瓦楞紙箱（xiāng）抗壓強度的（de）影響分析及測試方法

　　瓦楞紙箱是現代（dài）包裝中使用最廣泛的包裝容器之（zhī）一，因其質輕、易折疊、價格便宜、可重複利用等優（yōu）點，使其用量得到顯著增加。隨著瓦楞紙（zhǐ）箱應用市（shì）場的擴大，紙（zhǐ）箱用戶對其質量和性能（néng）愈發苛刻（kè），要求瓦楞紙箱在各種環境下（xià），應具備足夠的承受外界載荷時的力學強度（dù）。其中，抗（kàng）壓性能綜合反映了紙箱的基本特（tè）性，同時對流通中的貨品起到保（bǎo）護作用，因此是瓦楞紙箱質量控製的首要（yào）指標。

　　瓦楞紙箱的抗壓（yā）性能是指（zhǐ）瓦（wǎ）楞紙箱在受到壓力時的（de）耐壓強度及對內（nèi）容物的保護能力（lì），通（tōng）常用抗壓強度來表示。為了（le）便於計算瓦楞紙箱的抗壓強（qiáng）度，前人（rén）提出了很多經驗公式，如凱利卡特公式、馬基公式等。其（qí）中，凱利卡特公式被（bèi）公（gōng）認為計算結果相對誤差最小的公式：

P_K=P_X(4aX_Z/Z)^2/3ZJ

　　式中，P_K為計算出的抗壓強度，N；P_X為瓦楞（léng）原紙的綜合環壓強度，N/cm；Z為紙箱的周（zhōu）長，cm；aX_Z為瓦楞常（cháng）數；J為紙箱常（cháng）數；

　　通過公式，我們（men）可以看出原紙的綜合環（huán）壓強度，以（yǐ）及紙箱的周長與瓦楞紙箱的抗壓強度有著直接關係。除此之外，成（chéng）型工藝和外界環境因素也會發生交互影響，致使瓦楞紙（zhǐ）箱的抗（kàng）壓性能發生不同程度的下降。

一、原紙的質量影響

 1、原紙的定量

　　定量，即（jí）為（wéi）紙張克重。對於同纖維結構和製造工藝的原紙來說，其環壓強度等於該原紙的定量乘以環壓指數。GB/T 13023-2003列（liè）舉了不同類型的瓦楞原紙的環壓指數，見表1。因此，同材質的瓦楞原紙的環壓強度，取決於實際應用的原紙的定量，定量越大，成型紙（zhǐ）箱的抗壓強度也越大。在此基礎上，原紙定量的穩定性（xìng），即紙張各處的厚度是否（fǒu）均（jun1）勻一致也是影響著成品紙箱抗壓性能穩定性的重要原因。

表1 不同類型瓦楞原紙的環壓指數

2、原紙的緊（jǐn）度

　　緊度，是指每立方厘米的原紙的重量，是衡量原紙組織結構緊密程度的指標，決定著原紙的剛性、強度、透氣性和（hé）吸收性等特（tè）性。當多種原紙利用粘合劑粘合後，緊度高的原紙由於自身纖維具有較強的互相牽拉力，從而與粘合劑（jì）的結合效果（guǒ）好，整體的粘合強度高。反之，粘合劑（jì）則容易被原紙吸收分散，相（xiàng）同的施膠劑量，單位麵積的膠量減少，降低了原紙（zhǐ）間的粘合強度，間接（jiē）影（yǐng）響了（le）成品瓦楞紙（zhǐ）箱的抗壓強度。

3、原紙的水分與施膠度

　　瓦楞（léng）紙箱所用的原紙一般由植物性纖維構成，經過一係列加工，會含有一定量的水分，正常應控製在9%~12%，利於瓦楞成型。若原紙含水量（liàng）低於9%時，施膠後原紙會吸濕而產生氣泡，減少了（le）瓦楞與麵紙/裏紙的粘結麵積。若原（yuán）紙含水量過（guò）高，則施膠易（yì）擴散（sàn），降低了粘合強度。

　　於（yú）此同時，施（shī）膠度也會對原紙的水分含（hán）量產生（shēng）一定的影響。通常，在原紙生產中，施加一定量的耐水性的膠體物以提高原紙抗（kàng）水性的工藝為施膠。這一工藝要求施膠度合理，才能使原紙不易吸濕，保持其含水量的穩定，進而（ér）保障成品（pǐn）紙箱的抗壓強度。但是，若施膠度過高，即水分含量較低，原紙纖維會變的鬆脆，影響成箱後的抗壓強度。若原（yuán）紙的施（shī）膠度過低，則無法阻隔吸收外界的潮氣，造成（chéng）原紙的含水量增高，纖維膨脹，環壓強度大（dà）幅降低。

二、瓦楞紙（zhǐ）箱的成型工（gōng）藝影（yǐng）響

1、瓦楞紙箱的棱形、波形

　　瓦楞紙箱的楞形一般分為A、B、C、E、K五種，其中前四種應用最為廣泛。A型楞是最先發明的（de）一（yī）種瓦楞形狀，具有最大（dà）的瓦楞間（jiān）距和高度，單位長度內瓦楞數量最少，這種形狀富有一定的彈性（xìng），能發揮良好的緩衝性能，承載較大的（de）衝（chōng）擊力；B型楞與A型楞截然相反，瓦楞高（gāo）度最低，單位長度瓦楞密（mì）度大，紙板表（biǎo）麵平整（zhěng），具有較高的平（píng）壓強度，在（zài）外界壓力（lì）下（xià）不易變形，穩定性好。C型楞的楞高（gāo）和單位長度內的瓦楞數均介於A型與B型之間，性能（néng）也介（jiè）於二者之間（jiān）。E型楞的瓦楞楞薄而密，其剛性和強度、手感硬度較好。綜合以（yǐ）上各種楞形的特點，成箱（xiāng）後的抗壓強度從高到低依次為A、C、B、E。在實際應用中，為了獲得更高的抗壓強度，通常采用兩種或三種楞形結合的方式構成三層、五層或七層（céng）的瓦（wǎ）楞紙板。

　　除了（le）楞形以外，構成瓦楞紙板的波形也會（huì）對瓦楞紙板和成箱的強（qiáng）度造成影響。V形（xíng）、U形和UV型是三種主要（yào）波形，分別具有不同特征，如表2。從表中可以（yǐ）看出，UV型是一種理想波形，生產者（zhě）亦可以根據實際需求選擇合適的波形。

表2. 瓦楞紙（zhǐ）板的（de）三種波形優劣勢

2、瓦楞紙箱的長、寬、高

　　在瓦楞用紙的材質與楞形、波形一致的（de）情（qíng）況下，成品（pǐn）紙箱的長寬高設計與（yǔ）其抗壓強度有著（zhe）緊密的聯係。根據經驗，瓦楞紙箱（xiāng）的長寬之比在1~1.8之間，對其抗壓強度的影響最小，僅為±5%，當二者比例（lì）為（wéi）1.5左（zuǒ）右時，紙箱的抗壓強度最高^[1]。此（cǐ）外，紙箱的高度不宜過高，應控製（zhì）在350~650mm之間^[2]，當（dāng）高度增加時，不穩定性驟增，抗壓強度也會隨之下降。因此在設計紙箱的尺寸時，宜綜（zōng）合考量（liàng）三方比例，既保障紙箱具有良好的抗壓強度，又能減少成本的浪費。

3、印刷工藝

　　在重視品牌宣傳的今天，瓦（wǎ）楞紙箱的印刷設（shè）計越來越受到重視，殊不知，印刷工藝（yì）在一定程度上也會造成成品紙箱抗壓強度的下降。主要體現在兩個方麵：（1）印刷壓力的影響。傳統印刷過程會對瓦楞（léng）紙板施以一定的壓力，若壓力過大則易將瓦楞壓潰，使其失去原有的抗壓功能；（2）油（yóu）墨的浸潤影響。油墨是印刷工藝（yì）不可或缺的組成部（bù）分，但它會對瓦楞紙板表麵（miàn）產生浸（jìn）潤作用，嚴重降低紙箱的抗（kàng）壓強度。當印刷麵積大以及套（tào）印（yìn）次（cì）數多的時候，則會使這種浸潤作（zuò）用更（gèng）加明顯。

三、環境因素——濕度影響

　　根（gēn）據上述介紹，瓦楞紙箱因采用吸水性很強的（de）纖維材料（liào），極易吸收水分，引起抗壓（yā）強（qiáng）度的下（xià）降。除了（le）加工過程中對材料（liào）含水量的控製外，生產（chǎn）環境、存放環境、使用環境、天氣、等因素都（dōu）有可能造成瓦楞紙（zhǐ）箱的高濕環境。根據研究資料的分析（xī），相對濕度從40%上升到60%，抗壓強度下降（jiàng）的幅度最大，達到17%；其次是（shì）相對濕度80%至90%區間，抗壓強度下降了10%；下降幅度最小的是60%至80%區（qū）間，為7%^[3]。因此，可以看出，瓦楞紙箱周圍的濕度越大，抗壓強度的損失也就越大。

四、瓦楞紙箱抗壓強度（dù）的精確測算

　　文（wén）章前麵（miàn）已經介紹（shào）過經典的抗壓強度計算公式-——凱利卡特公式，雖然精確（què）度已獲公認，但不（bú）可否認，這是一個基於靜態因素的測算公式，無法反映出成型工藝、印（yìn）刷設計和環境因素的動態影響，經此公式測算的抗壓強度與實際仍有一定差距。因此，現代企業更多的是利用紙箱抗壓試驗機進行精確測（cè）量。標準GB/T 4857.4-2003《包裝 運輸包裝件基本試（shì）驗（yàn）》規定了抗壓強度的測試方法，下麵結合XYD-15K紙箱抗壓機（jī）進行簡（jiǎn）單介紹。

　　抗（kàng）壓試驗的基本原理是將試驗品放置（zhì）於紙箱抗壓機的（de）壓板之間進（jìn）行（háng）加壓，直至試樣損壞或達到（dào）預定載荷和位（wèi）移值時為止（zhǐ）。由此衍生（shēng）為三種（zhǒng）抗壓（yā）試驗模式，即“定壓力測形變”、“定形變測壓力”和“壓潰”。具體方法（fǎ）如下：

　　1、試樣溫濕度預處理（lǐ）。將樣品箱置於23℃，50%RH的環境下4小（xiǎo）時進行試樣調節。

　　2、將預（yù）處理後的試樣封裝好，放置在紙箱抗壓機的下壓板中心,如（rú）圖1。若采（cǎi）用“定（dìng）壓力測形變”模式，則需設置預（yù）定壓（yā）力（“定形變測壓力”模式則需預設形變量）、初始載荷值（zhí）等參數，並調整高度參（cān）數至試樣高（gāo）度（dù）值，其中初始載（zǎi）荷值的設定是為（wéi）了使上壓板與（yǔ）試（shì）樣達到充分接觸，可參照表3進行設置。啟動試驗，上壓板在係統的控（kòng）製下以適當的速度向下運行，當試樣所受的壓力達到初始載荷值時，位移量自動清零，當壓力繼續增大至設定壓力值時，儀（yí）器自（zì）動結束試驗，並顯示試樣的變形量。而“壓潰”模式則無需壓力和位移量設置，試樣所承受的壓（yā）力值曲線不斷上（shàng）升，在試樣壓潰（kuì）的節點達到峰值後開始下降，當壓力值降到最大值（zhí）的70%時，自動結束試（shì）驗。

表3 初始載（zǎi）荷值

　　3、筆者共測試了五個尺寸為22 cm(高) × 32 cm(長) ×30 cm(寬)的瓦楞紙箱試樣（yàng），抗壓強度分別為3405 N、3462 N、3419 N、3455 N、3431 N。

五、結（jié）語

　　瓦楞紙箱在現代生產（chǎn）中（zhōng）的地位越來越重要，其質量關係到商品的儲運安全。抗壓強度作為瓦楞紙箱質量的有效衡量標準之一，不僅受到成型工藝、印刷設（shè）計的影響，與環境因素（sù）也密（mì）不可分。因此，在日常生產中，應加強（qiáng）紙箱抗壓（yā）強度的檢測（cè），通過把握力值與變形量的變化曲線，結合各影響因素，進一步完善瓦楞紙（zhǐ）箱的質量。

 參（cān）考文獻：

[1]滑廣軍，趙德堅，魏專.大長（zhǎng）寬比對紙箱抗壓能力影響的研究與分析[J].包（bāo）裝（zhuāng）工程，2010，,31（21）：45-47.

[2]王小（xiǎo）燕，郭開華.瓦楞紙箱結構參（cān）數對其承壓能力的影響[J].包（bāo）裝工程，2007，28（7）：34-35.

[3]何理，丁（dīng）毅，賈麗萍.不同濕度條件下瓦楞紙箱抗壓強度的試驗研（yán）究[J].包裝工程，--2012,33（17）：68-69.