瓦楞紙箱抗壓強度計算與原紙測試

更新時間：2009-07-20

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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成，瓦楞紙箱的抗壓公式是根據紙板原紙的物理性能計算瓦楞紙箱的抗壓強度，我們可以根據預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，根據生產的需要，對各種類型、各種規格的紙張進行組合配置，生產出符合用戶需求的產品。
    事實上，瓦楞紙箱的抗壓強度是一個比較復雜的問題，因為構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，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，自身已經發生了很多變化，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探討的課題。為了更好的生產各類紙箱產品，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，很難使中國現有的瓦楞紙箱設計人員掌握。而在各企業當中，因抗壓設計的難度往往使價格設計與紙箱抗壓強度設計脫離開，容易造成原料的浪費或抗壓不夠的質量問題。而抗氏公式在設計與生產的銜接中，避免了設計中的盲目性，增加了生產之初對紙箱抗壓強度的可預測性。
瓦楞紙箱是由各層面的瓦楞原紙構成，抗氏公式是根據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；也可以根據預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壓強度（單位N/cm）。
其中，三層瓦楞紙板原紙的綜合環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壓強度的計算公式為：
    Px=（R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2）／15.2
    Rn---面紙橫向環壓強度的測試力值（N/0.152m）
Rmn---楞紙橫向環壓強度的測試力值（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
    各企業在生產過程中只會涉及到部分楞型，所以只需根據本企業的所用楞型選擇相對應的抗氏公式。根據楞型與原紙的環壓力值計算出綜合環壓，再將紙箱周長帶入與楞型相對應的K值的計算公式，綜合環壓與K值的乘積即為紙箱的抗壓強度。我們也可以根據預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工序進行作業指導。
在大多的抗壓計算公式中，多是利用原紙環壓強度來進行計算，而事實上影響紙箱抗壓的不單單是原紙的環壓強度，影響瓦楞紙箱抗壓強度的因素有很多，但就紙張來說，應該包括紙張的環壓強度，抗張強度，緊密度，以及紙張的防水性和吸水性等等。
長網紙機與圓網紙機纖維排列不同，圓網紙機生產的紙張由于機械工藝的原因纖維的排列規則成有序狀，紙漿不容易掛勻，紙張透過強光看上去成棉絮狀，質地不勻，容易出現透光現象；而長網紙機恰好相反，纖維的排列錯綜復雜，趨于無序狀，掛漿均勻，紙張透過強光看上去質地均勻，無明顯的透光現象，由于纖維排列的不同，影響了長網原紙與圓網原紙的各項物理指標。
原紙測試
環壓測試，瓦楞原紙的環壓測試分縱向的環壓強度和橫向的環壓強度，在環壓測試取樣測試時需要注意一點，縱向的環壓強度取樣時需要與紙幅幅寬方向一致，橫向的環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現，盡管長網紙機的纖維的排列趨于的無序狀，橫向環壓強度總是會比縱向環壓強度低，而作為0201型瓦楞紙箱來說，橫向的環壓強度才是和瓦楞的受力方向是一致的，也就是說在進行紙張的等級判定或進行抗壓計算時，瓦楞原紙橫向的環壓強度為測試的有效強度。長網紙機在進行了纖維的無序排列的同時增加了橫向環壓測試時纖維的承受數量，從而增強了瓦楞原紙的橫向環壓強度，同時由于纖維的無序排列，增強了纖維間的牢固度，進而保證了瓦楞紙箱抗壓強度的穩定性，使得單體紙箱之間的抗壓力值的落差減小。
關于抗壓公式中的環壓取值我們應該遵循標準環境的測試結果，以減少因測試環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境過于干燥，環壓測試時力值會比實際上高，而如果使用環境過于潮濕，我們用這種高出的力值進行抗壓設計，勢必會造成不安全的質量隱患；反之，如果測試環境過于潮濕而使用環境過于干燥，紙張的環壓測試時力值會很低，而我們用這種很低的力值進行抗壓強度的設計，勢必會造成原材料的浪費。在利用測試值進行抗壓計算的時候，我們首先需要在自己公司內部進行驗證，一般情況下，我們應該保證一個計算值的安全系數，一般選擇1.2，即計算值為1，而實際抗壓應該能夠達到計算值的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構和以及纖維之間的粘結力，抗張強度的好壞不但影響原紙在使用過程中在機械中的耐拉力，同時也會影響到紙箱成型以后的抗壓質量，通常情況下，如果紙張的環壓強度很好，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，zui終邊形如手風琴狀，這是因為由于纖維的質地、結構或者是纖維間的連接力差，而當紙箱進行抗壓測試時，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琴狀的測試現象。而抗張強度如果很好的話，則不會出現此類情況，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過程中壓榨效果，緊密度的優劣會影響到纖維之間的牢結度進而影響到原紙的環壓強度及抗張強度，而zui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。
    判定紙張優劣的不是單一從某一項物理指標來判定，紙張的物理性能應該是一個綜合的指標。有時候紙箱使用客戶為了防止紙箱企業偷工減料，在對于紙箱的抗壓指標提出要求的同時，又對原紙的搭配提出了過高的克重要求，而紙箱企業為了應付客戶的要求，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定的多，而且由于原紙的穩定性減少了紙箱物理性能個體間的差異，增加了紙箱使用的安全性，而低檔次高克重的紙張很難達到這種效果。在抗壓設計當中由于低檔次原紙的不穩定性，很難準確地進行抗壓估算，紙箱完成后物理性能個體之間的差異很大，而其中摻雜的劣質品，在紙箱的使用或運輸過程中將成為zui先的破損點影響整批紙箱的使用。
    在紙箱的抗壓當中，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行檢測與判定，對各類紙張進行合理的配置，才能生產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，在生產當中應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于浪費原紙，這是zui大的隱性浪費，勢必造成一種惡性循環，將大大增加紙箱的制作成本，于生產之初就對各種原紙的性能了如指掌，在實際生產中才能按需配紙。
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