紙箱邊壓強(qiáng)度和紙箱整箱抗壓強(qiáng)度的關(guān)系!
*,我們的瓦楞紙板,它的紙板邊壓強(qiáng)度值越高,那么它做出來(lái)的成品——紙箱的紙箱抗壓強(qiáng)度也一定非常好!那么,它們之間具體有哪些,有沒(méi)有相應(yīng)的計(jì)算函數(shù)呢?在這里容我慢慢為大家做出*解析!(本文由蘇州市高品設(shè)備有限公司所撰,轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處!)若您對(duì)紙箱檢測(cè)儀器有任何疑問(wèn),請(qǐng)直接致電我們的技術(shù)服務(wù)部,我們都會(huì)耐心為您解決。
儀器:
紙箱邊壓試驗(yàn)機(jī)和紙箱抗壓試驗(yàn)機(jī)圖片比對(duì):
紙箱zui重要的功能在于它對(duì)商品具有良好的保護(hù)性,而紙箱的整體抗壓強(qiáng)度則是紙箱保護(hù)性能的綜合體現(xiàn),抗壓強(qiáng)度對(duì)紙箱的重要性是不言而喻的。近幾年來(lái),隨著我國(guó)包裝業(yè)的迅猛發(fā)展,許多工廠對(duì)紙箱的認(rèn)識(shí)逐漸從憑手感判定紙箱的優(yōu)劣發(fā)展到運(yùn)用各種儀器對(duì)紙箱的物理性能進(jìn)行測(cè)試分析的階段,很多廠家還配備了抗壓儀對(duì)紙箱抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。不僅如此,許多客戶特別是國(guó)外一些大型跨國(guó)公司對(duì)紙箱的認(rèn)識(shí)也發(fā)生了深刻變化,即從關(guān)注紙板耐破強(qiáng)度逐漸轉(zhuǎn)向紙箱的抗壓強(qiáng)度,并將抗壓強(qiáng)度作為質(zhì)量驗(yàn)收的zui重要指標(biāo)。
如此一來(lái),如何為客戶提供滿足抗壓強(qiáng)度要求的紙箱便成為眾多紙箱廠關(guān)注的焦點(diǎn)。特別是近二年原紙價(jià)格居高不下,紙箱利潤(rùn)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(qiáng)度的因素、紙箱抗壓強(qiáng)度的推算方法、抗壓強(qiáng)度的用紙配置方法及抗壓強(qiáng)度的測(cè)試方法等幾個(gè)方面對(duì)紙箱的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行綜合論述與分析。有些地方難免會(huì)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(qiáng)度的因素
影響紙箱抗壓強(qiáng)度的因素有很多,大致可歸納為邊壓強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)尺寸、加工工藝、水分及裝箱后的堆碼運(yùn)輸方式等。由于各因素的交互影響,常常導(dǎo)致我們對(duì)抗壓強(qiáng)度的預(yù)測(cè)產(chǎn)生一定偏差。紙箱廠也往往因?yàn)閷?duì)這些因素認(rèn)識(shí)不足,在設(shè)計(jì)、印刷及后加工過(guò)程中處理不當(dāng),造成巨大的成本浪費(fèi)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(qiáng)度
邊壓強(qiáng)度又叫垂直抗壓強(qiáng)度,是對(duì)瓦楞紙板試樣以垂直方向施加壓力,施壓過(guò)程中紙板所能承受的zui大力即為紙箱的邊壓強(qiáng)度。紙箱抗壓強(qiáng)度的高低主要取決于紙板邊壓強(qiáng)度,而邊壓強(qiáng)度則與組成瓦楞紙板的各層原紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)度、紙板的坑型組合及紙板的粘合強(qiáng)度有關(guān)。
瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度主要與各層原紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)度有關(guān)。一般來(lái)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(qiáng)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(jìn)口牛皮橫向環(huán)壓指數(shù)可達(dá)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(gè)百分點(diǎn)。也就是說(shuō)克重為175 g / m2的進(jìn)口??ǎ洵h(huán)壓強(qiáng)度相當(dāng)于260 g / m2。因此,鑒定紙箱保護(hù)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(jì)是很科學(xué)的,其瓦楞的楞形就如一個(gè)個(gè)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(qiáng)而有力,而且平面上也能承受一定壓力,富有彈性,緩沖力強(qiáng),能起到防震和保護(hù)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(yàn)表明,V形楞在受壓初期歪斜度較小,但超過(guò)zui高點(diǎn),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(qiáng)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(shí)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(diǎn),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(lái)說(shuō),一般A坑紙箱抗壓強(qiáng)度zui高,但易受到損壞; B坑強(qiáng)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(qiáng)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(guò)A型瓦楞,B型瓦楞單位長(zhǎng)度內(nèi)瓦楞數(shù)較多,與面紙有較多的支承點(diǎn),因而不易變形,且表面較平。在印刷時(shí)有較強(qiáng)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(diǎn),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(xì)的一種瓦楞,單位長(zhǎng)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(qiáng)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(qiáng)。
根據(jù)上述不同類型瓦楞的不同特點(diǎn),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(qiáng)的作用;接近內(nèi)層的用A型或C型彈性足、緩沖力強(qiáng);采有用AB型或BC型結(jié)合,使紙箱的物理性能發(fā)揮兩個(gè)*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(guó)外又發(fā)展有F楞、G楞等比E楞更小的瓦楞,同時(shí)也開發(fā)出了K楞等特大瓦楞。
除此之外,紙板粘合強(qiáng)度及坑形挺度也對(duì)紙板邊壓強(qiáng)度造成一定影響??有卧酵?,粘合越好,邊壓強(qiáng)度越高。存在塌坑、倒楞、脫膠等缺陷的紙板強(qiáng)度,其邊壓強(qiáng)度會(huì)得到不同程度的削弱。
紙箱長(zhǎng)、寬、高尺寸及比例
大量的數(shù)據(jù)分析表明,紙箱的抗壓強(qiáng)度與紙箱周長(zhǎng)、紙箱高度及紙箱長(zhǎng)寬比存在一定關(guān)系。紙箱周長(zhǎng)越長(zhǎng),抗壓強(qiáng)度越高,紙箱周長(zhǎng)與抗壓強(qiáng)度存在一定的換算關(guān)系。
n 箱高在10厘米~35厘米時(shí),抗壓強(qiáng)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(shí),其抗壓強(qiáng)度幾乎不變;
n 箱高大于65厘米之間時(shí),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(huì)相應(yīng)增加。
一般來(lái)講,紙箱長(zhǎng)寬比在1~1.8的范圍內(nèi),長(zhǎng)寬比對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響僅為±5%。其中長(zhǎng)寬比RL=1.2~1.5時(shí),紙箱的抗壓值z(mì)ui高。紙箱長(zhǎng)寬比為2:1時(shí),抗壓強(qiáng)度下降約20%,因此設(shè)計(jì)紙箱時(shí)長(zhǎng)寬比不宜超過(guò)2,否則會(huì)造成成本浪費(fèi)。
堆碼時(shí)間及堆碼方式
紙箱的抗壓強(qiáng)度隨堆碼時(shí)間的延長(zhǎng)而降低,這種現(xiàn)象稱為疲勞現(xiàn)象。試驗(yàn)表明,在長(zhǎng)期載荷的作用下,只要經(jīng)歷一個(gè)月的時(shí)間,紙箱的抗壓強(qiáng)度就會(huì)下降30%,在經(jīng)歷一年后,其抗壓強(qiáng)度就只有初始值的50%。在設(shè)計(jì)紙箱材質(zhì)時(shí),對(duì)流通時(shí)間較長(zhǎng)的紙箱應(yīng)提高其安全系數(shù)。
紙箱堆碼方式也對(duì)紙箱的抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響。紙箱豎坑方向承受的壓力大大超過(guò)橫坑方向,紙箱堆碼時(shí)應(yīng)保持豎坑方向受壓。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,紙箱的箱角部位承受的壓力zui高,離箱角越遠(yuǎn),承壓力越低。因此紙箱在堆碼時(shí)應(yīng)盡量保持箱角與箱角對(duì)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(huì)對(duì)紙箱的抗壓造成重大影響。試驗(yàn)表明,開孔越大,抗壓強(qiáng)度減損越大;開孔離頂、底部越近,離中心往左右越遠(yuǎn),抗壓強(qiáng)度越低;開對(duì)稱孔比開不對(duì)稱孔的抗壓強(qiáng)度減損要小。
一般來(lái)說(shuō),側(cè)面各1個(gè)手挽使紙箱的抗壓強(qiáng)度降低20%,兩側(cè)面及正面各1個(gè)手挽使紙箱的抗壓強(qiáng)度降低30%。有些工廠在紙箱內(nèi)壁開孔部位貼一層加強(qiáng)卡,這樣不僅可以降低開孔給抗壓強(qiáng)度造成的影響,同時(shí)還可以防止手挽部位受力時(shí)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(duì)抗壓強(qiáng)度的影響也不容忽視。印刷面積、印刷形狀及印刷位置對(duì)紙箱抗壓強(qiáng)度的影響程度各不相同??偟膩?lái)說(shuō),印刷面積愈大,紙箱抗壓強(qiáng)度的降低比率也愈大。滿版實(shí)地,塊狀及長(zhǎng)條狀印刷對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響比較大,設(shè)計(jì)時(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)顯示,單色印刷使紙箱的抗壓強(qiáng)度降低6%~8%,雙色及三色印刷使紙箱的抗壓強(qiáng)度降低10%~15%,四色套印及整版面實(shí)地印刷使紙箱抗壓強(qiáng)度下降約2%。對(duì)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(qiáng)度減損的幅度。
模切工藝
紙箱在進(jìn)行模切加工過(guò)程中,由于受到外部重壓,紙箱的坑形會(huì)受到不同程度的損害,因而抗壓強(qiáng)度也會(huì)下降。比較而言,平壓平模切對(duì)抗壓強(qiáng)度影響較小,圓壓圓及圓壓平模切對(duì)抗壓影響則大一些。譬如與印刷機(jī)連動(dòng)的弧形啤切,可導(dǎo)致紙箱抗壓強(qiáng)度減少25%以上。
紙箱內(nèi)襯件設(shè)計(jì)
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(qiáng)度會(huì)提高。但內(nèi)襯件的設(shè)計(jì)對(duì)抗壓提高的幅度也不一樣。內(nèi)襯件設(shè)計(jì)成直角比設(shè)計(jì)成圓角更有利于提高抗壓強(qiáng)度。(見圖5略)
紙箱堆放的溫濕環(huán)境
紙箱對(duì)溫濕環(huán)境比較敏感,溫度對(duì)紙箱的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度呈明顯下降趨勢(shì),在溫度30℃、濕度80%RH時(shí)開始急劇下降,當(dāng)溫度為45℃、濕度95%RH時(shí),抗壓強(qiáng)度下降幅度可達(dá)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(qiáng)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(guó)外同行在對(duì)抗壓強(qiáng)度的研究方面也有所建樹,并總結(jié)出了一些抗壓強(qiáng)度推算經(jīng)驗(yàn)公式。其中較為流行的有:
根據(jù)瓦楞紙板原紙的環(huán)壓強(qiáng)度計(jì)算紙箱抗壓強(qiáng)度的凱里卡特公式(K.Q.Kellicutt);
P——瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度(N);
Px——瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強(qiáng)度(N/cm);
aXz——瓦楞常數(shù);
Z——瓦楞紙箱周邊長(zhǎng)(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(qiáng)度來(lái)計(jì)算抗壓強(qiáng)度的馬丁荷爾特公式(Maltenfoit);
P——瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度(N);
CLT- O ——內(nèi)、外面紙橫向平壓強(qiáng)度平均值(N/cm)。
以瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度和厚度作為瓦楞紙板的參數(shù),以箱體周長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比和高度作為標(biāo)志結(jié)構(gòu)的因素計(jì)算瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度的沃福公式(Wolf);
Pm——瓦楞紙板邊壓強(qiáng)度(N/m)
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(jiǎn)易公式:
包卷式紙箱抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式:
PwA——包卷式紙箱抗壓強(qiáng)度(N);
Pm ——瓦楞紙板邊壓強(qiáng)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(guó)內(nèi)同行推崇,國(guó)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(guò)實(shí)踐證明,凱里卡特公式推算紙箱抗壓強(qiáng)度的準(zhǔn)確度較低,且計(jì)算方法比較復(fù)雜,難以掌握。
通過(guò)大量的數(shù)據(jù)分析,筆者總結(jié)出了一套準(zhǔn)確推算抗壓強(qiáng)度的方法,經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)準(zhǔn)確度可達(dá)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(qiáng)度初始值,并結(jié)合紙箱結(jié)構(gòu)工藝對(duì)公式推算出的結(jié)果進(jìn)行修正而得出zui終的推算結(jié)果。
紙箱抗壓強(qiáng)度推算流程
要準(zhǔn)確推算紙箱的抗壓強(qiáng)度,首先須測(cè)出紙箱周長(zhǎng)、紙板厚度及紙板邊壓強(qiáng)度,并結(jié)合紙箱結(jié)構(gòu)工藝對(duì)推算值進(jìn)行修正。邊壓強(qiáng)度可根據(jù)組成瓦楞紙板各層原紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)度及紙板坑型進(jìn)行推算。對(duì)于沒(méi)有測(cè)試儀器的工廠,只要知道原紙的環(huán)壓強(qiáng)度或環(huán)壓指數(shù),也可以推算出紙箱的抗壓強(qiáng)度。必須指出的是,原紙的環(huán)壓值必須客觀真實(shí),并且原紙的環(huán)壓強(qiáng)度須是在23℃±1℃,52±2%RH的溫濕環(huán)境下的測(cè)試值。
紙箱抗壓強(qiáng)度推算流程如圖6(略)所示。
紙箱抗壓強(qiáng)度的推算公式
通過(guò)大量的測(cè)試數(shù)據(jù)驗(yàn)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(shí)值,并且計(jì)算簡(jiǎn)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(qiáng)度,單位N/m
T表示紙板厚度,單位m
C表示紙箱周長(zhǎng),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(qiáng)度為4270N/m,試推算其整箱抗壓值。
可知紙箱周長(zhǎng)為1.37m,紙板厚度為3.6mm,邊壓強(qiáng)度為4270 N/m
根據(jù)公式:紙箱抗壓強(qiáng)度 B=5.874×E × T × C
B=5.874 ×4270 × 0.0036 ×1.37
B=1755N
紙板邊壓強(qiáng)度的推算方法
瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度等于組成紙板各層原紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)度之和,對(duì)于坑紙,其環(huán)壓值為原紙環(huán)壓強(qiáng)度乘以對(duì)應(yīng)的瓦楞伸長(zhǎng)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(qiáng)度(N/m);
r、r1、r2表示瓦楞伸長(zhǎng)系數(shù)(見表二);
F、F1、F2表示芯紙的環(huán)壓強(qiáng)度(N/m);
表二 不同楞型的伸長(zhǎng)系數(shù)及紙板厚度
楞型 A C B E
伸長(zhǎng)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(zhǎng)系數(shù)也存在偏差,所以紙箱企業(yè)在使用表二進(jìn)行推算時(shí)需根據(jù)工廠的設(shè)備情況對(duì)伸長(zhǎng)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
2. 雙坑、三坑紙板的厚度就是由各單坑厚度簡(jiǎn)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(qiáng)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(qiáng)度。
題解:
查表得C瓦楞伸長(zhǎng)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(qiáng)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(shí)地
抗壓強(qiáng)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(shí)地減20%,滿版實(shí)地加多色減30%
長(zhǎng)寬高尺寸及比例
高度及長(zhǎng)寬比 長(zhǎng)寬比大于2 箱高超過(guò)65cm
抗壓強(qiáng)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(gè)手挽兩側(cè)嘜各一個(gè)手挽,正嘜一個(gè)手挽
抗壓強(qiáng)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(qiáng)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(shí)兩側(cè)嘜各打一個(gè)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(cè)其抗壓值。
題解:
根據(jù)彩盒尺寸可知周長(zhǎng)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(gè)手挽,則實(shí)際抗壓應(yīng)減去20%,平壓平啤切,抗壓減5%,所以紙箱的實(shí)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(duì)紙箱抗壓值及紙箱印刷加工工藝有明確要求,則可以通過(guò)抗壓強(qiáng)度推算公式推算出紙箱的邊壓強(qiáng)度,再根據(jù)邊壓強(qiáng)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(yùn)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(qiáng)度推算公式和邊壓強(qiáng)度推算公式反推出紙箱的邊壓強(qiáng)度值,并進(jìn)而確定其用紙配置。詳見抗壓強(qiáng)度用紙配置流程圖。
(一級(jí)標(biāo)題)紙箱抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式
紙箱的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計(jì)公式如下:
P=G×(n-1) ×K
P表示紙箱空箱抗壓
G表示單個(gè)裝箱后的總重量
n表求紙箱裝機(jī)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(jì)方法
紙箱在流通過(guò)程中所受的影響,除了堆碼的重量外,還受堆放時(shí)間?p溫濕環(huán)境?p內(nèi)裝物水分?p振動(dòng)沖擊等因素的影響,考慮到這些因素都會(huì)造成紙箱抗壓強(qiáng)度下降,因此必須設(shè)定一個(gè)安全系數(shù),確保紙箱在各種因素的作用下,抗壓強(qiáng)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(lái)說(shuō),內(nèi)裝物可以承受一定的抗壓,且內(nèi)裝物為運(yùn)輸流通過(guò)程較簡(jiǎn)短的內(nèi)銷品時(shí),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(shí)間較長(zhǎng)、流通環(huán)節(jié)較多,或者保管條件?p流通條件惡劣時(shí),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(qiáng)度降低的主要因素確定的前提下,根據(jù)一定的方法計(jì)算出。
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(shí)間導(dǎo)致的降低率
c:堆放方法導(dǎo)致的降低率
d:裝卸過(guò)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(shí)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(guò)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)
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(jì)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(guò)程中,存儲(chǔ)于干燥陰涼環(huán)境裝箱后通過(guò)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(yùn)出口
抗壓強(qiáng)度減損率 10% 30% 60%
裝箱后堆碼時(shí)間長(zhǎng)短
堆碼時(shí)間 堆碼時(shí)間不超過(guò)1個(gè)月 堆碼1~2個(gè)月左右堆碼時(shí)間3個(gè)月以上
抗壓強(qiáng)度減損率 15% 30% 40%
裝箱后堆放方法
堆放方法紙箱采用角對(duì)角平行式堆碼紙箱堆放時(shí)不能箱角*對(duì)齊,但堆放整齊紙箱雜亂堆放
抗壓強(qiáng)度減損率 5% 20% 30%
裝卸流通過(guò)程
裝卸流通情況流通過(guò)程中僅裝卸一次,且裝卸時(shí)很少受到撞擊雖經(jīng)多次裝卸,但裝卸時(shí)對(duì)紙箱撞擊較少?gòu)墓S到超市需經(jīng)過(guò)多次裝卸,且運(yùn)輸裝卸過(guò)程中常受撞擊
抗壓強(qiáng)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(jì)時(shí)可從溫濕環(huán)境對(duì)抗壓的影響中減去)內(nèi)裝物本身為貴重易損物件,對(duì)紙箱的保護(hù)性要求非常高
抗壓強(qiáng)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(gè)手挽,通過(guò)貨柜船運(yùn)到美國(guó),要求坑型為BC坑,尺寸為415 cm×124 cm×230cm,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)其用紙配置。
題解:
*步:設(shè)定安全系數(shù)
因是通過(guò)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(shí)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(shuō)明,設(shè)定裝卸過(guò)程導(dǎo)致的降低率為20%。
則其安全系數(shù) 1
K=---------------------------------=5.6
第二步:推算抗壓強(qiáng)度
根據(jù)抗壓設(shè)計(jì)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(duì)抗壓強(qiáng)度進(jìn)行修正
因紙箱為單色印刷、兩邊各打一手挽,所以需對(duì)推算的抗壓強(qiáng)度預(yù)以修正,以補(bǔ)償印刷加工工藝給抗壓帶來(lái)的減損。根據(jù)《紙箱抗壓強(qiáng)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(qiáng)度應(yīng)設(shè)定為:
3955×(1+26%)=4983N
第四步:根據(jù)抗壓強(qiáng)度推算公式反推出紙板邊壓強(qiáng)度
根據(jù)尺寸可知周長(zhǎng)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(dá)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(qiáng)度公式,紙板的楞型,并結(jié)合工廠原紙的橫向環(huán)壓強(qiáng)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(cè)試
紙箱抗壓測(cè)試方法是將紙箱置于壓力試驗(yàn)機(jī)上,以一定的速度在其頂部(或底部)均勻地施加壓力,以此評(píng)定紙箱承受外部壓力的能力也即紙箱對(duì)內(nèi)裝物的保護(hù)能力。紙箱壓力實(shí)驗(yàn)也叫做壓縮試驗(yàn),是對(duì)紙箱性能的zui基本測(cè)試。此項(xiàng)試驗(yàn)還可以測(cè)定紙箱在不同狀態(tài)下的抗壓能力。
紙箱抗壓測(cè)試方法
紙箱的壓力試驗(yàn)采用的設(shè)備為紙箱壓力試驗(yàn)機(jī),這種試驗(yàn)機(jī)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(lái)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(dòng),向試樣施加壓力。
試驗(yàn)機(jī)的zui大工作能力為50KN(5000kgf),加壓板移動(dòng)速度為10mm/min,也有采用1 英寸/分鐘的。設(shè)備應(yīng)附有測(cè)量精度不低于±0.5mm的位移指示裝置,有些試驗(yàn)機(jī)帶有自動(dòng)記錄儀,可自行記錄載荷——變形曲線。
紙箱對(duì)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(duì)抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生很大影響,即使同一紙箱,水分含量差異較大,測(cè)得的抗壓值也存在較大差異。因此,為保證獲得客觀真實(shí)的測(cè)試結(jié)果,測(cè)試前須對(duì)測(cè)試試樣進(jìn)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(zhǔn)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(shí)間需12小時(shí)以上。
整個(gè)抗壓測(cè)試大致分為三個(gè)階段,首先是預(yù)壓階段,給紙箱先行施加一個(gè)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(shí)紙箱在壓力下慢慢變形,試驗(yàn)機(jī)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(gè)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(shí)顯示的壓力值即為紙箱的抗壓強(qiáng)度。
抗壓測(cè)試的試樣一般不少于三個(gè),試樣不能有破損,折痕,脫膠等缺陷。測(cè)試結(jié)果為各測(cè)試值的平均數(shù),但如果測(cè)試值中有一個(gè)存在明顯偏差,則應(yīng)預(yù)以剔除后再取平均值。
快速準(zhǔn)確地測(cè)出紙箱抗壓值的技巧
抗壓測(cè)試的試樣預(yù)處理時(shí)間很長(zhǎng),而越來(lái)越短的交貨期則要求紙箱在生產(chǎn)出來(lái)后立即知道準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果,很多紙箱廠對(duì)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(zhǔn)確地測(cè)算出紙箱抗壓的方法。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn),得出的結(jié)果跟溫濕平衡處理后測(cè)試的結(jié)果非常接近。
進(jìn)行快速測(cè)算,需要的設(shè)備除了紙箱抗壓測(cè)試儀外,還需要數(shù)配備一臺(tái)數(shù)字式水分測(cè)試儀,該儀器須可即時(shí)得到測(cè)試結(jié)果,且準(zhǔn)確度在±0.5℃以內(nèi)。
測(cè)試方法是測(cè)出紙箱的抗壓強(qiáng)度及紙板水分含量,然后根據(jù)《水分含量及抗壓關(guān)系對(duì)照表》推算出紙箱的抗壓值(見附表五)。
經(jīng)測(cè)試證明,紙箱在標(biāo)準(zhǔn)溫濕環(huán)境平衡后水分含量為8%,故可以認(rèn)定紙箱水分為8%時(shí),測(cè)得的抗壓值為真實(shí)值(基準(zhǔn)值)。若紙箱水分含量超過(guò)8%,其抗壓強(qiáng)度會(huì)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(duì)應(yīng)關(guān)系。因此,我們測(cè)出抗壓值及水分含量后,根據(jù)對(duì)照表中的對(duì)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(duì)照表
紙板含水量% 8 9 10 11 12 13 14 15 16
抗壓強(qiáng)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(cè)得其空箱抗壓強(qiáng)度為6250N,紙板水份含量為10%,試推算其正確的抗壓值。
通過(guò)查表可得,紙箱的水分含量為10%時(shí),此時(shí)抗壓強(qiáng)度的測(cè)試值是真實(shí)值的81%。
設(shè)抗壓強(qiáng)度真實(shí)值為R,則R=6250/81%
=7716N
則可推知試樣經(jīng)過(guò)溫濕平衡處理后的抗壓強(qiáng)度為7716N
紙箱抗壓與高溫高濕
在我國(guó)的珠三角地區(qū),由于大多數(shù)商口采用貨柜裝載并通過(guò)海運(yùn)出口的方式,在長(zhǎng)達(dá)數(shù)十天的海運(yùn)途中,貨柜里面的溫濕度可高達(dá)45?C、93%RH,此時(shí)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(zhǎng)時(shí)間存放在高溫高濕的環(huán)境,漿糊會(huì)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(dòng)下,有些紙品廠開始增加紙箱高溫高濕性能這一測(cè)試項(xiàng)目。紙箱高溫高濕的測(cè)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(shí)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(qiáng)度的方法,造成了用紙成本的大幅增加。近兩年來(lái),在糊料中加入交聯(lián)劑和穩(wěn)定劑來(lái)提高紙箱耐高溫高濕性的做法得到廣泛認(rèn)可。交聯(lián)劑是一種高分子聚合物,加入糊料后其分子會(huì)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(guò)程是比較緩慢且過(guò)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(huì)逐步增強(qiáng),反應(yīng)*后就*疏水,形成堅(jiān)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(qiáng)了抗熱和抗剪切的能力,從而在循環(huán)過(guò)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(shí)易脫水,提高了干燥速度,進(jìn)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(qiáng)度。
近三年來(lái),改善紙板性能的糊料添加劑紛紛面世,粗步估計(jì),目前市面上有不低于20多個(gè)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(gè)品牌,價(jià)格方面也千差萬(wàn)別,一些價(jià)格便宜的添加劑,其固含量只有30%,糊化時(shí)間竟長(zhǎng)達(dá)幾分鐘;而一些進(jìn)口的品牌,價(jià)格雖然高一些,但固含量超過(guò)50%,糊化時(shí)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?yàn)槿粝氚岩环N添加劑產(chǎn)品的作用充分發(fā)揮出來(lái),并不是簡(jiǎn)單地“倒進(jìn)去用就行了”,里面蘊(yùn)含著相當(dāng)多的專業(yè)知識(shí)。
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