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瓦楞紙和紙箱的強(qiáng)度試驗(yàn)及分析
發(fā)布時(shí)間:2020-01-08

  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、瓦楞紙版的強(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(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。空氣的濕度和溫度對(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。

  01.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,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(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。

  02.瓦楞芯的平壓強(qiáng)度

  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拢貌奂y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。

  03.瓦楞紙板的平壓 強(qiáng)度

  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。

  04.瓦楞紙板邊壓強(qiáng)度

  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,以單位長度上的作用力表示,單位為N/m,這一指標(biāo)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(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100mm,橫截面為20mm*20mm。

  05.耐破度

  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^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)量儀測(cè)量。

  06.戳穿強(qiáng)度

  戳穿強(qiáng)度可用來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)度近來越來越重要,許多國家已經(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,并以此來表示紙或紙板的戳穿強(qiáng)度。

  07.粘合強(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最大載荷,就是該試樣的粘合強(qiáng)度,也稱為剝離強(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,是通過插入瓦楞的上下兩組插棒產(chǎn)生的,故本試驗(yàn)又稱插針膠合強(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。

  二、紙箱的性能試驗(yàn)

  瓦楞紙箱能夠大部分取代木箱,但不能完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。特別是最后一點(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:

  01.紙箱壓力試驗(yàn)

  紙箱壓力試驗(yàn)即壓縮試驗(yàn),是對(duì)紙箱性能的最基本試驗(yàn)。通過這項(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)備為紙箱專用的壓力試驗(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)試樣的尺寸來調(diào)節(jié),使其具有合適的高度,然后把它緊固;另一塊是加壓板,可沿導(dǎo)桿滑動(dòng),向試樣施加壓力。

  02.紙箱的跌落 試驗(yàn)

  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)備比較簡單,可用吊鉤跌落試驗(yàn)機(jī)或撐板式試驗(yàn)機(jī)。

  03.斜面沖擊性能

  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、汽車啟?dòng)、剎車和下坡時(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、擋板組成的碰撞試驗(yàn)機(jī)。

  04.六角轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)

  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)入倉庫、機(jī)倉艙、車廂,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)。

  通過本試驗(yàn)可以達(dá)到兩個(gè)目的:模擬紙箱在運(yùn)輸過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。

  05.振動(dòng)和防振性能試驗(yàn)

  紙箱在運(yùn)輸過程中會(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,通過振動(dòng)試驗(yàn)可以模擬運(yùn)輸過程中的一般性振動(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)輸過程中,如火車廂內(nèi)、汽車廂內(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)輸類型。鐵路運(yùn)輸?shù)亩汛a高度一般為2.5m,汽車為2m,空運(yùn)為1.5m。試驗(yàn)的終止時(shí)間由紙箱的破損率來決定。破損度包括紙箱的接縫和粘接式箱壁的破損情況。

  06.噴淋試驗(yàn)

  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。

  07.其它試驗(yàn)

  包括耐候性試驗(yàn)和摩擦性能試驗(yàn)等。

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