影响瓦楞纸箱抗压强度之要素

1、影響瓦楞紙箱抗壓強度之要素（1）上海源鶴 點擊數：675  錄入時間：2008-8-26概述:  紙箱最重要的功能在於它對商品具有良好的保護性，而紙箱的整體抗壓強度則是紙箱保護性能的綜合體現，抗壓強度對紙箱的重要性是不容忽視的。近幾年來，隨著我國包裝業的快速發展，許多工廠對紙箱的認識逐漸從憑手感判斷紙箱的優劣發展到運用各種儀器對紙箱的物理性能進行測試分析的階段，很多廠家還配備了抗壓儀對紙箱抗壓強度進行測試。不僅如此，許多客戶特別是國外一些大型跨國公司對紙箱的認識也發生了深刻變化，即從關注紙板耐破強度逐漸轉向紙箱的抗壓強度，並將抗壓強度作為品質驗收的最重要的指標。&

2、#160; 如此一來，如何為客戶提供滿足抗壓強度要求的紙箱便成為眾多紙箱廠關注的焦點。特別是近二年原紙價格居高不下，紙箱利潤空間一縮再縮的情況下，製造出用紙成本最省而又能滿足客戶抗壓要求的紙箱已成為眾多生產廠家的共同目標。 以下將著重就影響紙箱抗壓強度的因素、紙箱抗壓強度的推算方法、抗壓強度的用紙配置方法及抗壓強度的測試方法等幾個方面對紙箱的抗壓強度進行綜合論述與分析，有些地方難免會有疏漏，期望能為同行提供有益的參考。 影響紙箱抗壓強度的因素:  影響紙箱抗壓強度的因素有很多，大致可歸納為邊壓強度、結構尺寸、加工工藝及水分四類。由於各因素的交互影響，常常導致我們對

3、抗壓強度的預測產生一定偏差。同時，生產廠家往往因為對這些因素認識不足，在設計、印刷及後加工過程中處理不當，造成巨大的成本浪費及客戶投訴。因此，弄清這些因素的影響規律是十分必要的。一、瓦楞紙板的邊壓強度 邊壓強度又叫垂直抗壓強度，是對瓦楞紙板試樣以垂直方向施加壓力，施壓過程中紙板所能承受的最大力即為紙箱的邊壓強度。紙箱抗壓強度的高低主要取決於紙板邊壓強度，而邊壓強度則與組成瓦楞紙板的各層原紙的橫向環壓強度、紙板的坑型組合及紙板的粘合強度有關。  瓦楞紙板的邊壓強度主要與各層原紙的橫向環壓強度有關，一般來講，克重較高、造紙品質較好及緊度較高的原紙，其橫向環壓強度也相應越高。但並非克重高的

4、原紙環壓就一定比克重低的原紙高。以箱板紙為例，進口牛皮紙的橫向環壓指數可達到12N·m/g以上，而內地一些小型造紙廠生產的箱板紙僅為8N·m/g，相差30%。也就是說克重為175g/m2的進口牛卡其環壓強度相當於260g/m2的國產箱板紙。因此，鑒定紙箱保護性能的好壞，不能以紙箱用紙克重而論。  瓦楞紙板的結構設計是很科學的，其瓦楞的愣形就如一個個連接的拱形門，排成一排，相互支撐，形成三角結構體，強而有力，而且平面上也能承受一定壓力，富有彈性，緩衝力強，能起到防震和保護商品的作用。瓦楞形狀依圓弧半徑不同一般分為U形、V形和UV形三種。  U形的頂峰圓弧半

5、徑較大，呈圓弧形，如B楞、C楞； V形的波峰半徑較小，且尖，如A楞； UV形介於兩者之間，如AB 楞。 據試驗表明，V形楞在受壓初期歪斜度較小，但超過最高點，便迅速地破壞，而U形楞吸收的能量較高，當壓力消除後，仍能回復原狀，富有彈性，但耐壓強度不高。另外，V形楞節省瓦楞紙，粘合劑耗量較少，但加工時容易出現高低楞且粘合強度較差，瓦楞輥的磨損較快。UV形楞是結合了U形和V形的特點，目前得到廣泛的採用。   二、瓦楞紙板的各種坑型及其組合 單就單坑紙板來說，一般A坑紙箱抗壓強度最高，但易受到損壞； B坑強度較差，但穩定性好； C坑抗壓力及穩定性居中； *A型瓦楞具有較好

6、的防震緩衝性，另外垂直耐壓強度也較高； *B型瓦楞的峰端較尖，粘合面較窄，其瓦高度較小，可以節省瓦楞原紙，其平面抗壓能力超過A型瓦楞，B型瓦楞單位長度內瓦楞數目較多，與面紙有較多的支撐點，因而不易變形，且表面較平。在印刷時有較強的抗壓能力，可以得到良好的印刷效果。 *C型瓦楞兼有A型和B型瓦楞的特點，它的防震性能與A型相近，平面壓力能力接近B型瓦楞。 *E型瓦楞是最細的一種瓦楞，單位長度內的瓦楞數目最多，能夠承受較大的平面壓力，可適應膠版印刷需要，能在包裝面上印出品質較高的圖文，這種瓦楞紙板和硬紙板強度差不多。表1：三種楞型比校表 瓦楞種類平面壓力垂直壓力平行壓力A313B131C2

7、22注：1、平面壓力是指垂直於瓦楞紙板平面的壓力2、垂直壓力是指與瓦楞方向一致的壓力3、平行壓力是指垂直於瓦楞方向的壓力4、“1”代表最強，“2”次之，“3”表示弱根據上述不同類型瓦楞的不同特點，單瓦楞紙箱用A型和C型為宜，雙瓦楞紙箱用AB型，BC型相結合最為理想，接近表面的用B型，能起到抗衝擊力較強的作用，接近內層的用A型或C型彈性足、緩衝力強，采有用AB型或BC型結合，使紙箱的物理性能發揮兩個優越性。中包裝宜選用C型楞，E型瓦楞代替厚紙板，用於小包裝；最近幾年，國外又發展有F楞、G楞等比E楞更小的瓦楞，同時也開發出了K楞等特大瓦楞。除此之外，紙板粘合強度及坑形挺度也對紙板邊壓強度造成一定影

8、響。坑形越挺，粘合越好，邊壓強度越高。存在塌坑、倒楞、脫膠等缺陷的紙板強度，其邊壓強度會得到不同程度的消弱。三、紙箱長寬高尺寸及比例 大量的資料分析表明，紙箱的抗壓強度與紙箱周長、紙箱高度及紙箱長寬高比存在一定關係。紙箱周長越長，抗壓強度越高。且紙箱周長與抗壓強度存在一定的換算關係。 1、箱高在100350mm時，抗壓隨高度增加而稍有下降。2、箱高在350650mm區間時其抗壓強度幾乎不變。3、箱高大于650mm時，抗壓隨高度增加而降低，主要原因是高度增加，其不穩定性也相應增加。 *一般來講，紙箱長寬比例在11.8的範圍內,長度比對抗壓強度的影響僅為±5%；其中長度比RL=

9、1.21.5時，紙箱的抗壓值最高；*紙箱長度比為2：1時，抗壓強度下降約20%，因此設計紙箱時長寬比不宜超過2，否則會造成成本浪費。  四、堆碼時間及堆碼方式 紙箱的抗壓強度隨堆碼時間的延長而降低，這種現象稱為“疲勞現象”。試驗表明，在長期載荷的作用下，只要經歷一個月的時間，紙箱的抗壓強度就會下降30%，在經歷一年後，其抗壓強度就只有初始值的50%。  在設計紙箱材質時，對流通時間較長的紙箱應提高其安全係數。 紙箱的堆碼方式也對紙箱的抗壓強度產生一定影響。紙箱豎坑方向承受的壓力大大超過橫坑方向，紙箱堆碼是應保持豎坑方向受壓。從試驗結果來看，紙箱的箱角部位承受的壓力

10、最高，離箱角越遠，承壓力越低。因此紙箱在堆碼時應儘量保持箱角與箱角對齊疊放。  *常見的紙箱堆碼方式有三種：磚砌式、上下平行式及風車式，此三種方式中，上下平行式堆碼有利於保持箱角充分受壓，因而最為合理。而砌磚式及風車式應儘量避免。 五、紙箱開孔方式 部分紙箱上有通氣孔、手挽孔等，這些開孔也會對紙箱的抗壓造成重大影響。試驗表明，開孔越大，抗壓強度減損越大；開孔離頂、底部越近，離中心往左右越遠，抗壓強度越低；開對稱孔比不對稱孔的抗壓強度減損要小。  一般來說，側面各1個手挽使紙箱的抗壓強度降低20%，兩側面及正面各1個手挽使紙箱的抗壓強度降低30%。有些工廠在紙箱內壁

11、開孔部位貼一層加強卡，這樣不僅可以降低開孔給抗壓強度造成的影響，同時還可以防止手挽部位受力時發生破損，可謂一舉兩得的辦法。六、紙箱印刷工藝 紙箱的印刷工藝對抗壓強度的影響也不容忽視。印刷面積、印刷形狀及印刷位置對紙箱抗壓強度的影響各不相同。總的來說，印刷面積愈大、紙箱抗壓強度的降低比率也愈大。滿版實地，塊狀及長條狀印刷對抗壓強度的影響比較大，設計時應儘量避免。就紙箱印刷位置而言，印刷在正側嘜中間部位較邊緣部位的抗壓高。  大量試驗資料顯示，單色印刷使紙箱的抗壓強度降低6%8%,雙色及三色印刷使紙箱的抗壓強度降低10%15%，四色套印及整版面實地印刷使紙箱抗壓強度下降約20%。對於多色

12、印刷，採取先印刷，再腹面模切的預印加工工藝可以有效降低紙箱因印刷而造成抗壓強度減損的幅度。七、模切工藝 紙箱在進行模切加工過程中，由於受到外部重壓，紙箱的坑形會受到不同程度的損害，因而抗壓強度也會下降。比較而言，平壓平模切對抗壓影響比較小，圓壓圓及圓壓平模切對抗壓影響則大一些。譬如與印刷機連動的弧形啤切，可導致紙箱抗壓強度減少25%以上。 八、紙箱內襯件設計 許多紙箱的內部還包括EPE、紙塑等內襯件，紙箱內裝入內襯件後，其抗壓強度會提高。但內襯件的設計對抗壓提高的幅度也不一樣。 內襯件設計成直角比設計成圓角更有利於提高抗壓強度。九、紙箱堆放的溫濕環境 紙箱對溫濕環境比較敏感，溫度對紙

13、箱的抗壓強度影響較小，但濕度則非常明顯。隨著溫度和濕度的增加，紙箱抗壓強度呈明顯下降趨勢，在溫度30、濕度80%RH時開始急劇下降，當溫度為45、濕度95%RH時，抗壓強度下降幅度可達60%以上。通過大量的測試資料驗證，我們發現下面的公式推算出的結果比較接近真實值，並且計算簡單，易於掌握。附注1：紙箱抗壓強度的兩種推算公式如下；1、            由紙張環壓強度推算空箱抗壓強度 CP=k×CD總×L總1/3 CP:空箱抗壓強度（kgf） k：楞別係數（A=0

14、.748、B=0.612、AB=0.96） CD總：構成紙箱之各層紙張環壓強度和（kgf/152mm） =CD面+K1×CDBCD中K2×CDACD底 K1:B楞楞率1.36 K2:A楞楞率1.53 L總:紙箱周邊長度內徑之和(cm) =2×(LW)n×l L:紙箱內徑長 W:紙箱內徑寬 n:開孔數 l:沿周長方向之開孔長度 CP實= K1×K2×CP適用範圍：1、 適用于普通型瓦楞紙箱（0201型）；2、           

15、; 適用於紙箱高度在200600mm之間，寬長比在0.50.7之間；3、            高度低於200mm時，每下降10mm，CP值增大1%，高度高於600mm時，每上升10mm，CP值減少1%，但增減幅度最大不超過15%（K1）4、            當寬長比超出0.50.7之間時，每變化0.1，CP值減少4%（K2）    說明：

16、以上公式僅表明正常紙板加工成空箱與紙板換壓強度之間的關係，實際應用時應考慮印刷版面、開孔數目、開孔位置等各項因素。    例題：有一隻普通型瓦楞紙箱（0201型）內徑尺寸為556×465×187mm，材質為CM3M5,AB楞，於第一、三嘜中間部位各開手提孔一隻，規格為90×30mm,印刷版面為幾個簡單英文字母，試計算此紙箱空箱抗壓強度。解析：【AB楞楞別係數為0.96，環壓強度分別面9345、瓦144、中257、底304】 CD總=9345+1.36×144257+1.53×144304）÷9.8 =13

17、5kgf/152mm L總=2×（55.646.5）2×9=186cm CP=0.96×135×1861/3=738kgf *因箱高=18.7cm20cmK1=101% *又因W:L=46.5:55.6=0.84K2=94% *所以CP實=738×1.01×0.94700 kgf以上計算結果雖為空白紙箱之抗壓強度,但因印刷版面簡單開孔位置較合理,故可以認為CP實即為所求之紙箱抗壓值.2、由紙板邊壓強度計算紙箱抗壓強度CP=5.874×ET×C CP表示紙箱抗壓，單位N 5.874為係數E表示紙板邊壓強度,單位N/m

18、T表示紙板厚度,單位mC表示紙箱周長,單位m 例題: 一隻規格為360×325×195mm的普通開槽型瓦楞紙箱,坑形為C坑,紙板厚度為3.6mm,測得紙板的邊壓強度4270N/m,試推算其整箱抗壓值. 解析: 可知紙箱周長為2×(0.36+0.325)=1.37m,紙板厚度為0.0036m,邊壓強度4270N/m 根據公式;紙箱抗壓強度B=5.874×4270×0.0036×1.37=1761N/m附注2;由紙張的環壓強度推算紙板邊壓強度的方法1、       &#

19、160;    瓦楞紙板的邊壓強度等於組成紙板各層原紙的橫向環壓強度之和，對於坑紙，其環壓值為原紙環壓強度乘以對應的瓦楞伸長係數。a.單瓦楞紙板 ES=(L1+L2+r×F) b.雙瓦楞紙板 Ed=(L1+L2+L3+r×F+r1×F1) c.三瓦楞紙板 Et=(L1+L2+L3+L4+ r×F+r1×F1+r×F2)式中L1、L2、L3、L4分別為瓦楞紙板面紙、裡紙及中隔紙的環壓強度（N/m）;F、F1、F2表示芯紙的環壓強度（N/m）;r、r1、r2表示瓦楞伸長係數（見下表）楞型ACBE伸長係數（r）

20、1.531.421.401.32紙板厚度（mm）5431.5 備註: 1、不同瓦線設備，即使是同一種楞型，由於瓦楞輥的尺寸不同，瓦楞的伸長係數也存在差異，所以紙箱企業在使用上表推算時應根據本工廠的設備情況對伸長係數調整； 2、雙坑、三坑紙板的厚度就是各單坑厚度簡單相加。    例題：有一款K4A紙板，用紙配置為230K/130F/160A,已知230K的橫向環壓強度為2208N/m,130F的環壓為516 N/m，160A的環壓1328N/m，求邊壓強度。解析:查表得C瓦楞伸長係數為r=1.42根據公式ES=(L1+L2+r×F)=2208+1328+1

21、.42*516=4269N/m附注3；由紙張破裂強度推算紙板破裂強度 BS=BS面+BS中+BS底 其中；BS為紙板破裂強度 BS面為面紙破裂強度 BS中為中紙破裂強度BS底為底紙破裂強度 說明：a.紙板的破裂強度等於除瓦楞紙外其餘各層原紙破裂強度之和； b.一般單面機與複合機的問題會導致BS送紙損失約510%，實測情形應當扣除。      例題： 計算材質CM3M5的破裂強度值。BS=BSC+BS3+BS5 =668+431+595 =1694kpa =17.28kgf/cm2 BS實=BS×90%=1694*0.9=1525kpa

22、=15.56kgf/cm2附注4;由紙箱堆放條件推算空箱抗壓強度 CP=k×(H/h-1)×WG=k×(N-1)×WG CP:空箱抗壓強度(kgf)k:劣化係數,一般存放條件取值為2 H/h:堆碼高度除以紙箱外徑高度取整數,國標規定堆碼高度不超過3m N:紙箱堆碼層數 WG:紙箱裝物品後之毛重(kg) 說明:k的取值應考慮倉庫溫度、濕度、貨物運輸方式、存儲時間、堆碼方式、紙箱盛裝物品形態等。     例題；公司有一客戶使用AB楞瓦楞紙箱盛裝電腦印表機，紙箱外徑尺寸為340*260*250mm，紙箱毛重12kg，倉庫

23、為一般電子廠房，儲存器不超過三個月，試問此紙箱最小空箱抗壓應為多少？ 解析：劣化係數取數值2 堆碼高度取國標，最大3m CP=2×(3÷0.25-1)×12=264kg附注5：紙箱抗壓強度設計公式 P=G×(n-1)×K 【P表示紙箱空箱抗壓、G表示單個裝機後紙箱總重量、N表示紙箱裝箱後的堆碼層數、K表示安全係數】 例題；一款紙箱裝箱後總重量為15kg，其堆碼層數9層，其安全係數設定為5.5,則其抗壓值最低為多少?解析:代入公式P=G×(n-1)×K=15×8×5.5=660kg備註;安全係數可

24、以在各種各樣能導致抗壓強度降低的主要因素確定的前提下,根據公式計算出K=1÷(1-a)(1-b)(1-c)(1-d)(1-e)其中a、b、c、d、e分別表示溫濕度變化、堆放時間、堆放方法、裝卸過程等及其它因素所導致紙箱抗壓降低率。     例題：有一款紙箱，紙箱裝貨後總重量為18kg,紙箱最高堆碼層數為5層，紙箱為單色印刷，兩側嘜各有一個手挽，通過貨櫃船運到美國，要求坑型為BC坑，尺寸為415×124×230cm，請設計紙箱用紙配置。 第一步；設定安全係數 因是通過貨櫃出口，則設定溫濕度變化導致紙箱抗壓值降低率為60%，設定

25、堆放時間導致的降低率為30%，堆碼方法導致的降低率為20%，裝卸情況為加特殊說明，設定裝卸過程導致的降低率為20%。則其安全係數K=1÷1-0.6(1-0.3)(1-0.2)(1-0.2)=5.6第二步；推算抗壓強度（根據下表查處各種因素所影響的抗壓減損率）裝箱後溫濕度環境變化溫濕環境裝箱後從出廠到銷售過程中，存儲於乾燥蔭涼環境裝箱後通過陸路流通，但紙箱所處的溫濕環境變化較大裝箱後入貨櫃，走海運出口。抗壓強度減損率10%30%60%裝箱後堆碼時間長短堆碼時間堆碼時間不超過一個月堆碼12個月左右堆碼時間3個月以上抗壓強度減損率15%30%40%裝箱後堆放方法堆放方法紙箱採用角對角平行式

26、堆碼紙箱堆放時不能箱角完全對齊，但堆放整齊紙箱雜亂堆放抗壓強度減損率5%20%30%裝卸流通過程裝卸流通情況流通過程中僅裝卸一次，且裝卸時很少受到撞擊雖經多次裝卸，但裝卸時對紙箱撞擊較少。從工廠到超市需經過多次裝卸，且運輸過程中常受撞擊。抗壓強度減損率10%20%50%其它需考慮的因素其它影響因素糊料加入了防水耐潮的添加劑（安全係數設計時可從溫濕環境對抗壓的影響中減去）內裝物本身為貴重易損件，對紙箱的保護性要求非常高。抗壓強度減損率-10%60% 根據抗壓設計公式P=G×(n-1)×K 則該款紙箱的抗壓值應為P=18×（5-1）×5.6 =403kg(3

27、955N) 第三步：根據印刷加工工藝對抗壓強度進行修正（需要增加值） 因紙箱為單色印刷，兩邊各打一個手挽，所以需要對推算的抗壓強度予以修正，以補償印刷加工工藝給抗壓帶來的減損。單色印刷使抗壓減少6%，手挽使抗壓減少20%，則紙箱抗壓強度設定為；3955×（1+26%）=4983N 第四步；根據抗壓強度推算公式反推出紙板邊壓強度 根據尺寸可知周長為1.078m,根據坑型可知紙板厚度為0.0065m，已知紙箱抗壓要求為3559N。  則代入紙箱抗壓推算公式： B=5.874×E×T×C 4983=5.874×E×1.078

28、15;0.0065E=10135N/m,則紙板的用紙配置必須達到10135N/m的邊壓強度才能滿足該款紙箱的要求。第五步：最後確定合理的用紙配置根據邊壓強度公式，紙板的楞型，並結合工程那個原紙的橫向環壓強度的參數確定最合理的用紙配置。      紙箱抗壓強度值修正印刷工藝修正（瓦楞板為印刷底材）印刷工藝單色印刷雙色及三色印刷四色套印，滿版面實地抗壓強度調整減68%，文字內容越多，印刷面積越大，減幅越大。減1015%，文字內容越多，印刷面積越大，減幅越大。四色套印減20%，滿版面實地減20%，滿版實地加多色減30%。長寬高尺寸及比例高度及長寬比長

29、寬比大於2箱高超過65cm抗壓強度調整減20%減8%開孔方式開孔方式及位置紙箱側嘜各加一通氣孔兩側嘜各一個挽手兩側嘜各一個挽手，正嘜一個手挽。抗壓強度調整減15%減20%減30%模切工藝模切工藝平壓平啤切圓壓平啤切圓壓圓啤切抗壓強度調整減5%減20%減25% 十、紙板箱材質搭配原則1、            紙張面紙克重最大，底紙次之；2、            A楞芯紙克重應

30、比B楞芯紙克重大；3、            面、底紙克重差異應不超過50g/m2;4、            瓦楞芯紙克重應不超過相應的面、底紙；5、            面、底紙搭配同類紙為佳；6、     

31、60;      面紙應選用表面處理光滑、顏色穩定、破裂強度高的原紙；7、            秋冬季節應使用吸水度較高之原紙；8、            梅雨季節應使用吸水度較低之原紙。十一、紙箱水分含量與抗壓關係對照表紙板含水量%8910111213141516抗壓強度指數%1009081736659534843十二、紙箱抗壓與高溫高濕 在我國的珠三角與長三角地區，由於大多數外銷商品採用貨櫃裝載並通過海運出口的方式，在長達數十天的海運途中，貨櫃裡面的溫濕度可高達45、93%RH，此時紙箱的承壓力比正常狀況下降60%以上，很容易造成紙箱坍塌。造成此種情況的主要原因是漿糊在高溫高濕下易產生“乳化現象”的緣故。由於瓦楞紙板由漿糊粘合而成，通常情況下瓦楞紙板糊線部位的漿糊為固態，但如果紙箱長時間存放在高溫高濕