瓦楞纸箱抗压强度(P)是指在抗压试验机上,均匀施加动态压力下至箱体破损的最大负荷及变形量。纸箱的抗压强度与最小堆码静载荷的关系为
P=K×Ps。考虑到纸箱安全性,根据流通环境的不同和流通周期的长短,安全系数(劣变系数)K通常情况下取值2.5以上。
二、瓦楞纸箱抗压强度测试分析
抗压强度的测试设备:纸箱抗压试验机。
抗压测试过程分四个阶段:
第一阶段是预加负荷阶段,确保纸箱与抗压机压板接触;第二阶段是横压线被压下阶段,此时负荷略有增加,变形量变化很大;第三阶段是纸箱侧壁受压阶段,此时负荷增加快,变形量增加缓慢;第四阶段是纸箱被完全破坏时,此时为纸箱的压溃点。实际上,纸箱整个承压过程中主要是4个角受力,大约占整个受力总量的2/3,在纸箱制造过程中,操作人员位尽量减少对瓦楞纸箱4个棱角周围瓦楞的破坏。
瓦楞纸箱的质量越好,抗压强度的有效值越高,有效值和最终值的偏差越小。分析瓦楞纸箱的抗压强度一般要通过5个纸箱进行实验(GB/T6543—2008《运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱》标准规定)的平均值来表示。当然,每个实验数据之间的
偏差越小,纸箱的抗压性能越稳定。所以,评价纸箱抗压强度的3个方面:有效负荷、变形量和测试值偏差。
三、0201型瓦楞纸箱抗压强度的核算
利用凯里卡特简易(K.Q.Kelli—eutt)公式(主要对0201型瓦楞纸箱),可以估算纸箱的抗压强度,同样根据客户的抗压强度要求,来选择合适性能的纸张,以便于采购和配纸。
P=PxF
P-瓦楞纸箱的空箱抗压强度(单位N)
三层瓦楞纸板原纸的综合环压强度Px=(面纸的环压力值R1+里纸的环压力值R2+楞纸的环压力值R3×瓦楞芯纸的缩率C)/15.2五层瓦楞纸板原纸的综合环压强度Px=(面纸的环压力值R1+里纸的环压力值R2+楞纸的环压力值
R3X瓦楞芯纸的缩率C1+楞纸的环压力值R4×瓦楞芯纸的缩率C2+夹芯的环压力值R5)/15.2
环压力值,均指原纸横向的环压力值(单位N/0.152m)。为了估算的准确性,必须依据实际测试数值为准。环压力值R=定量w(单位g)×环压指数R(单位N.m/g)×0.152(单位m)。C1和C2为瓦楞芯纸的收缩率,即瓦楞芯纸与面纸长度之比。例1某三层C楞纸箱,外径周长110cm,面纸、里纸选用175g优等牛皮箱板纸,楞纸选用105g优等瓦楞芯纸,计算该纸箱所能达到的抗压强度:c楞的缩率C=1.42;查国标,面纸、里纸的环压指数为9.50N.m/g,楞纸的环压指数为8.5N.m/g;根据周长z=110cm,经查表得凯里卡特简易常数为
F=51.2。R1=R2=175×9.50×0.152=252.7NR3=110×8.5×0.152=142.12N
代人公式得(R1+R2+R3×C)/15.2×F:(252.7+252.7+142.12×1.4208)/
15.2×51.2=46.53×51.2=2382.336N=243Kg故,此瓦楞纸箱能够达到243公斤的抗压强度。例2某三层B楞纸箱,周长为120cm,抗压强度要求为1500N,面纸、里纸选用160g一等牛皮挂面箱板纸,楞纸选用优等品瓦楞芯纸,试计算瓦楞芯纸应选用的定量查国标,面纸、里纸的环压指数为7.50N.m/g;查表得凯里卡特简易常数,F=46.2。
设楞纸的定量w为未知数,B楞缩率C=1.3592,Z=120cm,
P=1500NR1=R2=160×7.50×0.152=182.4NP=(R1+R2+R3×C)/15.2×F:(182.4+182.4+R3×1.3592)/
15.2×46.2=1500N∴R3=128.7N
而R3=W×R×0.152=128.7NW×R=846.7如果瓦楞芯纸的环压指数取
值R=8.5以上,则W=100g
该纸箱所用的瓦楞芯纸应选用100g左右的优等瓦楞芯纸。通过理论上的估算,能够对制造过程中各工序进行指导,排除影响抗压强度的各种制造因素,获得纸箱抗压强度的稳定性。需要说明的是,使用同样纸张进行搭配,因各个公司制造工艺的不同,同规格的纸箱成型后能够达到的抗压强度也有差距,所以,必须根据实际制造工艺的不同进行校核,才能设计出满足抗压要求的纸箱。
四、影响瓦楞纸箱抗压强度的因素分析
1.纸张的横向环压强度
(环压指数×定量×0.152)是保证纸箱抗压强度的核心,其他的物理性能也不容忽视
比如,纸张特别是芯纸抗张强度不够时,纸箱在抗压测试中会出现力值与变形量一直平稳递加,最终值很高而有效力值很低,箱体测试后变形如手风琴状的情况。纸张本身的抗水性能也很关键,特别是冷藏用箱(贮存环境相对湿度很大,有的接近饱和),有时虽然纸箱的抗压强度很高,但由于纸张不抗水,纸箱存放在冷库中就容易吸潮,造成塌箱。所以,对冷藏用箱和夏季梅雨季节,要求瓦楞原纸和箱纸板生产厂家造纸时,必须进行纸内施胶,以增加抗水性。