纸箱抗压强度计算.doc

1. 基本概念

环压强度： 环形试样边缘受压直至压溃时所能承受的最大压缩力，以kN/m表示。
环压强度：R=F/152
（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）
相关概念：环压强度指数的概念：平均环压强度除以定量，以N·m/g表示。
　　 环压指数：Rd=1000R/W
　　 （R表示环压强度，单位kN/m　；W是试样的定量，单位g/m2）

边压强度：一定宽度的瓦楞纸板试样，在单位长度上所能承受的压力，它是指承受平行于瓦楞方向压力的能力。边压强度以N/m表示。
边压强度R=F×1000（换算单位）/L
（R表示垂直边缘抗压强度，N/m；F表示最大压力，N；L表示试样长边的尺寸，mm）

抗压强度：瓦楞纸箱在压力试验机均匀施加动态压力下至箱体破损的最大负荷及变形量

2. 三者之间的关系

（1）环压强度是针对原纸而言的；边压强度是针对瓦楞纸板而言的；抗压强度则是针对整个瓦楞纸箱而言的；
（2）原纸的环压强度决定瓦楞纸板的边压强度；而瓦楞纸板的边压强度决定了瓦楞纸箱的抗压强度；
（3）可以由原纸的环压强度计算纸板的边压强度，用下面的公式：

Pm ——瓦楞纸板边压强度（N/m）；
R1——外面纸环压强度（N/0.152m）；
R2——内面纸环压强度（N/0.152m）；
CMT——瓦楞芯平压强度（N/0.152m）；
（4）纸箱抗压强度的计算可以分为两类：一类根据瓦楞纸板原纸，即面纸和芯纸的测试强度来进行计算，另一类则直接根据瓦楞纸板的测试强度进行计算。常用的公式有5个，可以根据不同的已知条件灵活运用着5个公式进行瓦楞纸板的配纸和瓦楞纸箱抗压强度的预测：

①凯里卡特（K.Q.Kellicutt）公式
a. 凯里卡特公式（主要针对0201型纸箱）

P——瓦楞纸箱抗压强度（N）；
Px——瓦楞纸板原纸的综合环压强度（N/cm）；
aXz——瓦楞常数；
Z——瓦楞纸箱周边长（cm）；
J——纸箱常数。
瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下

Rn——面纸环压强度测试值（N/0.152m）
Rmn ——瓦楞芯纸环压强度测试值（N/0.152m）
C——瓦楞收缩率，
单瓦楞纸板的综合环压强度可由下式计算

双瓦楞纸板的综合环压强度可由下式计算

纸箱抗压强度公式中的15.2（cm）为测定原纸环压强度时的试样长度。

Z 值计算公式
Z=2（L0+B0）
Z——纸箱周边长（cm）；
L0——纸箱长度外尺寸（cm）
B0——纸箱宽度外尺寸（cm）；

aXz、J、C值都是一些常数，可以通过查表得到
b.06 类纸箱抗压强度计算公式：

P0201 ——0201 箱型用凯里卡特公式计算的抗压强度（N）；
a——箱型修正系数，
凯里卡特公式，与实际测试值有一定差异，一般比测试值小5％。

②马丁荷尔特（Maltenfort）公式

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）。

③沃福（Wolf）公式

Pm——瓦楞纸板边压强度（N/m）
④马基（Makee）公式

纸箱抗压强度Dx——瓦楞纸板纵向挺度（MN·m）
Dy——瓦楞纸板横向挺度（MN·m）
马基简易公式：

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

⑤APM 计算公式

考虑箱面印刷对抗压强度的影响。

a——箱面分类系数；
s——纸板强度系数。

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=K×G(H/h-1)×9.8
    式中:P:-抗压力值,N
         K:-劣变系数(强度系数)；
         G：-单件包装毛重；kg
         H：-堆积高度；m
         h：-箱高；m
         H/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+r×F)
双瓦楞纸板Ed＝ (L1+L2+L3+r×F+r1×F1)
三瓦楞纸板Et＝ (L1+L2+L3+L4+r×F+r1×F1+r2×F2)
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+r×F)
＝ (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6~8%，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510×420×；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)
P＝5.874×7425N/m×square roof of (1.86×0.0045)
＝5.874×7425N/m× square roof of 0.091m
＝3969N
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。
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：
P＝G×(n-1) ×K
P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P＝G×(n-1) ×K
＝15×8×5.5
＝
 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3～5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5～8。
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。

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

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1~2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％

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