| 影響瓦楞紙箱抗壓強度的因素 瓦楞紙箱抗壓強度是指瓦楞紙箱空箱立體放置時，對其兩面勻速施壓，箱體所能承受的最大壓力值?？箟簭姸仍囼灥臋z測方法是將樣箱立體合好，用封箱膠帶上、下封牢，放入抗壓試驗機下壓板的中間位置，開機使上壓板接近空箱箱體，然后啟動加壓標(biāo)準(zhǔn)速度，直至將紙箱壓潰，讀取實測值，即為抗壓強度，同一批次紙箱的試驗數(shù)據(jù)之間的偏差越小抗壓性能就越穩(wěn)定。 影響瓦楞紙箱抗壓強度的因素較多，這些因素交互發(fā)生作用，只有充分認(rèn)識弄清這些因素影響的規(guī)律，才能準(zhǔn)確預(yù)測出瓦楞紙箱的抗壓強度值，以滿足顧客需求。 瓦楞紙板的邊壓強度對抗壓強度的影響 計算瓦楞紙箱抗壓強度最常用的是Kellicutt 凱里卡特公式： P=ECT｛ 4 ax2/Z｝2/3·Z·J 式中：ECT—紙板邊壓強度（lb / in）； ax2—瓦楞常數(shù)； J—楞型常數(shù)； Z—紙箱周長（in ）； P—紙箱抗壓強度（lb） 比較簡易的計算公式是： P=5.874×ECT× √T×C 式中：P—抗壓強度，N ECT—邊壓強度，N/m T —紙板厚度，m C —紙箱周長，m 從瓦楞紙箱抗壓強度的計算公式可以看出，瓦楞紙箱抗壓強度主要取決于紙板邊壓強度，又稱為垂直抗壓強度，是對瓦楞紙板試樣以垂直方向施加壓力，施壓過程中紙板所能承受的最大力即為紙箱的邊壓強度。 瓦楞紙板邊壓強度基本取決于箱紙板和瓦楞原紙的環(huán)壓強度，并且與瓦楞紙板的生產(chǎn)工藝、瓦楞紙板的結(jié)構(gòu)、楞形、黏合劑的質(zhì)量等因素有關(guān)，計算公式為： 瓦楞紙板邊壓強度（N/m） ECT=各層原紙的環(huán)壓強度值之和×（1+δ） 式中：δ—楞型系數(shù)之和，參考值如下： A型瓦楞一般為：0.12； B型瓦楞一般為：0.08； C型瓦楞一般為：0.10 原紙的環(huán)壓強度值=環(huán)壓指數(shù)×定量。 瓦楞紙板的楞型對紙板抗壓強度的影響 人們把發(fā)明的第一個瓦楞形狀定為A型瓦楞，其次發(fā)明了B型瓦楞，后來又發(fā)明了介于A、B楞型大小之間的C楞，之后發(fā)明了E楞，而后又出現(xiàn)了較大的D楞、K楞。近年來，人們又研發(fā)了微型瓦楞，有F、G、N、O等楞型。 目前最常用的瓦楞類型為A、B、C、E和K五種，國內(nèi)外生產(chǎn)瓦楞紙箱最常用的是A、B、C三種楞型及其組合,瓦楞紙板邊壓強度的高低依次為AB、BC、A、C、B，另外根據(jù)紙箱箱型選擇合適的楞型也很關(guān)鍵，在人們的意識中，往往認(rèn)為楞型越大，紙箱的抗壓強度越高，而容易忽視楞型對變形量的影響。實際上，楞型越大，紙箱的抗壓強度越大，變形量越大；楞型越小，紙箱的抗壓強度越小，變形量越小。如果紙箱過大，楞型卻很小，紙箱在抗壓測試時就很容易被壓潰；紙箱過小，楞型卻很大，抗壓測試時會造成變形量過大，緩沖過程長。 紙箱的周長、高度尺寸及長寬比對抗壓強度的影響 紙箱的周長影響 在用料和楞型相同的情況下，紙箱周長的增長與抗壓強度的增長會形成一種變化的曲線，開始紙箱的周長越長，抗壓強度越高，但隨著紙箱周長的加大，增加了紙箱的不穩(wěn)定性，在紙箱周長達(dá)到一定階段后，所能承受的抗壓強度會呈現(xiàn)按一定比例的遞減。(圖1 紙箱周長與抗壓強度的關(guān)系) 圖1 紙箱周長與抗壓強度的關(guān)系 紙箱的高度影響 高度在100~350mm時，抗壓強度隨著紙箱的高度增加而稍有下降；高度在350~650mm之間時，紙箱的抗壓強度幾乎不變；高度大于650mm時，紙箱的抗壓強度隨著高度增加而降低。主要原因是隨著紙箱的高度增加，其穩(wěn)定性也會相應(yīng)地增加。 紙箱的長寬比影響 一般情況下，紙箱的長寬比在1~1.8的范圍內(nèi)，長寬比對抗壓強度的影響僅為±5%。其中紙箱的長寬比RL＝1.2~1.5時，紙箱的抗壓強度最高。紙箱的長寬比為2：1時，其抗壓強度下降約20%，因此確定紙箱尺寸時，長寬比不宜超過2，否則會造成成本浪費。(圖2 紙箱的長寬比與抗壓強度的關(guān)系) 圖2 紙箱的長寬比與抗壓強度的關(guān)系 紙箱的放置方法對抗壓強度的影響
裝滿貨物的紙箱，可能有三個放置方向，即平放、橫放和豎放。平放是瓦楞垂直于地面，也是正確的放置。橫放和豎放均會導(dǎo)致不利結(jié)果。如平放強度為100，則橫放和豎放的強度分別為60和40。這就要求在倉庫堆碼或在運輸工具上都應(yīng)該采取正確的放置方法。 紙箱的堆碼方式對抗壓強度的影響 紙箱豎楞方向承受的壓力大大超過橫楞方向，紙箱堆碼時應(yīng)保持豎楞方向受壓。在紙箱的整個承壓過程中主要是四個角受力，約占整個受力總量的三分之二，箱角部位承受的壓力最高，離箱角越遠(yuǎn)，承壓力越低，因此應(yīng)盡量減少對紙箱四個角周圍瓦楞的破壞，在堆碼時應(yīng)盡量保持箱角與箱角對齊疊放。(圖3 抗壓強度負(fù)荷的分布狀態(tài))
紙箱堆碼方式很多，但總結(jié)起來可分為兩種形式: 縱行堆碼和交替堆碼。采用縱行堆碼時，紙箱的抗壓強度下降18%左右，而交替堆碼的強度下降為55%左右，交替堆碼不易側(cè)倒。下面幾種堆碼方式按abcdef順序?qū)埾淇箟簭姸鹊慕档鸵来渭哟蟆?圖4各種堆碼方式) 圖3 抗壓強度負(fù)荷的分布狀態(tài) a重疊堆碼 b井字堆碼 c鎖式回轉(zhuǎn)堆碼 d瓦形堆碼 e中間堆碼 f十字堆碼 圖4 各種堆碼方式 紙箱的堆碼時間對抗壓強度的影響 紙箱的抗壓強度隨著裝載時間的延長而降低，這種現(xiàn)象稱為疲勞現(xiàn)象。試驗表明，在兩個小時以后，紙箱的抗壓強度減少是明顯的，在長期載荷的作用下，只要經(jīng)歷一個月的時間，紙箱的抗壓強度就會下降30%，90天的保管堆裝就會造成大約45%的抗壓強度降低，在經(jīng)歷一年后，其抗壓強度就只有初始值的50%。在設(shè)計紙箱材質(zhì)時，對流通時間較長的紙箱應(yīng)提高其**系數(shù)。(圖5 紙箱的堆碼時間與抗壓強度的關(guān)系) 圖5 紙箱的堆碼時間與抗壓強度的關(guān)系 **系數(shù)設(shè)計方法： 一般情況下，國內(nèi)的**系數(shù)選3～5倍。**系數(shù)可以在各種各樣的導(dǎo)致抗壓強度的主要因素確定的前提下進(jìn)行計算： k=1/(1-a)(1-b)(1-c)(1-d) (1-e)… a：溫濕度變化導(dǎo)致的降低率 b：堆放時間導(dǎo)致的降低率 c：堆放方法導(dǎo)致的降低率 d：裝卸過程導(dǎo)致的降低率 e：其他因素導(dǎo)致的降低率 其中降低率可以參考下表： | 溫濕度變化 | 裝箱后流通環(huán)境存儲于干燥陰涼環(huán)境 | 裝箱后陸地流通，但環(huán)境溫濕變化大 | 裝箱后入貨柜，走海運出口 | | 抗壓強度降低率 | 10% | 30% | 60% | | 堆放時間 | 堆放時間不超過1個月 | 堆放時間1～2個月 | 堆放時間3個月以上 | | 抗壓強度降低率 | 15% | 30% | 40% | | 堆放方法 | 角對角平行式堆碼 | 不能箱角完全對齊，但堆放整齊 | 堆放雜亂 | | 抗壓強度降低率 | 5% | 20% | 30% | | 裝卸過程 | 裝卸一次，裝卸時很少受到撞擊 | 多次裝卸，但裝卸時對紙箱撞擊較少 | 多次裝卸，裝卸中常受撞擊 | | 抗壓強度降低率 | 10% | 20% | 50% | | 其他因素 | 增加防水耐潮添加劑 | 內(nèi)裝物本身為貴重易損物件，對紙箱的保護性要求非常高 | | 抗壓強度降低率 | -10% | 60% | 紙箱印刷工藝對抗壓強度的影響 紙箱版面的印刷面積、印刷形狀及印刷位置對紙箱抗壓強度的影響程度各不相同?？偟膩碚f，印刷面積愈大，紙箱抗壓強度的降低比率也愈大。滿版實地，塊狀及長條狀印刷對抗壓強度的影響比較大，設(shè)計時應(yīng)盡量避免。就紙箱印刷位置而言，印刷在正側(cè)嘜中間部位較邊緣部位的抗壓高。（圖6 圖7 圖8） 大量試驗數(shù)據(jù)顯示，單色印刷使紙箱的抗壓強度降低6％～8％，雙色及三色印刷使紙箱的抗壓強度降低10％～15％，四色套印及整版面實地印刷使紙箱抗壓強度下降約20％。對于多色印刷，采取先印刷，再覆面模切的預(yù)印加工工藝可以有效降低紙箱因印刷而造成抗壓強度減損的幅度。 圖6 印刷面積對抗壓強度的影響 圖7 滿版、長條狀印刷對抗壓強度的影響 圖8 印刷位置的影響 紙箱的生產(chǎn)工藝對抗壓強度的影響 通過試驗得出，在同樣條件下，紙箱的橫壓線每加寬1mm，紙箱的抗壓強度下降90N～130N，變形量增加約2mm。壓線過寬，會造成紙箱在抗壓測試時力值增加緩慢，有效力值小，最終變形量大。為保證抗壓強度，我們應(yīng)盡量改善生產(chǎn)工藝，降低各工序?qū)埾淇箟簭姸鹊挠绊憽? 例如紙箱在進(jìn)行模切加工過程中，由于受到外部重壓，紙箱的瓦楞會受到不同程度的損害，因而抗壓強度也會下降。比較而言，平壓平模切對抗壓強度影響較小，圓壓圓及圓壓平模切對抗壓影響則大一些。譬如與印刷機連動的弧形啤切，可導(dǎo)致紙箱抗壓強度減少25％以上。為能很好地封上紙箱的封蓋，在模切工序中，如進(jìn)行高低壓線加工會使紙箱的抗壓強度降低10％～20％。預(yù)防降低的方法通常是在高低線下再加一條杠線或者是高線采用比較粗的杠線。（圖9 壓線工藝對紙箱的抗壓強度的影響） 圖9 壓線工藝對紙箱的抗壓強度的影響 紙箱堆放的溫濕環(huán)境和紙箱含水率對抗壓強度的影響 紙箱對溫濕環(huán)境比較敏感，溫度對紙箱的抗壓強度影響較小，但濕度則非常明顯。隨著溫度和濕度的增加，紙箱的抗壓強度呈明顯下降趨勢，在溫度30℃、濕度80%RH時開始急劇下降，當(dāng)溫度為45℃、濕度95%RH時，抗壓強度下降幅度可達(dá)60%以上，很容易造成紙箱坍塌，造成此種情況的主要原因是漿糊在高溫高濕下易產(chǎn)生乳化現(xiàn)象的緣故。由于瓦楞紙板由漿糊粘合而成，通常情況下瓦楞紙板糊線部位的漿糊為固態(tài)，但如果紙箱長時間存放在高溫高濕的環(huán)境，漿糊會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，從而造成瓦楞板粘合位脫離，導(dǎo)致紙箱抗壓強度急劇下降 紙箱的含水量與抗壓強度成反比例關(guān)系。一般的講，當(dāng)瓦楞紙箱水分每增加1%時，其紙箱抗壓強度就會下降9%左右。紙箱的生產(chǎn)環(huán)境、存放環(huán)境、使用環(huán)境、天氣、氣候等因素都會對紙箱的含水量造成影響，為保證紙箱抗壓強度，應(yīng)盡量避免外部環(huán)境對紙箱含水量的影響，保持紙箱的干燥。（圖10 相對濕度和紙板含水率的關(guān)系） 圖10 相對濕度和紙板含水率的關(guān)系 紙箱開孔方式對抗壓強度的影響 部分紙箱上有通氣孔、手挽孔等，這些開孔也會對紙箱的抗壓造成重大影響。試驗表明，開孔越大，抗壓強度減損越大；開孔離頂、底部越近，離中心往左右越遠(yuǎn)，抗壓強度越低；開對稱孔比開不對稱孔的抗壓強度減損要小。（圖11紙箱開孔位置對抗壓強度的影響） 一般來說，側(cè)面各1個手挽使紙箱的抗壓強度降低20%，兩側(cè)面及正面各1個手挽使紙箱的抗壓強度降低30%。有些工廠在紙箱內(nèi)壁開孔部位貼一層加強卡，這樣不僅可以降低開孔給抗壓強度造成的影響，同時還可以防止手挽部位受力時發(fā)生破損，可謂一舉兩得。 圖11 紙箱開孔位置對抗壓強度的影響 紙箱內(nèi)襯件設(shè)計對抗壓強度的影響 許多紙箱的內(nèi)部加隔板等內(nèi)襯件，紙箱內(nèi)裝入內(nèi)襯件后，其抗壓強度會提高。但內(nèi)襯件的設(shè)計對抗壓提高的幅度也不一樣。內(nèi)襯件設(shè)計成直角比設(shè)計成圓角更有利于提高抗壓強度，并且不同的隔板形式對抗壓強度的提高程度也不同。（圖12 13） 圖12 紙箱內(nèi)襯件設(shè)計對抗壓強度的影響 圖13隔板對抗壓強度的影響 落下撞擊和振動沖擊對抗壓強度的影響
裝卸時在落下撞擊中，紙箱的頂面和底面落下對對抗壓強度影響最小，然后是四角和楞邊落下，接連落下對抗壓強度影響最大。 近來由于機械裝卸的普及，使得在流通過程中，因外力影響的振動沖擊的因素越加突出。在實際運輸過程中，瓦楞紙箱所受到的振動沖擊的強烈程度是與運輸車輛和運輸距離相關(guān)的。鐵路運輸時，振動沖擊強度主要取決于運輸距離; 而汽車運輸時，除了運輸距離之外，還受到道路條件，輪胎沖氣狀態(tài)，行駛速度等影響。此外汽車車廂后部裝載的貨物，所受到的振動沖擊比車廂前部的貨物要大。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)顯示，汽車運輸?shù)臎_擊多數(shù)是1 G -2G（加速度），而鐵路運輸?shù)臎_擊多數(shù)在0.5 G -1G。但不論汽車還是鐵路運輸，所受到的沖擊都要比搬運跌落或翻倒的沖擊小得多，通過對1G、1個小時的振動試驗，發(fā)現(xiàn)后者抗壓強度降低5%～10%。 |