分析國產原紙環壓強度與瓦楞紙、高強瓦楞紙、紙箱抗壓強度之間關系

[文摘] 通過對國產瓦楞原紙、箱紙板環壓強度、瓦楞紙板邊壓強度和紙箱抗壓強度的測試、分析和研究,導出了國產原紙、瓦楞紙板、紙箱耐壓強度之間的關系公式,提出了瓦楞紙板邊壓強度修正系數fw及通過其和原紙環壓強度來估算瓦楞紙板邊壓強度、紙箱抗壓強度的方法。

關鍵詞: 瓦楞紙板、高強瓦楞紙、紙箱、環壓強度、邊壓強度、抗壓強度

   國外對瓦楞原紙、箱紙板環壓強度與瓦楞紙板的邊壓強度、紙箱的抗壓強度之間的關系研究較早,制造瓦楞紙板的原紙選定以后,可以利用一些關系式預測瓦楞紙板、瓦楞紙箱的邊壓強度和抗壓強度。然而這些公式在我國瓦楞紙箱生產管理過程中運用時,其估算數值跟實測結果往往存在較大的差別。為了探討國產原紙環壓強度對瓦楞紙板、紙箱抗壓性能的影響規律,在天津聯合包裝公司、天津外貿紙箱廠、天津紙板廠等單位的支持下,對這一課題進行了3年多的研究,取得了一些初步進展。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

實驗選用的瓦楞原紙、箱紙板、瓦楞紙板、紙箱均取自上述各廠。其瓦楞原紙和箱紙板分別由天津、上海、河北、山東、湖南的一些造紙廠生產,其主要技術指標為表1所示。

1.2 試驗儀器

本次實驗儀器盡可能采用新型電子儀器,保證測試精度及數據的可靠性,其中主要儀器的型號和產地為:

電子式壓縮試驗機（HSD-A）   游艇會0005yth

1.3 試驗方法

瓦楞原紙、箱紙板、瓦楞紙板和紙箱的預處理和測試均采用國家標準,即:

紙漿、紙和紙板試樣處理和試驗的標準大氣GB10739-89

紙板環壓強度的測定法        GB2679-81

瓦楞紙板邊壓強度的測定方法  GB6546-86

運輸包裝件壓力試驗方法      GB4857-92

2 結果與討論

2.1 國產原紙環壓強度與瓦楞箱紙板邊壓強度之間的關系

瓦楞紙板的邊壓強度取決于瓦楞原紙、箱紙板的環壓強度和楞型。理論上,瓦楞紙板的邊壓強度應為原紙環壓強度之和:

即

（ECT）S=R1+R2+αRm

（ECT）D=R1+R2+Rj+α1Rm1+α2Rm2

式中, （ECT）S、（ECT）D分別代表三、五層瓦楞紙板的邊壓強度,單位為N/cm;R1、R2、Rj、Rm分別代表瓦楞紙板面紙、里紙、夾層、芯紙的環壓強度,單位為N/cm;α為壓楞系數。

將表1中所列瓦楞原紙和箱紙制造的瓦楞紙板,經過標準大氣預處理后測試其邊壓強度,獲得實測數據;然后按瓦楞紙板的原紙質量、楞型、楞數,采用上述公式計算相應瓦楞紙板邊壓強度,結果如表2所示

由表中可以看出,實際測得的數據均低于理論計算所得的結果,表明國產原料生產的瓦楞紙板強度有著特殊的客觀規律。造成實測值與理論值偏差的原因除了設備工藝等因素外,更主要的是國產瓦楞原紙、箱板紙的原料構成因素。受森林資源的制約,我國生產瓦楞原紙、箱紙板主要采用禾草、回收廢紙作原料,這些原料的纖維結構和性能與木材纖維比較有較大的差別,即使使用進口木漿廢紙制造的箱紙板,由于纖維在前一周期使用過程中,其纖維素、半纖維素分子降解、斷裂和老化,纖維質量劣化,重新制得的再生紙耐久性及品質下降,若仍按上述公式計算、預測瓦楞紙板和紙箱的強度,其結果必須與實測數據不符,令:

fw=（ECT）P/（ECT）T

   fw稱為國產原紙板邊壓強度修正系數,簡稱修正系數,下標表示瓦楞紙板的楞型與結構,如fA、fB、fAB分別表示A楞、B楞、AB楞瓦楞紙板的修正系數。為了確定國產原修正系數大小,將表2中的有關數據帶入到上式中進行計算,結果如表3所示。

根據表3中的結果可以發現,無論A楞還是AB楞瓦楞紙板,計算結果與實測值都存在差別,fw的平均值在0.814 ~ 0.826之間,表明用國產原紙制造的瓦楞紙板,在估算其邊壓強度時,其結果與實測值會相差17.

4% ~ 18.6%左右。由此得出國產原紙環壓強度與瓦楞紙板邊壓強度之間的關系式:

A楞瓦楞紙板

（ECT）A= 0.814（R1+R2+ 1.57Rm）

.   AB楞瓦楞紙板

（ECT）AB=0.826（R1+R2+Rj+ 1.38Rm1+ 1.57Rm2）

應用上述公式（fw）計算實驗中使用的瓦楞紙板邊壓強度,并將其與實測瓦楞紙板的邊壓強度值進行比較,結果如圖1所示,圖中試樣編號為1~8為A楞瓦楞紙板,9 ~ 16為AB楞瓦楞紙板。

   從圖中可以看出,國產原紙生產的瓦楞紙板邊壓強度實測值與運用fw計算的值非常接近。正偏差（即估算值大于實測值）不超過.6%,說明運用上述公式估算瓦楞紙板的邊壓強度可信度較高。

2.2 國產瓦楞紙板邊壓強度與紙箱抗壓強度之間的關系

根據上述研究,獲得國產原紙生產的瓦楞紙板邊壓強度有兩種途徑:即運用fw估算和通過實測得到。瓦楞紙板邊壓強度與瓦楞紙箱的抗壓強度之間的關系國外提出了多種計算公式,較為的有Killicutt公

司:

BCT=PX·F

   該式中的PX=∑Ri,類似于前述的瓦楞紙板邊壓強度;F稱為Killicutt簡易常數,其大小取決于瓦楞紙板的楞型和紙箱的周長,可從有關資料中查得。將用fw處理后估算出來的邊壓強度及實際測得的邊壓強

度,分別經Killicutt公式來計算瓦楞紙箱的抗壓強度,并將它們與實際測量的紙箱抗壓強度相比較,如果如表4所示。

   表中BCTS、BCTP、BCTt分別表示實際測量的、用實測邊壓強度估算的及用fw估算邊壓強度后計算出來的紙箱抗壓強度值。為了討論方便,用φ值來描述它們之間的差異,令φp=BCTs/BCTp、φt=BCTs/BCTt。若φ >1,表明理論估算值小于實際值或相等,估算結果在指導紙箱生產工藝技術管理中具有良好的可能性;如果φ<1,則表明理論估算值大于實測值。

由表4可看出:實際測得的瓦楞紙板邊壓強度和依據fw計算的瓦楞紙析邊壓強度經Killicutt公司估算瓦楞紙箱的抗壓強度,φ平均值均大于1,表明其結果與國產原紙制造的瓦楞紙箱的實際抗壓強度值基本吻

合,可信度高。這樣,國產瓦楞紙板邊強度與紙箱抗壓強度之間的關系,可用下式表示:

BCT=fw（∑Ri）·F

3 結論

國產瓦楞原紙、箱紙板生產的瓦楞紙板和紙箱,其強度之間的關系與國外提出的公式存在著較大差別。

經過研究,得出的結論是:

（1） 國產瓦楞原紙、箱紙板環壓強度與瓦楞紙板邊壓強度存在如下關系:

ECT=fw（∑Rj）

    （2） 國產瓦楞原紙、箱紙板制造的瓦楞紙箱抗壓強度可用下述公式計算:

BCT=fw（∑Ri）·F

   由于實驗中選擇的瓦楞原紙、高強瓦楞紙、箱紙板、箱板紙、瓦楞紙板和紙箱的局限性,上述研究結果尚需進一步驗證與完善。