纸箱抗压强度的影响因素

影响瓦楞纸箱抗压强度的因素瓦楞纸箱抗压强度是指瓦楞纸箱空箱立体放置时，对其两面匀速施压，箱体所能承受的最大压力值。抗压强度试验的检测方法是将样箱立体合好，用封箱胶带上、下封牢，放入抗压试验机下压板的中间位置，开机使上压板接近空箱箱体，然后启动加压标准速度，直至将纸箱压溃，读取实测值，即为抗压强度，同一批次纸箱的试验数据之间的偏差越小抗压性能就越稳定。影响瓦楞纸箱抗压强度的因素较多，这些因素交互发生作用，只有充分认识弄清这些因素影响的规律，才能准确预测出瓦楞纸箱的抗压强度值，以满足顾客需求。瓦楞纸板的边压强度对抗压强度的影响计算瓦楞纸箱抗压强度最常用的是Kellicutt凯里卡特公式：P=ECT｛4ax2/Z｝2/3·Z·J式中：ECT—纸板边压强度（lb/in）；ax2—瓦楞常数；J—楞型常数；Z—纸箱周长（in）；P—纸箱抗压强度（lb）比较简易的计算公式是：P=5.874×ECT×√T×C式中：P—抗压强度，NECT—边压强度，N/mT—纸板厚度，mC—纸箱周长，m从瓦楞纸箱抗压强度的计算公式可以看出，瓦楞纸箱抗压强度主要取决于纸板边压强度，又称为垂直抗压强度，是对瓦楞纸板试样以垂直方向施加压力，施压过程中纸板所能承受的最大力即为纸箱的边压强度。瓦楞纸板边压强度基本取决于箱纸板和瓦楞原纸的环压强度，并且与瓦楞纸板的生产工艺、瓦楞纸板的结构、楞形、黏合剂的质量等因素有关，计算公式为：瓦楞纸板边压强度（N/m）ECT=各层原纸的环压强度值之和×（1+δ）式中：δ—楞型系数之和，参考值如下：A型瓦楞一般为：0.12；B型瓦楞一般为：0.08；C型瓦楞一般为：0.10原纸的环压强度值=环压指数×定量。瓦楞纸板的楞型对纸板抗压强度的影响人们把发明的第一个瓦楞形状定为A型瓦楞，其次发明了B型瓦楞，后来又发明了介于A、B楞型大小之间的C楞，之后发明了E楞，而后又出现了较大的D楞、K楞。近年来，人们又研发了微型瓦楞，有F、G、N、O等楞型。目前最常用的瓦楞类型为A、B、C、E和K五种，国内外生产瓦楞纸箱最常用的是A、B、C三种楞型及其组合,瓦楞纸板边压强度的高低依次为AB、BC、A、C、B，另外根据纸箱箱型选择合适的楞型也很关键，在人们的意识中，往往认为楞型越大，纸箱的抗压强度越高，而容易忽视楞型对变形量的影响。实际上，楞型越大，纸箱的抗压强度越大，变形量越大；楞型越小，纸箱的抗压强度越小，变形量越小。如果纸箱过大，楞型却很小，纸箱在抗压测试时就很容易被压溃；纸箱过小，楞型却很大，抗压测试时会造成变形量过大，缓冲过程长。纸箱的周长、高度尺寸及长宽比对抗压强度的影响纸箱的周长影响在用料和楞型相同的情况下，纸箱周长的增长与抗压强度的增长会形成一种变化的曲线，开始纸箱的周长越长，抗压强度越高，但随着纸箱周长的加大，增加了纸箱的不稳定性，在纸箱周长达到一定阶段后，所能承受的抗压强度会呈现按一定比例的递减。(图1纸箱周长与抗压强度的关系)图1纸箱周长与抗压强度的关系纸箱的高度影响高度在100~350mm时，抗压强度随着纸箱的高度增加而稍有下降；高度在350~650mm之间时，纸箱的抗压强度几乎不变；高度大于650mm时，纸箱的抗压强度随着高度增加而降低。主要原因是随着纸箱的高度增加，其稳定性也会相应地增加。纸箱的长宽比影响一般情况下，纸箱的长宽比在1~1.8的范围内，长宽比对抗压强度的影响仅为±5%。其中纸箱的长宽比RL＝1.2~1.5时，纸箱的抗压强度最高。纸箱的长宽比为2：1时，其抗压强度下降约20%，因此确定纸箱尺寸时，长宽比不宜超过2，否则会造成成本浪费。(图2纸箱的长宽比与抗压强度的关系)错误!图2纸箱的长宽比与抗压强度的关系纸箱的放置方法对抗压强度的影响装满货物的纸箱，可能有三个放置方向，即平放、横放和竖放。平放是瓦楞垂直于地面，也是正确的放置。横放和竖放均会导致不利结果。如平放强度为100，则横放和竖放的强度分别为60和40。这就要求在仓库堆码或在运输工具上都应该采取正确的放置方法。纸箱的堆码方式对抗压强度的影响纸箱竖楞方向承受的压力大大超过横楞方向，纸箱堆码时应保持竖楞方向受压。在纸箱的整个承压过程中主要是四个角受力，约占整个受力总量的三分之二，箱角部位承受的压力最高，离箱角越远，承压力越低，因此应尽量减少对纸箱四个角周围瓦楞的破坏，在堆码时应尽量保持箱角与箱角对齐叠放。(图3抗压强度负荷的分布状态)纸箱堆码方式很多，但总结起来可分为两种形式:纵行堆码和交替堆码。采用纵行堆码时，纸箱的抗压强度下降18%左右，而交替堆码的强度下降为55%左右，交替堆码不易侧倒。下面几种堆码方式按abcdef顺序对纸箱抗压强度的降低依次加大。(图4各种堆码方式)错误!图3抗压强度负荷的分布状态a重叠堆码b井字堆码c锁式回转堆码d瓦形堆码e中间堆码f十字堆码图4各种堆码方式纸箱的堆码时间对抗压强度的影响纸箱的抗压强度随着装载时间的延长而降低，这种现象称为疲劳现象。试验表明，在两个小时以后，纸箱的抗压强度减少是明显的，在长期载荷的作用下，只要经历一个月的时间，纸箱的抗压强度就会下降30%，90天的保管堆装就会造成大约45%的抗压强度降低，在经历一年后，其抗压强度就只有初始值的50%。在设计纸箱材质时，对流通时间较长的纸箱应提高其安全系数。(图5纸箱的堆码时间与抗压强度的关系)错误!图5纸箱的堆码时间与抗压强度的关系安全系数设计方法：一般情况下，国内的安全系数选3～5倍。安全系数可以在各种各样的导致抗压强度的主要因素确定的前提下进行计算：k=1/(1-a)(1-b)(1-c)(1-d)(1-e)…a：温湿度变化导致的降低率b：堆放时间导致的降低率c：堆放方法导致的降低率d：装卸过程导致的降低率e：其他因素导致的降低率其中降低率可以参考下表：温湿度变化装箱后流通环境存储于干燥阴凉环境装箱后陆地流通，但环境温湿变化大装箱后入货柜，走海运出口抗压强度降低率10%30%60%堆放时间堆放时间不超过1个月堆放时间1～2个月堆放时间3个月以上抗压强度降低率15%30%40%堆放方法角对角平行式堆码不能箱角完全对齐，但堆放整齐堆放杂乱抗压强度降低率5%20%30%装卸过程装卸一次，装卸时很少受到撞击多次装卸，但装卸时对纸箱撞击较少多次装卸，装卸中常受撞击抗压强度降低率10%20%50%其他因素增加防水耐潮添加剂内装物本身为贵重易损物件，对纸箱的保护性要求非常高抗压强度降低率-10%60%纸箱印刷工艺对抗压强度的影响纸箱版面的印刷面积、印刷形状及印刷位置对纸箱抗压强度的影响程度各不相同。总的来说，印刷面积愈大，纸箱抗压强度的降低比率也愈大。满版实地，块状及长条状印刷对抗压强度的影响比较大，设计时应尽量避免。就纸箱印刷位置而言，印刷在正侧唛中间部位较边缘部位的抗压高。（图6图7图8）大量试验数据显示，单色印刷使纸箱的抗压强度降低6％～8％，双色及三色印刷使纸箱的抗压强度降低10％～15％，四色套印及整版面实地印刷使纸箱抗压强度下降约20％。对于多色印刷，采取先印刷，再覆面模切的预印加工工艺可以有效降低纸箱因印刷而造成抗压强度减损的幅度。错误!图6印刷面积对抗压强度的影响图7满版、长条状印刷对抗压强度的影响错误!图8印刷位置的影响纸箱的生产工艺对抗压强度的影响通过试验得出，在同样条件下，纸箱的横压线每加宽1mm，纸箱的抗压强度下降90N～130N，变形量增加约2mm。压线过宽，会造成纸箱在抗压测试时力值增加缓慢，有效力值小，最终变形量大。为保证抗压强度，我们应尽量改善生产工艺，降低各工序对纸箱抗压强度的影响。例如纸箱在进行模切加工过程中，由于受到外部重压，纸箱的瓦楞会受到不同程度的损害，因而抗压强度也会下降。比较而言，平压平模切对抗压强度影响较小，圆压圆及圆压平模切对抗压影响则大一些。譬如与印刷机连动的弧形啤切，可导致纸箱抗压强度减少25％以上。为能很好地封上纸箱的封盖，在模切工序中，如进行高低压线加工会使纸箱的抗压强度降低10％～20％。预防降低的方法通常是在高低线下再加一条杠线或者是高线采用比较粗的杠线。（图9压线工艺对纸箱的抗压强度的影响）错误!图9压线工艺对纸箱的抗压强度的影响纸箱堆放的温湿环境和纸箱含水率对抗压强度的影响纸箱对温湿环境比较敏感，温度对纸箱的抗压强度影响较小，但湿度则非常明显。随着温度和湿度的增加，纸箱的抗压强度呈明显下降趋势，在温度30℃、湿度80%RH时开始急剧下降，当温度为45℃、湿度95%RH时，抗压强度下降幅度可达60%以上，很容易造成纸箱坍塌，造成此种情况的主要原因是浆糊在高温高湿下易产生乳化现象的缘故。由于瓦楞纸板由浆糊粘合而成，通常情况下瓦楞纸板糊线部位的浆糊为固态，但如果纸箱长时间存放在高温高湿的环境，浆糊会产生乳化现象，从而造成瓦楞板粘合位脱离，导致纸箱抗压强度急剧下降纸箱的含水量与抗压强度成反比例关系。一般的讲，当瓦楞纸箱水分每增加1%时，其纸箱抗压强度就会下降9%左右。纸箱的生产环境、存放环境、使用环境、天气、气候等因素都会对纸箱的含水量造成影响，为保证纸箱抗压强度，应尽量避免外部环境对纸箱含水量的影响，保持纸箱的干燥。（图10相对湿度和纸板含水率的关系）错误!图10相对湿度和纸板含水率的关系纸箱开孔方式对抗压强度的影响部分纸箱上有通气孔、手挽孔等，这些开孔也会对纸箱的抗压造成重大影响。试验表明，开孔越大，抗压强度减损越大；开孔离顶、底部越近，离中心往左右越远，抗压强度越低；开对称孔比开不对称孔的抗压强度减损要小。（图11纸箱开孔位置对抗压强度的影响）一般来说，侧面各1个手挽使纸箱的抗压强度降低20%，两侧面及正面各1个手挽使纸箱的抗压强度降低30%。有些工厂在纸箱内壁开孔部位贴一层加强卡，这样不仅可以降低开孔给抗压强度造成的影响，同时还可以防止手挽部位受力时发生破损，可谓一举两得。错误!图11纸箱开孔位置对抗压强度的影响纸箱内衬件设计对抗压强度的影响许多纸箱的内部加隔板等内衬件，纸箱内装入内衬件后，其抗压强度会提高。但内衬件的设计对抗压提高的幅度也不一样。内衬件设计成直角比设计成圆角更有利于提高抗压强度，并且不同的隔板形式对抗压强度的提高程度也不同。（图1213）图12纸箱内衬件设计对抗压强度的影响图13隔板对抗压强度的影响落下撞击和振动冲击对抗压强度的影响装卸时在落下撞击中，纸箱的顶面和底面落下对对抗压强度影响最小，然后是四角和楞边落下，接连落下对抗压强度影响最大。近来由于机械装卸的普及，使得在流通过程中，因外力影响的振动冲击的因素越加突出。在实际运输过程中，瓦楞纸箱所受到的振动冲击的强烈程度是与运输车辆和运输距离相关的。铁路运输时，振动冲击强度主要取决于运输距离;而汽车运输时，除了运输距离之外，还受到道路条件，轮胎冲气状态，行驶速度等影响。此外汽车车厢后部装载的货物，所受到的振动冲击比车厢前部的货物要大。根据试验数据显示，汽车运输的冲击多数是1G-2G（加速度），而铁路运输的冲击多数在0.5G-1G。但不论汽车还是铁路运输，所受到的冲击都要比搬运跌落或翻倒的冲击小得多，通过对1G、1个小时的振动试验，发现后者抗压强度降低5%～10%。