瓦楞紙和紙箱的強度試驗及分析
點擊次數(shù)：685 更新時間：2023-01-16
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，嚴格的測定瓦楞紙的各方面強度指標在包裝印刷和生產(chǎn)中是非常重要的環(huán)節(jié)，對于保證產(chǎn)品質(zhì)量和性能有著相當(dāng)重要的意義。
取樣是對瓦楞紙板準確測量的第一步。取樣要能最大限度的代表整批產(chǎn)品的特性，但又要盡可能的少。我國在標準上規(guī)定為3%～5%，也可以根據(jù)具體的生產(chǎn)規(guī)模和情況進行抽樣。取樣之后要對紙版進行處理，使測定的數(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行比較?？諝獾臐穸群蜏囟葘埡图埌宓奈锢頇C械性能有很大的影響。在測量前做適當(dāng)?shù)恼{(diào)濕處理是必要的。要測定原紙或紙板沿幅寬方向（即垂直于紙張的厚度）的抗壓強度，是比較困難的。因為紙或紙板的厚度都很小，要在一張平直的紙上沿垂直其厚度的方向施加壓力，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，然后測量其抗壓強度，這就是原紙或紙板的環(huán)壓強度。測量是在小型壓力試驗機上進行的。
瓦楞芯的主要作用是當(dāng)瓦楞紙板受壓變形時，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。瓦楞紙要起的這個作用與它在單面機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。
瓦楞芯的這個作用可用槽紋瓦楞芯的平壓強度來衡量。瓦楞芯的平壓強度的測定是，先把瓦楞原紙在一定溫度和一定的壓力下，用槽紋試驗儀壓成一定形狀的瓦楞。然后在小型試驗機上做平壓試驗，測定其承載能力，并以KN（kgf）表示。
瓦楞紙板的一個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，仍然保持其原來的厚度是保持其固有特性的一個前提。因此，瓦楞紙板受到平壓載荷而不發(fā)生壓潰的能力，是瓦楞紙板的一個重要強度指標。這個指標對于瓦楞紙板在使用時的彈性，和在制作紙箱的各個加工過程，能保持紙板的原有厚度是特別重要的。
瓦楞紙板的平壓強度以垂直作用在紙板單位面積上的力的大小來表示，單位為kPa。測定瓦楞紙板的平壓強度，可以用小型壓力試驗機，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，使用時要維持一定的形狀。瓦楞紙箱損壞的一個主要形式就是壓潰，失去剛性。大量的研究工作已經(jīng)表明，體現(xiàn)紙箱剛性的一個指標，是紙箱的抗壓強度，又直接與瓦楞紙板的邊壓強度密切相關(guān)。
瓦楞紙板的邊壓強度是指紙板沿瓦楞方向承受壓縮載荷的能力，以單位長度上的作用力表示，單位為N/m，這一指標可用來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；也可用來比較以不同材料生產(chǎn)出來的瓦楞紙板的邊壓強度。
測定邊壓強度可用小型壓力試驗機。上下壓板面積均為100mm*100mm，其余要求與測定平壓強度的要求相同。另需要兩塊夾持試樣的矩形金屬導(dǎo)板，長100mm，橫截面為20mm*20mm。
耐破度一直被認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。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)注意到如邊壓強度等指標，但是耐破度的測定仍然具有很大的意義。因為紙板在使用過程中要受到與耐破度測定時相似的應(yīng)力。耐破度是紙或紙板在不破裂時的載荷，它表示紙或紙板在不破裂狀態(tài)下承受外界壓力的能力。耐破度用耐破度測量儀測量。
戳穿強度可用來衡量瓦楞紙板受到銳利物品沖擊發(fā)生損壞時的抵抗能力，它是一個綜合性的指標。新近研究表明，面紙的縱橫兩個方向的撕裂強度和瓦楞芯紙有關(guān)，瓦楞芯紙的平壓強度對瓦楞紙板的強度有重要影響。戳穿強度近來越來越重要，許多國家已經(jīng)把這一指標列入瓦楞紙的質(zhì)量規(guī)范。
戳穿強度用戳穿強度測定儀測定。該測定儀是利用一個裝有戳穿頭的擺，以其戳穿紙板前后的位能變化來測定紙板抵抗戳穿的能力，將位能的變化量轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽源链┖退毫鸭埌?，并以此來表示紙或紙板的戳穿強度?br/>
粘合強度指瓦楞紙與面紙或里紙的結(jié)合強度。向面紙或瓦楞芯紙分別施加一個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最大載荷，就是該試樣的粘合強度，也稱為剝離強度，單位為N。
粘合強度可用小型壓力試驗機測定。向面紙和瓦楞芯紙施加的拉力，是通過插入瓦楞的上下兩組插棒產(chǎn)生的，故本試驗又稱插針膠合強度試驗。
測試棒的型號隨被測瓦楞紙板的型號而定。長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，即可測出兩個粘合面中較弱的一面的粘合強度。當(dāng)把長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)，便可測得與測試棒相連一面的粘合強度。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.抗壓強度不如木箱。特別是最后一點影響尤大。因此研究如何提高瓦楞紙箱的抗壓強度有著重要的意義。
瓦楞紙箱屬于包裝容器，其試驗可按包裝容器要求進行。主要測試項目有：
紙箱壓力試驗即壓縮試驗，是對紙箱性能的最基本試驗。通過這項試驗，可以測定紙箱在不同狀態(tài)下的抗壓能力。
紙箱壓力試驗所用的設(shè)備為紙箱專用的壓力試驗機。這種試驗機工作臺的加壓面積比較大。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，向試樣施加壓力。
跌落試驗是對一般商品包裝常用的一項試驗，也用于瓦楞紙箱。通過跌落試驗可檢測在不同的跌落條件下，內(nèi)裝物的物理強度。同時通過試驗還可以測定紙箱的性能以及紙箱結(jié)構(gòu)的緩沖效果。
跌落試驗是一項簡單適用的試驗。它適用于總重量在150kg以下或體積較小的包裝。試驗機采用的設(shè)備比較簡單，可用吊鉤跌落試驗機或撐板式試驗機。
對于重量大或體積大的包裝，例如重量達150kg以上的大包裝，可以采用斜面沖擊試驗來檢測包裝及內(nèi)裝物的耐沖擊性能。
斜面沖擊試驗?zāi)苣７禄疖?、汽車啟動、剎車和下坡時所造成的強烈沖擊載荷。此外本試驗還可為轉(zhuǎn)運過程中（如貨物經(jīng)由運輸帶、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驗。試驗裝置是一臺由滑道、滑車、擋板組成的碰撞試驗機。
六角轉(zhuǎn)鼓試驗是，對有內(nèi)裝物品的紙箱模擬在運輸過程中，受到外界各種載荷的一種綜合性的試驗。這一試驗?zāi)芊滦Ъ埾溆蛇\輸帶進入倉庫、機倉艙、車廂，或是由運輸帶把紙箱由一個地面送到另一個地面的情況。紙箱在試驗機內(nèi)的翻滾跌落是隨意的，并沒有一定的規(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)鼓的各個角落、各個邊、各個面上，為紙箱提供各種載荷試驗。
通過本試驗可以達到兩個目的：模擬紙箱在運輸過程中可能遇到的沖擊和振動，測定紙箱對這些沖擊和振動的承受能力；測定紙箱、內(nèi)包裝和防震材料對內(nèi)裝物的防護能力。此外這一試驗對于測定紙箱的接頭和封閉的可靠性也是有用的。本試驗在六角轉(zhuǎn)鼓試驗機上測定。
紙箱在運輸過程中會經(jīng)受不同頻率和振幅的振動，對紙箱及內(nèi)裝物品造成影響，如紙箱變形破裂、表面磨損、油墨污損等，通過振動試驗可以模擬運輸過程中的一般性振動，也可以進行一些已知參數(shù)的偶然性振動。由于運輸過程中的振動頻率范圍很廣，因此試驗包括兩個方面：一是把紙箱不扎緊地放在振動臺上，試驗紙箱承受反復(fù)振動引起的疲勞與高頻振動的能力；另一是把紙箱扎緊放在振動臺上，檢查低頻率的振動是否會引起紙箱內(nèi)裝物產(chǎn)生共振。這種試驗適用于電子儀器等對低頻振動十分敏感的物品。
做紙箱振動試驗的振動臺可產(chǎn)生1-80Hz 的振動頻率和0.5-10g(g=9.81m/s*s)的加速度。振動臺上可放置試驗用的紙箱，根據(jù)試驗需要，把紙箱扎緊或是任其自由運動。試驗時能模仿運輸過程的堆疊情況，向試樣施加模擬力載荷。振動臺還應(yīng)滿足與堆疊紙箱以及內(nèi)容物品的總載荷相適應(yīng)的要求。
試驗的基本方法是，在實驗條件下再現(xiàn)運輸過程中，如火車廂內(nèi)、汽車廂內(nèi)、飛機艙內(nèi)的振動。振動的載荷取決于運輸類型。
試驗紙箱的抗振強度時，式樣的數(shù)量和實際情況相適應(yīng)。紙箱的堆碼數(shù)量一般不少于3個，總的堆碼高度應(yīng)取決于運輸類型。鐵路運輸?shù)亩汛a高度一般為2.5m，汽車為2m，空運為1.5m。試驗的終止時間由紙箱的破損率來決定。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)定的時間和噴水量進行噴淋，評定紙箱承受水的侵襲能力和紙箱對內(nèi)裝物品的保護能力。
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