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纸箱抗压计算.doc

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资源描述

1、依据纸箱配比参数:边压强度3600N/m3.6KN/m = 3600/9.8 Kg/m = 367.35 Kg/m经计算得出在最底层单个箱所承受的压力可维持在 184.175 Kg/m十层码放方式:抗压力值(KG)=1.65*(码放层数1)*单箱毛重=1.65*9*13.2=196.02Kg (超标)抗压力值(N)=1.65* (码放层数1)*单箱毛重*9.8=1.65*9*13.2*9.8=1920.996N八层码放方式:抗压力值(KG)=1.65*(码放层数1)*单箱毛重=1.65*7*13.2=152.46Kg(满足要求)抗压力试验纸箱抗压能力是指瓦楞纸箱空箱立体放置时,对其两面匀速施压

2、,箱体所能承受的最高压力值。抗压能力的 N。取箱体和箱面不得破损和有明显碰、戳伤痕的样箱三个。抗压力试验的设备是包装容器整体抗压试验机包装容器整体抗压试验机的主要技术参数是:测量范围:0-50kN负荷准确度:2压板面积:1200mm 1200mm上、下板平行度:2/1000上压板有效行程:标准速度 10mm/mm无极调速 1-100/min抗压力试验的检测方法是将三个样箱立体合好,用封箱胶带上、下封牢,放入抗压试验机下压板的中间位置,开机使上压板接近空箱箱体。然后启动加压标准速度,直至箱体屈服。读取实测值。对测试的结果,求出算术平均值。被测瓦楞纸箱的抗压力值按下列公式计算:P=KG(H/h-1

3、)9.8式中:P:-抗压力值,NK:-劣变系数(强度系数);G:-单件包装毛重;kgH:-堆积高度;mh:-箱高;mH/h:-取整位数。根据 SN/T0262-93出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程中的计数规定,H/h 取速位数。小数点后面无论大、小都入上,就高不就低。SN/T0262-93检验规程关于劣变系数的规定(表二十五):表二十五贮存期 小于30天 30天-100天 100天以上劣变系数 K 1.6 1.65 2注:劣变系数(强度系数)K 根据纸箱所装货物的贮存条件决定。抗压力试验合格准则的判定为:当所测三个样箱的抗压力值均大于标准抗压力值时,该项试验为合格。若其中有一个样箱不合格,则该

4、项试验为不合格。纸板边压强度的推算方法瓦楞纸板的边压强度等于组成纸板各层原纸的横向环压强度之和,对于坑纸,其环压值为原纸环压强度乘以对应的瓦楞伸长系数。单瓦楞纸板 Es (L1+L2+rF)双瓦楞纸板 Ed (L1+L2+L3+rF+r1F1)三瓦楞纸板 Et (L1+L2+L3+L4+rF+r1F1+r2F2)式中L1、L2、L3 、L4分别为瓦楞纸板面纸、里纸及中隔纸的环压强度(N/m);r、r1、r2表示瓦楞伸长系数(见表二) ;F、F1、F2表示芯纸的环压强度(N/m);表二 不同楞型的伸长系数及纸板厚度楞型 A C B E伸长系数(r) 1.53 1.42 1.40 1.32纸板厚度

5、 5 4 3 1.5注:1. 不同瓦线设备,即使是同一种楞型,由于其瓦楞辊的尺寸不同,瓦楞伸长系数也存在偏差,所以纸箱企业在使用表二进行推算时需根据工厂的设备情况对伸长系数进行调整。2. 双坑、三坑纸板的厚度就是由各单坑厚度简单相加。举例:有一款 K 纸板,用纸配置为230K/已知230K 的横向环压强度为 2208N/m,的环压为516 N/m ,的环压为1328 N/m 求其边压强度。题解:查表得 C 瓦楞伸长系数为 r=1.42根据公式 ES (L1+L2+rF) (2208+1328+1.42 516) 4269 N/m表三 纸箱抗压强度值修正表印刷工艺修正(瓦楞板为印刷底材)印刷工艺

6、 单色印刷 双色及三色印刷 四色套印,满版面实地抗压强度调整 减68%,文字内容越多,印刷面积越大,减幅越大 减10-15%,文字内容越多,印刷面积越大,减幅越大 四色套印减20%,满版面实地减20% ,满版实地加多色减30%长宽高尺寸及比例高度及长宽比 长宽比大于2 箱高超过抗压强度调整 减20% 减8%开孔方式开孔方式及位置 纸箱侧唛各加一通气孔 两侧唛各一个手挽 两侧唛各一个手挽,正唛一个手挽抗压强度调整 减10% 减20% 减30%模切工艺模工工艺 平压平啤切 圆压平啤切 圆压圆啤切抗压强度调整 减5% 减20% 减25%综合举例有一款彩盒,其坑型为 BE 坑;尺寸为510420 ;五

7、层纸的用纸配置为350 华丰白板/112VISY 坑纸/125理文 B 纸/112VISY F 纸/175理文 A 纸;平压平啤切时两侧唛各打一个手挽,已知350华丰 W 环压为2900N/m、112VISY F 纸环压为740N/m、125理文 B纸环压为1100N/m 、175理文 A 环压为1420N/m; 试推测其抗压值。 题解:根据彩盒尺寸可知周长为,根据坑型可知纸板厚度为,根据坑型和原纸环压可知边压为7425N/m带入公式 p=5.879*ECT*square roof of (D*Z)P5.8747425N/msquare roof of (1.860.0045)5.874742

8、5N/m square roof of 0.091m3969N由于纸箱两侧唛各一个手挽,则实际抗压应减去20%,平压平啤切,抗压减5%,所以纸箱的实际抗压值应为:3969(1-25)=2977N纸箱抗压的用纸配置方法若客户对纸箱抗压值及纸箱印刷加工工艺有明确要求,则可以通过抗压强度推算公式推算出纸箱的边压强度,再根据边压强度推算公式反推出满足客户抗压要求的原纸配置。如果客户仅提供纸箱重量、运输、堆码及印刷加工工艺等方面的信息,那么我们也可以推算出纸箱的抗压要求,再根据抗压强度推算公式和边压强度推算公式反推出纸箱的边压强度值,并进而确定其用纸配置。详见抗压强度用纸配置流程图。(一级标题)纸箱抗压

9、强度设计公式纸箱的抗压强度由纸箱装箱后的总重量、堆码层数和安全系数决定。纸箱抗压强度设计公式如下:PG(n-1) KP 表示纸箱空箱抗压G 表示单个装箱后的总重量n 表求纸箱装机后的堆码层数K 表示安全系数举例:一款纸箱装箱后总重量为、其堆码层数规定为9层,其安全系数设定为5.5,则其抗压值应为多少?题解 代入公式 PG (n-1) K15 85.5安全系数设计方法纸箱在流通过程中所受的影响,除了堆码的重量外,还受堆放时间?p 温湿环境?p 内装物水分?p 振动冲击等因素的影响,考虑到这些因素都会造成纸箱抗压强度下降,因此必须设定一个安全系数,确保纸箱在各种因素的作用下,抗压强度下降后仍有足够

10、的能力承受堆码在其上面纸箱的重量。一般来说,内装物可以承受一定的抗压,且内装物为运输流通过程较简短的内销品时,安全系数设为35 左右。内装物本身排放出水分,或者内装物为易损的物品,堆码时间较长、流通环节较多,或者保管条件?p 流通条件恶劣时,安全系数设为 58。安全系数可以在各种各样的导致抗压强度降低的主要因素确定的前提下,根据一定的方法计算出。1K-(1-a)(1-b)(1-c)(1-d)(1-e)a:温湿度变化导致的降低率b:堆放时间导致的降低率c:堆放方法导致的降低率d:装卸过程导致的降低率e:其它举例:a:温湿度变化导致纸箱压降低率为40%b:堆放时间导致的降低率为30%c:堆码方法导

11、致的降低率为20%d:装卸过程导致的降低率为10%e:其它因素导致的降低率为10%则安全系数1K- 3.67(1-0.4)(1-0.3)(1-0.2)(1-0.1) (1-0.1)表四 安全系数设计参数表装箱后温湿度环境变化温湿环境 装箱后从出厂到销售过程中,存储于干燥阴凉环境 装箱后通过陆路流通,但纸箱所处的温湿环境变化较大 装箱后入货柜,走海运出口抗压强度减损率 10% 30% 60%装箱后堆码时间长短堆码时间 堆码时间不超过1个月 堆码12个月左右堆码时间3个月以上抗压强度减损率 15 30 40装箱后堆放方法堆放方法 纸箱采用角对角平行式堆码 纸箱堆放时不能箱角完全对齐,但堆放整齐 纸

12、箱杂乱堆放抗压强度减损率 5 20 30装卸流通过程装卸流通情况 流通过程中仅装卸一次,且装卸时很少受到撞击 虽经多次装卸,但装卸时对纸箱撞击较少 从工厂到超市需经过多次装卸,且运输装卸过程中常受撞击抗压强度减损率 10 20 50瓦楞纸箱抗压强度的计算谈凯里卡特公式的应用 瓦楞纸箱抗压强度的计算公式很多,常用的有凯里卡特(K.Q.Kellicutt)公式、马丁荷尔特(Maltenfort)公式、沃福(Wolf)公式、马基(Makee)公式、澳大利亚 APM 公司计算公式,等等。其中,凯里卡特公式常被应用于 0201 型瓦楞纸箱抗压强度的计算。 凯里卡特公式表达式 美国的凯里卡特根据瓦楞纸箱的

13、边压强度和周长提出了计算纸箱抗压强度的公式 BCTECT(4aXz/Z)2/3ZJ 式中 BCT瓦楞纸箱的抗压强度(lb ) ECT 瓦楞纸板的边压强度(lb/in ) Z 瓦楞纸箱的周长(in) Xz瓦楞常数 J 纸箱常数 相应的瓦楞纸箱常数见表1。 倘若知道瓦楞纸箱的外尺寸和楞型,可根据瓦楞纸板的边压强度 ECT 推测瓦楞纸箱的抗压强度 BCT,或者根据瓦楞纸箱的抗压强度 BCT 推测瓦楞纸板的边压强度 ECT。 例如,29 英寸彩电包装纸箱采用 AB 型瓦楞纸板 纸箱外尺寸为 904644743mm; 毛重 G=48Kg; 经多次使用修正确定安全系数为 K6.5; 堆码层数为N300/7

14、4.34(堆码限高为 3 米, 堆码层数 取整数) ; 因为 1 磅(lb )0.454 千克(Kg)4.453 牛顿(N) ,1 英寸(in )2.54 厘米(cm ) ,所以空箱抗压强度为 BCTKG (N 1) 6.5489.81(41) 9182.16(N) 2061.67(lb) 因为瓦楞纸箱的周长 Z(90.464.4)2309.6(cm)121.89(in) ,瓦楞常数aXz13.36,纸箱常数 J0.54 ,故瓦楞纸板的边压强度 ECT BCT/ 【(4aXz/Z )2/3ZJ】 2061.67/【 (413.36 /121. 89)2/3121.890.54】 54.27(l

15、b/in) 95.2(N/cm) 9520 (N/m ) 表 1 瓦楞纸箱常数 单 位 英 制 公 制 楞 型 aXz J aXz J A 8.36 0.59 8.36 1.10 B 5.00 0.68 5.00 1.27 C 6.10 0.68 6.10 1.27 AA 16.72 0.50 16.72 0.94 BB 10.00 0.58 10.00 1.08 CC 12.20 0.59 12.20 1.09 AB 13.36 0.54 13.36 1.01 AC 14.46 0.55 14.46 1.02 BC 11.10 0.58 11.10 1.08 AAA 25.08 0.48 2

16、5.08 0.89 BBB 15.00 0.55 15.00 1.02 CCC 18.30 0.55 18.30 1.03 AAB 21.72 0.50 21.72 0.93 AAC 22.82 0.50 22.82 0.94 ABB 18.36 0.53 18.36 0.98 BBC 16.10 0.55 16.10 1.02 ACC 20.56 0.53 20.56 0.98 BCC 17.20 0.55 17.20 1.02 ABC 19.46 0.53 19.46 0.98 应用上述公式时,须将公制单位转化为英制单位,比较麻烦。实际上,将公式两边单位转化为公制,只需将瓦楞常数 aXz

17、扩大 2.54 倍,或将纸箱常数 J 扩大 1.86161189 倍(2.542/3 )即可。若瓦楞常数aXz 不变,将纸箱常数 J 扩大,可得到如表 1 所示的公制下的瓦楞常数 aXz 和纸箱常数 J。此时,瓦楞纸箱抗压强度单位为牛顿(N ) ,瓦楞纸板的边压强度单位为牛顿/厘米(N/cm) ,瓦楞纸箱的周长单位为厘米(cm) 。 凯里卡特公式简化式 上述凯里卡特公式显得比较繁琐,事实上纸箱一旦成型,其外尺寸、瓦楞常数和纸箱常数都已确定,所以F(4aXz/Z)2/3ZJ 可看作一个常数,此时凯里卡特公式可简化为 BCT ECTF 不同楞型、不同外尺寸的瓦楞纸箱,其简易常数 F 均可从相关技术

18、参数表中获取。不过,一旦身边没有相关技术参数表,将无从下手,非常不便。如果分析凯里卡特公式,我们会发现尽管不同楞型纸箱其瓦楞常数 aXz 和纸箱常数 J 不同,但是每种楞型纸箱其瓦楞常数aXz 和纸箱常数 J 是相同的,将其合并为常数 f,则凯里卡特公式可表示为 BCT fECTZ1/3 通过一系列的计算,可得到不同楞型纸箱相关常数 f,如表 2 所示。 表 2 瓦楞纸箱常数 f 楞 型 英 制 f 公 制 f 楞 型 英 制 f 公 制 f A 6.13 11.42 BBB 8.40 15.63 B 5.03 9.36 CCC 9.68 18.02 C 5.74 10.68 AAB 9.80

19、 18.24 AA 8.32 15.49 AAC 10.24 19.06 BB 6.79 12.63 ABB 9.23 17.19 CC 7.82 14.56 BBC 8.80 16.39 AB 7.70 14.33 ACC 9.96 18.53 AC 8.19 15.26 BCC 9.20 17.13 BC 7.27 13.54 ABC 9.60 17.87 AAA 10.32 19.22 例如,AB 型瓦楞纸箱凯里卡特公式可表示为 BCT 7.70ECT Z1/3(英制) BCT14.33ECTZ1/3 (公制) 上例彩电包装纸箱 ECTBCT/(14.33Z1/3) 9182.16/ (

20、14.33309.61/3) 94.7(N/cm)9470(N/m) ,或 ECTBCT/(7.70Z1/3) 2061.67/ (7.70121.891/3) 54.0 (lb/in ) 94.7(N/cm) 9470(N/m) 纸箱耐压强度是许多商品包装要求的最重要的质量指标,测试时将瓦楞纸箱放在两压板之间,加压至纸箱压溃时的压力,即为纸箱耐压强度,用 KN 表示。 1、预定纸箱耐压强度纸箱要求有一定的耐压强度,是因为包装商品后在贮运过程中堆码在最低层的纸箱受到上部纸箱的压力,为了不至于压塌,必须具有合适的抗压强度,纸箱的耐压强度用下列公式计算:P=KW(n-1)式中 P-纸箱耐压强度,

21、NW-纸箱装货后重量,Nn-堆码层数K-堆码安全系数堆码层数 n 根据堆码高度 H 与单个纸箱高度 h 求出,n=H/h堆码安全系数根据货物堆码的层数来确定,国标规定:贮存期小于 30d 取 K=1.6贮存期 30d-100d 取 K=1.65贮存期大于 100d 取 K=2.02、据原料计算出纸箱抗压强度 预定了纸箱抗压强度以后,应选择合适的纸箱板、瓦楞原纸来生产瓦楞纸箱,避免盲目生产造成的浪费;根据原纸的环压强度计算出纸箱的抗压强度有许多公式,但较为简练实用的是 kellicutt公式,它适合于用来估算 0201 型纸箱抗压强度。 3、确定纸箱抗压强度的方法由于受生产过程中各种因素的影响,

22、最后用原料生产的纸箱抗压强度不一定与估算结果完全一致,因此最终精确确定瓦楞纸箱抗压强度的方法是将纸箱恒温湿处理后用纸箱抗压试验机测试;对于无测试设备的中小型厂,可以在纸箱上面盖一木板,然后在木板上堆放等量的重物,来大致确定纸箱抗压强度是否满足要求; 4、影响纸箱抗压强度的因素1)原材料质量原纸是决定纸箱压缩强度的决定性因素,由 kellicutt 公式即可看出。然而瓦楞纸板生产过程中其他条件的影响也不允许忽视,如粘合剂用量、楞高变化浸渍、涂布、复合加工处理等。 2)水分纸箱用含水量过高的瓦楞纸板制造,或者长时间贮顾在潮湿的环境中,都会降低其耐压强度。纤维是一种吸水性很强的,在梅雨季节及空气中湿

23、度较大时,纸板中水分与大气环境的湿平衡关系很重要。 3)箱型箱型是指箱的类型和同种类型箱的尺寸比例,它们对抗压强度有明显的影响。有的纸箱箱体为双层瓦楞纸板构成,耐压强度较同种规格的单层箱明显提高;在相同条件下,箱体越高,稳定性就越差,耐压强度越低。 4)印刷与开孔印刷会降低纸箱抗压强度。包装有透气要求的商品在箱面开孔,或在箱侧冲切提手孔,都会降低纸箱强度,尤其开孔面积大,偏向某一侧等,影响更为明显。 5)加工工艺偏差在制箱过程中压线不当,开槽过深,结合不牢等,也会降低成箱耐压强度。三、纸箱动态性能试验文章链接:工控网(百站) http:/ 影响纸箱抗压强度的因素影响纸箱抗压强度的因素有很多,大

24、致可归纳为边压强度、结构尺寸、加工工艺、水分及装箱后的堆码运输方式等。由于各因素的交互影响,常常导致我们对抗压强度的预测产生一定偏差。纸箱厂也往往因为对这些因素认识不足,在设计、印刷及后加工过程中处理不当,造成巨大的成本浪费及客户投诉。因此,弄清这些因素的影响规律是十分必要的。瓦楞纸板的边压强度边压强度又叫垂直抗压强度,是对瓦楞纸板试样以垂直方向施加压力,施压过程中纸板所能承受的最大力即为纸箱的边压强度。纸箱抗压强度的高低主要取决于纸板边压强度,而边压强度则与组成瓦楞纸板的各层原纸的横向环压强度、纸板的坑型组合及纸板的粘合强度有关。瓦楞纸板的边压强度主要与各层原纸的横向环压强度有关。一般来讲,

25、克重较高、造纸材料质量较好及紧度较高的原纸,其横向环压强度也相应越高。但并非克重高的原纸环压就一定比克重低的原纸高。以箱板纸为例,进口牛皮横向环压指数可达到 12Nm/g 以上,而内地一些小型造纸厂生产的箱板纸仅为 8 Nm/ g,相差了 30 个百分点。也就是说克重为175 g / m2 的进口牛卡,其环压强度相当于 260 g / m2。因此,鉴定纸箱保护性能的好坏,不能以纸箱用纸克重而论。瓦楞纸板的结构设计是很科学的,其瓦楞的楞形就如一个个连接的小小拱形门,排成一排,相互支撑,形成三角结构体,强而有力,而且平面上也能承受一定压力,富有弹性,缓冲力强,能起到防震和保护商品的作用。瓦楞形状依

26、圆弧半径不同一般分为 U 形、V 形和 UV 形三种。U 型的顶峰圆弧半径较大,呈圆弧形,如 B 楞、C 楞;V 型的波峰半径较小,且尖,如 A 楞;UV 型介于两者之间,如 AB 楞。据试验表明, V 形楞在受压初期歪斜度较小,但超过最高点,便迅速地破坏,而 U 形楞吸收的能量较高,当压力消除后,仍能恢复原状,富有弹性,但耐压强度不高。另外 V 形楞节省瓦楞纸,粘合剂耗量较少,但加工时易出现高低楞,瓦楞辊磨损较快。UV 形楞是结合 U 形和 V 形的特点,目前得到广泛的采用。瓦楞纸板的各种坑型及其组合,就单坑纸板来说,一般 A 坑纸箱抗压强度最高,但易受到损坏; B 坑强度较差,但稳定性好;

27、 C 坑抗压力及稳定性居中。 A 型瓦楞具有较好的防震缓冲性,另外垂直耐压强度也较高;B 型瓦楞的峰端较尖,粘合面较窄,其瓦楞高度较小,可以节省瓦楞原纸,其平面抗压能力超过 A 型瓦楞,B 型瓦楞单位长度内瓦楞数较多,与面纸有较多的支承点,因而不易变形,且表面较平。在印刷时有较强抗压能力,可得到良好印刷效果。C 型瓦楞兼有 A 型和 B 型瓦楞的特点,它的防震性能与 A 型相近,平面抗压能力接近 B 型瓦楞。E 型瓦楞是最细的一种瓦楞,单位长度内的瓦楞数目最多,能承受较大的平面压力,可适应胶版印刷需要,能在包装面上印出质量较高的图文,这种瓦楞纸板和硬纸板强度差不多。表一 三种楞型比较表瓦楞种类

28、 平面压力 垂直压力 平行压力A 3 1 3B 1 3 1C 2 2 2注:1. 平面压力是指垂直于瓦楞纸板平面的压力。2. 垂直压力是指与瓦楞方向一致的压力,平行压力是指垂直于瓦楞方向的压力。3. “1”代表最强。根据上述不同类型瓦楞的不同特点,单瓦楞纸箱用 A 型和 C 型为宜;双瓦楞纸箱用A、B 型,B 、 C 型相结合最为理想;接近表面的用 B 型,能起到抗冲击力较强的作用;接近内层的用 A 型或 C 型弹性足、缓冲力强;采有用 AB 型或 BC 型结合,使纸箱的物理性能发挥两个优越性。中包装宜选用 C 型楞,E 型瓦楞代替厚纸板,用于小包装。最近几年,国外又发展有 F 楞、G 楞等比

29、 E 楞更小的瓦楞,同时也开发出了 K 楞等特大瓦楞。除此之外,纸板粘合强度及坑形挺度也对纸板边压强度造成一定影响。坑形越挺,粘合越好,边压强度越高。存在塌坑、倒楞、脱胶等缺陷的纸板强度,其边压强度会得到不同程度的削弱。纸箱长、宽、高尺寸及比例大量的数据分析表明,纸箱的抗压强度与纸箱周长、纸箱高度及纸箱长宽比存在一定关系。纸箱周长越长,抗压强度越高,纸箱周长与抗压强度存在一定的换算关系。n 箱高在 10 厘米35 厘米时,抗压强度随高度增加而稍有下降;n 箱高在 35 厘米65 厘米区间时,其抗压强度几乎不变;n 箱高大于 65 厘米之间时,抗压随高度增加而降低。主要原因是高度增加,其不稳定性

30、也会相应增加。一般来讲,纸箱长宽比在 11.8 的范围内,长宽比对抗压强度的影响仅为5%。其中长宽比 RL=1.21.5 时,纸箱的抗压值最高 。纸箱长宽比为 2:1 时,抗压强度下降约20%,因此设计纸箱时长宽比不宜超过 2,否则会造成成本浪费。堆码时间及堆码方式纸箱的抗压强度随堆码时间的延长而降低,这种现象称为疲劳现象。试验表明,在长期载荷的作用下,只要经历一个月的时间,纸箱的抗压强度就会下降 30%,在经历一年后,其抗压强度就只有初始值的 50%。在设计纸箱材质时,对流通时间较长的纸箱应提高其安全系数。纸箱堆码方式也对纸箱的抗压强度产生一定影响。纸箱竖坑方向承受的压力大大超过横坑方向,纸

31、箱堆码时应保持竖坑方向受压。从试验结果来看,纸箱的箱角部位承受的压力最高,离箱角越远,承压力越低。因此纸箱在堆码时应尽量保持箱角与箱角对齐叠放(见图 2)。常见的纸箱堆码方式有三种:砖砌式、上下平行式及风车式(见图 3)。此三种方式中,上下平行式堆码有利于保持箱角充分受压,因而最为合理。而砖砌式及风车式则应尽量避免。纸箱开孔方式部分纸箱上有通气孔、手挽孔等,这些开孔也会对纸箱的抗压造成重大影响。试验表明,开孔越大,抗压强度减损越大;开孔离顶、底部越近,离中心往左右越远,抗压强度越低;开对称孔比开不对称孔的抗压强度减损要小。一般来说,侧面各 1 个手挽使纸箱的抗压强度降低 20%,两侧面及正面各

32、 1 个手挽使纸箱的抗压强度降低 30%。有些工厂在纸箱内壁开孔部位贴一层加强卡,这样不仅可以降低开孔给抗压强度造成的影响,同时还可以防止手挽部位受力时发生破损,可谓一举两得。纸箱印刷工艺纸箱的印刷工艺对抗压强度的影响也不容忽视。印刷面积、印刷形状及印刷位置对纸箱抗压强度的影响程度各不相同。总的来说,印刷面积愈大,纸箱抗压强度的降低比率也愈大。满版实地,块状及长条状印刷对抗压强度的影响比较大,设计时应尽量避免。就纸箱印刷位置而言,印刷在正侧唛中间部位较边缘部位的抗压高大量试验数据显示,单色印刷使纸箱的抗压强度降低 68,双色及三色印刷使纸箱的抗压强度降低 1015,四色套印及整版面实地印刷使纸

33、箱抗压强度下降约 2。对于多色印刷,采取先印刷,再覆面模切的预印加工工艺可以有效降低纸箱因印刷而造成抗压强度减损的幅度。模切工艺纸箱在进行模切加工过程中,由于受到外部重压,纸箱的坑形会受到不同程度的损害,因而抗压强度也会下降。比较而言,平压平模切对抗压强度影响较小,圆压圆及圆压平模切对抗压影响则大一些。譬如与印刷机连动的弧形啤切,可导致纸箱抗压强度减少 25以上。纸箱内衬件设计许多纸箱的内部还包括 EPE、纸塑等内衬件,纸箱内装入内衬件后,其抗压强度会提高。但内衬件的设计对抗压提高的幅度也不一样。内衬件设计成直角比设计成圆角更有利于提高抗压强度。(见图 5 略 )纸箱堆放的温湿环境纸箱对温湿环

34、境比较敏感,温度对纸箱的抗压强度影响较小,但湿度则非常明显。随着温度和湿度的增加,纸箱的抗压强度呈明显下降趋势,在温度 30、湿度 80%RH 时开始急剧下降,当温度为 45、湿度 95%RH 时,抗压强度下降幅度可达 60%以上。纸箱抗压的推算方法找出瓦楞纸箱结构工艺与纸箱抗压强度的规律,一直是瓦楞行业广大同仁致力研究的重要课题之一。瓦楞包装在欧美历史比较悠久,国外同行在对抗压强度的研究方面也有所建树,并总结出了一些抗压强度推算经验公式。其中较为流行的有:根据瓦楞纸板原纸的环压强度计算纸箱抗压强度的凯里卡特公式(K.Q.Kellicutt);P瓦楞纸箱抗压强度(N);Px瓦楞纸板原纸的综合环

35、压强度(N/cm);aXz瓦楞常数;Z瓦楞纸箱周边长(cm);J纸箱常数。根据瓦楞纸板内外面纸的横向康哥拉平压强度来计算抗压强度的马丁荷尔特公式(Maltenfoit);P瓦楞纸箱抗压强度(N);CLT- O 内、外面纸横向平压强度平均值(N/cm)。以瓦楞纸板的边压强度和厚度作为瓦楞纸板的参数,以箱体周长、长宽比和高度作为标志结构的因素计算瓦楞纸箱的抗压强度的沃福公式(Wolf);Pm瓦楞纸板边压强度(N/m)把纸板的边压强度和挺度作为影响瓦楞纸箱强度的主要因素,而且认为纸箱抗压随纸箱周长的平方根而变化的马基公式(Makee)。Dx瓦楞纸板纵向挺度(MNm)Dy瓦楞纸板横向挺度(MNm)马基

36、简易公式:包卷式纸箱抗压强度计算公式:PwA包卷式纸箱抗压强度(N) ;Pm 瓦楞纸板边压强度(N/m)a常数b常数而其中尤以凯里卡特公式最受国内同行推崇,国内专业杂志刊登的有关纸箱抗压的文章大都以它作为推算公式。但经过实践证明,凯里卡特公式推算纸箱抗压强度的准确度较低,且计算方法比较复杂,难以掌握。通过大量的数据分析,笔者总结出了一套准确推算抗压强度的方法,经实践检验准确度可达到 90%以上。该方法主要是根据抗压推算公式算出纸箱抗压强度初始值,并结合纸箱结构工艺对公式推算出的结果进行修正而得出最终的推算结果。纸箱抗压强度推算流程要准确推算纸箱的抗压强度,首先须测出纸箱周长、纸板厚度及纸板边压

37、强度,并结合纸箱结构工艺对推算值进行修正。边压强度可根据组成瓦楞纸板各层原纸的横向环压强度及纸板坑型进行推算。对于没有测试仪器的工厂,只要知道原纸的环压强度或环压指数,也可以推算出纸箱的抗压强度。必须指出的是,原纸的环压值必须客观真实,并且原纸的环压强度须是在 231,522 RH 的温湿环境下的测试值。纸箱抗压强度推算流程如图 6(略) 所示。纸箱抗压强度的推算公式通过大量的测试数据验证,我们发现下面的公式推算出的结果比较接近真实值,并且计算简单,易于掌握。在此推荐给大家:B=5.874E TCB 表示纸箱抗压,单位 N5.874 为系数E 表示纸板边压强度,单位 N/mT 表示纸板厚度,单

38、位 mC 表示纸箱周长,单位 m举例:一规格为 360mm325mm195mm 的普通开槽型纸箱,坑形为 C 坑,纸板厚度为3.6mm,边压强度为 4270N/m,试推算其整箱抗压值。题解:可知纸箱周长为 1.37m,纸板厚度为 3.6mm,边压强度为 4270 N/m根据公式:纸箱抗压强度 B 5.874E T CB5.874 4270 0.0036 1.37B1755N纸板边压强度的推算方法瓦楞纸板的边压强度等于组成纸板各层原纸的横向环压强度之和,对于坑纸,其环压值为原纸环压强度乘以对应的瓦楞伸长系数。单瓦楞纸板 Es (L1+L2+rF)双瓦楞纸板 Ed (L1+L2+L3+rF+r1F

39、1)三瓦楞纸板 Et (L1+L2+L3+L4+rF+r1F1+r2F2)式中L1、L2、L3 、 L4 分别为瓦楞纸板面纸、里纸及中隔纸的环压强度(N/m);r、r1、r2 表示瓦楞伸长系数( 见表二);F、F1、F2 表示芯纸的环压强度(N/m) ;表二 不同楞型的伸长系数及纸板厚度楞型 A C B E伸长系数(r) 1.53 1.42 1.40 1.32纸板厚度 5 4 3 1.5注:1. 不同瓦线设备,即使是同一种楞型,由于其瓦楞辊的尺寸不同,瓦楞伸长系数也存在偏差,所以纸箱企业在使用表二进行推算时需根据工厂的设备情况对伸长系数进行调整。2. 双坑、三坑纸板的厚度就是由各单坑厚度简单相

40、加。举例:有一款 K4A 纸板,用纸配置为 230K/130F/160A?o 已知 230K 的横向环压强度为2208N/m,130F 的环压为 516 N/m ,160A 的环压为 1328 N/m 求其边压强度。题解:查表得 C 瓦楞伸长系数为 r=1.42根据公式 ES (L1+L2+rF) (2208+1328+1.42 516) 4269 N/m表三 纸箱抗压强度值修正表印刷工艺修正(瓦楞板为印刷底材 )印刷工艺 单色印刷 双色及三色印刷 四色套印,满版面实地抗压强度调整减 68%,文字内容越多,印刷面积越大,减幅越大减 10-15%,文字内容越多,印刷面积越大,减幅越大四色套印减

41、20%,满版面实地减 20%,满版实地加多色减 30%长宽高尺寸及比例高度及长宽比 长宽比大于 2 箱高超过 65cm抗压强度调整 减 20% 减 8%开孔方式开孔方式及位置 纸箱侧唛各加一通气孔两侧唛各一个手挽两侧唛各一个手挽,正唛一个手挽抗压强度调整 减 10% 减 20% 减 30%模切工艺模工工艺 平压平啤切 圆压平啤切 圆压圆啤切抗压强度调整 减 5% 减 20% 减 25%综合举例有一款彩盒,其坑型为 BE 坑;尺寸为 510420330CM;五层纸的用纸配置为 350 华丰白板/112VISY 坑纸/125 理文 B 纸/112VISY F 纸/175 理文 A 纸;平压平啤切时

42、两侧唛各打一个手挽,已知 350 华丰 W 环压为 2900N/m、112VISY F 纸环压为 740N/m、125 理文B 纸环压为 1100N/m、175 理文 A 环压为 1420N/m;试推测其抗压值。题解:根据彩盒尺寸可知周长为 1.86m,根据坑型可知纸板厚度为 0.0045m,根据坑型和原纸环压可知边压为 7425N/m带入公式P5.8747425N/m 1.860.00455.8747425N/m0.091m3969N由于纸箱两侧唛各一个手挽,则实际抗压应减去 20%,平压平啤切,抗压减 5%,所以纸箱的实际抗压值应为:3969(1-25)=2977N纸箱抗压的用纸配置方法若

43、客户对纸箱抗压值及纸箱印刷加工工艺有明确要求,则可以通过抗压强度推算公式推算出纸箱的边压强度,再根据边压强度推算公式反推出满足客户抗压要求的原纸配置。如果客户仅提供纸箱重量、运输、堆码及印刷加工工艺等方面的信息,那么我们也可以推算出纸箱的抗压要求,再根据抗压强度推算公式和边压强度推算公式反推出纸箱的边压强度值,并进而确定其用纸配置。详见抗压强度用纸配置流程图。(一级标题) 纸箱抗压强度设计公式纸箱的抗压强度由纸箱装箱后的总重量、堆码层数和安全系数决定。纸箱抗压强度设计公式如下:PG(n-1) KP 表示纸箱空箱抗压G 表示单个装箱后的总重量n 表求纸箱装机后的堆码层数K 表示安全系数举例:一款

44、纸箱装箱后总重量为 15kg、其堆码层数规定为 9 层,其安全系数设定为 5.5,则其抗压值应为多少?题解 代入公式 PG(n-1) K1585.5660kg安全系数设计方法纸箱在流通过程中所受的影响,除了堆码的重量外,还受堆放时间?p 温湿环境?p 内装物水分?p 振动冲击等因素的影响,考虑到这些因素都会造成纸箱抗压强度下降,因此必须设定一个安全系数,确保纸箱在各种因素的作用下,抗压强度下降后仍有足够的能力承受堆码在其上面纸箱的重量。一般来说,内装物可以承受一定的抗压,且内装物为运输流通过程较简短的内销品时,安全系数设为 35 左右。内装物本身排放出水分,或者内装物为易损的物品,堆码时间较长

45、、流通环节较多,或者保管条件?p 流通条件恶劣时,安全系数设为 58。安全系数可以在各种各样的导致抗压强度降低的主要因素确定的前提下,根据一定的方法计算出。1K-(1-a)(1-b)(1-c)(1-d)(1-e)a:温湿度变化导致的降低率b:堆放时间导致的降低率c:堆放方法导致的降低率d:装卸过程导致的降低率e:其它举例:a:温湿度变化导致纸箱压降低率为 40%b:堆放时间导致的降低率为 30%c:堆码方法导致的降低率为 20%d:装卸过程导致的降低率为 10%e:其它因素导致的降低率为 10%则安全系数1K- 3.67(1-0.4)(1-0.3)(1-0.2)(1-0.1) (1-0.1)表

46、四 安全系数设计参数表装箱后温湿度环境变化温湿环境装箱后从出厂到销售过程中,存储于干燥阴凉环境装箱后通过陆路流通,但纸箱所处的温湿环境变化较大装箱后入货柜,走海运出口抗压强度减损率 10% 30% 60%装箱后堆码时间长短堆码时间 堆码时间不超过 1 个月 堆码 12 个月左右堆码时间 3 个月以上抗压强度减损率 15 30 40装箱后堆放方法堆放方法纸箱采用角对角平行式堆码纸箱堆放时不能箱角完全对齐,但堆放整齐纸箱杂乱堆放抗压强度减损率 5 20 30装卸流通过程装卸流通情况流通过程中仅装卸一次,且装卸时很少受到撞击虽经多次装卸,但装卸时对纸箱撞击较少从工厂到超市需经过多次装卸,且运输装卸过程中常受撞击抗压强度减损率 10 20 50其它需考虑的因素其它影响因素糊料加入了防水耐潮的添加剂(安全系数设计时可从温湿环境对抗压的影响中减去)内装物本身为贵重易损物件,对纸箱的保护性要求非常高抗

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