瓦楞紙箱在現代生產(chǎn)中的地位越來(lái)越重要，其質(zhì)量關(guān)系到商品的儲運安全?？箟簭姸茸鳛橥呃慵埾滟|(zhì)量的有效衡量標準之一，不僅受到成型工藝、印刷設計的影響，與環(huán)境因素也密不可分。因此，在日常生產(chǎn)中，應加強紙箱抗壓強度的檢測，通過(guò)把握力值與變形量的變化曲線(xiàn)，結合各影響因素，進(jìn)一步完善瓦楞紙箱的質(zhì)量。

瓦楞紙箱

  瓦楞紙箱是現代包裝中使用廣泛的包裝容器之一，因其質(zhì)輕、易折疊、價(jià)格便宜、可重復利用等優(yōu)點(diǎn)，使其用量得到顯著(zhù)增加。隨著(zhù)瓦楞紙箱應用市場(chǎng)的擴大，紙箱用戶(hù)對其質(zhì)量和性能愈發(fā)苛刻，要求瓦楞紙箱在各種環(huán)境下，應具備足夠的承受外界載荷時(shí)的力學(xué)強度。其中，抗壓性能綜合反映了紙箱的基本特性，同時(shí)對流通中的貨品起到保護作用，因此是瓦楞紙箱質(zhì)量控制的首要指標。

  瓦楞紙箱的抗壓性能是指瓦楞紙箱在受到壓力時(shí)的耐壓強度及對內容物的保護能力，通常用抗壓強度來(lái)表示。為了便于計算瓦楞紙箱的抗壓強度，前人提出了很多經(jīng)驗公式，如凱利卡特公式、馬基公式等。其中，凱利卡特公式被*為計算結果相對誤差小的公式：PK=PX(4aXZ/Z)2/3ZJ

  式中，PK為計算出的抗壓強度，N；PX為瓦楞原紙的綜合環(huán)壓強度，N/cm；Z為紙箱的周長(cháng)，cm；aXZ為瓦楞常數；J為紙箱常數；

  通過(guò)公式，我們可以看出原紙的綜合環(huán)壓強度，以及紙箱的周長(cháng)與瓦楞紙箱的抗壓強度有著(zhù)直接關(guān)系。除此之外，成型工藝和外界環(huán)境因素也會(huì )發(fā)生交互影響，致使瓦楞紙箱的抗壓性能發(fā)生不同程度的下降。

   一、原紙的質(zhì)量影響
  1、原紙的定量

 

  定量，即為紙張克重。推薦使DRK114C定量取樣器，來(lái)檢測原紙的定量。對于同纖維結構和制造工藝的原紙來(lái)說(shuō)，其環(huán)壓強度等于該原紙的定量乘以環(huán)壓指數。GB/T 13023-2003列舉了不同類(lèi)型的瓦楞原紙的環(huán)壓指數，見(jiàn)表1。因此，同材質(zhì)的瓦楞原紙的環(huán)壓強度，取決于實(shí)際應用的原紙的定量，定量越大，成型紙箱的抗壓強度也越大。在此基礎上，原紙定量的穩定性，即紙張各處的厚度是否均勻一致也是影響著(zhù)成品紙箱抗壓性能穩定性的重要原因。

定量g/m2	橫向環(huán)壓指數N·m/g  不小于
	優(yōu)等品			一等品	合格品
	AAA	AA	A
≤90	7.5	7	6.5	5.0	3.0
>90 ~140	8.5	7.5	6.8	5.3	3.5
≥140 ~160	10.0	9.0	7.7	6.3	4.4
≥180	11.5	10.5	9.2	7.7	5.5

2、原紙的緊度

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(zhù)原紙的剛性、強度、透氣性和吸收性等特性。當多種原紙利用粘合劑粘合后，緊度高的原紙由于自身纖維具有較強的互相牽拉力，從而與粘合劑的結合效果好，整體的粘合強度高。反之，粘合劑則容易被原紙吸收分散，相同的施膠劑量，單位面積的膠量減少，降低了原紙間的粘合強度，間接影響了成品瓦楞紙箱的抗壓強度。

3、原紙的水分與施膠度

 瓦楞紙箱所用的原紙一般由植物性纖維構成，經(jīng)過(guò)一系列加工，會(huì )含有一定量的水分，正常應控制在9%~12%，利于瓦楞成型。若原紙含水量低于9%時(shí)，施膠后原紙會(huì )吸濕而產(chǎn)生氣泡，減少了瓦楞與面紙/里紙的粘結面積。若原紙含水量過(guò)高，則施膠易擴散，降低了粘合強度。

  于此同時(shí)，施膠度也會(huì )對原紙的水分含量產(chǎn)生一定的影響。通常，在原紙生產(chǎn)中，施加一定量的耐水性的膠體物以提高原紙抗水性的工藝為施膠。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(jìn)而保障成品紙箱的抗壓強度。但是，若施膠度過(guò)高，即水分含量較低，原紙纖維會(huì )變的松脆，影響成箱后的抗壓強度。若原紙的施膠度過(guò)低，則無(wú)法阻隔吸收外界的潮氣，造成原紙的含水量增高，纖維膨脹，環(huán)壓強度大幅降低。

  二、瓦楞紙箱的成型工藝影響
 

  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，其中前四種應用為廣泛。A型楞是先發(fā)明的一種瓦楞形狀，具有大的瓦楞間距和高度，單位長(cháng)度內瓦楞數量少，這種形狀富有一定的彈性，能發(fā)揮良好的緩沖性能，承載較大的沖擊力；B型楞與A型楞截然相反，瓦楞高度低，單位長(cháng)度瓦楞密度大，紙板表面平整，具有較高的平壓強度，在外界壓力下不易變形，穩定性好。C型楞的楞高和單位長(cháng)度內的瓦楞數均介于A(yíng)型與B型之間，性能也介于二者之間。E型楞的瓦楞楞薄而密，其剛性和強度、手感硬度較好。綜合以上各種楞形的特點(diǎn)，成箱后的抗壓強度從高到低依次為A、C、B、E。在實(shí)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、五層或七層的瓦楞紙板。

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

表2. 瓦楞紙板的三種波形優(yōu)劣勢

瓦楞波形	優(yōu)勢	劣勢
V型瓦楞波形	1、 節省粘合劑 2、 平面抗壓強度高	1、 粘合強度較低 2、 受力沖擊變形后難以恢復
U型瓦楞波形	1、 著(zhù)膠面積大，粘合強度高 2、 圓形楞頂，富有彈性	1、 粘合劑用量大
UV型瓦楞波形	既保持V形楞的高抗壓力，又具備U形楞的粘合強度，并富有較好的彈性

 2、瓦楞紙箱的長(cháng)、寬、高

 在瓦楞用紙的材質(zhì)與楞形、波形一致的情況下，成品紙箱的長(cháng)寬高設計與其抗壓強度有著(zhù)緊密的聯(lián)系。根據經(jīng)驗，瓦楞紙箱的長(cháng)寬之比在1~1.8之間，對其抗壓強度的影響小，僅為±5%，當二者比例為1.5左右時(shí)，紙箱的抗壓強度高[1]。此外，紙箱的高度不宜過(guò)高，應控制在350~650mm之間[2]，當高度增加時(shí)，不穩定性驟增，抗壓強度也會(huì )隨之下降。因此在設計紙箱的尺寸時(shí)，宜綜合考量三方比例，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，瓦楞紙箱的印刷設計越來(lái)越受到重視，殊不知，印刷工藝在一定程度上也會(huì )造成成品紙箱抗壓強度的下降。主要體現在兩個(gè)方面：（1）印刷壓力的影響。傳統印刷過(guò)程會(huì )對瓦楞紙板施以一定的壓力，若壓力過(guò)大則易將瓦楞壓潰，使其失去原有的抗壓功能；（2）油墨的浸潤影響。油墨是印刷工藝*的組成部分，但它會(huì )對瓦楞紙板表面產(chǎn)生浸潤作用，嚴重降低紙箱的抗壓強度。當印刷面積大以及套印次數多的時(shí)候，則會(huì )使這種浸潤作用更加明顯。

三、環(huán)境因素——濕度影響

根據上述介紹，瓦楞紙箱因采用吸水性很強的纖維材料，極易吸收水分，引起抗壓強度的下降。除了加工過(guò)程中對材料含水量的控制外，生產(chǎn)環(huán)境、存放環(huán)境、使用環(huán)境、天氣、等因素都有可能造成瓦楞紙箱的高濕環(huán)境。根據研究資料的分析，相對濕度從40%上升到60%，抗壓強度下降的幅度大，達到17%；其次是相對濕度80%至90%區間，抗壓強度下降了10%；下降幅度小的是60%至80%區間，為7%[3]。因此，可以看出，瓦楞紙箱周?chē)臐穸仍酱?，抗壓強度的損失也就越大。

  四、瓦楞紙箱抗壓強度的準確測算
 

  文章前面已經(jīng)介紹過(guò)經(jīng)典的抗壓強度計算公式-——凱利卡特公式，雖然準確度已獲*，但不可否認，這是一個(gè)基于靜態(tài)因素的測算公式，無(wú)法反映出成型工藝、印刷設計和環(huán)境因素的動(dòng)態(tài)影響，經(jīng)此公式測算的抗壓強度與實(shí)際仍有一定差距。因此，現代企業(yè)更多的是利用紙箱抗壓試驗機進(jìn)行準確測量。標準GB/T 4857.4-2003《包裝 運輸包裝件基本試驗》規定了抗壓強度的測試方法，下面結合紙箱抗壓試驗機DRK123進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

 紙箱抗壓強度檢測儀器

 抗壓試驗的基本原理是將試驗品放置于紙箱抗壓機的壓板之間進(jìn)行加壓，直至試樣損壞或達到預定載荷和位移值時(shí)為止。由此衍生為三種抗壓試驗模式，即“定壓力測形變”、“定形變測壓力”和“壓潰”。具體方法如下：

  1、試樣溫濕度預處理。將樣品箱置于23℃，50%RH的環(huán)境下4小時(shí)進(jìn)行試樣調節。

  2、將預處理后的試樣封裝好，放置在紙箱抗壓機的下壓板中心,如圖1。若采用“定壓力測形變”模式，則需設置預定壓力（“定形變測壓力”模式則需預設形變量）、初始載荷值等參數，并調整高度參數至試樣高度值，其中初始載荷值的設定是為了使上壓板與試樣達到充分接觸，可參照表3進(jìn)行設置。啟動(dòng)試驗，上壓板在系統的控制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(shí)，位移量自動(dòng)清零，當壓力繼續增大至設定壓力值時(shí)，儀器自動(dòng)結束試驗，并顯示試樣的變形量。而“壓潰”模式則無(wú)需壓力和位移量設置，試樣所承受的壓力值曲線(xiàn)不斷上升，在試樣壓潰的節點(diǎn)達到峰值后開(kāi)始下降，當壓力值降到大值的70%時(shí)，自動(dòng)結束試驗。

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

 瓦楞紙箱在現代生產(chǎn)中的地位越來(lái)越重要，其質(zhì)量關(guān)系到商品的儲運安全。瓦楞紙箱抗壓強度作為瓦楞紙箱質(zhì)量的有效衡量標準之一，不僅受到成型工藝、印刷設計的影響，與環(huán)境因素也密不可分。因此，在日常生產(chǎn)中，應加強紙箱抗壓強度的檢測，通過(guò)把握力值與變形量的變化曲線(xiàn)，結合各影響因素，進(jìn)一步完善瓦楞紙箱的質(zhì)量。