包裝材料學(xué)3瓦楞紙箱

1、12一、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度環(huán)壓強度邊壓強度平壓強度粘合強度31.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，再進行分別測試。42.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比用于紙或紙板的厚度計具有較大的接觸面積(100.2cm2)，并施加較大的壓力(200.5kPa)。 53.水分水分 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

2、，取樣后要立刻裝人塑料袋內(nèi)，以備稱量，因為紙和紙板是吸濕性很強的纖維材料。 瓦楞原紙和面紙水分的均勻程度，對在瓦楞紙板機上取得良好的粘合性能和運行的可靠性是十分重要的。 芬蘭造紙研究所的研究表明:在瓦楞紙板機上起楞的最適宜水分指標(biāo)為:瓦楞原紙8.5%，箱板紙8.0%。64.耐破度耐破度 耐破度是瓦楞紙板抗張強度、拉伸率與撕裂度等多種強度指標(biāo)的綜合反映，可綜合評價紙板的強度，所以世界各國都普遍使用這項性能指標(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，而瓦楞芯紙對瓦楞紙板的耐破度影響不大。 75.耐戳穿強度耐戳穿強度 耐戳穿強度是指用一定形狀的角錐穿過

3、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。 戳穿強度代表了瓦楞紙箱在遇到木箱等一類物件非常堅硬的端角碰撞時，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，但是戳穿強度明顯地隨著瓦楞壓扁程度而降低。8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，但是戳穿強度明顯地隨著瓦楞壓扁程度而降低。96.環(huán)壓強度環(huán)壓強度紙板的環(huán)壓強度是將一定尺寸的試樣，插在試樣座內(nèi)，形成圓環(huán)形，在兩測量板之間進行壓縮至壓潰前所能承受的最大的力，即為環(huán)壓強度，單位是N。107.邊壓強度 邊壓強度是把瓦楞紙

4、板立起來對紙板兩邊加壓直至壓潰所呈現(xiàn)的抗壓強度。 加壓方式包括橫向加壓和縱向加壓兩種，縱向加壓的邊壓強度是瓦楞紙板強度最大的方向，通常制作瓦楞紙箱時，就以這個縱向作為紙箱的高度方向。 橫向加壓的邊壓強度最低。通常所說邊壓強度都是指瓦楞紙板的最高邊壓強度，也就是縱向加壓的邊壓強度。11瓦楞紙板加壓方向與邊壓強度的關(guān)系12邊壓強度的經(jīng)驗公式 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

5、瓦楞紙板的邊壓強度； RCT11、RCT12分別為二層面紙的橫向環(huán)壓強度； RCTf為瓦楞原紙的橫向環(huán)壓強度； RCTf前的系數(shù)是對不同楞型瓦楞紙的展開系數(shù) 13Kellicutt邊壓強度計算公式ECT=R1（h-c）A-R2（dt）A 式中：ECT為邊壓強度；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為瓦楞紙板長度（mm）； R1、R2 分別為面紙和瓦楞原紙的橫向環(huán)壓強度。 148.平壓強度平壓強度 瓦楞紙板的平壓強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)。 159.粘合強度粘合強度粘合強度

6、就是面紙和瓦楞芯紙的粘合強度。測試時將針形附件插入試樣，對針形附件進行施壓，使其作相對運動，直至被分離部分分開。16 粘合強度等于紙頁纖維自身結(jié)合強度即可，以保持瓦楞的正常狀態(tài)。 過高的粘合強度往往是在楞頂上涂布過多膠粘劑的結(jié)果。 粘合強度過高，表明使用的粘合劑過量，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型楞的粘接強度比A型楞大。17二、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目有兩種: 抗壓強度?？箟簭姸仁强己送呃慵埾涞闹匾笜?biāo)，它反映了紙箱的

7、內(nèi)在強度質(zhì)量，也是運輸包裝的主要考核指標(biāo)，決定著瓦楞紙箱包裝的實際功能。 瓦楞紙箱裝入商品后，進行破壞性模擬試驗所表現(xiàn)出的強度性能，如跌落強度、回轉(zhuǎn)試驗強度等。 181.瓦楞紙箱抗壓強度的計算瓦楞紙箱抗壓強度的計算 為了推測在運輸和倉儲中，瓦楞紙箱堆碼到什么程度不會發(fā)生壓塌現(xiàn)象，需要對瓦楞紙箱進行壓力試驗。19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）的強度來推算瓦楞紙箱的抗壓強度？ 20（1）馬基公式。馬基公式是根據(jù)瓦楞紙板的邊壓強度來計算瓦楞紙箱的抗壓強度：BCT=常數(shù)ECT

8、式中:BCT為紙箱的抗壓強度（N ）；ECT為瓦楞紙板的邊壓強度（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）。其中常數(shù)約為5.87。ZH 21（2）凱利卡特公式 凱利卡特公式根據(jù)瓦楞紙的環(huán)壓強度計算紙箱的抗壓強度： P為瓦楞紙板的抗壓強度值（N）； Px為瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度值（N/cm），為面紙（外、內(nèi)二層）、瓦楞芯紙的環(huán)壓強度之和； 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）。 JZZaXzPPx3/24/22單瓦楞紙板與雙瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度的計算公式P1為外面紙環(huán)壓強度（N/15.2cm），由于在

9、測量環(huán)壓強度時，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)壓強度（N/15.2cm）；P3為雙瓦楞紙板夾芯紙的環(huán)壓強度（N/15.2cm）；Pm、Pm1為瓦楞原紙的環(huán)壓強度（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 .1511321CPCPPPPPmmx23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，紙箱的抗壓強度與紙板的綜合

10、環(huán)壓強度成正比； 當(dāng)瓦楞紙箱的材質(zhì)和楞型一定時，紙箱的抗壓強度與周邊長的1/3次方成正比； 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度與楞型有關(guān)，即: A 型楞的抗壓強度最大，其次是 C 型楞，B型楞最小。 242.瓦楞紙箱抗壓強度的瓦楞紙箱抗壓強度的設(shè)計設(shè)計 瓦楞紙箱應(yīng)達到的抗壓強度，決定于每件貨物的重量和紙箱儲存運輸時堆碼的高度，其表達式為: 式中 :P為瓦楞紙箱應(yīng)達到的最低抗壓強度（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(

11、ZhHP25上式在實際中很有用，用它可以從瓦楞紙箱的抗壓強度計算堆碼層數(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 (edcbaXP26例

12、1 瓦楞紙箱尺寸為 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，計算瓦楞紙箱的抗壓強度應(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度下降率，從而確定安全系數(shù)。 a 由貯藏時間（10天）引起強度下降35%；b 由環(huán)境濕度（90%RH）引起強度下降35%；c 由堆碼方式（正常）引起的強度下降20%；d 由于運輸工具振動沖擊引起強度下降15%； e 由于表面印刷引起強度下降10%。所以 =1/（1-0.35）（1-0.35）（1-0.2）（1-

13、0.15）（1-0.1）=3.87 P= .X=4556 N即瓦楞紙箱的抗壓強度最小應(yīng)為4556 N，在實際應(yīng)用中，安全系數(shù)一般為45。 27例 2 根據(jù)例1中給出的數(shù)據(jù)和結(jié)果， 用凱利卡特公式計算所需瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度（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)壓強度應(yīng)為 1097N/cm180748. 045563/1xP28例3 根據(jù)例1及例2中的結(jié)果和數(shù)據(jù)，選擇用何種瓦楞原紙及瓦楞紙板的面紙制

14、作瓦楞紙板和紙箱。解：為了選擇瓦楞原紙和面紙，首先要知道瓦楞原紙的型號和定量、（比）環(huán)壓強度、瓦楞伸放系數(shù)等參數(shù)，這些參數(shù)可以從產(chǎn)品手冊申查出。例如 A 級瓦楞原紙:定量125g/m2，比環(huán)壓強度118 N/cm，瓦楞伸放系數(shù) 1.6（A型）. 由這些數(shù)據(jù)可以求出瓦楞原紙的環(huán)壓強度。因為所以考慮到瓦楞伸放系數(shù)，瓦楞原紙的環(huán)壓強度應(yīng)為1471.6 = 235 N/cm根據(jù)例2的結(jié)果，瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度為110kgf/cm，所以瓦楞紙板內(nèi)、外面紙的環(huán)壓強度之和應(yīng)為:1079-235=844N/cm假設(shè)制作單瓦楞紙板的內(nèi)外面紙相同，則面紙的環(huán)壓強度為:8442422N/cm100定量環(huán)壓強度比環(huán)

15、壓強度cmN /147100118125100比環(huán)壓強度定量瓦楞原紙的環(huán)壓強度29根據(jù)數(shù)據(jù)選擇面紙材料 例如，從箱板紙規(guī)格中查出下述二種紙板可以作為面紙原料: （1）牛皮箱板紙，比環(huán)壓強度: 152N/cm； （2）茶板紙，比環(huán)壓強度:137N/Cm。 從所需的環(huán)壓強度（422N/Cm）及比環(huán)壓強度，可求出二種面紙的定量分別為: （1）牛皮箱板紙： （2）茶板紙: 實際應(yīng)用時，不一定有正好與上述計算值相等的面紙，這時可采用規(guī)格相近的紙板作面紙。例如，上例中可使用定量為280g/m2的牛皮箱板紙或定量為300g/m2茶板紙作面紙。若瓦楞芯紙采用A級瓦楞原紙，這時制作的瓦楞紙箱可以滿足例1中提出的

16、包裝要求。 2277g/m1001524222g/m30810013742230三、瓦楞紙箱抗壓強度的三、瓦楞紙箱抗壓強度的影響因素影響因素 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)境等對其抗壓強度也有重要的影響。311、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）粘合強度對抗壓強度的影響 （3）瓦楞紙板加工過程的影響 32（1）原材料的影響。 從式（2-6）可以看出，箱板紙和瓦楞原紙的環(huán)壓強度直接影響瓦楞紙箱的抗壓強度，而環(huán)壓強度是一個綜合

17、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度，牛皮箱板紙是優(yōu)質(zhì)箱板紙，出口商品的包裝紙箱大多采用這種箱板紙。33 面紙的定量大，瓦楞紙板強度較大，但增加了紙箱的成本和重量。 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度性能。34（2）粘合強度對抗壓強度的影響 紙箱的抗壓強度不單取決于瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度，還與瓦楞紙板的粘合強度有

18、關(guān)。 按照上述凱利卡特公式，瓦楞紙箱的抗壓強度應(yīng)與瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度成正比，但實際情況與公式計算結(jié)果有時有較大的偏離。 35 若按公式預(yù)計，紙箱抗壓強度與環(huán)壓強度應(yīng)為一直線關(guān)系，但實測值出現(xiàn)了較大的偏離，這種偏離是由粘合強度引起的，這時紙箱的實際抗壓強度與瓦楞紙板的折角壓縮強度（ACT）成正比。換句話說，盡管瓦楞紙板的綜合環(huán)壓強度較大，但折角壓縮強度卻較小，或者說粘合強度低。36 這種粘合強度的影響可由面紙與瓦楞芯紙在壓線時發(fā)生剝離來理解。 壓線時面紙與瓦楞芯紙發(fā)生剝離的原因是粘合強度不高，粘合劑的凝結(jié)強度，粘合劑與紙的親合力，原紙的強度等因素都能影響粘結(jié)強度。37凱利卡特公式的條件 只有

19、在良好粘合的情況下，才能用凱利卡特公式預(yù)測瓦楞紙箱的抗壓強度。 一般要求瓦楞芯紙和面紙之間的剝離強度應(yīng)大于芯紙或面紙的本體強度，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。 另外，如前所述，瓦楞的形狀與瓦楞紙板類型對瓦楞紙板的強度性能也都有一定的影響。 38（3）瓦楞紙板加工過程的影響 在生產(chǎn)瓦楞紙板過程中，容易出現(xiàn)的問題：紙板抗壓強度低、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)驗程度和精心與否有關(guān)。 質(zhì)量好的產(chǎn)品出自于有經(jīng)驗的和機警的瓦楞紙板機操作人員和現(xiàn)代化瓦楞紙板設(shè)備，及時正確判斷紙板缺陷的原因，以便糾正。 其他因素：瓦楞輥是否磨損、平直，涂膠量

20、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?392.瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)對其抗壓強度的影晌瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)對其抗壓強度的影晌 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)，抗壓強度隨箱高的增加而降低；在箱高30cm以上時，抗壓強度趨于穩(wěn)定。 40寬長比在O.62左右時，紙箱強度有最大值。 當(dāng)紙箱周邊長不變時，紙箱長寬比與抗壓強度的關(guān)系413紙箱抗壓強度與制造工紙箱抗壓強度與制造工藝的關(guān)系藝的關(guān)系 制造工藝中的印刷、打孔等，對紙箱的抗壓強度有一定的影響。 42（1）印刷的影響 經(jīng)印刷的瓦楞紙箱抗壓強度要降低，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，紙箱抗壓強度的損失也相應(yīng)增大；全幅印刷對紙箱抗壓強度的影響，根據(jù)紙箱的形狀和材質(zhì)不同而有差別，大體上降低4O；帶狀印刷的部位強度變差，也很容易被壓塌，帶狀印刷造成的抗壓強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度還與印刷方法和印刷油墨有關(guān)。43（2）開孔的影響。為了方便搬運和保鮮通氣，通常在包裝箱側(cè)壁開孔，這些開孔對紙箱強度也會產(chǎn)生不利影響，主要表現(xiàn)在:開孔面積越大，紙箱抗壓