瓦楞紙和紙箱的強度試驗及分析
更新時(shí)間：2023-01-16 點(diǎn)擊次數：729次
瓦楞紙是制造各種紙箱及包裝的主要材料，瓦楞紙的質(zhì)量以及強度將直接影響到紙箱或是包裝的質(zhì)量。瓦楞紙的質(zhì)量和強度的要求，一方面受生產(chǎn)工藝及操作的影響和限制，另一方面受到將要包裝產(chǎn)品和使用用途的要求。
因此，嚴格的測定瓦楞紙的各方面強度指標在包裝印刷和生產(chǎn)中是非常重要的環(huán)節，對于保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能有著(zhù)相當重要的意義。
取樣是對瓦楞紙板準確測量的DI一步。取樣要能zui大限度的代表整批產(chǎn)品的特性，但又要盡可能的少。我國在標準上規定為3%～5%，也可以根據具體的生產(chǎn)規模和情況進(jìn)行抽樣。取樣之后要對紙版進(jìn)行處理，使測定的數據在某一特定的條件下取得，這樣的數據才能在相同的條件下進(jìn)行比較?？諝獾臐穸群蜏囟葘埡图埌宓奈锢頇C械性能有很大的影響。在測量前做適當的調濕處理是必要的。要測定原紙或紙板沿幅寬方向（即垂直于紙張的厚度）的抗壓強度，是比較困難的。因為紙或紙板的厚度都很小，要在一張平直的紙上沿垂直其厚度的方向施加壓力，而又要原紙或紙板維持其形狀穩定是難于做到的。若把紙或紙板圍成環(huán)形，施加壓力時(shí)其形穩性就好得多。因此，把原紙或紙板圍成環(huán)形，然后測量其抗壓強度，這就是原紙或紙板的環(huán)壓強度。測量是在小型壓力試驗機上進(jìn)行的。
瓦楞芯的主要作用是當瓦楞紙板受壓變形時(shí)，能夠保持紙板具有一定的厚度，從而使紙板獲得較大的慣性矩。瓦楞紙要起的這個(gè)作用與它在單面機上制成瓦楞的可靠性能有密切的聯(lián)系。瓦楞紙芯要能承受得起應力和應變的作用，并在高速起楞的時(shí)候形成均一的等高瓦楞，并能牢固地與面紙貼合。
瓦楞芯的這個(gè)作用可用槽紋瓦楞芯的平壓強度來(lái)衡量。瓦楞芯的平壓強度的測定是，先把瓦楞原紙在一定溫度和一定的壓力下，用槽紋試驗儀壓成一定形狀的瓦楞。然后在小型試驗機上做平壓試驗，測定其承載能力，并以KN（kgf）表示。
瓦楞紙板的一個(gè)固有特性是比一般紙板具有較大的慣性矩。當瓦楞紙板受到壓力較大的慣性矩作用時(shí)，仍然保持其原來(lái)的厚度是保持其固有特性的一個(gè)前提。因此，瓦楞紙板受到平壓載荷而不發(fā)生壓潰的能力，是瓦楞紙板的一個(gè)重要強度指標。這個(gè)指標對于瓦楞紙板在使用時(shí)的彈性，和在制作紙箱的各個(gè)加工過(guò)程，能保持紙板的原有厚度是特別重要的。
瓦楞紙板的平壓強度以垂直作用在紙板單位面積上的力的大小來(lái)表示，單位為kPa。測定瓦楞紙板的平壓強度，可以用小型壓力試驗機，采用圓形試樣，直徑為5.13cm。
瓦楞紙箱有別于紙袋，在于它是作為剛性容器而被應用，使用時(shí)要維持一定的形狀。瓦楞紙箱損壞的一個(gè)主要形式就是壓潰，失去剛性。大量的研究工作已經(jīng)表明，體現紙箱剛性的一個(gè)指標，是紙箱的抗壓強度，又直接與瓦楞紙板的邊壓強度密切相關(guān)。
瓦楞紙板的邊壓強度是指紙板沿瓦楞方向承受壓縮載荷的能力，以單位長(cháng)度上的作用力表示，單位為N/m，這一指標可用來(lái)比較在相似條件下生產(chǎn)的，但不是同一批產(chǎn)品的質(zhì)量；也可用來(lái)比較以不同材料生產(chǎn)出來(lái)的瓦楞紙板的邊壓強度。
測定邊壓強度可用小型壓力試驗機。上下壓板面積均為100mm*100mm，其余要求與測定平壓強度的要求相同。另需要兩塊夾持試樣的矩形金屬導板，長(cháng)100mm，橫截面為20mm*20mm。
耐破度一直被認為是瓦楞紙板及其組分（芯紙、面紙和里紙）的重要質(zhì)量指標。在早期，甚至瓦楞紙板的全部質(zhì)量規范都主要以耐破度為基礎。雖然現行的規范已經(jīng)注意到如邊壓強度等指標，但是耐破度的測定仍然具有很大的意義。因為紙板在使用過(guò)程中要受到與耐破度測定時(shí)相似的應力。耐破度是紙或紙板在不破裂時(shí)的載荷，它表示紙或紙板在不破裂狀態(tài)下承受外界壓力的能力。耐破度用耐破度測量?jì)x測量。
戳穿強度可用來(lái)衡量瓦楞紙板受到銳利物品沖擊發(fā)生損壞時(shí)的抵抗能力，它是一個(gè)綜合性的指標。新近研究表明，面紙的縱橫兩個(gè)方向的撕裂強度和瓦楞芯紙有關(guān)，瓦楞芯紙的平壓強度對瓦楞紙板的強度有重要影響。戳穿強度近來(lái)越來(lái)越重要，許多國jia已經(jīng)把這一指標列入瓦楞紙的質(zhì)量規范。
戳穿強度用戳穿強度測定儀測定。該測定儀是利用一個(gè)裝有戳穿頭的擺，以其戳穿紙板前后的位能變化來(lái)測定紙板抵抗戳穿的能力，將位能的變化量轉變?yōu)閯?dòng)能，以戳穿和撕裂紙板，并以此來(lái)表示紙或紙板的戳穿強度。
粘合強度指瓦楞紙與面紙或里紙的結合強度。向面紙或瓦楞芯紙分別施加一個(gè)垂直其表面的向外拉力，直至兩者相分離為止。分離前粘合劑或粘合纖維的界面所能承受的zui大載荷，就是該試樣的粘合強度，也稱(chēng)為剝離強度，單位為N。
粘合強度可用小型壓力試驗機測定。向面紙和瓦楞芯紙施加的拉力，是通過(guò)插入瓦楞的上下兩組插棒產(chǎn)生的，故本試驗又稱(chēng)插針膠合強度試驗。
測試棒的型號隨被測瓦楞紙板的型號而定。長(cháng)的一組試棒插在瓦楞芯紙的下側，短的一組試棒插在瓦楞芯紙的下方。然后上側向上拉，下面的向下拉，即可測出兩個(gè)粘合面中較弱的一面的粘合強度。當把長(cháng)的一組試棒間隔地插入芯紙的上或下側，而短的一組試棒也間隔的插入芯紙同一側，便可測得與測試棒相連一面的粘合強度。瓦楞紙箱能夠大部分取代木箱，但不能wan全取代木箱的主要原因在于：1.抗水與防潮性不及木箱；2.容易被尖銳的硬物戳破；3.抗壓強度不如木箱。特別是zui后一點(diǎn)影響尤大。因此研究如何提高瓦楞紙箱的抗壓強度有著(zhù)重要的意義。
瓦楞紙箱屬于包裝容器，其試驗可按包裝容器要求進(jìn)行。主要測試項目有：
紙箱壓力試驗即壓縮試驗，是對紙箱性能的zui基本試驗。通過(guò)這項試驗，可以測定紙箱在不同狀態(tài)下的抗壓能力。
紙箱壓力試驗所用的設備為紙箱zhuan用的壓力試驗機。這種試驗機工作臺的加壓面積比較大。一般是上、下壓板的面積各為1.5m*1.5m或1m*1m。兩塊加壓板中有一塊是支撐板，其位置可根據試樣的尺寸來(lái)調節，使其具有合適的高度，然后把它緊固??；另一塊是加壓板，可沿導桿滑動(dòng)，向試樣施加壓力。
跌落試驗是對一般商品包裝常用的一項試驗，也用于瓦楞紙箱。通過(guò)跌落試驗可檢測在不同的跌落條件下，內裝物的物理強度。同時(shí)通過(guò)試驗還可以測定紙箱的性能以及紙箱結構的緩沖效果。
跌落試驗是一項簡(jiǎn)單適用的試驗。它適用于總重量在150kg以下或體積較小的包裝。試驗機采用的設備比較簡(jiǎn)單，可用吊鉤跌落試驗機或撐板式試驗機。
對于重量大或體積大的包裝，例如重量達150kg以上的大包裝，可以采用斜面沖擊試驗來(lái)檢測包裝及內裝物的耐沖擊性能。
斜面沖擊試驗能模仿火車(chē)、汽車(chē)啟動(dòng)、剎車(chē)和下坡時(shí)所造成的強烈沖擊載荷。此外本試驗還可為轉運過(guò)程中（如貨物經(jīng)由運輸帶、起吊、卸載等環(huán)節）所造成的各種沖擊載荷提供相似的實(shí)驗。試驗裝置是一臺由滑道、滑車(chē)、擋板組成的碰撞試驗機。
六角轉鼓試驗是，對有內裝物品的紙箱模擬在運輸過(guò)程中，受到外界各種載荷的一種綜合性的試驗。這一試驗能仿效紙箱由運輸帶進(jìn)入倉庫、機倉艙、車(chē)廂，或是由運輸帶把紙箱由一個(gè)地面送到另一個(gè)地面的情況。紙箱在試驗機內的翻滾跌落是隨意的，并沒(méi)有一定的規律。紙箱的這種自然跌落，可落在轉鼓的擋板上，也可落在轉鼓的各個(gè)角落、各個(gè)邊、各個(gè)面上，為紙箱提供各種載荷試驗。
通過(guò)本試驗可以達到兩個(gè)目的：模擬紙箱在運輸過(guò)程中可能遇到的沖擊和振動(dòng)，測定紙箱對這些沖擊和振動(dòng)的承受能力；測定紙箱、內包裝和防震材料對內裝物的防護能力。此外這一試驗對于測定紙箱的接頭和封閉的可靠性也是有用的。本試驗在六角轉鼓試驗機上測定。
紙箱在運輸過(guò)程中會(huì )經(jīng)受不同頻率和振幅的振動(dòng)，對紙箱及內裝物品造成影響，如紙箱變形破裂、表面磨損、油墨污損等，通過(guò)振動(dòng)試驗可以模擬運輸過(guò)程中的一般性振動(dòng)，也可以進(jìn)行一些已知參數的偶然性振動(dòng)。由于運輸過(guò)程中的振動(dòng)頻率范圍很廣，因此試驗包括兩個(gè)方面：一是把紙箱不扎緊地放在振動(dòng)臺上，試驗紙箱承受反復振動(dòng)引起的疲勞與高頻振動(dòng)的能力；另一是把紙箱扎緊放在振動(dòng)臺上，檢查低頻率的振動(dòng)是否會(huì )引起紙箱內裝物產(chǎn)生共振。這種試驗適用于電子儀器等對低頻振動(dòng)十分敏感的物品。
做紙箱振動(dòng)試驗的振動(dòng)臺可產(chǎn)生1-80Hz 的振動(dòng)頻率和0.5-10g(g=9.81m/s*s)的加速度。振動(dòng)臺上可放置試驗用的紙箱，根據試驗需要，把紙箱扎緊或是任其自由運動(dòng)。試驗時(shí)能模仿運輸過(guò)程的堆疊情況，向試樣施加模擬力載荷。振動(dòng)臺還應滿(mǎn)足與堆疊紙箱以及內容物品的總載荷相適應的要求。
試驗的基本方法是，在實(shí)驗條件下再現運輸過(guò)程中，如火車(chē)廂內、汽車(chē)廂內、飛機艙內的振動(dòng)。振動(dòng)的載荷取決于運輸類(lèi)型。
試驗紙箱的抗振強度時(shí)，式樣的數量和實(shí)際情況相適應。紙箱的堆碼數量一般不少于3個(gè)，總的堆碼高度應取決于運輸類(lèi)型。鐵路運輸的堆碼高度一般為2.5m，汽車(chē)為2m，空運為1.5m。試驗的終止時(shí)間由紙箱的破損率來(lái)決定。破損度包括紙箱的接縫和粘接式箱壁的破損情況。
將瓦楞紙箱在規定的條件下按規定的時(shí)間和噴水量進(jìn)行噴淋，評定紙箱承受水的侵襲能力和紙箱對內裝物品的保護能力。
