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影响瓦楞纸箱强度的相关因素分析

   日期:2020-02-20     中国纸箱网

瓦楞纸箱强度是包装容器质量检验的重要技术指标,这些指标的高低,一方面反映了原材料质量的优劣程度,另一方面也反映了加工工艺的质量状况。生产工艺情况表明,要提高瓦楞纸箱的强度,仅仅只靠采购好的原材料是不够的,做好生产过程的质量控制,也是提高瓦楞纸箱强度的重要一环。所以,正确了解和认识影响瓦楞纸箱强度的有关情况,对于更好地进行生产,提高产品质量具有十分重要的意义。

一、原纸技术指标的概念及其与瓦楞纸箱强度的关系

1.定量。定量又称为克重,它是指每平方米纸的重量,用g/㎡表示。定量的计算公式为:试样称量/试样的面积。定量是衡量纸张物理性能的重要指标,一般来说,纸的定量高,它的抗张强度、环压强度、撕裂度、挺度和厚度指标相对就高。用高定量的纸材制作瓦楞纸箱,其抗压强度相对就高些。所以,要制作强度高的瓦楞纸箱,选择高定量的纸材,往往是客户的基本要求之一。

2.紧度。它是指每立方厘米纸张的重量,用g/cm³来表示。其计算公式为:

定量

紧度=—————-

厚度×1000

纸的紧度如何,反映了它的纤维组织结构的疏密的程度。箱板纸和瓦楞纸的紧度值高,它们的耐破度、环压强度、耐戳穿和抗张性能相对就好,那么,纸箱的整体强度相对也就高。但是,若紧度过大,纸材容易脆裂,尤其是白板纸,紧度值若明显大于标准,其耐折度性能将会有所下降。所以,用白板纸作面层裱合的瓦楞纸板,不宜采用紧度过高的白板纸,以免影响纸箱摇盖的耐折度。

3.环压强度。将标准试样长(纵向)152±0.2mm,宽12.7±0.1mm,取10片进行检测,其中5片正面朝外进行检测,另外5片反面朝外装入环形托盘中检测,之后,通过公式换算就可以求出原纸的环压强度。一般来说,用环压强度好的纸制作出来的纸箱强度相对就高。

环压强度计算公式为: R=F∕152。式中的R表示环压强度,单位KN/m;F是试样压溃时读取的力值,单位N;152是试样的长度,单位mm。国标中的环压指数的标准数值,是衡量原纸的抗压性能的重要指标,它是指原纸的环压强度与定量的比值,单位为单位N•m∕g 。该指标的计算公式为:Rd=1000R∕W。式中的Rd表示环压指数,R表示环压强度,W是试样的定量,单位g∕㎡。原纸的环压指数如何,很大程度上影响着纸箱的整体强度,尤其是对纸箱的抗压强度影响较大。

4.施胶度。纸张、纸板在生产时,施加一定量的松香胶等耐水性的胶体物后,使纸面增加抗水性,这种生产加工工艺称为施胶。施胶度是衡量胶量大小的质量指标,按照国家标准,可采用墨水划线法和表面吸收重量法进行检测。工厂也可因陋就简,用“滴水法”检测纸面的施胶度。其做法是:在纸面滴一点水,若水滴洇渗速度快,说明施胶度不好。若水滴不易出现洇渗现象,说明施胶度就好。制作瓦楞纸箱的原纸,要求施胶度要好,这样不易吸湿,纸箱的含水率稳定,可较好地保证纸箱的强度。

5.含水率。所谓含水率是指纸或纸板中水分的含量,用百分比表示。其检验的计算公式为:

 试样原重-烘干后重量 

含水率=————————————-

试样原重

含水率对纸箱箱体强度,有着很大的影响作用,所以,这也是含水率成为纸箱的三个重缺陷检验项目之一的主要原因。当纸箱的含水率偏高时,其耐戳穿、抗压强度和耐破强度等性能将相对下降。瓦楞纸具有一定的耐压、抗张、抗戳穿和耐折性能,若水分含量过高的话,纸质就显得柔软,挺度差,压楞和粘合质量也差。如果,水分明显低于下极限标准值时,压楞时就容易出现破裂现象。如果瓦楞纸和箱板纸的水分含量悬殊过大时,单面机加工出来的瓦楞纸板,就容易出现卷曲,下工序裱合时,就容易出现起泡和脱胶现象,使纸箱的强度明显下降。

6.耐折度。纸箱作为一种包装容器,其摇盖需经常作开启活动,这就要求纸材应具有一定的耐折能力。纸的横向耐折度是测定纸在一定的张力、速度和角度条件下,对150×15mm规格的试样,作135º角的往复性折叠试验,当纸样断裂时,即为耐折度的检验次数。制造箱板纸和白板纸的浆料特性、纸的含水率、紧度、纤维长度和结合力的牢度以及原纸受存放时间和温度等因素的影响,很大程度上决定着原纸的耐折度。所以,要提高纸箱的耐折度性能,做好原材料的质量把关是重要的一环。

二、生产设计、瓦楞纸板特性与瓦楞纸箱强度的关系

1.箱体形状、结构与纸箱强度的关系。纸箱的结构不同,其抗压强度也将截然不同。纸箱的支撑力最大的应该是:箱体中四个边角和紧邻边角的侧边。可见,正方形纸箱的支撑力相对就比较大一些。此外,箱体周长越长,高度越高,其抗压强度相应就越低;开孔面积越大,且越靠近边角的,箱体的抗压性能就越下降,所以,设计时应注意这些情况。

2.瓦楞楞型的定义、特点及其与纸箱强度的关系。按照GBT6544—1999标准规定,UV形瓦楞纸板分为A、C、B和E型四种。

A楞型的楞高为4.5mm~5mm,300mm长度单位内楞数32个~36个;C楞型的楞高为3.5mm~4mm,300mm长度单位内楞数36个~40个;B楞型的楞高为2.5mm~3mm,300mm长度单位内楞数48个~52个;E楞型的楞高为1.1mm~2mm,300mm长度单位内楞数92个~100个。A楞型的瓦楞高而宽,故有大楞型之称。A楞型的纸箱承受平面压力性能比B和C楞型差,但其承受垂直压力性能较高,所以,较适合于制作盛装不耐压物品的纸箱,使用比较普遍。C楞型纸箱的楞高和单位长度内的楞数,以及它的性能,介于A和B楞型之间,其又有细楞型之称,适用于盛装一般物品。B楞型的瓦楞低又密,故耐垂直压力性能较差,但平面耐压性能较高,所以,用B楞型纸板制作的纸箱,适用于盛装瓶装类的食品等。E楞型纸板瓦楞低矮而又细密,故又称为微型楞。E楞型的纸板具有重量轻、缓冲性能好、平面抗压强度好等特点,利于于直接进行印刷。A、C、和B这三种楞型的瓦楞纸板,还可以组合成双瓦楞和三瓦楞的纸板,使纸箱的强度得到大幅度的提高。香烟、玻璃容器等类不耐压的产品,大多数采用抗压、耐冲击性强的多层结构的瓦楞纸箱包装

3.瓦楞波形的特点及其与纸箱强度的关系。瓦楞的波形是指瓦楞上下两个顶端及其相连线的形状。瓦楞纸板的波形对纸箱的抗压强度有着一定的影响作用。瓦楞的波形有U形、V形和UV形三种。U形楞呈圆弧形状,这种瓦楞纸板缓冲性、弹性好,瓦楞轻微的变形可迅速复原,楞顶不易断裂。但其所承受的压力,比V形楞的纸板差,且芯纸和粘合剂的用量较多。V形楞呈三角形状,楞形由直线组成,两条直线相交构成的楞角为60º。V形楞纸箱具有芯纸和粘合剂的用量少,且有坚固耐用的良好特性,它的平面耐压强度明显高于U形楞的纸箱,但是它的楞形一旦受压变形,就难以恢复原状。UV形楞兼容了U、V形的优点,弥补了各自的缺陷,能承受较高的压力,使纸箱的强度得到较大的提高。[next]

三、纸板生产工艺、设备不良因素与瓦楞纸箱强度的关系

单面机生产的瓦楞纸板质量如何,对瓦楞纸箱强度的影响很大。而单面机产品的质量,主要体现在纸板的硬度、平整度、粘合强度和瓦楞成型效果等方面。生产工艺情况表明,瓦楞纸板的强度如何,箱板纸和瓦楞纸的质量固然是具有影响作用的因素,但是,如果生产工艺控制不当,就是再怎么好的纸质,也生产不出高强度的瓦楞纸板。我们实验室在检测对比和分析中发现,有时用定量、环压强度等指标值高的纸材,制作出来的瓦楞纸板的硬度,反而不如用定量和环压指数都低的纸制作的瓦楞纸板,究其原因,主要有:

1.没有正确进行选纸和用纸。瓦楞纸板是由箱板纸和瓦楞纸粘合组成的,如果它们之间的含水率高低悬殊过大时,那么,在吸收胶水和加热以后,纸的伸缩变化也将明显差异,这就很容易造成纸板的卷曲,使纸箱的强度下降。所以,纸卷上机之前,最好先对原纸的含水率进行检测,尽量选择含水率相接近的箱板纸和瓦楞纸配套进行生产,以防止纸板出现卷曲现象。

2.机器速度不适。若单面机的速度过快或过慢,都将影响纸板的硬度和粘合强度。尤其是当原纸水分偏高时,机器的生产速度过快的话,容易因预热时间短,以及瓦楞楞峰上的“吃胶”时间短,使纸板的粘合效果和成型硬度降低。要是机器速度太慢的话,纸板受热的时间相对就加长,纸板就容易变脆,并且过热的温度会使粘合剂过早固化,影响粘合效果,所有这些都会降低纸板的强度。所以,机器的生产速度应根据原纸含水率的高低、预热面积和温度大小等情况,综合考虑合理掌握,才能较好地保证瓦楞纸板的生产质量。根据生产工艺总结的经验,机器速度的掌握可参照下表:

单面机速度与蒸气压力和温度的关系 

机器速度(m/min)

蒸气压力Mpa/cm²

温度(℃

30

0.6

150

40

0.7

160

50

0.75

165

60

0.8

170

80

0.9

175

100

1

180

150

1.2

185

3.粘合不良。纸板粘合质量如何,直接影响到纸箱的抗压强度。而影响粘合质量的,主要取决于粘合剂特性和操作工艺,如粘合剂的粘度、PH值、固体含量和糊化温度等理化指标,以及粘合剂的调配操作。为保证纸板的粘合强度,必须使用好的原辅材料,要根据生产实际情况,调整好粘合剂的配比,控制好搅拌时间,将粘合剂搅拌均匀,并尽量使用好的水质。在生产过程中,要注意控制好适度的涂胶量,掌握好机器速度与蒸气压力、温度和粘合剂涂布量的关系,防止起泡、假胶、脱胶不良现象的发生,这样,才能较好地提高纸箱的强度。

4.机器零部件存在不良情况。当瓦楞辊轴头、轴承出现磨损或损坏,造成瓦楞辊松动、平行度差以及楞齿损坏等现象时,则容易出现扁楞、塌楞、高低楞、脱胶、起泡及瓦楞纸板厚度减少等质量问题。此外,老式单面机,导纸片出现磨损和脏污,以及与瓦楞辊间隙存在过大时,容易因瓦楞纸出现跳动情况,而造成粘合不良和高低楞现象。所有这些不良现象的存在,都会降低纸箱的抗压强度,对此,应根据出现故障现象的部位,采取相应的措施进行处理。

5.瓦楞辊粘附杂质。当瓦楞辊楞槽上粘附异物时,则会使瓦楞纸板出现偏斜楞、倒楞或塌楞现象,这样,容易出现粘合不良情况,同时又会降低纸箱的强度。对此,应将瓦楞辊楞槽的杂物清理干净,才能较好地解决问题。

6.印刷压力不当。采用对瓦楞纸板正面进行直接印刷的生产工艺,如果印刷压力过重的话,容易对瓦楞产生破坏作用,而影响纸箱的强度。所以,即印的瓦楞纸板,必须掌握好适度的印刷压力,才能确保纸箱的抗压强度。

综上所述,影响纸箱强度指标的因素是多方面的,原材料质量状况,生产设备状况,以及生产工艺控制的合适与否,都会影响着纸箱的强度,所以,正确了解和认识这些情况,采取相应的措施从原材料到生产过程,进行认真的控制,才能有效的提高纸箱的产品质量,满足客户的需求。

 


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