您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
如何提高瓦楞紙箱抗壓強度
影響瓦楞紙箱耐壓強度的一些因素，如何提高瓦楞紙箱抗壓強度
紙箱zui重要的功能在于它對商品具有良好的保護性，而紙箱的整體抗壓強度則是紙箱保護性能的綜合體現(xiàn)，抗壓強度對紙箱的重要性是不言而喻的。近幾年來，隨著我國包裝業(yè)的迅猛發(fā)展，許多工廠對紙箱的認識逐漸從憑手感判定紙箱的優(yōu)劣發(fā)展到運用各種儀器對紙箱的物理性能進行測試分析的階段，很多廠家還配備了抗壓儀對紙箱抗壓強度進行測試。不僅如此，許多客戶特別是國外一些大型跨國公司對紙箱的認識也發(fā)生了深刻變化，即從關(guān)注紙板耐破強度逐漸轉(zhuǎn)向紙箱的抗壓強度，并將抗壓強度作為質(zhì)量驗收的zui重要指標(biāo)。
如此一來，如何為客戶提供滿足抗壓強度要求的紙箱便成為眾多紙箱廠關(guān)注的焦點。特別是近二年原紙價格居高不下，紙箱利潤空間一縮再縮的情況下，制造出用紙成本zui省而又能滿足客戶抗壓要求的紙箱已成為眾多紙箱廠共同的目標(biāo)。
在此著重就影響紙箱抗壓強度的因素、紙箱抗壓強度的推算方法、抗壓強度的用紙配置方法及抗壓強度的測試方法等幾個方面對紙箱的抗壓強度進行綜合論述與分析。有些地方難免會有孔見之嫌，但希望能為廣大同行提供有益的參考。
影響紙箱抗壓強度的因素
影響紙箱抗壓強度的因素有很多，大致可歸納為邊壓強度、結(jié)構(gòu)尺寸、加工工藝、水分及裝箱后的堆碼運輸方式等。由于各因素的交互影響，常常導(dǎo)致我們對抗壓強度的預(yù)測產(chǎn)生一定偏差。紙箱廠也往往因為對這些因素認識不足，在設(shè)計、印刷及后加工過程中處理不當(dāng)，造成巨大的成本浪費及客戶投訴。因此，弄清這些因素的影響規(guī)律是十分必要的。
瓦楞紙板的邊壓強度
邊壓強度又叫垂直抗壓強度，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zui大力即為紙箱的邊壓強度。紙箱抗壓強度的高低主要取決于紙板邊壓強度，而邊壓強度則與組成瓦楞紙板的各層原紙的橫向環(huán)壓強度、紙板的坑型組合及紙板的粘合強度有關(guān)。
瓦楞紙板的邊壓強度主要與各層原紙的橫向環(huán)壓強度有關(guān)。一般來講，克重較高、造紙材料質(zhì)量較好及緊度較高的原紙，其橫向環(huán)壓強度也相應(yīng)越高。但并非克重高的原紙環(huán)壓就一定比克重低的原紙高。以箱板紙為例，進口牛皮橫向環(huán)壓指數(shù)可達到12N·m/g以上，而內(nèi)地一些小型造紙廠生產(chǎn)的箱板紙僅為8
N·m/ g，相差了30個百分點。也就是說克重為175 g / m2的進口?？?，其環(huán)壓強度相當(dāng)于260 g /
m2。因此，鑒定紙箱保護性能的好壞，不能以紙箱用紙克重而論。
瓦楞紙板的結(jié)構(gòu)設(shè)計是很科學(xué)的，其瓦楞的楞形就如一個個連接的小小拱形門，排成一排，相互支撐，形成三角結(jié)構(gòu)體，強而有力，而且平面上也能承受一定壓力，富有彈性，緩沖力強，能起到防震和保護商品的作用。瓦楞形狀依圓弧半徑不同一般分為U形、V形和UV形三種。U型的圓弧半徑較大，呈圓弧形，如B楞、C楞；V型的波峰半徑較小，且尖，如A楞；UV型介于兩者之間，如AB楞。據(jù)試驗表明，V形楞在受壓初期歪斜度較小，但超過zui高點，便迅速地破壞，而U形楞吸收的能量較高，當(dāng)壓力消除后，仍能恢復(fù)原狀，富有彈性，但耐壓強度不高。另外V形楞節(jié)省瓦楞紙，粘合劑耗量較少，但加工時易出現(xiàn)高低楞，瓦楞輥磨損較快。UV形楞是結(jié)合U形和V形的特點，目前得到廣泛的采用。
瓦楞紙板的各種坑型及其組合，就單坑紙板來說，一般A坑紙箱抗壓強度zui高，但易受到損壞；
B坑強度較差，但穩(wěn)定性好；C坑抗壓力及穩(wěn)定性居中。A型瓦楞具有較好的防震緩沖性，另外垂直耐壓強度也較高；B型瓦楞的峰端較尖，粘合面較窄，其瓦楞高度較小，可以節(jié)省瓦楞原紙，其平面抗壓能力超過A型瓦楞，B型瓦楞單位長度內(nèi)瓦楞數(shù)較多，與面紙有較多的支承點，因而不易變形，且表面較平。在印刷時有較強抗壓能力，可得到良好印刷效果。C型瓦楞兼有A型和B型瓦楞的特點，它的防震性能與A型相近，平面抗壓能力接近B型瓦楞。E型瓦楞是zui細的一種瓦楞，單位長度內(nèi)的瓦楞數(shù)目zui多，能承受較大的平面壓力，可適應(yīng)膠版印刷需要，能在包裝面上印出質(zhì)量較高的圖文，這種瓦楞紙板和硬紙板強度差不多。
表一 三種楞型比較表
瓦楞種類 平面壓力 垂直壓力 平行壓力
A 3 1 3
B 1 3 1
C 2 2 2
注：1. 平面壓力是指垂直于瓦楞紙板平面的壓力。
2. 垂直壓力是指與瓦楞方向一致的壓力，平行壓力是指垂直于瓦楞方向的壓力。
3. “1"代表zui強。
根據(jù)上述不同類型瓦楞的不同特點，單瓦楞紙箱用A型和C型為宜；雙瓦楞紙箱用A、B型，B、C型相結(jié)合zui為理想；接近表面的用B型，能起到抗沖擊力較強的作用；接近內(nèi)層的用A型或C型彈性足、緩沖力強；采有用AB型或BC型結(jié)合，使紙箱的物理性能發(fā)揮兩個*性。中包裝宜選用C型楞，E型瓦楞代替厚紙板，用于小包裝。zui近幾年，國外又發(fā)展有F楞、G楞等比E楞更小的瓦楞，同時也開發(fā)出了K楞等特大瓦楞。
除此之外，紙板粘合強度及坑形挺度也對紙板邊壓強度造成一定影響?？有卧酵Γ澈显胶?，邊壓強度越高。存在塌坑、倒楞、脫膠等缺陷的紙板強度，其邊壓強度會得到不同程度的削弱。
紙箱長、寬、高尺寸及比例
大量的數(shù)據(jù)分析表明，紙箱的抗壓強度與紙箱周長、紙箱高度及紙箱長寬比存在一定關(guān)系。紙箱周長越長，抗壓強度越高，紙箱周長與抗壓強度存在一定的換算關(guān)系。
n 箱高在10厘米～35厘米時，抗壓強度隨高度增加而稍有下降；
n 箱高在35厘米～65厘米區(qū)間時，其抗壓強度幾乎不變；
n 箱高大于65厘米之間時，抗壓隨高度增加而降低。
主要原因是高度增加，其不穩(wěn)定性也會相應(yīng)增加。
一般來講，紙箱長寬比在1～1.8的范圍內(nèi)，長寬比對抗壓強度的影響僅為±5%。其中長寬比RL=1.2～1.5時，紙箱的抗壓值zui高。紙箱長寬比為2：1時，抗壓強度下降約20%，因此設(shè)計紙箱時長寬比不宜超過2，否則會造成成本浪費。
堆碼時間及堆碼方式
紙箱的抗壓強度隨堆碼時間的延長而降低，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%，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)提高其安全系數(shù)。
紙箱堆碼方式也對紙箱的抗壓強度產(chǎn)生一定影響。紙箱豎坑方向承受的壓力大大超過橫坑方向，紙箱堆碼時應(yīng)保持豎坑方向受壓。從試驗結(jié)果來看，紙箱的箱角部位承受的壓力zui高，離箱角越遠，承壓力越低。因此紙箱在堆碼時應(yīng)盡量保持箱角與箱角對齊疊放（見圖2）。
常見的紙箱堆碼方式有三種：磚砌式、上下平行式及風(fēng)車式（見圖3）。此三種方式中，上下平行式堆碼有利于保持箱角充分受壓，因而zui為合理。而磚砌式及風(fēng)車式則應(yīng)盡量避免。
紙箱開孔方式
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，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。
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。
紙箱印刷工藝
紙箱的印刷工藝對抗壓強度的影響也不容忽視。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
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2％。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。
模切工藝
紙箱在進行模切加工過程中，由于受到外部重壓，紙箱的坑形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。
紙箱內(nèi)襯件設(shè)計
許多紙箱的內(nèi)部還包括EPE、紙塑等內(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。（見圖5略）
紙箱堆放的溫濕環(huán)境
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60%以上。
紙箱抗壓的推算方法
找出瓦楞紙箱結(jié)構(gòu)工藝與紙箱抗壓強度的規(guī)律，一直是瓦楞行業(yè)廣大同仁致力研究的重要課題之一。瓦楞包裝在歐美歷史比較悠久，國外同行在對抗壓強度的研究方面也有所建樹，并總結(jié)出了一些抗壓強度推算經(jīng)驗公式。其中較為流行的有：
根據(jù)瓦楞紙板原紙的環(huán)壓強度計算紙箱抗壓強度的凱里卡特公式(K.Q.Kellicutt)；
P——瓦楞紙箱抗壓強度（N）；
Px——瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強度（N/cm）；
aXz——瓦楞常數(shù)；
Z——瓦楞紙箱周邊長（cm）；
J——紙箱常數(shù)。
根據(jù)瓦楞紙板內(nèi)外面紙的橫向康哥拉平壓強度來計算抗壓強度的馬丁荷爾特公式(Maltenfoit)；
P——瓦楞紙箱抗壓強度（N）；
CLT- O ——內(nèi)、外面紙橫向平壓強度平均值（N/cm）。
以瓦楞紙板的邊壓強度和厚度作為瓦楞紙板的參數(shù)，以箱體周長、長寬比和高度作為標(biāo)志結(jié)構(gòu)的因素計算瓦楞紙箱的抗壓強度的沃福公式(Wolf)；
Pm——瓦楞紙板邊壓強度（N/m）
把紙板的邊壓強度和挺度作為影響瓦楞紙箱強度的主要因素，而且認為紙箱抗壓隨紙箱周長的平方根而變化的馬基公式(Makee)。
Dx——瓦楞紙板縱向挺度（MN·m）
Dy——瓦楞紙板橫向挺度（MN·m）
馬基簡易公式：
包卷式紙箱抗壓強度計算公式：
PwA——包卷式紙箱抗壓強度（N）；
Pm ——瓦楞紙板邊壓強度（N/m）
a——常數(shù)
b——常數(shù)
而其中尤以凱里卡特公式zui受國內(nèi)同行推崇，國內(nèi)專業(yè)雜志刊登的有關(guān)紙箱抗壓的文章大都以它作為推算公式。但經(jīng)過實踐證明，凱里卡特公式推算紙箱抗壓強度的準確度較低，且計算方法比較復(fù)雜，難以掌握。
通過大量的數(shù)據(jù)分析，筆者總結(jié)出了一套準確推算抗壓強度的方法，經(jīng)實踐檢驗準確度可達到90%以上。該方法主要是根據(jù)抗壓推算公式算出紙箱抗壓強度初始值，并結(jié)合紙箱結(jié)構(gòu)工藝對公式推算出的結(jié)果進行修正而得出zui終的推算結(jié)果。
紙箱抗壓強度推算流程
要準確推算紙箱的抗壓強度，首先須測出紙箱周長、紙板厚度及紙板邊壓強度，并結(jié)合紙箱結(jié)構(gòu)工藝對推算值進行修正。邊壓強度可根據(jù)組成瓦楞紙板各層原紙的橫向環(huán)壓強度及紙板坑型進行推算。對于沒有測試儀器的工廠，只要知道原紙的環(huán)壓強度或環(huán)壓指數(shù)，也可以推算出紙箱的抗壓強度。必須指出的是，原紙的環(huán)壓值必須客觀真實，并且原紙的環(huán)壓強度須是在23℃±1℃，52±2％RH的溫濕環(huán)境下的測試值。
紙箱抗壓強度推算流程如圖6（略）所示。
紙箱抗壓強度的推算公式
通過大量的測試數(shù)據(jù)驗證，我們發(fā)現(xiàn)下面的公式推算出的結(jié)果比較接近真實值，并且計算簡單，易于掌握。在此推薦給大家：
B=5.874×E× T×C
B表示紙箱抗壓，單位N
5.874為系數(shù)
E表示紙板邊壓強度，單位N/m
T表示紙板厚度，單位m
C表示紙箱周長，單位m
舉例：
一規(guī)格為360mm×325mm×195mm的普通開槽型紙箱，坑形為C坑，紙板厚度為3.6mm，邊壓強度為4270N/m，試推算其整箱抗壓值。
題解：
可知紙箱周長為1.37m，紙板厚度為3.6mm，邊壓強度為4270 N/m
根據(jù)公式：紙箱抗壓強度 B＝5.874×E × T × C
B＝5.874 ×4270 × 0.0036 ×1.37
B＝1755N
紙板邊壓強度的推算方法
瓦楞紙板的邊壓強度等于組成紙板各層原紙的橫向環(huán)壓強度之和，對于坑紙，其環(huán)壓值為原紙環(huán)壓強度乘以對應(yīng)的瓦楞伸長系數(shù)。
單瓦楞紙板Es＝ (L1+L2+r×F)
雙瓦楞紙板Ed＝ (L1+L2+L3+r×F+r1×F1)
三瓦楞紙板Et＝ (L1+L2+L3+L4+r×F+r1×F1+r2×F2)
式中
L1、L2、L3、L4分別為瓦楞紙板面紙、里紙及中隔紙的環(huán)壓強度(N/m)；
r、r1、r2表示瓦楞伸長系數(shù)（見表二）；
F、F1、F2表示芯紙的環(huán)壓強度(N/m)；
表二 不同楞型的伸長系數(shù)及紙板厚度
楞型 A C B E
伸長系數(shù)(r) 1.53 1.42 1.40 1.32
紙板厚度 5 4 3 1.5
注：1.
不同瓦線設(shè)備，即使是同一種楞型，由于其瓦楞輥的尺寸不同，瓦楞伸長系數(shù)也存在偏差，所以紙箱企業(yè)在使用表二進行推算時需根據(jù)工廠的設(shè)備情況對伸長系數(shù)進行調(diào)整。
2. 雙坑、三坑紙板的厚度就是由各單坑厚度簡單相加。
舉例：
有一款K4A紙板，用紙配置為230K/130F/160A?o已知230K的橫向環(huán)壓強度為2208N/m，130F的環(huán)壓為516 N/m
，160A的環(huán)壓為1328 N/m求其邊壓強度。
題解:
查表得C瓦楞伸長系數(shù)為r=1.42
根據(jù)公式ES＝ (L1+L2+r×F)
＝ (2208+1328+1.42 ×516)
＝ 4269 N/m
表三 紙箱抗壓強度值修正表
印刷工藝修正（瓦楞板為印刷底材）
印刷工藝 單色印刷 雙色及三色印刷 四色套印，滿版面實地
抗壓強度調(diào)整減6~8%，文字內(nèi)容越多，印刷面積越大，減幅越大減10-15%，文字內(nèi)容越多，印刷面積越大，減幅越大四色套印減20%，滿版面實地減20%，滿版實地加多色減30%
長寬高尺寸及比例
高度及長寬比 長寬比大于2 箱高超過65cm
抗壓強度調(diào)整 減20% 減8%
開孔方式
開孔方式及位置 紙箱側(cè)嘜各加一通氣孔兩側(cè)嘜各一個手挽兩側(cè)嘜各一個手挽，正嘜一個手挽
抗壓強度調(diào)整 減10% 減20% 減30%
模切工藝
模工工藝 平壓平啤切 圓壓平啤切 圓壓圓啤切
抗壓強度調(diào)整 減5% 減20% 減25%
綜合舉例
有一款彩盒，其坑型為BE坑；尺寸為510×420×330CM；五層紙的用紙配置為350華豐白板/112VISY坑紙/125理文B紙/112VISY
F紙/175理文A紙；平壓平啤切時兩側(cè)嘜各打一個手挽，已知350華豐W環(huán)壓為2900N/m、112VISY
F紙環(huán)壓為740N/m、125理文B紙環(huán)壓為1100N/m、175理文A環(huán)壓為1420N/m；試推測其抗壓值。
題解：
根據(jù)彩盒尺寸可知周長為1.86m，根據(jù)坑型可知紙板厚度為0.0045m，根據(jù)坑型和原紙環(huán)壓可知邊壓為7425N/m
帶入公式
P＝5.874×7425N/m× 1.86×0.0045
＝5.874×7425N/m×0.091m
＝3969N
由于紙箱兩側(cè)嘜各一個手挽，則實際抗壓應(yīng)減去20%，平壓平啤切，抗壓減5%，所以紙箱的實際抗壓值應(yīng)為：
3969×（1-25％）=2977N
紙箱抗壓的用紙配置方法
若客戶對紙箱抗壓值及紙箱印刷加工工藝有明確要求，則可以通過抗壓強度推算公式推算出紙箱的邊壓強度，再根據(jù)邊壓強度推算公式反推出滿足客戶抗壓要求的原紙配置。如果客戶僅提供紙箱重量、運輸、堆碼及印刷加工工藝等方面的信息，那么我們也可以推算出紙箱的抗壓要求，再根據(jù)抗壓強度推算公式和邊壓強度推算公式反推出紙箱的邊壓強度值，并進而確定其用紙配置。詳見抗壓強度用紙配置流程圖。
（一級標(biāo)題）紙箱抗壓強度設(shè)計公式
紙箱的抗壓強度由紙箱裝箱后的總重量、堆碼層數(shù)和安全系數(shù)決定。紙箱抗壓強度設(shè)計公式如下：
P＝G×(n-1) ×K
P表示紙箱空箱抗壓
G表示單個裝箱后的總重量
n表求紙箱裝機后的堆碼層數(shù)
K表示安全系數(shù)
舉例：
一款紙箱裝箱后總重量為15kg、其堆碼層數(shù)規(guī)定為9層，其安全系數(shù)設(shè)定為5.5，則其抗壓值應(yīng)為多少？
題解 代入公式P＝G×(n-1) ×K
＝15×8×5.5
＝660kg
安全系數(shù)設(shè)計方法
紙箱在流通過程中所受的影響，除了堆碼的重量外，還受堆放時間?p溫濕環(huán)境?p內(nèi)裝物水分?p振動沖擊等因素的影響，考慮到這些因素都會造成紙箱抗壓強度下降，因此必須設(shè)定一個安全系數(shù)，確保紙箱在各種因素的作用下，抗壓強度下降后仍有足夠的能力承受堆碼在其上面紙箱的重量。
一般來說，內(nèi)裝物可以承受一定的抗壓，且內(nèi)裝物為運輸流通過程較簡短的內(nèi)銷品時，安全系數(shù)設(shè)為3～5左右。內(nèi)裝物本身排放出水分，或者內(nèi)裝物為易損的物品，堆碼時間較長、流通環(huán)節(jié)較多，或者保管條件?p流通條件惡劣時，安全系數(shù)設(shè)為5～8。
安全系數(shù)可以在各種各樣的導(dǎo)致抗壓強度降低的主要因素確定的前提下，根據(jù)一定的方法計算出。
1
K＝-----------------------------
(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：其它
舉例：
a：溫濕度變化導(dǎo)致紙箱壓降低率為40%
b：堆放時間導(dǎo)致的降低率為30%
c：堆碼方法導(dǎo)致的降低率為20%
d：裝卸過程導(dǎo)致的降低率為10%
e：其它因素導(dǎo)致的降低率為10%
則安全系數(shù)
1
K＝---------------------------------------＝3.67
(1-0.4)(1-0.3)(1-0.2)(1-0.1) (1-0.1)
表四 安全系數(shù)設(shè)計參數(shù)表
裝箱后溫濕度環(huán)境變化
溫濕環(huán)境裝箱后從出廠到銷售過程中，存儲于干燥陰涼環(huán)境裝箱后通過陸路流通，但紙箱所處的溫濕環(huán)境變化較大裝箱后入貨柜，走海運出口
抗壓強度減損率 10% 30% 60%
裝箱后堆碼時間長短
堆碼時間 堆碼時間不超過1個月 堆碼1~2個月左右堆碼時間3個月以上
抗壓強度減損率 15％ 30％ 40％
裝箱后堆放方法
堆放方法紙箱采用角對角平行式堆碼紙箱堆放時不能箱角*對齊，但堆放整齊紙箱雜亂堆放
抗壓強度減損率 5％ 20％ 30％
裝卸流通過程
裝卸流通情況流通過程中僅裝卸一次，且裝卸時很少受到撞擊雖經(jīng)多次裝卸，但裝卸時對紙箱撞擊較少從工廠到超市需經(jīng)過多次裝卸，且運輸裝卸過程中常受撞擊
抗壓強度減損率 10％ 20％ 50％
其它需考慮的因素
其它影響因素糊料加入了防水耐潮的添加劑（安全系數(shù)設(shè)計時可從溫濕環(huán)境對抗壓的影響中減去）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
抗壓強度減損率 -10％ 60％
綜合舉例
有一款紙箱，紙箱裝貨后總重量為18kg，紙箱zui高堆碼層數(shù)為5層，紙箱為單色印刷、兩側(cè)嘜各有一個手挽，通過貨柜船運到美國，要求坑型為BC坑，尺寸為415
cm×124 cm×230cm，請設(shè)計其用紙配置。
題解：
*步：設(shè)定安全系數(shù)
因是通過貨柜出口，則設(shè)定溫濕度變化導(dǎo)致紙箱壓降低率為60％，設(shè)定堆放時間導(dǎo)致的降低率為30％，堆碼方法導(dǎo)致的降低率為20％；裝卸情況未做特殊說明，設(shè)定裝卸過程導(dǎo)致的降低率為20％。
則其安全系數(shù) 1
K＝---------------------------------＝5.6
(1-0.6)(1-0.3)(1-0.2)(1-0.2)
第二步：推算抗壓強度
根據(jù)抗壓設(shè)計公式 P=G×(n-1) ×K
則該款紙箱的抗壓值應(yīng)為 P=18×（5-1）×5.6
=403kg（3955N）
第三步：根據(jù)印刷加工工藝對抗壓強度進行修正
因紙箱為單色印刷、兩邊各打一手挽，所以需對推算的抗壓強度預(yù)以修正，以補償印刷加工工藝給抗壓帶來的減損。根據(jù)《紙箱抗壓強度值修正表》，單色印刷使抗壓減少6％，手挽使抗壓減少20％，則紙箱抗壓強度應(yīng)設(shè)定為：
3955×（1+26％）＝4983N
第四步：根據(jù)抗壓強度推算公式反推出紙板邊壓強度
根據(jù)尺寸可知周長為1.078m，根據(jù)坑型可知紙板厚度為0.0065m，已知紙箱抗壓要求為3559N。
則代入紙箱抗壓推算公式：
B＝5.874×E× T×C
4983＝5.874×E× 1.078×0.0065
E＝10135N/m
則紙板的用紙配置必須達到10135N/m的邊壓才能滿足該款紙箱的要求。
第五步：zui后確定合理的用紙配置
根據(jù)邊壓強度公式，紙板的楞型，并結(jié)合工廠原紙的橫向環(huán)壓強度參數(shù)確定zui合理的用紙配置，在此不作列舉。
紙箱抗壓測試
紙箱抗壓測試方法是將紙箱置于壓力試驗機上，以一定的速度在其頂部（或底部）均勻地施加壓力，以此評定紙箱承受外部壓力的能力也即紙箱對內(nèi)裝物的保護能力。紙箱壓力實驗也叫做壓縮試驗，是對紙箱性能的zui基本測試。此項試驗還可以測定紙箱在不同狀態(tài)下的抗壓能力。
紙箱抗壓測試方法
紙箱的壓力試驗采用的設(shè)備為紙箱壓力試驗機，這種試驗機有兩塊面積較大加壓板，常見上下壓板的面積有1.5m×1.5m或1m×1m兩種規(guī)格。兩塊加壓板中，有一塊是支承板，其位置可根據(jù)試樣的尺寸來調(diào)整，使它具有適合的高度，然后把它緊固??；另一塊是加壓板，可沿導(dǎo)桿（立柱）滑動，向試樣施加壓力。
試驗機的zui大工作能力為50KN（5000kgf），加壓板移動速度為10mm/min，也有采用1
英寸/分鐘的。設(shè)備應(yīng)附有測量精度不低于±0.5mm的位移指示裝置，有些試驗機帶有自動記錄儀，可自行記錄載荷——變形曲線。
紙箱對溫濕環(huán)境比較敏感，溫濕度不同，紙箱的水分含量也不同。而水分則對抗壓強度產(chǎn)生很大影響，即使同一紙箱，水分含量差異較大，測得的抗壓值也存在較大差異。因此，為保證獲得客觀真實的測試結(jié)果，測試前須對測試試樣進行溫濕平衡處理。具體操作辦法是將試樣置于23±1?C
?p52 ±2%RH的標(biāo)準溫濕環(huán)境，直至試樣水分含量不再發(fā)生變化，一般試樣的處理時間需12小時以上。
整個抗壓測試大致分為三個階段，首先是預(yù)壓階段，給紙箱先行施加一個220N的壓力，以保證紙箱的加壓板充分接觸；其次是紙箱受壓變形的階段，此時紙箱在壓力下慢慢變形，試驗機顯示的壓力值穩(wěn)步上升，但紙箱未出現(xiàn)損壞跡象；第三個階段是紙箱的壓潰階段，此階段的主要表征是壓力值瞬間下降，紙箱變形量突然加大，這時顯示的壓力值即為紙箱的抗壓強度。
抗壓測試的試樣一般不少于三個，試樣不能有破損，折痕，脫膠等缺陷。測試結(jié)果為各測試值的平均數(shù)，但如果測試值中有一個存在明顯偏差，則應(yīng)預(yù)以剔除后再取平均值。
快速準確地測出紙箱抗壓值的技巧
抗壓測試的試樣預(yù)處理時間很長，而越來越短的交貨期則要求紙箱在生產(chǎn)出來后立即知道準確的測試結(jié)果，很多紙箱廠對此深感頭痛。在此，筆者提供一種不經(jīng)溫濕平衡處理，快速而準確地測算出紙箱抗壓的方法。經(jīng)過實踐檢驗，得出的結(jié)果跟溫濕平衡處理后測試的結(jié)果非常接近。
進行快速測算，需要的設(shè)備除了紙箱抗壓測試儀外，還需要數(shù)配備一臺數(shù)字式水分測試儀，該儀器須可即時得到測試結(jié)果，且準確度在±0.5℃以內(nèi)。
測試方法是測出紙箱的抗壓強度及紙板水分含量，然后根據(jù)《水分含量及抗壓關(guān)系對照表》推算出紙箱的抗壓值（見附表五）。
經(jīng)測試證明，紙箱在標(biāo)準溫濕環(huán)境平衡后水分含量為8％，故可以認定紙箱水分為8％時，測得的抗壓值為真實值（基準值）。若紙箱水分含量超過8％，其抗壓強度會有不同程度的下降，且其下降的幅度與水分含量存在一定的對應(yīng)關(guān)系。因此，我們測出抗壓值及水分含量后，根據(jù)對照表中的對應(yīng)關(guān)系即可換算出平衡后的抗壓值。
表五 水分含量與抗壓關(guān)系對照表
紙板含水量% 8 9 10 11 12 13 14 15 16
抗壓強度指數(shù)% 100 90 81 73 66 59 53 48 43
舉例
有一款試樣未經(jīng)溫濕平衡處理的紙箱，測得其空箱抗壓強度為6250N，紙板水份含量為10%，試推算其正確的抗壓值。
通過查表可得，紙箱的水分含量為10％時，此時抗壓強度的測試值是真實值的81％。
設(shè)抗壓強度真實值為R，則R＝6250/81％
＝7716N
則可推知試樣經(jīng)過溫濕平衡處理后的抗壓強度為7716N
紙箱抗壓與高溫高濕
在我國的珠三角地區(qū)，由于大多數(shù)商口采用貨柜裝載并通過海運出口的方式，在長達數(shù)十天的海運途中，貨柜里面的溫濕度可高達45?C、93％RH，此時紙箱的承壓力比正常狀況下降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)致紙箱抗壓急劇下降。
為保證出口紙箱在高溫高濕條件下仍然有足夠的抗壓能力，在客戶的推動下，有些紙品廠開始增加紙箱高溫高濕性能這一測試項目。紙箱高溫高濕的測試方法是將紙箱封箱后放入高低溫交變濕熱箱內(nèi)，設(shè)定溫濕度為45?C?p93％RH，在箱頂上堆放砝碼，砝碼重量為空箱抗壓值1/4～1/6，觀察其承受重壓的時間。
一些紙箱廠為保證紙箱在高溫高濕狀態(tài)下能承受住一定的堆碼重量，被迫采用拔高紙箱抗壓強度的方法，造成了用紙成本的大幅增加。近兩年來，在糊料中加入交聯(lián)劑和穩(wěn)定劑來提高紙箱耐高溫高濕性的做法得到廣泛認可。交聯(lián)劑是一種高分子聚合物，加入糊料后其分子會取代淀粉分子中的羥基，形成穩(wěn)定的交聯(lián)。由于交聯(lián)劑分子的反應(yīng)過程是比較緩慢且過程不可逆的，所以其粘合及防潮效果在紙板離開生產(chǎn)線后會逐步增強，反應(yīng)*后就*疏水，形成堅固而防潮的漿膜，從而賦予紙板良好的抗高溫高濕性能。
此外，淀粉分子被交聯(lián)劑分子包圍，增強了抗熱和抗剪切的能力，從而在循環(huán)過程中保持粘度的穩(wěn)定性。由于淀粉分子中羥基被取代，由親水性變?yōu)槭杷?，所以干燥時易脫水，提高了干燥速度，進而提高車速。交聯(lián)劑分子易親和纖維分子，還可以幫助提高粘合強度。
近三年來，改善紙板性能的糊料添加劑紛紛面世，粗步估計，目前市面上有不低于20多個品種，但質(zhì)量良莠不齊。僅以起防水耐潮作用的樹脂類添加劑為例，已有近10個品牌，價格方面也千差萬別，一些價格便宜的添加劑，其固含量只有30%，糊化時間竟長達幾分鐘；而一些進口的品牌，價格雖然高一些，但固含量超過50%，糊化時間則不到1分鐘，zui快甚至只需40秒。還有，紙箱廠一定要根據(jù)客戶需求、設(shè)備狀況、原紙規(guī)格及員工素質(zhì)等方面的情況考慮選用何種添加劑，而且還要考察供應(yīng)商的專業(yè)水平及售后服務(wù)情況，因為若想把一種添加劑產(chǎn)品的作用充分發(fā)揮出來，并不是簡單地“倒進去用就行了"，里面蘊含著相當(dāng)多的專業(yè)知識。