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瓦楞纸箱抗压强度的分析、设计与控制
作者:保定市跃进纸箱有限公司 抗英杰
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瓦楞纸箱/纸包装展厅
牛皮纸, 瓦楞纸箱, 美纹纸, 纸袋, 纸箱抗压试验机, ...
瓦楞纸箱抗压强度的测试分析

瓦楞纸箱抗压强度是指在压力试验机均匀施加动态压力下至箱体破损的最大负荷及变形量。

抗压测试过程分四个阶段:第一是预加负荷阶段,确保纸箱与抗压机压板接触;第二是横压线被压下阶段,此时负荷略有增加,变形量变化很大;第三是纸箱侧壁受压阶段,此时负荷增加快,变形量增加缓慢;第四是纸箱被完全破坏时,此时为纸箱的压溃点。因为在纸箱的整个承压过程中主要是四个角受力,约占整个受力总量的三分之二,所以在生产过程中,我们应尽量减少对纸箱四个角周围瓦楞的破坏。

纸箱的抗压强度分为有效值与最终值。抗压测试时力值的变化有时是由慢到快直接至溃点,有的是平稳递加至溃点。在长期的抗压测试中我们发现,力值的变化有时有一定的缓冲:即当力值与变形量增加到一定程度后,力值停止而变形量继续增加,经过一段时间以后,力值继续增加,直至纸箱的溃点。我们可以把缓冲前的力值称为有效力值,缓冲前的变形量称为有效变形量。缓冲以后,虽然力值可以继续增加,但是纸箱已开始变形,不能达到使用要求了,所以判定纸箱抗压强度好坏的标准应该是抗压测试时的有效力值。

一般三层A楞箱变形量在10mm以下,三层B楞箱变形量在7mm以下,三层C楞箱变形量在9mm以下,五层BC楞箱变形量在18mm以下,测试力值应达到抗压强度的有效力值。

纸箱的质量越好,抗压强度的有效值越高,有效值和最终值的偏差越小。分析瓦楞纸箱的抗压强度一般要通过一组多个实验(≥3个)的平均值来表示,每个实验数据之间的偏差越小,纸箱的抗压性能越稳定。我们可以通过力值与变形量的变化过程,结合影响纸箱抗压的各种因素,进一步分析纸箱的质量。

0201型瓦楞纸箱抗压强度的快速设计

我国瓦楞纸箱包装业二十多年来有了很大发展,近几年的变化更是日新月异,一些高精尖的科学技术已经运用到行业中来,但由于起步较晚,我们所采用的瓦楞纸箱设计工艺有一些还是沿用国外的,特别是瓦楞纸箱空箱抗压强度的计算方法。国外的公式过于烦琐且不易理解,很难使国内纸箱的价格设计与空箱抗压强度设计结合起来,容易造成原材料的浪费或纸箱成型后抗压方面的质量问题。

为弥补这些不足,增强纸箱制作前抗压强度的可预测性,经过长期的测算与验证,我找到了一种用原纸的物理性能计算纸箱空箱抗压强度的简单有效的计算方法,即瓦楞纸箱抗压强度设计的抗氏计算公式,写出来与大家一起探讨。本文只论述此方法中关于0201型三层瓦楞纸箱抗压强度设计的部分。

瓦楞纸箱由各层面的瓦楞原纸构成,瓦楞纸箱的抗压强度计算公式是根据原纸的物理性能计算纸箱的抗压强度,看其能否满足要求;也可以根据预定瓦楞纸箱的抗压强度要求,选择适当的瓦楞原纸。

P=Px.K
P——瓦楞纸箱的空箱抗压强度(单位N)
Px——原纸的横向综合环压强度(单位N/cm)

三层瓦楞纸板原纸的综合环压强度=(面纸的环压力值R1+里纸的环压力值R2+楞纸的环压力值R3×瓦楞相应的缩率C)/15.2

本文所述环压力值均指横向的环压力值(单位N/0.152m),它可以通过测试取得,也可以根据原纸的等级查国标,通过环压指数计算出来。

环压力值R=定量W(单位g/m2)×环压指数r(单位N.m/g)×0.152(单位m)。同种纸张环压力值的测试值与计算值之间有一些差异,一般测试值要比计算值大,这是因为各个纸厂的内控标准要比国标高,两种数据都可以进行抗压强度的计算。

K——综合环压在纸箱空箱抗压强度中的有效值,计算公式为:

三层A楞K=30.3+0.275Z-0.0005Z2
三层C楞K=27.9+0.265Z-0.0005Z2
三层B楞K=24.6+0.235Z-0.0005Z2

综合环压强度与其在纸箱中有效值的乘积即为纸箱的抗压强度。C代表缩率,A楞的缩率C=1.532,B楞的缩率C=1.361,C楞的缩率C=1.477。Z代表纸箱的周长(取值范围70cm~200cm)。

例1 某三层C楞纸箱,周长125cm,面纸、里纸选用A级250g/m2箱板纸,楞纸选用A级170g/m2高强瓦楞原纸,计算该纸箱所能达到的抗压强度。

解:C楞的缩率C=1.477;查国标,面纸、里纸的环压指数为10.6,楞纸的环压指数为9.2;Z=125。

R1=R2=250×10.6×0.152=403
R3=170×9.2×0.152=238N

代入公式得

(R1+R2+R3×C)/15.2×(27.9+0.265Z-0.0005Z2)=(403+403+238×1.477)/15.2×(27.9+0.265×125-0.0005×1252)=76×53.2=4043N

此瓦楞纸箱能够达到4043N的抗压强度。

例2 某三层A楞纸箱周长为148cm,抗压强度要求为4500N,面纸、里纸选用B级250g/m2箱板纸,楞纸选用A级高强瓦楞原纸,计算楞纸应选用的定量。

解:面纸、里纸的环压指数为9.2

设楞纸的定量W为未知数,A楞缩率C=1.532,Z=148,P=4500

R1=R2=250×9.2×0.152=350

(R1+R2+R3×C)/15.2×(30.3+0.275Z-0.0005Z2)=
P(350+350+R3×1.532)/15.2×(30.3+0.275×148-0.0005×1482)=4500

R3=287
R3=W×9.2×0.152=287
W=205g/m2

该瓦楞纸箱楞纸应选用205g/m2的A级高强瓦楞原纸。

我在工作中对凯利卡特公式进行过长期的验证,并且通过在其他公司的生产过程中进行测试发现,抗压强度的计算值与纸箱成型后的实测抗压值之间有一定的关系。我所测算的这一套抗压计算公式与凯利卡特公式相对比,两种公式的计算值非常吻合。

需要大家注意的是,即使是用同类纸张进行搭配,因各个公司生产工艺的不同,同规格的纸箱成型后能够达到的抗压强度也不同,有的接近或低于用环压的计算值计算出的抗压强度,有的接近甚至高于用环压的测试值计算出的抗压强度。通过理论上的计算能对生产过程各个工序控制纸箱抗压强度的工作进行指导,排除影响抗压强度的各种因素,提高产品质量,降低生产成本。

影响瓦楞纸箱抗压强度的因素

1.纸箱是由各层面的纸张构成的,纸张的合理搭配是保证纸箱抗压强度的基本条件。
通过各层面纸张物理性能的测试,我们可以初步计算纸箱的抗压强度,然后通过计算出的抗压强度,对生产过程中的各个工序进行纸箱抗压强度的控制。

2.纸张的环压强度是保证纸箱抗压强度的关键,不过纸张其他的物理性能也不容忽视。
纸张特别是楞纸抗张强度不够时,纸箱在抗压测试中会出现力值与变形量一直平稳递加,最终值很高而有效力值很低,箱体测试后变形如手风琴状的情况。纸张的防水性能也很重要,特别是冷藏箱对纸张的防水性能要求更高,有时虽然纸箱的抗压强度很高,但由于纸张不防水,纸箱存放在冷库中就容易吸潮,造成塌库。

3.纸箱的生产工艺也会对抗压强度造成影响。
通过试验得出,在同样条件下,纸箱的横压线每加宽1mm,纸箱的抗压强度下降90N~130N,变形量增加约2mm。压线过宽,会造成纸箱在抗压测试时力值增加缓慢,有效力值小,最终变形量大。为保证抗压强度,我们应尽量改善生产工艺,降低各工序对纸箱抗压强度的影响。

4.根据纸箱箱型选择合适的楞型也很关键。
在人们的意识中,往往认为楞型越大,纸箱的抗压强度越高,容易忽视楞型对变形量的影响。楞型越大,纸箱的抗压强度越大,变形量越大;楞型越小,纸箱的抗压强度越小,变形量越小。如果纸箱过大,楞型却很小,纸箱在抗压测试时就很容易被压溃;纸箱过小,楞型却很大,抗压测试时会造成变形量过大,缓冲过程长,有效力值与最终力值偏差过大。

5.水分对纸箱抗压强度的影响更不可忽视。
纸箱的生产环境、存放环境、使用环境、天气、气候等因素都会对纸箱的含水量造成影响,为保证纸箱抗压强度,应尽量避免外部环境对纸箱含水量的影响,保持纸箱的干燥。

影响纸箱抗压强度的因素很多,在这里我就不一一论述了。

瓦楞纸箱抗压强度的控制

控制纸箱抗压强度的关键在于系统的质量管理,对于能够出现抗压问题的各个环节应认真研究,严格控制。首先,要了解纸箱的使用环境,以高于客户要求的标准作为自己的内控标准,这样在出现抗压强度问题时就能留有解决问题的余地。其次,根据内控标准选择合适的楞型及生产工艺,制订出原材料的检验标准。最后,根据内控标准对原材料及各生产工序进行严格控制,并做好相关数据的记录,做到产品质量的可追溯性,以便发现问题能够及时解决,并可杜绝此类问题的再次发生。

作者简介

抗英杰,河北定州人,1997年毕业于保定师专美术系,2001年4月开始在保定市跃进纸箱有限公司任职,主要从事纸箱工艺及质量控制工作。工作期间,她通过对纸箱的尺寸、箱型以及生产工艺等方面的深入研究,在公司内部多次进行工艺改进,得到公司的肯定。

2003年初,她开始进行抗压强度方面的研究。在一年的时间内先后对国外的抗压理论进行了多次验证,并经过两个多月的计算,终于得出一套瓦楞纸箱抗压计算公式,即瓦楞纸箱的抗氏抗压计算公式。

作者自述:抗压公式诞生记

2003年6月初,我被调到质管部,负责全面的质量管理工作。记得我刚任职的第二天,就因抗压质量问题接连被退了四车货,当时我都懵了,找到公司领导提出辞职,理由是太难了。这时裴总对我说:“要是不难,我们就不让你干这份工作了。”一句话唤醒了我,我决心找出抗压强度不够的原因。

接下来的日子,我几乎查遍了所有的退货和与之相关的记录,经常晚上加班测试到深夜。一个星期下来,我终于把造成抗压质量问题的原因查了个水落石出。后来我把自己学到的抗压理论告诉别人,但因为这些理论大多是国外的,烦琐且不易理解记忆,所以很难让周围的人接受。于是我又下定决心:一定要有自己的、适合中国国情的抗压理论。2003年下半年,经过两个多月的测算与验证,我得出了现在的抗氏抗压计算公式。因这套公式简单有效,很快就得到公司上下的一致认可。

此公式中包括三层瓦楞纸箱和五层瓦楞纸箱两个部分,共9个公式。因各纸箱企业不会涉及所有的楞型,所以只需选择其中的部分公式即可。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (12/3/2005)
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佳工网友 吴万洪 (Email) 于7/12/2013 11:01:00 AM评论说:
请教,五AB的K值计算公式。谢谢。(电话:13738598731)
佳工网友 IvanYoung (Email) 于11/10/2008 11:54:00 AM评论说:
我想知道,纸板做成后,装订成箱的时候,对于图钉的装订方法,是否会影响强度?
佳工网友 聪明 (Email) 于10/12/2006 11:16:00 AM评论说:
你好!我想知道纸箱的抗压、边压、耐破、戳穿的含义是什么?麻烦你在百忙之中抽时间回复我。谢谢!
佳工网友 于9/8/2006 9:39:00 AM评论说:
我想知道纸箱抗压核算法具体解法说明
佳工网友 聪明糊涂心 (Email) 于6/27/2006 10:26:00 AM评论说:
我在做空箱抗压试验的时候发现:纸箱的内箱盖如果不固定,会在试验过程中撑住箱壁,或上下内箱盖正好顶住,这样一来所测的抗压强度就偏高了.
所以我想请教您是否有固定内箱盖的办法?
我的邮箱:sunpac19@pub.sz.jsinfo.net
我的QQ号:284533314
我的MSN:inkwang2001@hotmail.cm

静侯佳音!

佳工网友 JDS (Email) 于6/20/2006 1:04:00 PM评论说:
周长?请教周长是指什么意思?因为一只箱一定是立方体或长方体,所谓的周长是指那几条边
能否指点一下 回复我的 Email jdsjds2828@jh96345.com 或QQ475060623
佳工网友 DS YI (Email) 于6/1/2006 5:56:00 PM评论说:
抗小姐:贵司是否用125gsm 以下的箱板纸及105gsm以下的瓦楞芯纸,如果有,能否帮助提供其横向环压值及耐破度。谢谢,
佳工网友 DS YI (Email) 于6/1/2006 5:49:00 PM评论说:
抗小姐:请赐教K值的来源。我想K值应该是安全系数,你是如何定义该值的。我根据觊里卡特公司也建立了一套自己的K值定义方法,但是无条件用大量的数据去验证。 另外,如果箱高低于250mm时,你如何考虑其安全系数,因为箱高低于此值时,其本身抗压性能就很大了。谢谢
佳工网友 聪明糊涂心 (Email) 于4/26/2006 11:27:00 AM评论说:
前辈:您好!我是一个小型纸箱厂的文员,但我很想了解纸箱抗压强度计算方法,我公司生产的是AB型五层瓦楞纸板,我想知道这类纸板做成的0201型纸箱的抗压强度的计算方法!
静侯佳音!
我的QQ号:284533314
也可以和我伊妹儿联系:sunpac19@pub.sz.jsinfo.net
佳工网友 于3/4/2006 5:19:00 PM评论说:
这是五层瓦楞纸板横向综合环压强度的计算公式中的一部分,Rm1和Rm2分别代表两种楞纸的横向环压力值。文章发表过多次,第一次发表的R3代表了楞纸的横向环压力值,而在第二次发表时因为有了五层箱的计算公式,R3则代表了第三种面纸的横向环压力值,楞纸的横向环压力值则用Rm代表了。可能有一些误导。作者 QQ395567671
佳工网友 hu (Email) 于2/23/2006 12:51:00 PM评论说:
在五层瓦楞纸计算公式中Px=(R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2),请问Rm1和Rm2各代表什么?谢谢!
佳工网友 作者 (Email) 于9/24/2005 12:29:00 PM评论说:
nnn518@TOM.COM :没有价格计算的方法,抗压指的是瓦楞纸箱的空箱的抗压强度。
佳工网友 于8/9/2005 3:34:00 PM评论说:
五层瓦楞纸板原纸的综合环压强度的计算公式为:
Px=(R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2)/15.2
K值的计算公式如下:
K五BC=35.7+0.325Z-0.0005Z2
其中Z2应为Z的平方。作者

佳工网友 于8/4/2005 10:38:00 AM评论说:
我急切想知道五层纸箱的算法,尤其是BC楞的,您能够提供吗?诚心向您请教!
佳工网友 于7/27/2005 11:24:00 AM评论说:
请将上文在网上删掉,我是一个企业的员工,不接受技术咨询的,不希望再有人给我打电话。谢谢
佳工网友 于7/17/2005 5:03:00 PM评论说:
请将上文中的周长的平方,即z的平方和例题中周长的平方改正过来,这样算不对的,不是周长的2倍。作者
佳工网友 于5/15/2005 6:35:00 PM评论说:
有没有纸箱价格得计算方法,请告诉我可以吗?
这个抗压强度指的是什么呢?
我的邮箱是:nnn518@TOM.COM


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