瓦楞紙和紙箱的強(qiáng)度試驗(yàn)及分析
更新時(shí)間：2023-01-16 點(diǎn)擊次數(shù)：808次
瓦楞紙是制造各種紙箱及包裝的主要材料，瓦楞紙的質(zhì)量以及強(qiáng)度將直接影響到紙箱或是包裝的質(zhì)量。瓦楞紙的質(zhì)量和強(qiáng)度的要求，一方面受生產(chǎn)工藝及操作的影響和限制，另一方面受到將要包裝產(chǎn)品和使用用途的要求。
因此，嚴(yán)格的測(cè)定瓦楞紙的各方面強(qiáng)度指標(biāo)在包裝印刷和生產(chǎn)中是非常重要的環(huán)節(jié)，對(duì)于保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能有著相當(dāng)重要的意義。
一、瓦楞紙板的強(qiáng)度試驗(yàn)和分析
取樣是對(duì)瓦楞紙板準(zhǔn)確測(cè)量的DI一步。取樣要能zui大限度的代表整批產(chǎn)品的特性，但又要盡可能的少。我國(guó)在標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定為3%～5%，也可以根據(jù)具體的生產(chǎn)規(guī)模和情況進(jìn)行抽樣。取樣之后要對(duì)紙版進(jìn)行處理，使測(cè)定的數(shù)據(jù)在某一特定的條件下取得，這樣的數(shù)據(jù)才能在相同的條件下進(jìn)行比較?？諝獾臐穸群蜏囟葘?duì)紙和紙板的物理機(jī)械性能有很大的影響。在測(cè)量前做適當(dāng)?shù)恼{(diào)濕處理是必要的。以下我們介紹瓦楞紙的強(qiáng)度指標(biāo)和試驗(yàn)方式。
瓦楞紙板和紙箱板的環(huán)壓強(qiáng)度
要測(cè)定原紙或紙板沿幅寬方向（即垂直于紙張的厚度）的抗壓強(qiáng)度，是比較困難的。因?yàn)榧埢蚣埌宓暮穸榷己苄。谝粡埰街钡募埳涎卮怪逼浜穸鹊姆较蚴┘訅毫?，而又要原紙或紙板維持其形狀穩(wěn)定是難于做到的。若把紙或紙板圍成環(huán)形，施加壓力時(shí)其形穩(wěn)性就好得多。因此，把原紙或紙板圍成環(huán)形，然后測(cè)量其抗壓強(qiáng)度，這就是原紙或紙板的環(huán)壓強(qiáng)度。測(cè)量是在小型壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。
瓦楞芯的主要作用是當(dāng)瓦楞紙板受壓變形時(shí)，能夠保持紙板具有一定的厚度，從而使紙板獲得較大的慣性矩。瓦楞紙要起的這個(gè)作用與它在單面機(jī)上制成瓦楞的可靠性能有密切的聯(lián)系。瓦楞紙芯要能承受得起應(yīng)力和應(yīng)變的作用，并在高速起楞的時(shí)候形成均一的等高瓦楞，并能牢固地與面紙貼合。
瓦楞芯的這個(gè)作用可用槽紋瓦楞芯的平壓強(qiáng)度來(lái)衡量。瓦楞芯的平壓強(qiáng)度的測(cè)定是，先把瓦楞原紙?jiān)谝欢囟群鸵欢ǖ膲毫ο?，用槽紋試驗(yàn)儀壓成一定形狀的瓦楞。然后在小型試驗(yàn)機(jī)上做平壓試驗(yàn)，測(cè)定其承載能力，并以KN（kgf）表示。
瓦楞紙板的一個(gè)固有特性是比一般紙板具有較大的慣性矩。當(dāng)瓦楞紙板受到壓力較大的慣性矩作用時(shí)，仍然保持其原來(lái)的厚度是保持其固有特性的一個(gè)前提。因此，瓦楞紙板受到平壓載荷而不發(fā)生壓潰的能力，是瓦楞紙板的一個(gè)重要強(qiáng)度指標(biāo)。這個(gè)指標(biāo)對(duì)于瓦楞紙板在使用時(shí)的彈性，和在制作紙箱的各個(gè)加工過(guò)程，能保持紙板的原有厚度是特別重要的。
瓦楞紙板的平壓強(qiáng)度以垂直作用在紙板單位面積上的力的大小來(lái)表示，單位為kPa。測(cè)定瓦楞紙板的平壓強(qiáng)度，可以用小型壓力試驗(yàn)機(jī)，采用圓形試樣，直徑為5.13cm。
瓦楞紙箱有別于紙袋，在于它是作為剛性容器而被應(yīng)用，使用時(shí)要維持一定的形狀。瓦楞紙箱損壞的一個(gè)主要形式就是壓潰，失去剛性。大量的研究工作已經(jīng)表明，體現(xiàn)紙箱剛性的一個(gè)指標(biāo)，是紙箱的抗壓強(qiáng)度，又直接與瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度密切相關(guān)。
瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度是指紙板沿瓦楞方向承受壓縮載荷的能力，以單位長(zhǎng)度上的作用力表示，單位為N/m，這一指標(biāo)可用來(lái)比較在相似條件下生產(chǎn)的，但不是同一批產(chǎn)品的質(zhì)量；也可用來(lái)比較以不同材料生產(chǎn)出來(lái)的瓦楞紙板的邊壓強(qiáng)度。
測(cè)定邊壓強(qiáng)度可用小型壓力試驗(yàn)機(jī)。上下壓板面積均為100mm*100mm，其余要求與測(cè)定平壓強(qiáng)度的要求相同。另需要兩塊夾持試樣的矩形金屬導(dǎo)板，長(zhǎng)100mm，橫截面為20mm*20mm。
耐破度一直被認(rèn)為是瓦楞紙板及其組分（芯紙、面紙和里紙）的重要質(zhì)量指標(biāo)。在早期，甚至瓦楞紙板的全部質(zhì)量規(guī)范都主要以耐破度為基礎(chǔ)。雖然現(xiàn)行的規(guī)范已經(jīng)注意到如邊壓強(qiáng)度等指標(biāo)，但是耐破度的測(cè)定仍然具有很大的意義。因?yàn)榧埌逶谑褂眠^(guò)程中要受到與耐破度測(cè)定時(shí)相似的應(yīng)力。耐破度是紙或紙板在不破裂時(shí)的載荷，它表示紙或紙板在不破裂狀態(tài)下承受外界壓力的能力。耐破度用耐破度測(cè)量?jī)x測(cè)量。
戳穿強(qiáng)度可用來(lái)衡量瓦楞紙板受到銳利物品沖擊發(fā)生損壞時(shí)的抵抗能力，它是一個(gè)綜合性的指標(biāo)。新近研究表明，面紙的縱橫兩個(gè)方向的撕裂強(qiáng)度和瓦楞芯紙有關(guān)，瓦楞芯紙的平壓強(qiáng)度對(duì)瓦楞紙板的強(qiáng)度有重要影響。戳穿強(qiáng)度近來(lái)越來(lái)越重要，許多國(guó)jia已經(jīng)把這一指標(biāo)列入瓦楞紙的質(zhì)量規(guī)范。
戳穿強(qiáng)度用戳穿強(qiáng)度測(cè)定儀測(cè)定。該測(cè)定儀是利用一個(gè)裝有戳穿頭的擺，以其戳穿紙板前后的位能變化來(lái)測(cè)定紙板抵抗戳穿的能力，將位能的變化量轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，以戳穿和撕裂紙板，并以此來(lái)表示紙或紙板的戳穿強(qiáng)度。
粘合強(qiáng)度指瓦楞紙與面紙或里紙的結(jié)合強(qiáng)度。向面紙或瓦楞芯紙分別施加一個(gè)垂直其表面的向外拉力，直至兩者相分離為止。分離前粘合劑或粘合纖維的界面所能承受的zui大載荷，就是該試樣的粘合強(qiáng)度，也稱(chēng)為剝離強(qiáng)度，單位為N。
粘合強(qiáng)度可用小型壓力試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。向面紙和瓦楞芯紙施加的拉力，是通過(guò)插入瓦楞的上下兩組插棒產(chǎn)生的，故本試驗(yàn)又稱(chēng)插針膠合強(qiáng)度試驗(yàn)。
測(cè)試棒的型號(hào)隨被測(cè)瓦楞紙板的型號(hào)而定。長(zhǎng)的一組試棒插在瓦楞芯紙的下側(cè)，短的一組試棒插在瓦楞芯紙的下方。然后上側(cè)向上拉，下面的向下拉，即可測(cè)出兩個(gè)粘合面中較弱的一面的粘合強(qiáng)度。當(dāng)把長(zhǎng)的一組試棒間隔地插入芯紙的上或下側(cè)，而短的一組試棒也間隔的插入芯紙同一側(cè)，便可測(cè)得與測(cè)試棒相連一面的粘合強(qiáng)度。瓦楞紙箱能夠大部分取代木箱，但不能wan全取代木箱的主要原因在于：1.抗水與防潮性不及木箱；2.容易被尖銳的硬物戳破；3.抗壓強(qiáng)度不如木箱。特別是zui后一點(diǎn)影響尤大。因此研究如何提高瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度有著重要的意義。
瓦楞紙箱屬于包裝容器，其試驗(yàn)可按包裝容器要求進(jìn)行。主要測(cè)試項(xiàng)目有：
紙箱壓力試驗(yàn)即壓縮試驗(yàn)，是對(duì)紙箱性能的zui基本試驗(yàn)。通過(guò)這項(xiàng)試驗(yàn)，可以測(cè)定紙箱在不同狀態(tài)下的抗壓能力。
紙箱壓力試驗(yàn)所用的設(shè)備為紙箱zhuan用的壓力試驗(yàn)機(jī)。這種試驗(yàn)機(jī)工作臺(tái)的加壓面積比較大。一般是上、下壓板的面積各為1.5m*1.5m或1m*1m。兩塊加壓板中有一塊是支撐板，其位置可根據(jù)試樣的尺寸來(lái)調(diào)節(jié)，使其具有合適的高度，然后把它緊固住；另一塊是加壓板，可沿導(dǎo)桿滑動(dòng)，向試樣施加壓力。
跌落試驗(yàn)是對(duì)一般商品包裝常用的一項(xiàng)試驗(yàn)，也用于瓦楞紙箱。通過(guò)跌落試驗(yàn)可檢測(cè)在不同的跌落條件下，內(nèi)裝物的物理強(qiáng)度。同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)還可以測(cè)定紙箱的性能以及紙箱結(jié)構(gòu)的緩沖效果。
跌落試驗(yàn)是一項(xiàng)簡(jiǎn)單適用的試驗(yàn)。它適用于總重量在150kg以下或體積較小的包裝。試驗(yàn)機(jī)采用的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，可用吊鉤跌落試驗(yàn)機(jī)或撐板式試驗(yàn)機(jī)。
對(duì)于重量大或體積大的包裝，例如重量達(dá)150kg以上的大包裝，可以采用斜面沖擊試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)包裝及內(nèi)裝物的耐沖擊性能。
斜面沖擊試驗(yàn)?zāi)苣７禄疖?chē)、汽車(chē)啟動(dòng)、剎車(chē)和下坡時(shí)所造成的強(qiáng)烈沖擊載荷。此外本試驗(yàn)還可為轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中（如貨物經(jīng)由運(yùn)輸帶、起吊、卸載等環(huán)節(jié)）所造成的各種沖擊載荷提供相似的實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)裝置是一臺(tái)由滑道、滑車(chē)、擋板組成的碰撞試驗(yàn)機(jī)。
六角轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)是，對(duì)有內(nèi)裝物品的紙箱模擬在運(yùn)輸過(guò)程中，受到外界各種載荷的一種綜合性的試驗(yàn)。這一試驗(yàn)?zāi)芊滦Ъ埾溆蛇\(yùn)輸帶進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)、機(jī)倉(cāng)艙、車(chē)廂，或是由運(yùn)輸帶把紙箱由一個(gè)地面送到另一個(gè)地面的情況。紙箱在試驗(yàn)機(jī)內(nèi)的翻滾跌落是隨意的，并沒(méi)有一定的規(guī)律。紙箱的這種自然跌落，可落在轉(zhuǎn)鼓的擋板上，也可落在轉(zhuǎn)鼓的各個(gè)角落、各個(gè)邊、各個(gè)面上，為紙箱提供各種載荷試驗(yàn)。
通過(guò)本試驗(yàn)可以達(dá)到兩個(gè)目的：模擬紙箱在運(yùn)輸過(guò)程中可能遇到的沖擊和振動(dòng)，測(cè)定紙箱對(duì)這些沖擊和振動(dòng)的承受能力；測(cè)定紙箱、內(nèi)包裝和防震材料對(duì)內(nèi)裝物的防護(hù)能力。此外這一試驗(yàn)對(duì)于測(cè)定紙箱的接頭和封閉的可靠性也是有用的。本試驗(yàn)在六角轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定。
紙箱在運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)經(jīng)受不同頻率和振幅的振動(dòng)，對(duì)紙箱及內(nèi)裝物品造成影響，如紙箱變形破裂、表面磨損、油墨污損等，通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)可以模擬運(yùn)輸過(guò)程中的一般性振動(dòng)，也可以進(jìn)行一些已知參數(shù)的偶然性振動(dòng)。由于運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)頻率范圍很廣，因此試驗(yàn)包括兩個(gè)方面：一是把紙箱不扎緊地放在振動(dòng)臺(tái)上，試驗(yàn)紙箱承受反復(fù)振動(dòng)引起的疲勞與高頻振動(dòng)的能力；另一是把紙箱扎緊放在振動(dòng)臺(tái)上，檢查低頻率的振動(dòng)是否會(huì)引起紙箱內(nèi)裝物產(chǎn)生共振。這種試驗(yàn)適用于電子儀器等對(duì)低頻振動(dòng)十分敏感的物品。
做紙箱振動(dòng)試驗(yàn)的振動(dòng)臺(tái)可產(chǎn)生1-80Hz 的振動(dòng)頻率和0.5-10g(g=9.81m/s*s)的加速度。振動(dòng)臺(tái)上可放置試驗(yàn)用的紙箱，根據(jù)試驗(yàn)需要，把紙箱扎緊或是任其自由運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)時(shí)能模仿運(yùn)輸過(guò)程的堆疊情況，向試樣施加模擬力載荷。振動(dòng)臺(tái)還應(yīng)滿(mǎn)足與堆疊紙箱以及內(nèi)容物品的總載荷相適應(yīng)的要求。
試驗(yàn)的基本方法是，在實(shí)驗(yàn)條件下再現(xiàn)運(yùn)輸過(guò)程中，如火車(chē)廂內(nèi)、汽車(chē)廂內(nèi)、飛機(jī)艙內(nèi)的振動(dòng)。振動(dòng)的載荷取決于運(yùn)輸類(lèi)型。
試驗(yàn)紙箱的抗振強(qiáng)度時(shí)，式樣的數(shù)量和實(shí)際情況相適應(yīng)。紙箱的堆碼數(shù)量一般不少于3個(gè)，總的堆碼高度應(yīng)取決于運(yùn)輸類(lèi)型。鐵路運(yùn)輸?shù)亩汛a高度一般為2.5m，汽車(chē)為2m，空運(yùn)為1.5m。試驗(yàn)的終止時(shí)間由紙箱的破損率來(lái)決定。破損度包括紙箱的接縫和粘接式箱壁的破損情況。
將瓦楞紙箱在規(guī)定的條件下按規(guī)定的時(shí)間和噴水量進(jìn)行噴淋，評(píng)定紙箱承受水的侵襲能力和紙箱對(duì)內(nèi)裝物品的保護(hù)能力。
包括耐候性試驗(yàn)和摩擦性能試驗(yàn)等。
