第九章纸制品包装设计XXXX

第九章纸制品包装设计物流包装物流工程系李苏剑第一节瓦楞纸板包装设计第二节蜂窝包装设计第三节纸制品包装的成本分析第四节纸制品包装新产品简介第九章纸制品包装设计第一节瓦楞纸板包装设计一、概述在包装制品中，纸制品包装居首位，占比约为38%。在纸制品包装中，瓦楞包装制品占比约为57%。2009年，我国生产瓦楞约367亿平方米，占世界生产总量的19.3%，成为仅次于美国的瓦楞包装制品生产大国，并继续以20%的年增长速度在高速发展。日用品包装电子产品包装汽车减速包装1.瓦楞纸箱的特点优点：（1）资源丰富：纸板式瓦楞纸箱的原料是各类植物纤维，包括木纤维、竹纤维、草质纤维；（2）使用性能好：重量轻、外观整齐，装拆箱方便，便于印刷装潢；由于没有接缝，其密封性能优于木箱；结构性能好。其内的瓦楞结构类似拱形结构，能起到防冲减震作用，具有良好的力学特性。（3）工艺性好，易于机械化生产；（4）成本低；（5）废箱易于回收再利用（回收处理无公害，符合环保要求）；缺点：（1）抗压强度低；（2）容易吸水、受潮、变形。2.纸箱的流通特性制造—装箱—运输—贮存—用户拆箱，各个环节都存在导致纸箱强度削弱及至破损的因素。（1）堆码形成的压力载荷——压力过载造成压溃、压曲、鼓眼——规定合理的堆码高度，增强纸箱的承压力；（2）冲击、振动载荷车船的颠簸---纸箱之间、纸箱与其它货物间摩擦--破损；野蛮装卸、意外事故——冲撞、戳穿——破损；（3）温湿度：冷热干湿雨水——纸箱强度、刚度大幅度下降；压痕、模切、开槽、印刷处理——纸箱的整体（4）制作过程：强度下降；钉合、粘接处理不当——纸箱先天不足，增加破损的可能性。第一节瓦楞纸板包装设计二、瓦楞纸板生产工艺概要瓦楞纸板生产线目前常见幅宽为1.8米、2.2米和2.5米，正常的修边为单边1cm左右。详细工艺流程如图9-1所示。图9-1瓦楞纸板生产工艺流程示意图第一节瓦楞纸板包装设计三、瓦楞纸板分类常用瓦楞纸板有单瓦楞纸板、双瓦楞纸板、三瓦楞纸板。其中，用作面纸和底纸的原纸称为箱纸板，用作芯纸的原纸称为瓦楞原纸。1、按瓦数与层数第一节瓦楞纸板包装设计2、按瓦楞形状分类按楞形分类可分为U、V、UV型。其中：UＶ形——性能介于U形和V形之间，综合性能较好，引用最广泛。第一节瓦楞纸板包装设计3、按瓦楞型号分类根据瓦楞高度和30cm长度上的瓦楞个数不同，目前国际上通用的瓦楞楞形分别是：大瓦楞A型、小瓦楞B型、中瓦楞C型、微瓦楞E型、超大瓦楞K型、超细瓦楞F型等规格。A型楞：高而宽，富有弹性，缓冲和防振性能好，垂直方向的抗压强度大，承载能力强，但平压性能不好。适合于包装较轻且易碎的产品；B型楞：细密，刚性强，适印性好，平压强度高，但缓冲性稍差，垂直承载能力低，适合包装较重的物品，多用于罐头和瓶装物品等包装；C型楞：楞高和瓦楞数介于A型瓦楞和B型瓦楞之间，综合了A型、B型瓦楞的优势，防振性能接近A型瓦楞，而平压性能接近B型瓦楞，原纸消耗比B型瓦楞少。现已成为欧美国家采用最多的楞型；E型楞：最细的一种瓦楞，刚性较大，能承受较大的平面压力，适合于高质量胶版印刷；超大瓦楞K型：国外用的较多。楞型楞高（mm）瓦楞数/300mm收缩率(理论值)中国日本美国欧洲中国日本美国欧洲K6.86.7-730301.50A4.5-54.5-54.84.734±334±233±3351.53C3.5-43.5-43.63.641±340±238±3421.46BC3.3-3.444±21.40B2.5-32.5-32.52.550±450±246±3501.36D7.57.520201.48E1.1-20.6-0.911.21.293±6136±209690±4951.25F0.80.91101051.22表9-2瓦楞规格型号种类各种楞型的应用场合：A型、C型三层瓦楞纸板常用于周转纸箱或小型纸箱的制造；AB楞、BC楞（五层）双瓦楞纸板常用于中型包装箱的制造；BAB楞组合或其它楞型组合而成的（七层）多层瓦楞纸板常用于重型大包装箱制造；E型瓦楞纸板常用于需要精美装潢印刷的销售包装纸盒、箱的制造；单面瓦楞纸板常代替厚纸板或做衬垫使用。瓦楞纸板的种类：瓦楞纸板的种类很多，因此要用不同的代号来区别。目前国家标准规定的代号有S-ij、D-ij、T-ij（i=1,2,3；j=1,2,3,4,5）。i为类别号；j为种别号。i=1，用于贵重和出口产品包装；i=2，用于内销产品包装；i=3，用于短途和廉价产品包装；j为种别号，种号愈大，瓦楞纸板的强度愈高。S（Singlewallcorrugatedfiberboard）表示单瓦楞纸板;D(Doublewallcorrugatedfiberboard)表示双瓦楞纸板;T(Triplewallcorrugatdefiberboard)表示三瓦楞纸板。问题：D-2.3的含义是什么？瓦楞纸板的层数：运输包装常用的是单瓦楞纸板、双瓦楞纸板和三瓦楞纸板。表瓦楞纸板楞型尺寸（GB6544—2008）表9-4瓦楞纸板技术指标（GB6544—2008）瓦楞纸板的抗弯强度:瓦楞纸箱广泛应用——瓦楞纸板有科学的结构，能用较少的材料使其横断面获得较大的惯性矩——瓦楞纸箱具有较高的抗弯强度和刚度。假设瓦楞是由一些半圆环形组成的，其半径为r，则瓦楞高度及宽度比较，面纸和芯纸厚度很小，故一个瓦楞宽度的横截面惯性矩为：]81)(21[3213hIx一个瓦楞宽度的横截面积为：)21(321bA式中：δ1、δ2是面纸厚度，δ3是芯纸厚度。受拉受压瓦楞高度为4.8mm，内、外面纸厚度均为0.41mm，芯纸厚度为0.23mm，假设瓦楞为半圆弧形，试计算一个瓦楞宽度的横截面惯性矩。如果将同样横截面积的材料制成实心厚纸板，在同样宽度上的惯性矩又是多少？解：一个瓦楞宽度的横截面惯性矩为：若瓦楞宽度b=2h=9.6mm，则与它对应的横截面积为：如果将面积为11.34mm2的材料制成宽度为9.6mm的实心纸板，其厚度为1.18mm，其横截面惯性矩为：瓦楞纸板的惯性矩是同宽同横截面积的实心厚纸板的42倍。]81)(21[3213hIx]23.08)41.041.0(21[)8.4(3433.55mm)21(321bA234.11]23.02)41.041.0[(6.9mm43331.11218.16.912mmbIx11.34/9.6=1.18四、瓦楞纸板物理性能1、平压强度平压强度是衡量瓦楞纸板保持其原来厚度而不发生压溃的能力的重要指标，单位是kPa。它与瓦楞芯的平压强度有关，也与面、里纸与瓦楞原黏结强度有关。2、瓦楞纸板厚度一定压力下，纸板的厚度。瓦楞纸板厚度=瓦楞深度+瓦楞原纸厚度+衬纸厚度楞型ACBEAAACCCABBC厚度5.54.33.32.310.49.48.48.17.1表9-5常见瓦楞纸板厚度参考值第一节瓦楞纸板包装设计瓦楞纸板的瓦楞展开系数瓦楞型式ACBE展开系数1.5-1.61.4-1.51.35-1.41.2-1.3淀粉粘合剂的定量为80—100g/m2，泡花碱粘合剂的定量为100—120g/m2。3、定量瓦楞纸板单位面积上的质量称为定量，其单位为g/m2。计算方法：瓦楞纸板定量=内、外面纸及各中间垫纸定量之和+Σ（瓦楞芯纸定量×瓦楞展开系数）+粘合剂定量。4、紧度紧度是指单位体积纸的质量，即表观密度，单位为g/cm3，可由定量和厚度求得。紧度与耐破度和抗张强度成正比，与撕裂度和透气度成反比。（隔着胶膜对板面施加压力）5、耐破强度耐破强度是指在规定的试验条件下（液压增压法），瓦楞纸板单位面积上所能承受的均匀增大的最大压力。单位为kPa。耐破强度是模拟纸箱装满货物后在紧束状态下抗鼓胀的能力，实际上是纸板平面方向的抵抗拉伸和开裂的能力。参见表9-6。为了评价瓦楞纸板的耐破能力,引用耐破指数：耐破指数r=耐破强度p/定量Q瓦楞纸板的选用：（1）选择依据：产品价值、流通范围、内装物质量及外廓尺寸；（2）综合尺寸（国标）：内装物长+宽+高；（3）选择原则：内装物质量和综合尺寸愈大—对强度的要求愈高—选用种号愈大的瓦楞纸板。内装物质量小，综合尺寸小—对强度要求低—选用单瓦楞纸板；内装物质量大，综合尺寸大—对强度要求高—选用双瓦楞纸板；箱板纸的选配：箱板纸的选配——耐破强度瓦楞纸板的耐破强度是内、外面纸及中间垫纸的耐破强度之和。耐破强度:bp95.0p为瓦楞纸板的耐破强度，σb为箱纸板的耐破强度。rQbr为耐破指数，Q为箱纸板的定量rQp95.0因为:所以:某厂准备生产D-1.4瓦楞纸板，试为该瓦楞纸板选配适当的箱纸板。解：D-1.4是第一类第4种双瓦楞纸板，要求的耐破强度为1961kPa。第一类瓦楞纸板用于出口包装，因此选用A等和B等箱纸板，A等作外面纸，B等作内面纸和中间垫纸。三层箱纸板取相同的耐破强度，根据经验公式每层箱纸板的耐破强度应为：kPa外面纸的耐破指数取3.0kPa·m2/g（查表），要求的定量为：g/m2根据国标的规定，外面纸选用定量为250g/m2的A等箱板纸。内面纸和中间垫纸的耐破指数取2.75kPa·m2/g，要求的定量为：g/m2根据国标的规定，内面纸和中间垫纸选用定量为250g/m2的B等箱板纸。bp95.03.2290.3688395.01961rQb1.25075.2688rQb表9-6箱板纸技术指标（GB13024—2003）边压强度最低最高6、边压强度边压强度：瓦楞纸在规定尺寸（25x100mm,短边为瓦楞方向）的矩形样片上沿瓦楞方向所能承受的最大压力。单位为N/m。边压强度模拟纸箱堆码的受力状态。技术指标中边压强度是指纵向强度。横向纵向7、戳穿强度戳穿强度：是指用一定形状的角锥穿透纸板所需的功，即包括开始穿刺及使纸板撕裂弯折成孔所需的功。单位为J。戳穿强度是模拟纸箱在流通过程中受外部异物顶撞，或包装箱之间相互顶撞而避免破损的能力。8、撕裂强度撕裂强度是指从箱纸板裂口撕裂至一定长度时所需的功，单位为N/m。对于带手提空的瓦楞纸箱，应对其箱纸板的撕裂度有一定要求。9、耐折强度耐折强度是指纸板试样在施加一定张力的同时折叠到一定角度，试样达到断裂时所需的折叠次数。10、含水率试片中的水分与试片原来重量的百分比称为瓦楞纸板的含水率。过于干燥——破裂；过于潮湿——降低瓦楞纸的强度。图9-5为纸板物理性能与水分、相对湿度的关系。1—拉伸强度；2—耐破度；3—定量；4—撕裂度；5—伸长率；6—耐折度图9-5纸板物理性能与水分、相对湿度的关系12、黏合强度黏合强度是瓦楞纸的综合强度指标，它不仅影响纸板本身的质量，也影响成箱以后的整体强度和刚度。黏合强度应使用专门的针形体进行测试。单位为N/m2。11、挺度挺度是衡量纸板抗弯强度的性能指标，也表示为刚度。如紧度不变，挺度与纸板厚度的3次方成正比。如厚度不变，挺度与紧度成正比。13、吸水性纸板的吸水性与印刷、黏结强度等有关，应有一定要求。单位为g/m2。14、印刷相关性能对于涂布纸和纸板，与印刷有关的技术指标有一定要求，常被分为优等品、一等品和合格品。主要包括：亮度；平滑度；光泽度；表面强度；油墨吸收性；尘埃度。五、瓦楞纸箱1、瓦楞纸箱生产工艺概要目前瓦楞纸箱的生产自动化程度差异较大，市场上已经有包含印刷、开槽、除屑、贴合、打包的一体机，但因为订单及成本的限制，普及还不是很广。参见图9-7。图9-7瓦楞纸箱生产工艺流程示意图第一节瓦楞纸板包装设计瓦楞纸箱的发展与现状：(1)瓦楞纸于1856年在英国已有记载，英国人爱德华·希利和爱德华·艾伦兄弟俩人发明了在纸上加压成波纹瓦楞，作为帽子的内衬，用来透气并吸汗。(2)1871年美国人阿尔伯特·琼斯(AlbertJones)发明了单面瓦楞纸板，用于包装玻璃灯罩和类似的易碎物品，获得美国第一个专利权。到了l9世纪末，美国开始研究用瓦楞纸板制作包装运输箱。（3）日本于1914年开始生产瓦楞纸箱，1920年双瓦楞纸