狀的角錐穿過紙板所需要的功，即包括開始刺穿及使紙板撕裂彎折成孔所需的功。 戳穿強(qiáng)度代表了瓦楞紙箱在遇到木箱等一類物件非常堅(jiān)硬的端角碰撞時，瓦楞紙板所表現(xiàn)的抵抗能力。 瓦楞形狀的正常與否對耐破度影響不大，這也說明瓦楞紙板的耐破度取決于兩層面紙的耐破度，但是戳穿強(qiáng)度明顯地隨著瓦楞壓扁程度而降低。2022-3-22348瓦楞形狀的正常與否對耐破度影響不大，這也說明瓦楞紙板的耐破度取決于兩層面紙的耐破度，但是戳穿強(qiáng)度明顯地隨著瓦楞壓扁程度而降低。2022-3-223496.環(huán)壓強(qiáng)度環(huán)壓強(qiáng)度

4、紙板的環(huán)壓強(qiáng)度是將一定尺寸的試樣，插在試樣座內(nèi)，形成圓環(huán)形，在兩測量板之間進(jìn)行壓縮至壓潰前所能承受的最大的力，即為環(huán)壓強(qiáng)度，單位是N。2022-3-2234107.邊壓強(qiáng)度 邊壓強(qiáng)度是把瓦楞紙板立起來對紙板兩邊加壓直至壓潰所呈現(xiàn)的抗壓強(qiáng)度。 加壓方式包括橫向加壓和縱向加壓兩種，縱向加壓的邊壓強(qiáng)度是瓦楞紙板強(qiáng)度最大的方向，通常制作瓦楞紙箱時，就以這個縱向作為紙箱的高度方向。 橫向加壓的邊壓強(qiáng)度最低。通常所說邊壓強(qiáng)度都是指瓦楞紙板的最高邊壓強(qiáng)度，也就是縱向加壓的邊壓強(qiáng)度。2022-3-223411瓦楞紙板加壓方向與邊壓強(qiáng)度的關(guān)系2022-3-223412邊壓強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式 A型瓦楞: ECT=1.

5、0（RCTl1+RCT12+1.5RCTf） （2-1） B型瓦楞: ECT=1.1（RCTl1+RCTl2+1.37RCTf） （2-2） C型瓦楞: ECT=1.1（RCTL1+RCT12+1.45RCTf）（2-3） 式中ECT為瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度； RCT11、RCT12分別為二層面紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)度； RCTf為瓦楞原紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)度； RCTf前的系數(shù)是對不同楞型瓦楞紙的展開系數(shù) 2022-3-223413Kellicutt邊壓強(qiáng)度計(jì)算公式ECT=R1（h-c）A-R2（dt）A 式中：ECT為邊壓強(qiáng)度；h為瓦楞紙板厚度（mm）； c為面紙厚度（mm）；t為瓦楞原紙厚度（mm）；d為

6、與瓦楞伸放率有關(guān)的常數(shù)；A為瓦楞紙板長度（mm）； R1、R2 分別為面紙和瓦楞原紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)度。 2022-3-2234148.平壓強(qiáng)度平壓強(qiáng)度 瓦楞紙板的平壓強(qiáng)度是指對垂直于瓦楞紙板平面負(fù)荷的抵抗能力。 與紙板的定量有關(guān)，也與瓦楞形狀有關(guān)。 2022-3-2234159.粘合強(qiáng)度粘合強(qiáng)度粘合強(qiáng)度就是面紙和瓦楞芯紙的粘合強(qiáng)度。測試時將針形附件插入試樣，對針形附件進(jìn)行施壓，使其作相對運(yùn)動，直至被分離部分分開。2022-3-223416 原則上只要粘合強(qiáng)度等于紙頁纖維自身結(jié)合強(qiáng)度即可，以保持瓦楞的正常狀態(tài)。 過高的粘合強(qiáng)度往往是在楞頂上涂布過多膠粘劑的結(jié)果。 如果過分追求粘合強(qiáng)度而使用過量的粘

7、合劑，就會使瓦楞楞頂變形，這樣盡管粘合力很大，但是瓦楞紙板的整體強(qiáng)度反而下降了。 粘合劑的最佳使用量，根據(jù)使用的面紙和芯紙的不同而稍有差別，一般來說當(dāng)?shù)矸凼褂昧肯嗤瑫r，B型楞的粘接強(qiáng)度比A型楞大。2022-3-223417二、瓦楞紙箱的物理性能二、瓦楞紙箱的物理性能 瓦楞紙箱物理性能的測試項(xiàng)目有兩種: 其一是瓦楞紙箱測試最根本的一個項(xiàng)目，即壓縮強(qiáng)度，通常稱為抗壓強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度是考核瓦楞紙箱的重耍指標(biāo)，它反映了紙箱的內(nèi)在強(qiáng)度質(zhì)量，也是運(yùn)輸包裝的主要考核指標(biāo)，決定著瓦楞紙箱包裝的實(shí)際功能。 其二是瓦楞紙箱裝入商品后，進(jìn)行破壞性模擬試驗(yàn)所表現(xiàn)出的強(qiáng)度性能，如跌落強(qiáng)度、回轉(zhuǎn)試驗(yàn)強(qiáng)度等。 2022-3-

8、223418三、瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的影響因素三、瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的影響因素 內(nèi)在因素，即瓦楞紙板的質(zhì)量好壞，是最根本的因素； 外在因素，如紙箱加工技術(shù)、使用環(huán)境等對其抗壓強(qiáng)度也有重要的影響。2022-3-2234191、瓦楞紙板質(zhì)量的影晌、瓦楞紙板質(zhì)量的影晌 瓦楞紙板的質(zhì)量直接影響瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度；而瓦楞紙板的質(zhì)量又與其原材料、加工過程有關(guān)。 （1）原材料的影響。 （2）粘合強(qiáng)度對抗壓強(qiáng)度的影響 （3）瓦楞紙板加工過程的影響 2022-3-223420（1）原材料的影響。 箱板紙和瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度直接影響瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度，而環(huán)壓強(qiáng)度是一個綜合指標(biāo)，它與箱板紙和瓦楞原紙的其他物理性能，如定量

9、、緊度、挺度、耐破度、水分等有關(guān)。 箱板紙的質(zhì)量直接影響瓦楞紙板的強(qiáng)度， 使用大定量的面紙，瓦楞紙板強(qiáng)度較大，但了成本和重量增加。瓦楞紙板是面紙與瓦楞芯紙通過粘合劑粘合在一起而發(fā)揮作用的，提高瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度不應(yīng)單純考慮面紙的定量，而還應(yīng)該考慮瓦楞芯紙、粘合劑等多方面的影響因素。 對于瓦楞原紙，適當(dāng)?shù)木o度和水分，較高的挺度，有利于瓦楞原紙成楞，并能提高瓦楞紙板的強(qiáng)度性能。2022-3-223421（2）粘合強(qiáng)度對抗壓強(qiáng)度的影響 紙箱的抗壓強(qiáng)度不單取決于瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強(qiáng)度，還與瓦楞紙板的粘合強(qiáng)度有關(guān)。2022-3-223422 瓦楞紙箱的實(shí)際抗壓強(qiáng)度與瓦楞紙板的折角壓縮強(qiáng)度（ACT）成正比。

10、 壓線時面紙與瓦楞芯紙發(fā)生剝離的原因是粘合強(qiáng)度不高，粘合劑的凝結(jié)強(qiáng)度，粘合劑與紙的親合力，原紙的強(qiáng)度等因素都能影響粘結(jié)強(qiáng)度。 一般要求瓦楞芯紙和面紙之間的剝離強(qiáng)度應(yīng)大于芯紙或面紙的本體強(qiáng)度，即當(dāng)將芯紙和面紙剝離時，應(yīng)剝下芯紙或面紙本體部分。 2022-3-223423（3）瓦楞紙板加工過程的影響 國內(nèi)紙箱廠在生產(chǎn)瓦楞紙板過程中容易出現(xiàn)的問題：紙板抗壓強(qiáng)度低、產(chǎn)生翹曲和搓板形等。 主要因素：與設(shè)備是否處于良好的工作狀態(tài)以及操作人員的經(jīng)驗(yàn)程度和精心與否有關(guān)。 其他因素：瓦楞輥是否磨損、平直，涂膠量是否適當(dāng)，壓力、溫度是否合適，面紙和瓦楞原紙水份是否均勻、適當(dāng)?shù)取?2022-3-2234242.瓦楞

11、紙箱結(jié)構(gòu)對其抗壓強(qiáng)度的影晌瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)對其抗壓強(qiáng)度的影晌 每條曲線代表不同周邊長的瓦楞紙箱。以周邊長250cm的紙箱為例， 在箱高為1530cm的范圍內(nèi)，抗壓強(qiáng)度隨箱高的增加而降低； 在箱高30cm以上時，抗壓強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。2022-3-223425寬長比在O.62左右時，紙箱強(qiáng)度有最大值。 當(dāng)紙箱周邊長不變時，紙箱寬長比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系2022-3-2234263. .紙箱抗壓強(qiáng)度與制造工藝的關(guān)系紙箱抗壓強(qiáng)度與制造工藝的關(guān)系 制造工藝中的印刷、打孔等，對紙箱的抗壓強(qiáng)度有一定的影響。 2022-3-223427（1）印刷的影響 經(jīng)印刷的瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度要降低，其降低程度視印刷的位置、面積與方法

12、等的不同而異。隨著印刷面積增加，紙箱抗壓強(qiáng)度的損失也相應(yīng)增大；全幅印刷對紙箱抗壓強(qiáng)度的影響，根據(jù)紙箱的形狀和材質(zhì)不同而有差別，大體上降低4O；帶狀印刷的部位強(qiáng)度變差，也很容易被壓塌，帶狀印刷造成的抗壓強(qiáng)度損失與全幅印刷大致相同，因此要避免全幅印刷與帶狀印刷；除印刷面積之外紙箱抗壓強(qiáng)度還與印刷方法和印刷油墨有關(guān)。2022-3-223428（2）開孔的影響2022-3-2234294.影響瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的外部因素 瓦楞紙箱的使用條件 倉儲環(huán)境 堆碼方式 放置時間2022-3-223430（1）環(huán)境溫度與濕度 相對濕度不變時，溫度對紙箱的抗壓強(qiáng)度影響不大。 相對濕度對紙箱的抗壓強(qiáng)度影響較大。箱體水

13、分變化1，紙箱的抗壓強(qiáng)度變化10，而箱體水分是由與之平衡的環(huán)境濕度決定的。 當(dāng)箱體含水量小于16時，紙箱的抗壓強(qiáng)度隨水分含量增加急劇下降；但當(dāng)含水量大于16%時，紙箱的抗壓強(qiáng)度隨水分含量增加而降低的趨勢減緩。2022-3-223431（2）倉儲時間的影響 空箱在長期堆放倉儲時，抗壓強(qiáng)度變化不大. 當(dāng)紙箱中包裝了貨物時，紙箱強(qiáng)度會隨堆放時間的增加因疲勞而下降，其下降幅度隨堆放時間的增加而增大，而且與紙箱所承受的載荷大小有很大的關(guān)系。 一般情況下，包裝商品的瓦楞紙箱經(jīng)過搬運(yùn)、堆碼之后，抗壓強(qiáng)度要降低40%50。2022-3-223432（3）堆碼方式的影響2022-3-223433（4）運(yùn)輸工具振

14、動和沖擊的影響 瓦楞紙箱在運(yùn)輸過程中將受到各個方面的振動和沖擊，一般情況下,不會引起箱體破壞或嚴(yán)重變形，但這種沖擊的反復(fù)作用卻會使瓦楞紙箱的瓦楞受到擠壓，箱體發(fā)生疲勞乃致破壞,運(yùn)輸振動和沖擊使抗壓強(qiáng)度降低約為20%。2022-3-223434The End2022-3-223435二、瓦楞紙箱的物理性能二、瓦楞紙箱的物理性能 瓦楞紙箱物理性能的測試項(xiàng)目有兩種: 其一是瓦楞紙箱測試最根本的一個項(xiàng)目，即壓縮強(qiáng)度，通常稱為抗壓強(qiáng)度?？箟簭?qiáng)度是考核瓦楞紙箱的重耍指標(biāo)，它反映了紙箱的內(nèi)在強(qiáng)度質(zhì)量，也是運(yùn)輸包裝的主要考核指標(biāo)，決定著瓦楞紙箱包裝的實(shí)際功能。 其二是瓦楞紙箱裝入商品后，進(jìn)行破壞性模擬試驗(yàn)所表

15、現(xiàn)出的強(qiáng)度性能，如跌落強(qiáng)度、回轉(zhuǎn)試驗(yàn)強(qiáng)度等。 2022-3-2234361.瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的計(jì)算瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的計(jì)算2022-3-223437瓦楞紙與瓦楞紙箱的關(guān)系瓦楞紙與瓦楞紙箱的關(guān)系 瓦楞紙箱由瓦楞紙板制成，瓦楞紙板又是由箱板紙和瓦楞原紙構(gòu)成的。 那么能否根據(jù)面紙（箱板紙）和瓦楞芯紙（瓦楞原紙）的強(qiáng)度來推算瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度？ 2022-3-223438（1）馬基公式。馬基公式是根據(jù)瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度來計(jì)算瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度：BCT=常數(shù)ECT式中:BCT為紙箱的抗壓強(qiáng)度（N ）；ECT為瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度（縱向)（N/m）；H為瓦楞紙的厚度（m）；Z為紙箱的周邊長：（長寬）2 （m）

16、。其中常數(shù)約為5.87。ZH 2022-3-223439（2）凱利卡特公式 凱利卡特公式根據(jù)瓦楞紙的環(huán)壓強(qiáng)度計(jì)算紙箱的抗壓強(qiáng)度： P為瓦楞紙板的抗壓強(qiáng)度值（N）； Px為瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強(qiáng)度值（N/cm），為面紙（外、內(nèi)二層）、瓦楞芯紙的環(huán)壓強(qiáng)度之和； aXz為瓦楞常數(shù)（見表2-5）； Z為紙箱的周邊長（cm）: J為紙箱的常數(shù)（見表2-5）。 JZZaXzPPx3/24/2022-3-223440單瓦楞紙板與雙瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強(qiáng)度的計(jì)算公式P1為外面紙環(huán)壓強(qiáng)度（N/15.2cm），由于在測量環(huán)壓強(qiáng)度時，試樣的長度是15.2cm，故在式中除以15.2，以適合于式中的單位；P2為內(nèi)面紙環(huán)壓強(qiáng)

17、度（N/15.2cm）；P3為雙瓦楞紙板夾芯紙的環(huán)壓強(qiáng)度（N/15.2cm）；Pm、Pm1為瓦楞原紙的環(huán)壓強(qiáng)度（N/15.2cm）；C、C1 為瓦楞的伸放系數(shù)。 各種紙張的環(huán)壓值可從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)申查出 。 2 .1521CPPPPmx2 .1511321CPCPPPPPmmx2022-3-223441凱利卡特簡化公式 A 型楞 : P=0.748PxZ1/3 B 型楞 : P=0.612PxZ1/3 C 型楞 : P=0.699PxZ1/3 由上式可以看出:當(dāng)瓦楞紙箱的周邊長與瓦楞楞型一定時，紙箱的抗壓強(qiáng)度與紙板的綜合環(huán)壓強(qiáng)度成正比； 當(dāng)瓦楞紙箱的材質(zhì)和楞型一定時，紙箱的抗壓強(qiáng)度與周邊長的1/3次

18、方成正比； 當(dāng)瓦楞紙箱的材質(zhì)和周邊長一定時 ，單瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度與楞型有關(guān)，即: A 型楞的抗壓強(qiáng)度最大，其次是 C 型楞，B型楞最小。 2022-3-2234422.瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的設(shè)計(jì)瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的設(shè)計(jì) 瓦楞紙箱應(yīng)達(dá)到的抗壓強(qiáng)度，決定于每件貨物的重量和紙箱儲存運(yùn)輸時堆碼的高度，其表達(dá)式為: 式中 :P為瓦楞紙箱應(yīng)達(dá)到的最低抗壓強(qiáng)度（N）； w 為單個紙箱重量（kg）； H為倉庫可能堆碼的高度（m）； A為每層瓦楞紙箱的高度（m ）； Z為堆碼層數(shù)； 為安全系數(shù)（又稱保險系數(shù)，一般取45） 81. 9) 1(81. 9) 1(ZhHP2022-3-223443上式在實(shí)際中很有用，用它

19、可以從瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度計(jì)算堆碼層數(shù)，它可以寫成更簡單的形式:P= X式中:P為瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度（N ）；為安全系數(shù)；X為最底層瓦楞紙箱負(fù)重（N ）。顯然， X=（Z-1）9.81 （2-14）所以瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度由最底層瓦楞紙箱負(fù)重（它由貨物本身重量與堆碼層數(shù)決定）和安全系數(shù)決定?？紤]到各種影響強(qiáng)度的因素；安全系數(shù)可由下式估算: （2-15）式（2-15）中的a、b、c、d、e等是各種影響因素使紙箱抗壓強(qiáng)度的下降率，這樣，式（2-13）就變?yōu)? （2-16）)1)(1)(1)(1)(1 (1edcba)1)(1)(1)(1)(1 (edcbaXP2022-3-223444例1 瓦楞紙箱尺

20、寸為 500400200 mm3,單個箱重15kg，堆碼9層，正常堆積方式，貯藏時間10天，最高環(huán)境濕度90%RH，計(jì)算瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度應(yīng)為多少?解 根據(jù)已知條件及式（2-14）求得最底層瓦楞紙箱負(fù)重:X=15（9-1）9.81=1172 N以下根據(jù)各種影響因素確定紙箱強(qiáng)度下降率，從而確定安全系數(shù)。 a 由貯藏時間（10天）引起強(qiáng)度下降35%；b 由環(huán)境濕度（90%RH）引起強(qiáng)度下降35%；c 由堆碼方式（正常）引起的強(qiáng)度下降20%；d 由于運(yùn)輸工具振動沖擊引起強(qiáng)度下降15%； e 由于表面印刷引起強(qiáng)度下降10%。所以 =1/（1-0.35）（1-0.35）（1-0.2）（1-0.15）（1-0.1）=3.87 P= .X=4556 N即瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度最小應(yīng)為4556 N，在實(shí)際應(yīng)用中，安全系數(shù)一般為45。 2022-3-223445例 2 根據(jù)例1中給出的數(shù)據(jù)和結(jié)果， 用凱利卡特公式計(jì)算所需瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強(qiáng)度（假設(shè)選用 A 型楞單瓦楞紙箱）。 解 利用簡化的凱利卡特公式（式2-9），A 型楞瓦楞紙箱和瓦楞紙板環(huán)壓強(qiáng)度的關(guān)系為: P=0.748PxZ1/3 由例1中 P=4556 N， Z=2（50十40）=180 cm 所以瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強(qiáng)度應(yīng)為 1079N/cm180748. 045563/1xP20