瓦楞紙箱抗壓強度計算與原紙測試
瓦楞紙箱抗壓強度計算與原紙測試
瓦楞紙箱是由各層面的瓦楞原紙構(gòu)成，瓦楞紙箱的抗壓公式是根據(jù)紙板原紙的物理性能計算瓦楞紙箱的抗壓強度，我們可以根據(jù)預(yù)定的瓦楞紙箱的抗壓強度要求選擇一定的瓦楞紙板原紙。而只有明確的了解了原紙的各種性能，才能在下一步工序中，根據(jù)生產(chǎn)的需要，對各種類型、各種規(guī)格的紙張進(jìn)行組合配置，生產(chǎn)出符合用戶需求的產(chǎn)品。
事實上，瓦楞紙箱的抗壓強度是一個比較復(fù)雜的問題，因為構(gòu)成瓦楞紙板的箱板原紙和瓦楞原紙是各向異性的，不均勻的，而且纖維材料還具有粘彈性質(zhì)，在制成箱板的過程中，原紙受到不同溫度、黏合劑和外力的作用，自身已經(jīng)發(fā)生了很多變化，所以從原紙到瓦楞紙板，以及到瓦楞紙箱的物理性能之間的變化是不定向的，而如何從原紙物理性能計算紙板以及紙箱的物理性能，一直是紙箱研究和制造行業(yè)探討的課題。為了更好的生產(chǎn)各類紙箱產(chǎn)品，我們有必要來了解一些原紙紙張性能檢測方面的知識。
抗壓強度計算
現(xiàn)有的抗壓強度計算公式很多，但大多是沿用國外的，不易理解和記憶，很難使中國現(xiàn)有的瓦楞紙箱設(shè)計人員掌握。而在各企業(yè)當(dāng)中，因抗壓設(shè)計的難度往往使價格設(shè)計與紙箱抗壓強度設(shè)計脫離開，容易造成原料的浪費或抗壓不夠的質(zhì)量問題。而抗氏公式在設(shè)計與生產(chǎn)的銜接中，避免了設(shè)計中的盲目性，增加了生產(chǎn)之初對紙箱抗壓強度的可預(yù)測性。
瓦楞紙箱是由各層面的瓦楞原紙構(gòu)成，抗氏公式是根據(jù)紙板原紙的物理性能計算紙箱的抗壓強度，看其能否滿足要求；也可以根據(jù)預(yù)定瓦楞紙箱的抗壓強度要求，選擇一定的瓦楞紙板原紙。
P=Px?K P—瓦楞紙箱的空箱抗壓強度(單位N),
Px—瓦楞紙板原紙的橫向綜合環(huán)壓強度(單位N/cm)。
其中，三層瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強度的計算公式為：
Px=(R1+R2+RmC)／15.2
五層瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強度的計算公式為：
Px=(R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2)／15.2
Rn---面紙橫向環(huán)壓強度的測試力值(N/0.152m)
Rmn---楞紙橫向環(huán)壓強度的測試力值(N/0.152m)
C---瓦楞收縮率，即瓦楞芯紙與面紙的長度之比。(CA=1.532,CC=1.477,CB=1.361)
K—綜合環(huán)壓在紙箱空箱抗壓強度中的有效值，計算公式為：
K三A=30.3+0.275Z-0.0005Z2
K三C=27.9+0.265Z-0.0005Z2
K三B=24.6+0.235Z-0.0005Z2
K五AA=41.7+0.355Z-0.0005Z2
K五BB=33.2+0.305Z-0.0005Z2
K五CC=38.1+0.345Z-0.0005Z2
K五AB=38.2+0.335Z-0.0005Z2
K五AC=40.2+0.355Z-0.0005Z2
K五BC=35.7+0.325Z-0.0005Z2
三A---三層A楞箱,三層箱周長的取值范圍：70-200cm
五AC---五層AC楞箱，五層箱周長的取值范圍：70-300cm
各企業(yè)在生產(chǎn)過程中只會涉及到部分楞型，所以只需根據(jù)本企業(yè)的所用楞型選擇相對應(yīng)的抗氏公式。根據(jù)楞型與原紙的環(huán)壓力值計算出綜合環(huán)壓，再將紙箱周長帶入與楞型相對應(yīng)的K值的計算公式，綜合環(huán)壓與K值的乘積即為紙箱的抗壓強度。我們也可以根據(jù)預(yù)定的紙箱的抗壓強度與周長選擇合適的紙板原紙，同時還可以利用計算出的抗壓強度對各生產(chǎn)工序進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)。
在大多的抗壓計算公式中，多是利用原紙環(huán)壓強度來進(jìn)行計算，而事實上影響紙箱抗壓的不單單是原紙的環(huán)壓強度，影響瓦楞紙箱抗壓強度的因素有很多，但就紙張來說，應(yīng)該包括紙張的環(huán)壓強度，抗張強度，緊密度，以及紙張的防水性和吸水性等等。
長網(wǎng)紙機(jī)與圓網(wǎng)紙機(jī)纖維排列不同，圓網(wǎng)紙機(jī)生產(chǎn)的紙張由于機(jī)械工藝的原因纖維的排列規(guī)則成有序狀，紙漿不容易掛勻，紙張透過強光看上去成棉絮狀，質(zhì)地不勻，容易出現(xiàn)透光現(xiàn)象；而長網(wǎng)紙機(jī)恰好相反，纖維的排列錯綜復(fù)雜，趨于無序狀，掛漿均勻，紙張透過強光看上去質(zhì)地均勻，無明顯的透光現(xiàn)象，由于纖維排列的不同，影響了長網(wǎng)原紙與圓網(wǎng)原紙的各項物理指標(biāo)。
原紙測試
環(huán)壓測試，瓦楞原紙的環(huán)壓測試分縱向的環(huán)壓強度和橫向的環(huán)壓強度，在環(huán)壓測試取樣測試時需要注意一點，縱向的環(huán)壓強度取樣時需要與紙幅幅寬方向一致，橫向的環(huán)壓強度取樣時需要與紙幅長度方向一致，在測試過程中我們會發(fā)現(xiàn)，盡管長網(wǎng)紙機(jī)的纖維的排列趨于的無序狀，橫向環(huán)壓強度總是會比縱向環(huán)壓強度低，而作為0201型瓦楞紙箱來說，橫向的環(huán)壓強度才是和瓦楞的受力方向是一致的，也就是說在進(jìn)行紙張的等級判定或進(jìn)行抗壓計算時，瓦楞原紙橫向的環(huán)壓強度為測試的有效強度。長網(wǎng)紙機(jī)在進(jìn)行了纖維的無序排列的同時增加了橫向環(huán)壓測試時纖維的承受數(shù)量，從而增強了瓦楞原紙的橫向環(huán)壓強度，同時由于纖維的無序排列，增強了纖維間的牢固度，進(jìn)而保證了瓦楞紙箱抗壓強度的穩(wěn)定性，使得單體紙箱之間的抗壓力值的落差減小。
關(guān)于抗壓公式中的環(huán)壓取值我們應(yīng)該遵循標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境的測試結(jié)果，以減少因測試環(huán)境的改變帶來的測試值之間的誤差。我們都知道，空氣的濕度對于瓦楞原紙的環(huán)壓強度以及紙箱的抗壓都會帶來一定的影響，如果我們在測試原紙時的環(huán)境過于干燥，環(huán)壓測試時力值會比實際上高，而如果使用環(huán)境過于潮濕，我們用這種高出的力值進(jìn)行抗壓設(shè)計，勢必會造成不**的質(zhì)量隱患；反之，如果測試環(huán)境過于潮濕而使用環(huán)境過于干燥，紙張的環(huán)壓測試時力值會很低，而我們用這種很低的力值進(jìn)行抗壓強度的設(shè)計，勢必會造成原材料的浪費。在利用測試值進(jìn)行抗壓計算的時候，我們首先需要在自己公司內(nèi)部進(jìn)行驗證，一般情況下，我們應(yīng)該保證一個計算值的**系數(shù)，一般選擇1.2，即計算值為1，而實際抗壓應(yīng)該能夠達(dá)到計算值的1.2倍，以防止紙箱個體之間的差異或一些外部環(huán)境的改變造成的抗壓不夠。
抗張強度，瓦楞原紙的抗張強度取決原紙的纖維結(jié)構(gòu)和以及纖維之間的粘結(jié)力，抗張強度的好壞不但影響原紙在使用過程中在機(jī)械中的耐拉力，同時也會影響到紙箱成型以后的抗壓質(zhì)量，通常情況下，如果紙張的環(huán)壓強度很好，而裂斷長及抗張強度不好時，往往會造成紙箱在抗壓測試時的變形量大，*終邊形如手風(fēng)琴狀，這是因為由于纖維的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)或者是纖維間的連接力差，而當(dāng)紙箱進(jìn)行抗壓測試時，先是壓線邊緣的纖維受力，而這種疏松無力的纖維不能很好地將紙箱受到的力傳達(dá)到紙箱的整體，只是被動的局部在承壓，隨著邊緣的局部塌潰，受力部位再逐步的朝箱體中間移動，就形成了變形如手風(fēng)琴狀的測試現(xiàn)象。而抗張強度如果很好的話，則不會出現(xiàn)此類情況，紙箱會在變形量很小的情況下承受很大壓力，如果再加碼，紙箱會因整體不能承受壓力而從箱面中心坍塌。
紙張的緊密度測試原紙在生產(chǎn)過程中壓榨效果，緊密度的優(yōu)劣會影響到纖維之間的牢結(jié)度進(jìn)而影響到原紙的環(huán)壓強度及抗張強度，而*終影響到紙箱的抗壓強度，而由于紙張的緊密度不夠，還會影響到紙箱吸潮性，使得紙箱在使用或存放過程中過度吸潮而降低紙箱本身的抗壓強度。
判定紙張優(yōu)劣的不是單一從某一項物理指標(biāo)來判定，紙張的物理性能應(yīng)該是一個綜合的指標(biāo)。有時候紙箱使用客戶為了防止紙箱企業(yè)偷工減料，在對于紙箱的抗壓指標(biāo)提出要求的同時，又對原紙的搭配提出了過高的克重要求，而紙箱企業(yè)為了應(yīng)付客戶的要求，只有增加紙張克重降低紙張檔次來保證成本。客戶的這種要求已經(jīng)將低克重高強度的瓦楞原紙拒之門外，其實從綜合性能上來考慮，低克重高強度的瓦楞原紙要比低檔次高克重的瓦楞原紙穩(wěn)定的多，而且由于原紙的穩(wěn)定性減少了紙箱物理性能個體間的差異，增加了紙箱使用的**性，而低檔次高克重的紙張很難達(dá)到這種效果。在抗壓設(shè)計當(dāng)中由于低檔次原紙的不穩(wěn)定性，很難準(zhǔn)確地進(jìn)行抗壓估算，紙箱完成后物理性能個體之間的差異很大，而其中摻雜的劣質(zhì)品，在紙箱的使用或運輸過程中將成為*先的破損點影響整批紙箱的使用。
在紙箱的抗壓當(dāng)中，原紙起著決定性的作用，我們需要付出一定的努力對各種原紙進(jìn)行檢測與判定，對各類紙張進(jìn)行合理的配置，才能生產(chǎn)出符合物理性能要求的紙箱。而紙箱抗壓是一個綜合的控制過程，在生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)盡量減少因工藝的不合理造成的對紙箱抗壓的影響，損失紙箱抗壓強度就相當(dāng)于浪費原紙，這是*大的隱性浪費，勢必造成一種惡性循環(huán)，將大大增加紙箱的制作成本，于生產(chǎn)之初就對各種原紙的性能了如指掌，在實際生產(chǎn)中才能按需配紙。
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