瓦楞紙箱抗壓強（qiáng）度的影響分析及（jí）測試方法

　　瓦楞紙箱是現代包裝（zhuāng）中使（shǐ）用最廣泛（fàn）的包裝容器之一，因其質輕、易折疊、價格便（biàn）宜、可（kě）重複利用等優點，使其用（yòng）量（liàng）得（dé）到顯著增加。隨著瓦楞紙（zhǐ）箱應用（yòng）市場（chǎng）的擴大，紙箱用戶對（duì）其質量和性能愈發苛刻，要求瓦楞紙箱在各種環（huán）境下，應具備足夠的承受外界載（zǎi）荷時（shí）的力學強度（dù）。其中，抗（kàng）壓性能綜合反映（yìng）了紙箱的基本特性，同時對（duì）流通中的（de）貨品起到保護作用，因此是瓦楞（léng）紙箱（xiāng）質量控製的首要指標。

　　瓦楞紙箱的抗壓性能是指瓦楞紙箱在受到壓力時的耐壓強度及對（duì）內容物的（de）保護能力，通常用抗壓強度來表示。為了便於（yú）計算瓦楞紙箱（xiāng）的抗壓強度，前人提出了很多經驗公式，如（rú）凱利卡特公式、馬基公式等（děng）。其中，凱（kǎi）利卡特（tè）公式被公（gōng）認為計算結果相對誤差最小的公式：

P_K=P_X(4aX_Z/Z)^2/3ZJ

　　式中，P_K為（wéi）計（jì）算出的抗壓強度，N；P_X為瓦楞（léng）原紙的綜合環（huán）壓強度，N/cm；Z為紙箱的周長，cm；aX_Z為（wéi）瓦（wǎ）楞常數；J為紙（zhǐ）箱常數；

　　通過公式，我們可（kě）以（yǐ）看出原紙的綜合環壓強度，以及紙箱的周長與瓦楞紙箱的抗壓強度有著直接關係。除（chú）此之外，成（chéng）型工藝和外界（jiè）環境因素也會發生交互影響（xiǎng），致使瓦楞紙（zhǐ）箱的抗壓性能發生不（bú）同（tóng）程度的下降。

一、原紙的質量影響（xiǎng）

 1、原紙的定量

　　定量，即為紙張克重。對於同纖（xiān）維結構和（hé）製（zhì）造工藝的原（yuán）紙來說，其環壓強度等於（yú）該原紙的定量乘以環（huán）壓指數。GB/T 13023-2003列舉（jǔ）了不同類型（xíng）的瓦楞原紙的環壓指數，見表1。因此，同材質的瓦楞原紙的環壓（yā）強度，取決於實（shí）際應用的原紙的定量，定量越大，成（chéng）型（xíng）紙箱的抗壓強度也越大。在此基礎上，原紙（zhǐ）定量的穩定性，即紙張各處的厚度是否均勻一致也是（shì）影響著成品紙箱抗壓性能穩定性的重要原因。

表1 不同類型瓦楞原紙的環壓指數

2、原紙的緊度

　　緊度，是指每立方厘米的原紙的重量，是衡量原紙組織結構緊密程度的指標，決定著原（yuán）紙的剛性、強度（dù）、透氣性和吸收性等特性。當多種原紙利用粘合劑粘合後，緊度高（gāo）的原紙（zhǐ）由於自身纖維具有較強的互相牽拉力，從而與粘合劑的結合效果好，整體的粘合強度高。反之，粘合劑則容易被原紙吸收分散，相同的施膠（jiāo）劑量，單（dān）位（wèi）麵積的膠（jiāo）量減少，降低了原紙間的粘合強度，間接影響了成品瓦楞紙箱的抗（kàng）壓強度。

3、原紙的水分與施（shī）膠度

　　瓦楞紙箱所用的原紙（zhǐ）一般由植物性（xìng）纖維構成，經（jīng）過一係列加工，會含有一（yī）定量的水分，正常應控製在9%~12%，利於瓦楞成（chéng）型。若原紙含水量低於9%時，施膠後原紙會吸濕而產生氣泡，減少了（le）瓦（wǎ）楞與麵紙（zhǐ）/裏紙的粘結麵積（jī）。若原紙含水量過高，則施膠易擴散（sàn），降低了粘（zhān）合（hé）強度。

　　於此同時，施膠度也會對原紙的（de）水（shuǐ）分含（hán）量產生一定的（de）影響。通常，在原（yuán）紙生產中，施加（jiā）一定量的耐水性的膠（jiāo）體物以提高原紙抗水性的工藝為施膠。這一工藝要求施（shī）膠度合理，才能使原紙不易吸濕，保持其含水量的穩定，進而保障成品紙箱的抗壓（yā）強度。但是，若施膠度過高，即水分含量較低，原紙纖維會變的鬆脆，影響成箱後的（de）抗（kàng）壓強度。若原紙的施膠度過低，則無法（fǎ）阻隔吸收外界的潮氣，造成原紙的含水量增高，纖維膨（péng）脹，環壓強度大幅（fú）降低。

二（èr）、瓦（wǎ）楞紙箱的成型工藝影（yǐng）響

1、瓦楞紙箱的棱形、波形

　　瓦楞紙箱的楞形一般分為（wéi）A、B、C、E、K五種，其中前四種應用最為廣泛。A型楞是最（zuì）先發明的一種瓦楞形狀，具（jù）有（yǒu）最大的瓦楞間距和高度（dù），單位長（zhǎng）度內瓦楞數量（liàng）最少（shǎo），這種形狀富有一定的彈性，能發揮良好的緩衝（chōng）性能，承載較大的衝擊（jī）力；B型楞與A型楞截然相反，瓦楞高度最低，單位長度瓦楞密度大，紙板表麵平整，具有較高的（de）平壓（yā）強度，在外界（jiè）壓力下不易變形，穩定性好。C型楞的楞高和單位長度內的瓦楞數均介於A型與B型之間，性能也介於二者之間。E型楞的瓦楞楞薄而密，其剛性和強度、手（shǒu）感硬度較好。綜合以上各種（zhǒng）楞形的特點，成箱後的抗壓強度從高到低依次為A、C、B、E。在實際應用中，為了獲（huò）得更高的抗壓強度，通常采用兩種或三種楞形結合（hé）的方（fāng）式構（gòu）成三層、五層或（huò）七層的瓦楞紙板。

　　除了楞形以（yǐ）外，構成（chéng）瓦楞（léng）紙板的波形也（yě）會對瓦楞紙板和成箱（xiāng）的（de）強度造成影響。V形、U形和UV型（xíng）是三（sān）種主要波形，分（fèn）別具有不同（tóng）特征，如表2。從表中可（kě）以看出，UV型是一種理想波形，生產者亦可以根據實際需求選（xuǎn）擇合適的波形。

表2. 瓦楞紙板（bǎn）的（de）三種波形優劣勢

2、瓦楞紙箱的長、寬、高

　　在瓦楞用紙的材質與楞形（xíng）、波形一致的（de）情（qíng）況下，成品紙箱的長寬高設計與其抗壓（yā）強（qiáng）度有著緊密的聯係。根（gēn）據（jù）經驗，瓦楞紙箱的長寬之比在1~1.8之間，對其抗壓強度的影響最小（xiǎo），僅為±5%，當二者比例為1.5左右時，紙箱的抗壓強（qiáng）度最高^[1]。此外，紙（zhǐ）箱的高度不宜過高，應控製（zhì）在350~650mm之間^[2]，當高度增加時，不穩定性驟增，抗壓強度也（yě）會隨之下降。因此在設計紙箱的尺寸時，宜綜合考量三方比例，既保障紙箱具有良好的抗壓強度，又能減少成本的浪費。

3、印刷工藝

　　在重視品牌宣傳的今天，瓦（wǎ）楞紙箱的印刷設計越來越受（shòu）到重視，殊（shū）不知，印刷工藝在一定程度上也會造成成品紙箱抗壓（yā）強度的（de）下（xià）降。主要體現在兩個方麵：（1）印刷壓力的影響。傳（chuán）統印刷過程會對瓦楞紙板施以一定的壓（yā）力（lì），若壓力過大則易將瓦楞壓潰，使其失去原有的抗壓功能；（2）油墨的浸潤影響。油墨是印刷（shuā）工藝不可或缺的組成部分（fèn），但它會對瓦楞紙板表麵產生（shēng）浸潤作用，嚴重降低紙箱的抗（kàng）壓強度。當印刷麵積（jī）大以及套印次數多（duō）的時（shí）候，則會使這（zhè）種浸潤作用更（gèng）加明顯。

三、環境因素——濕度影響

　　根據上述（shù）介紹（shào），瓦楞紙箱因采（cǎi）用吸水性很強的纖維材（cái）料，極易吸收水分，引起抗壓強度的下降。除了加工過程中對材料含水量的控製外，生產環境、存放環境、使（shǐ）用環境、天氣、等因素都有可（kě）能造成瓦楞紙箱的高濕環境。根據研究資料的分析，相對濕度從40%上升到60%，抗壓強度下降的幅度最大，達到17%；其次是相對（duì）濕度80%至90%區間，抗壓強（qiáng）度下降（jiàng）了10%；下降幅度最小的（de）是60%至80%區間，為7%^[3]。因此，可以看出，瓦楞紙箱周圍的（de）濕度越大，抗壓強度的損失也就（jiù）越大。

四、瓦（wǎ）楞紙箱抗壓強度的精確測算

　　文章前麵（miàn）已經介紹過經典的抗壓強度計算公式-——凱利卡特公式，雖然精確度已獲公認，但不可否（fǒu）認，這是一個基於靜態因素的測算公（gōng）式，無法反映出成型工藝、印刷設計和環境因素（sù）的動態影響，經此公式（shì）測算的抗壓強度與實際仍有一定差距。因此，現代企業更多的是利用（yòng）紙箱抗壓試驗機進行精確測量。標準GB/T 4857.4-2003《包裝 運輸包裝（zhuāng）件基本試驗》規定了抗壓強（qiáng）度的測試方法，下麵結合（hé）XYD-15K紙箱抗壓機（jī）進行簡單介紹。

　　抗壓試驗的基本原理是（shì）將試驗品放置於紙箱抗壓機的壓（yā）板之間進行加（jiā）壓，直（zhí）至試樣損壞或達到預定載荷（hé）和位移值時為止。由此衍生為三種（zhǒng）抗壓試驗模（mó）式，即“定壓力測形（xíng）變”、“定（dìng）形（xíng）變測壓力”和“壓潰”。具體（tǐ）方法（fǎ）如（rú）下：

　　1、試樣溫濕度預（yù）處理。將樣品箱置於23℃，50%RH的環境下4小時進行試樣調節。

　　2、將預處理後的試樣（yàng）封裝好，放（fàng）置在（zài）紙箱抗壓機的下壓板中心,如圖1。若采用“定壓力測（cè）形（xíng）變（biàn）”模式，則需設置預定壓力（“定形變測壓力”模式則需預設形變量）、初始載荷（hé）值等參數，並調整高度參數至試樣高度值，其中初始載荷值的設定是為了使（shǐ）上壓板與試（shì）樣達到充分接觸，可參照表3進行設置。啟動試驗，上壓板在係統的控製（zhì）下以適當的速度向下運（yùn）行，當試樣所受的壓力達到初始載荷（hé）值（zhí）時（shí），位移量自動清零，當壓力繼續增大至（zhì）設定（dìng）壓力值時，儀器自動結束（shù）試（shì）驗，並顯示試樣的（de）變形量。而“壓潰”模式則無（wú）需壓力和位移量（liàng）設置，試樣所承受的壓力值（zhí）曲線不斷上升，在試樣（yàng）壓潰的節點達到峰值後開始下（xià）降，當（dāng）壓力值降到最大值的70%時，自動結束（shù）試驗。

表3 初始載（zǎi）荷值

　　3、筆者共測試了五個尺寸為22 cm(高) × 32 cm(長) ×30 cm(寬)的瓦楞紙箱試樣，抗壓強（qiáng）度分別為3405 N、3462 N、3419 N、3455 N、3431 N。

五、結（jié）語

　　瓦楞紙箱在現代生產（chǎn）中的地位越（yuè）來越重要，其質量關係到商品（pǐn）的儲（chǔ）運安全。抗壓強度作為瓦楞紙箱質（zhì）量的有效衡量標準之一，不僅受（shòu）到成型工藝（yì）、印刷設計的影響，與環境因素也密不可（kě）分。因（yīn）此（cǐ），在（zài）日常生產中，應加（jiā）強紙箱抗壓強度的檢測，通過把握力（lì）值與變形量的變化曲線（xiàn），結合各影響因素，進一步完善瓦楞紙箱的質量（liàng）。

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