包裝材料學(xué) §23瓦楞紙板、瓦楞紙箱性能的影響因素

§2.3瓦楞紙板、瓦楞紙箱性能的影響因素5/25/2025134一、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5/25/20252341.定量瓦楞紙板定量的定義和測(cè)試與普通紙或紙板相同。對(duì)已制成的瓦楞紙板的各組分的測(cè)試，可將紙板浸在溫水中，然后分離、烘干，再進(jìn)行分別測(cè)試。5/25/20253342.厚度瓦楞紙板厚度的定義和測(cè)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(10±0.2cm2)，并施加較大的壓力(20±0.5kPa)。

5/25/20254343.水分水分含量測(cè)試是把試樣放在100～105℃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(duì)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%。5/25/20255344.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(guó)普遍使用這項(xiàng)性能指標(biāo)。影響因素：纖維長(zhǎng)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，而瓦楞芯紙對(duì)瓦楞紙板的耐破度影響不大。

5/25/20256345.耐戳穿強(qiáng)度耐戳穿強(qiáng)度是指用一定形狀的角錐穿過(guò)紙板所需要的功，即包括開(kāi)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(shí)，瓦楞紙板所表現(xiàn)的抵抗能力。瓦楞形狀的正常與否對(duì)耐破度影響不大，這也說(shuō)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。5/25/2025734瓦楞形狀的正常與否對(duì)耐破度影響不大，這也說(shuō)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。5/25/20258346.環(huán)壓強(qiáng)度紙板的環(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(cè)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。5/25/20259347.邊壓強(qiáng)度邊壓強(qiáng)度是把瓦楞紙板立起來(lái)對(duì)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(shí)，就以這個(gè)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(shuō)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。5/25/20251034瓦楞紙板加壓方向與邊壓強(qiáng)度的關(guān)系5/25/20251134邊壓強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)公式A型瓦楞:ECT=1.0（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(duì)不同楞型瓦楞紙的展開(kāi)系數(shù)

5/25/20251234Kellicutt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為與瓦楞伸放率有關(guān)的常數(shù)；A為瓦楞紙板長(zhǎng)度（mm）；R1、R2分別為面紙和瓦楞原紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)度。

5/25/202513348.平壓強(qiáng)度瓦楞紙板的平壓強(qiáng)度是指對(duì)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)。

5/25/202514349.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(cè)試時(shí)將針形附件插入試樣，對(duì)針形附件進(jìn)行施壓，使其作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，直至被分離部分分開(kāi)。5/25/20251534原則上只要粘合強(qiáng)度等于紙頁(yè)纖維自身結(jié)合強(qiáng)度即可，以保持瓦楞的正常狀態(tài)。過(guò)高的粘合強(qiáng)度往往是在楞頂上涂布過(guò)多膠粘劑的結(jié)果。如果過(guò)分追求粘合強(qiáng)度而使用過(guò)量的粘合劑，就會(huì)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(lái)說(shuō)當(dāng)?shù)矸凼褂昧肯嗤瑫r(shí)，B型楞的粘接強(qiáng)度比A型楞大。5/25/20251634二、瓦楞紙箱的物理性能瓦楞紙箱物理性能的測(cè)試項(xiàng)目有兩種:其一是瓦楞紙箱測(cè)試最根本的一個(gè)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。5/25/20251734三、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(duì)其抗壓強(qiáng)度也有重要的影響。5/25/202518341、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(guò)程有關(guān)。（1）原材料的影響。（2）粘合強(qiáng)度對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響（3）瓦楞紙板加工過(guò)程的影響

5/25/20251934（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(gè)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、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(guò)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(duì)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。5/25/20252034（2）粘合強(qiáng)度對(duì)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)。5/25/20252134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。

壓線時(shí)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(shí)，應(yīng)剝下芯紙或面紙本體部分。

5/25/20252234（3）瓦楞紙板加工過(guò)程的影響國(guó)內(nèi)紙箱廠在生產(chǎn)瓦楞紙板過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)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?/25/202523342.瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)對(duì)其抗壓強(qiáng)度的影晌每條曲線代表不同周邊長(zhǎng)的瓦楞紙箱。以周邊長(zhǎng)250cm的紙箱為例，在箱高為15～30cm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(shí)，抗壓強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。5/25/20252434寬長(zhǎng)比在O.62左右時(shí)，紙箱強(qiáng)度有最大值。

當(dāng)紙箱周邊長(zhǎng)不變時(shí)，紙箱寬長(zhǎng)比與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系5/25/202525343.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(duì)紙箱的抗壓強(qiáng)度有一定的影響。

5/25/20252634（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(duì)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)。5/25/20252734（2）開(kāi)孔的影響5/25/202528344.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(cāng)儲(chǔ)環(huán)境堆碼方式放置時(shí)間5/25/20252934（1）環(huán)境溫度與濕度相對(duì)濕度不變時(shí)，溫度對(duì)紙箱的抗壓強(qiáng)度影響不大。相對(duì)濕度對(duì)紙箱的抗壓強(qiáng)度影響較大。箱體水分變化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(shí)，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(shí)，紙箱的抗壓強(qiáng)度隨水分含量增加而降低的趨勢(shì)減緩。5/25/20253034（2）倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)間的影響空箱在長(zhǎng)期堆放倉(cāng)儲(chǔ)時(shí)，抗壓強(qiáng)度變化不大.當(dāng)紙箱中包裝了貨物時(shí)，紙箱強(qiáng)度會(huì)隨堆放時(shí)間的增加因疲勞而下降，其下降幅度隨堆放時(shí)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(guò)搬運(yùn)、堆碼之后，抗壓強(qiáng)度要降低40%～50％。5/25/20253134（3）堆碼方式的影響5/25/20253234（4）運(yùn)輸工具振動(dòng)和沖擊的影響瓦楞紙箱在運(yùn)輸過(guò)程中將受到各個(gè)方面的振動(dòng)和沖擊，一般情況下,不會(huì)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(huì)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(dòng)和沖擊使抗壓強(qiáng)度降低約為20%。5/25/20253334TheEnd5/25/20253434二、瓦楞紙箱的物理性能瓦楞紙箱物理性能的測(cè)試項(xiàng)目有兩種:其一是瓦楞紙箱測(cè)試最根本的一個(gè)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。5/25/202535341.瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的計(jì)算5/25/20253634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(lái)推算瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度？

5/25/20253734（1）馬基公式。馬基公式是根據(jù)瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度來(lái)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(zhǎng)：（長(zhǎng)×寬）×2（m）。其中常數(shù)約為5.87。5/25/20253834（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(jiàn)表2-5）；Z為紙箱的周邊長(zhǎng)（cm）:J為紙箱的常數(shù)（見(jiàn)表2-5）。5/25/20253934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(cè)量環(huán)壓強(qiáng)度時(shí)，試樣的長(zhǎng)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)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。

5/25/20254034凱利卡特簡(jiǎn)化公式A型楞:P=0.748Px×Z1/3B型楞:P=0.612Px×Z1/3C型楞:P=0.699Px×Z1/3由上式可以看出:當(dāng)瓦楞紙箱的周邊長(zhǎng)與瓦楞楞型一定時(shí)，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(shí)，紙箱的抗壓強(qiáng)度與周邊長(zhǎng)的1/3次方成正比；當(dāng)瓦楞紙箱的材質(zhì)和周邊長(zhǎng)一定時(shí)，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。

5/25/202541342.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(chǔ)存運(yùn)輸時(shí)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(gè)紙箱重量（kg）；H為倉(cāng)庫(kù)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(xiǎn)系數(shù)，一般取4～5）

5/25/20254234上式在實(shí)際中很有用，用它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(xiě)成更簡(jiǎn)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=ω（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。考慮到各種影響強(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）5/25/20254334例1瓦楞紙箱尺寸為500×400×200mm3,單個(gè)箱重15kg，堆碼9層，正常堆積方式，貯藏時(shí)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=1172N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(shí)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(dòng)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）=3.87P=.X=4556N即瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度最小應(yīng)為4556N，在實(shí)際應(yīng)用中，安全系數(shù)一般為4～5。

5/25/20254434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(jiǎn)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=0.748Px×Z1/3由例1中P=4556N，Z=2×（50十40）=180