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瓦楞紙箱是現(xiàn)代包裝中使用最廣泛的包裝容器之一，因其質(zhì)輕、易折疊、價格便宜、可重復(fù)利用等優(yōu)點，使其用量得到顯著增加。隨著瓦楞紙箱應(yīng)用市場的擴大，紙箱用戶對其質(zhì)量和性能愈發(fā)苛刻，要求瓦楞紙箱在各種環(huán)境下，應(yīng)具備足夠的承受外界載荷時的力學(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的耐壓強度及對內(nèi)容物的保護能力，通常用抗壓強度來表示。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，凱利卡特公式被公認為計算結(jié)果相對誤差最小的公式：

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，cm；aXZ為瓦楞常數(shù)；J為紙箱常數(shù)；

通過公式，我們可以看出原紙的綜合環(huán)壓強度，以及紙箱的周長與瓦楞紙箱的抗壓強度有著直接關(guān)系。除此之外，成型工藝和外界環(huán)境因素也會發(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。

瓦楞紙箱抗壓強度試驗機

一、原紙的質(zhì)量影響

 1、原紙的定量
定量，即為紙張克重。對于同纖維結(jié)構(gòu)和制造工藝的原紙來說，其環(huán)壓強度等于該原紙的定量乘以環(huán)壓指數(shù)。GB/T 13023-2003列舉了不同類型的瓦楞原紙的環(huán)壓指數(shù)，見表1。因此，同材質(zhì)的瓦楞原紙的環(huán)壓強度，取決于實際應(yīng)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(chǔ)上，原紙定量的穩(wěn)定性，即紙張各處的厚度是否均勻一致也是影響著成品紙箱抗壓性能穩(wěn)定性的重要原因。

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(jié)構(gòu)緊密程度的指標，決定著原紙的剛性、強度、透氣性和吸收性等特性。當(dāng)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(jié)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(gòu)成，經(jīng)過一系列加工，會含有一定量的水分，正常應(yīng)控制在9%~12%，利于瓦楞成型。若原紙含水量低于9%時，施膠后原紙會吸濕而產(chǎn)生氣泡，減少了瓦楞與面紙/里紙的粘結(jié)面積。若原紙含水量過高，則施膠易擴散，降低了粘合強度。

于此同時，施膠度也會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(wěn)定，進而保障成品紙箱的抗壓強度。但是，若施膠度過高，即水分含量較低，原紙纖維會變的松脆，影響成箱后的抗壓強度。若原紙的施膠度過低，則無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(yīng)用最為廣泛。A型楞是最先發(fā)明的一種瓦楞形狀，具有最大的瓦楞間距和高度，單位長度內(nèi)瓦楞數(shù)量最少，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，瓦楞高度最低，單位長度瓦楞密度大，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(wěn)定性好。C型楞的楞高和單位長度內(nèi)的瓦楞數(shù)均介于A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，成箱后的抗壓強度從高到低依次為A、C、B、E。在實際應(yīng)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(jié)合的方式構(gòu)成三層、五層或七層的瓦楞紙板。

除了楞形以外，構(gòu)成瓦楞紙板的波形也會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(jù)實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

2、瓦楞紙箱的長、寬、高
在瓦楞用紙的材質(zhì)與楞形、波形一致的情況下，成品紙箱的長寬高設(shè)計與其抗壓強度有著緊密的聯(lián)系。根據(jù)經(jīng)驗，瓦楞紙箱的長寬之比在1~1.8之間，對其抗壓強度的影響最小，僅為±5%，當(dāng)二者比例為1.5左右時，紙箱的抗壓強度最高[1]。此外，紙箱的高度不宜過高，應(yīng)控制在350~650mm之間[2]，當(dāng)高度增加時，不穩(wěn)定性驟增，抗壓強度也會隨之下降。因此在設(shè)計紙箱的尺寸時，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(shè)計越來越受到重視，殊不知，印刷工藝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(xiàn)在兩個方面：

（1）印刷壓力的影響。傳統(tǒng)印刷過程會對瓦楞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）油墨的浸潤影響。油墨是印刷工藝不可或缺的組成部分，但它會對瓦楞紙板表面產(chǎn)生浸潤作用，嚴重降低紙箱的抗壓強度。當(dāng)印刷面積大以及套印次數(shù)多的時候，則會使這種浸潤作用更加明顯。

三、環(huán)境因素——濕度影響
根據(jù)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(jù)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最大，達到17%；其次是相對濕度80%至90%區(qū)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、瓦楞紙箱抗壓強度的精確測算
文章前面已經(jīng)介紹過經(jīng)典的抗壓強度計算公式-——凱利卡特公式，雖然精確度已獲公認，但不可否認，這是一個基于靜態(tài)因素的測算公式，無法反映出成型工藝、印刷設(shè)計和環(huán)境因素的動態(tài)影響，經(jīng)此公式測算的抗壓強度與實際仍有一定差距。因此，現(xiàn)代企業(yè)更多的是利用紙箱抗壓試驗機進行精確測量。標準GB/T 4857.4-2003《包裝 運輸包裝件基本試驗》規(guī)定了抗壓強度的測試方法，下面結(jié)合XYD-15K紙箱抗壓機進行簡單介紹。

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行加壓，直至試樣損壞或達到預(yù)定載荷和位移值時為止。由此衍生為三種抗壓試驗?zāi)Ｊ剑?ldquo;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(yù)處理。將樣品箱置于23℃，50%RH的環(huán)境下4小時進行試樣調(diào)節(jié)。

2、將預(yù)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(shè)置預(yù)定壓力（“定形變測壓力”模式則需預(yù)設(shè)形變量）、初始載荷值等參數(shù)，并調(diào)整高度參數(shù)至試樣高度值，其中初始載荷值的設(shè)定是為了使上壓板與試樣達到充分接觸，可參照表3進行設(shè)置。啟動試驗，上壓板在系統(tǒng)的控制下以適當(dāng)?shù)乃俣认蛳逻\行，當(dāng)試樣所受的壓力達到初始載荷值時，位移量自動清零，當(dāng)壓力繼續(xù)增大至設(shè)定壓力值時，儀器自動結(jié)束試驗，并顯示試樣的變形量。而“壓潰”模式則無需壓力和位移量設(shè)置，試樣所承受的壓力值曲線不斷上升，在試樣壓潰的節(jié)點達到峰值后開始下降，當(dāng)壓力值降到最大值的70%時，自動結(jié)束試驗。

紙箱抗壓試驗

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，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(xiàn)代生產(chǎn)中的地位越來越重要，其質(zhì)量關(guān)系到商品的儲運安全。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(shè)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(yīng)加強紙箱抗壓強度的檢測，通過把握力值與變形量的變化曲線，結(jié)合各影響因素，進一步完善瓦楞紙箱的質(zhì)量。