包装材料学 §23瓦楞纸板、瓦楞纸箱性能的影响因素

23:30341§2.3瓦楞纸板、瓦楞纸箱性能的影响因素23:30342一、瓦楞纸板的性能瓦楞纸板的性能主要是指物理性能，包括:1.定量2.厚度3.水分4.耐破度5.耐戳穿强度6.环压强度7.边压强度8.平压强度9.粘合强度23:303431.定量•瓦楞纸板定量的定义和测试与普通纸或纸板相同。•对已制成的瓦楞纸板的各组分的测试，可将纸板浸在温水中，然后分离、烘干，再进行分别测试。23:303442.厚度•瓦楞纸板厚度的定义和测试与普通纸和纸板相同•不同：用于瓦楞纸板的厚度计比用于纸或纸板的厚度计具有较大的接触面积(10±0.2cm2)，并施加较大的压力(20±0.5kPa)。23:303453.水分•水分含量测试是把试样放在100～105℃的烘箱内烘干至恒重，所减小的重量与原试样重量之比。•注意：取样要有代表性，取样后要立刻装人塑料袋内，以备称量，因为纸和纸板是吸湿性很强的纤维材料。•瓦楞原纸和面纸水分的均匀程度，对在瓦楞纸板机上取得良好的粘合性能和运行的可靠性是十分重要的。•芬兰造纸研究所的研究表明:在瓦楞纸板机上起楞的最适宜水分指标为:瓦楞原纸8.5%，箱板纸8.0%。23:303464.耐破度•耐破度是瓦楞纸板抗张强度、拉伸率与撕裂度等多种强度指标的综合反映，世界各国普遍使用这项性能指标。•影响因素：纤维长度和纤维结合力•瓦楞纸板的耐破度近似等于其表里两面的面纸耐破度之和，而瓦楞芯纸对瓦楞纸板的耐破度影响不大。23:303475.耐戳穿强度•耐戳穿强度是指用一定形状的角锥穿过纸板所需要的功，即包括开始刺穿及使纸板撕裂弯折成孔所需的功。•戳穿强度代表了瓦楞纸箱在遇到木箱等一类物件非常坚硬的端角碰撞时，瓦楞纸板所表现的抵抗能力。•瓦楞形状的正常与否对耐破度影响不大，这也说明瓦楞纸板的耐破度取决于两层面纸的耐破度，但是戳穿强度明显地随着瓦楞压扁程度而降低。23:30348瓦楞形状的正常与否对耐破度影响不大，这也说明瓦楞纸板的耐破度取决于两层面纸的耐破度，但是戳穿强度明显地随着瓦楞压扁程度而降低。23:303496.环压强度•纸板的环压强度是将一定尺寸的试样，插在试样座内，形成圆环形，在两测量板之间进行压缩至压溃前所能承受的最大的力，即为环压强度，单位是N。23:3034107.边压强度•边压强度是把瓦楞纸板立起来对纸板两边加压直至压溃所呈现的抗压强度。•加压方式包括横向加压和纵向加压两种，纵向加压的边压强度是瓦楞纸板强度最大的方向，通常制作瓦楞纸箱时，就以这个纵向作为纸箱的高度方向。•横向加压的边压强度最低。通常所说边压强度都是指瓦楞纸板的最高边压强度，也就是纵向加压的边压强度。23:303411瓦楞纸板加压方向与边压强度的关系23:303412边压强度的经验公式•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为瓦楞纸板的边压强度；•RCT11、RCT12分别为二层面纸的横向环压强度；•RCTf为瓦楞原纸的横向环压强度；•RCTf前的系数是对不同楞型瓦楞纸的展开系数23:303413Kellicutt边压强度计算公式ECT=R1（h-c）A-R2（dt）A•式中：ECT为边压强度；•h为瓦楞纸板厚度（mm）；•c为面纸厚度（mm）；•t为瓦楞原纸厚度（mm）；•d为与瓦楞伸放率有关的常数；•A为瓦楞纸板长度（mm）；•R1、R2分别为面纸和瓦楞原纸的横向环压强度。23:3034148.平压强度•瓦楞纸板的平压强度是指对垂直于瓦楞纸板平面负荷的抵抗能力。•与纸板的定量有关，也与瓦楞形状有关。23:3034159.粘合强度•粘合强度就是面纸和瓦楞芯纸的粘合强度。•测试时将针形附件插入试样，对针形附件进行施压，使其作相对运动，直至被分离部分分开。23:303416•原则上只要粘合强度等于纸页纤维自身结合强度即可，以保持瓦楞的正常状态。•过高的粘合强度往往是在楞顶上涂布过多胶粘剂的结果。•如果过分追求粘合强度而使用过量的粘合剂，就会使瓦楞楞顶变形，这样尽管粘合力很大，但是瓦楞纸板的整体强度反而下降了。•粘合剂的最佳使用量，根据使用的面纸和芯纸的不同而稍有差别，一般来说当淀粉使用量相同时，B型楞的粘接强度比A型楞大。23:303417二、瓦楞纸箱的物理性能•瓦楞纸箱物理性能的测试项目有两种:•其一是瓦楞纸箱测试最根本的一个项目，即压缩强度，通常称为抗压强度。抗压强度是考核瓦楞纸箱的重耍指标，它反映了纸箱的内在强度质量，也是运输包装的主要考核指标，决定着瓦楞纸箱包装的实际功能。•其二是瓦楞纸箱装入商品后，进行破坏性模拟试验所表现出的强度性能，如跌落强度、回转试验强度等。23:303418三、瓦楞纸箱抗压强度的影响因素•内在因素，即瓦楞纸板的质量好坏，是最根本的因素；•外在因素，如纸箱加工技术、使用环境等对其抗压强度也有重要的影响。23:3034191、瓦楞纸板质量的影晌•瓦楞纸板的质量直接影响瓦楞纸箱的抗压强度；而瓦楞纸板的质量又与其原材料、加工过程有关。•（1）原材料的影响。•（2）粘合强度对抗压强度的影响•（3）瓦楞纸板加工过程的影响23:303420（1）原材料的影响。•箱板纸和瓦楞原纸的环压强度直接影响瓦楞纸箱的抗压强度，而环压强度是一个综合指标，它与箱板纸和瓦楞原纸的其他物理性能，如定量、紧度、挺度、耐破度、水分等有关。•箱板纸的质量直接影响瓦楞纸板的强度，•使用大定量的面纸，瓦楞纸板强度较大，但了成本和重量增加。瓦楞纸板是面纸与瓦楞芯纸通过粘合剂粘合在一起而发挥作用的，提高瓦楞纸箱抗压强度不应单纯考虑面纸的定量，而还应该考虑瓦楞芯纸、粘合剂等多方面的影响因素。•对于瓦楞原纸，适当的紧度和水分，较高的挺度，有利于瓦楞原纸成楞，并能提高瓦楞纸板的强度性能。23:303421（2）粘合强度对抗压强度的影响•纸箱的抗压强度不单取决于瓦楞纸板的综合环压强度，还与瓦楞纸板的粘合强度有关。23:303422•瓦楞纸箱的实际抗压强度与瓦楞纸板的折角压缩强度（ACT）成正比。•压线时面纸与瓦楞芯纸发生剥离的原因是粘合强度不高，粘合剂的凝结强度，粘合剂与纸的亲合力，原纸的强度等因素都能影响粘结强度。•一般要求瓦楞芯纸和面纸之间的剥离强度应大于芯纸或面纸的本体强度，即当将芯纸和面纸剥离时，应剥下芯纸或面纸本体部分。23:303423（3）瓦楞纸板加工过程的影响•国内纸箱厂在生产瓦楞纸板过程中容易出现的问题：纸板抗压强度低、产生翘曲和搓板形等。•主要因素：与设备是否处于良好的工作状态以及操作人员的经验程度和精心与否有关。•其他因素：瓦楞辊是否磨损、平直，涂胶量是否适当，压力、温度是否合适，面纸和瓦楞原纸水份是否均匀、适当等。23:3034242.瓦楞纸箱结构对其抗压强度的影晌每条曲线代表不同周边长的瓦楞纸箱。以周边长250cm的纸箱为例，•在箱高为15～30cm的范围内，抗压强度随箱高的增加而降低；•在箱高30cm以上时，抗压强度趋于稳定。23:303425宽长比在O.62左右时，纸箱强度有最大值。当纸箱周边长不变时，纸箱宽长比与抗压强度的关系23:3034263.纸箱抗压强度与制造工艺的关系•制造工艺中的印刷、打孔等，对纸箱的抗压强度有一定的影响。23:303427（1）印刷的影响经印刷的瓦楞纸箱抗压强度要降低，其降低程度视印刷的位置、面积与方法等的不同而异。•随着印刷面积增加，纸箱抗压强度的损失也相应增大；•全幅印刷对纸箱抗压强度的影响，根据纸箱的形状和材质不同而有差别，大体上降低4O％；•带状印刷的部位强度变差，也很容易被压塌，带状印刷造成的抗压强度损失与全幅印刷大致相同，因此要避免全幅印刷与带状印刷；•除印刷面积之外纸箱抗压强度还与印刷方法和印刷油墨有关。23:303428（2）开孔的影响23:3034294.影响瓦楞纸箱抗压强度的外部因素•瓦楞纸箱的使用条件•仓储环境•堆码方式•放置时间23:303430（1）环境温度与湿度•相对湿度不变时，温度对纸箱的抗压强度影响不大。•相对湿度对纸箱的抗压强度影响较大。箱体水分变化1％，纸箱的抗压强度变化10％，而箱体水分是由与之平衡的环境湿度决定的。•当箱体含水量小于16％时，纸箱的抗压强度随水分含量增加急剧下降；但当含水量大于16%时，纸箱的抗压强度随水分含量增加而降低的趋势减缓。23:303431（2）仓储时间的影响•空箱在长期堆放仓储时，抗压强度变化不大.•当纸箱中包装了货物时，纸箱强度会随堆放时间的增加因疲劳而下降，其下降幅度随堆放时间的增加而增大，而且与纸箱所承受的载荷大小有很大的关系。•一般情况下，包装商品的瓦楞纸箱经过搬运、堆码之后，抗压强度要降低40%～50％。23:303432（3）堆码方式的影响23:303433（4）运输工具振动和冲击的影响•瓦楞纸箱在运输过程中将受到各个方面的振动和冲击，一般情况下,不会引起箱体破坏或严重变形，但这种冲击的反复作用却会使瓦楞纸箱的瓦楞受到挤压，箱体发生疲劳乃致破坏,运输振动和冲击使抗压强度降低约为20%。23:303434TheEnd23:303435二、瓦楞纸箱的物理性能•瓦楞纸箱物理性能的测试项目有两种:•其一是瓦楞纸箱测试最根本的一个项目，即压缩强度，通常称为抗压强度。抗压强度是考核瓦楞纸箱的重耍指标，它反映了纸箱的内在强度质量，也是运输包装的主要考核指标，决定着瓦楞纸箱包装的实际功能。•其二是瓦楞纸箱装入商品后，进行破坏性模拟试验所表现出的强度性能，如跌落强度、回转试验强度等。23:3034361.瓦楞纸箱抗压强度的计算23:303437瓦楞纸与瓦楞纸箱的关系•瓦楞纸箱由瓦楞纸板制成，瓦楞纸板又是由箱板纸和瓦楞原纸构成的。•那么能否根据面纸（箱板纸）和瓦楞芯纸（瓦楞原纸）的强度来推算瓦楞纸箱的抗压强度？23:303438（1）马基公式。•马基公式是根据瓦楞纸板的边压强度来计算瓦楞纸箱的抗压强度：BCT=常数×ECT×式中:BCT为纸箱的抗压强度（N）；•ECT为瓦楞纸板的边压强度（纵向)（N/m）；•H为瓦楞纸的厚度（m）；•Z为纸箱的周边长：（长×宽）×2（m）。•其中常数约为5.87。ZH23:303439（2）凯利卡特公式凯利卡特公式根据瓦楞纸的环压强度计算纸箱的抗压强度：•P为瓦楞纸板的抗压强度值（N）；•Px为瓦楞纸板的综合环压强度值（N/cm），为面纸（外、内二层）、瓦楞芯纸的环压强度之和；•aXz为瓦楞常数（见表2-5）；•Z为纸箱的周边长（cm）:•J为纸箱的常数（见表2-5）。JZZaXzPPx3/24/23:303440单瓦楞纸板与双瓦楞纸板的综合环压强度的计算公式•P1为外面纸环压强度（N/15.2cm），由于在测量环压强度时，试样的长度是15.2cm，故在式中除以15.2，以适合于式中的单位；•P2为内面纸环压强度（N/15.2cm）；•P3为双瓦楞纸板夹芯纸的环压强度（N/15.2cm）；•Pm、Pm1为瓦楞原纸的环压强度（N/15.2cm）；•C、C1为瓦楞的伸放系数。•各种纸张的环压值可从技术标准申查出。2.1521CPPPPmx2.1511321CPCPPPPPmmx23:303441凯利卡特简化公式•A型楞:P=0.748Px×Z1/3•B型楞:P=0.612Px×Z1/3•C型楞:P=0.699Px×Z1/3•由上式可以看出:当瓦楞纸箱的周边长与瓦楞楞型一定时，纸箱的抗压强度与纸板的综合环压强度成正比；•当瓦楞纸箱的材质和楞型一定时，纸箱的抗压强度与周边长的1/3次方成正比；•当瓦楞纸箱的材质和周边长一定时，单瓦楞纸箱的抗压强度与楞型有关，即:A型楞的抗压强度最大，其次是C型楞，B型楞最小。23:3034422.瓦楞纸箱抗压强度的设计•瓦楞纸箱应达到的抗压强度，决定于每件货物的重量和纸箱储存运输时堆码的高度，其表达式为:•式中:P为瓦楞纸箱应达到的最