瓦楞纸板和纸箱的箱常数与楞常数.doc

瓦楞纸板和纸箱的箱常数与楞常数
瓦楞纸板和纸箱的箱常数与楞常数
瓦楞纸板和纸箱的质量成本
没有好原料造不出好纸，同理，没有好的纸板与原辅料黏合剂，也不可能生产出好的瓦楞纸板和纸箱。以质量与成本为核心，不同的瓦楞纸板和纸箱区别对待，既要保证质量最好，又要强调成本最低。影响质量的因素很多，有内在因素如所用的原料是否合适，也有外在因素如生产工序的多少、生产工艺的先进性等等。其中原辅材料合理利用的效果立竿见影，但是要求我们：一方面，须对纸张、瓦楞纸板和纸箱的性能了如指掌，尤其是强度性能，因为它是决定瓦楞纸板和纸箱质量的主要因素；另一方面，须寻找合适的黏合剂等辅料，因为黏合剂的好坏直接决定着瓦楞纸板和纸箱的粘合强度，间接决定着耐破、戳穿和抗压强度，所以不容忽视。
一、            瓦楞纸板和纸箱的主要性能指标
1.      定量（BasisWeight）
定量又名“克重”，是指每平方米瓦楞纸板的重量，单位：克/平方米（g/㎡），又写作“GSM”。瓦楞纸板的定量决定着瓦楞纸板和纸箱的重量，一般可用下列公式估算：
双面单瓦楞纸板定量＝面纸定量＋里纸定量＋瓦楞纸定量×楞率＋黏合剂干重
双面双瓦楞纸板定量＝面纸定量＋里纸定量＋夹芯纸定量＋第一层瓦楞纸定量×相应楞率＋第二层瓦楞纸定量×相应楞率＋黏合剂干重
双面单瓦楞纸板黏合剂干重一般为12g/㎡左右，双面双瓦楞纸板黏合剂干重一般为24g/㎡左右。
2.      耐破强度BST（BurstingStrength Test）
耐破强度是静态破裂强度，单位千帕（Kpa）。耐破强度可由耐破强度测试仪测定。瓦楞原纸和箱纸板等原料的耐破强度符合相关标准，瓦楞纸板的耐破强度可以由所用的原料推测得出，它等于各层箱纸板的耐破强度之和再乘以系数0.95，与瓦楞层无关。例如，单瓦楞纸板和双瓦楞纸板的耐破强度分别计算如下：
单瓦楞纸板BST＝（面纸BST＋里纸BST）×0.95
双瓦楞纸板BST＝（面纸BST＋夹芯BST+里纸BST）*0.95
因为瓦楞纸板各层箱纸板之间有空隙，缓冲能力增加了，但是更容易被各个击破，所以上述公式中，各层箱纸板的耐破强度之和再乘以系数0.95得到的结果，才与实际情况相符。耐破强度与瓦楞层无关，是因为：一方面，瓦楞层的耐破强度比箱纸板低得多，另一方面，由于耐破强度是静态耐破裂强度，瓦楞层的缓冲更大，从而大大降低其耐破强度，以至于可忽略不计。
3.      戳穿强度PET（PunctureEnergy Test）
戳穿强度是动态破裂强度，单位焦耳（J）。它真实的反应了瓦楞纸板和纸箱受冲击的情况。戳穿强度的确定比耐破强度复杂的多，因为它不仅与箱板纸有关，还与瓦楞层有关。戳穿强度与耐破强度两者线性相关，实际推测中，可以根据耐破强度得到大致的戳穿强度，计算公式如下：PET＝0.0054BST＋2.1635
4.      边压强度ECT（EdgeCrush Test of Corrugated Fiberboard）和环压强度RCT（RingCrush Test）
边压强度即瓦楞纸板的边缘压缩强度，单位牛/米（N/m）。环压强度RCT主要是指箱板纸和瓦楞纸的横向压缩强度，单位牛/米（N/m）。瓦楞纸板的边压强度与箱板纸和瓦楞纸的环压强度RCT有关，计算公式如下：
单瓦楞纸板ECT＝面纸RCT＋里纸RCT＋瓦楞纸RCT×楞率
双瓦楞纸板ECT＝面纸RCT＋里纸RCT＋夹芯纸RCT＋第一层瓦楞纸RCT×相应楞率＋第二层瓦楞纸RCT×相应楞率
国外有一些包装科研机构通过大量研究工作，归纳出一系列的计算公式，芬兰一家包装科研机构做出了大量测试，得出的成果具有代表性，非常符合实际情况。它认为瓦楞纸板的边压强度可表示如下：
A型单瓦楞纸板ECT＝1.0（面纸RCT＋里纸RCT＋瓦楞纸RCT×楞率）
B型单瓦楞纸板ECT＝1.1（面纸RCT＋里纸RCT＋瓦楞纸RCT×楞率）
C型单瓦楞纸板ECT＝1.1（面纸RCT＋里纸RCT＋瓦楞纸RCT×楞率）
AB型双瓦楞纸板ECT＝面纸RCT＋1.1×里纸RCT＋1.05×夹芯纸RCT＋A瓦楞纸RCT×相应楞率＋B瓦楞纸RCT×相应楞率×1.1
BC型双瓦楞纸板ECT＝1.1×（面纸RCT＋里纸RCT＋夹芯纸RCT＋A瓦楞纸RCT×相应楞率＋B瓦楞纸RCT×相应楞率）
5. 平压强度FCT（Flat Crush Test of Corrugated Fiberboard）
平压强度是指瓦楞纸板的平面压缩强度，单位牛/米（N/m）。瓦楞纸板的平压强度与瓦楞纸的平压强度即康克拉平面压缩强度CMT（Concora Medium Test）有密切关系。瓦楞楞型不同，CMT亦不同，从而使瓦楞纸板的平压强度和其他强度均有差别。比较见表1：
表1 不同楞型瓦楞纸板强度比较
楞型
楞率
楞高
纸板厚度
边压强度
端压强度
平压强度
缓冲性能
A型
1.5～1.6
4.5～5.0
5.0～5.5
最好
最差
最差
最好
C型
1.4～1.5
3.5～4.0
4.0～4.5
次之
较差
较差
次之
B型
1.3～1.4
2.5～3.0
3.0～3.5
较差
次之
次之
较差
E型
1.1～1.2
1.1～2.0
1.6～2.5
最差
最好
最好
最差

根据瓦楞纸板原料的环压强度和平压强度，可以得知瓦楞纸板原料的边压强度：
单瓦楞纸板ECT＝482.2（面纸RCT＋里纸RCT＋瓦楞纸CMT）＋1560
双瓦楞纸板ECT＝482.2（面纸RCT＋里纸RCT＋夹芯纸RCT＋瓦楞纸CMT）＋1560
　　6.      粘合强度AST（AdhesionStrength Test of Corrugated Fiberboard）
在瓦楞纸板的瓦楞层与面纸（或瓦楞层与里纸或瓦楞层与夹芯纸）之间分别施加一个垂直其表面的向外拉力，直到两者分离为止，分离前黏合剂或粘合纤维的界面所能承受的最大载荷，就是瓦楞纸板的粘合强度，也称为剥离强度，单位有：N/m、Kgf/（10cm×楞）。国家标准规定粘合强度不低于6Kgf/(10cm×楞)，即588N/（m×楞）。由于粘合强度试样为横向×纵向＝2.5cm×8cm，在8cm纵向上，有A型瓦楞9个，或B型瓦楞13个，所以对A型瓦楞纸板来讲，粘合强度不低于588×9N/m，即5292N/m；对于B型瓦楞纸板来讲，粘合强度不低于588×13N/m，即7644N/m；对于AB型瓦楞纸板来讲，粘合强度不均不低于（5292＋7644）/2＝6468N/m。粘合强度的高低与辅料黏合剂种类及其制作工艺关系密切，与使用的原料也有关系。
7.       堆码强度ST（Stack Test）和抗压强度CT（Compression Test）
　　堆码强度是指仓库储存的瓦楞纸箱包装在静堆垛行将坍塌之前最底层纸箱所能承受的负荷；抗压强度是指瓦楞纸箱包装在动态压力之下从最底层瓦楞纸箱的顶面到底面的平压强度。堆码强度计算如下：
ST＝9.81G（Nmax－1）
式中ST——瓦楞纸箱的堆码强度（N）
　G ——单个瓦楞纸箱的毛重（Kg）
  Nmax——最大堆码层数
抗压强度的计算公式很多，最常用的是凯里卡特（K.Q.Kellicutt）公式：
CT＝ECT（4aXz/Z）2/3Z×J
式中CT——瓦楞纸箱的抗压强度（N）
ECT——瓦楞纸板的边压强度（N/m）
aXz——瓦楞常数
Z——瓦楞纸箱的周边长（cm）
J——纸箱常数
　　瓦楞常数aXz和纸箱常数J 统称凯里卡特常数，不同楞型不同种类的瓦楞纸箱，其凯里卡特常数也有变化。见表2、表3和表4。
表2 双面单瓦楞纸箱的凯里卡特常数
常数              楞型A            B                  C
aXz                8.36             5.00             6.10
J                  1.10             1.27            1.27

表3双面双瓦楞纸箱的凯里卡特常数
常数楞型  AA        BB         CC          AB        BC        AC
aXz        16.72     10.00     12.20     13.36     11.10     14.46
J          0.94      1.08      1.09       1.01      1.08      1.02

表4双面三瓦楞纸箱的凯里卡特常数
楞型常数    AAA    BBB   CCC   ABA    ACA   BAB   CAC    BCB   CBC    ABC
aXz   25.08  15.00  18.30  21.72   22.82  18.36   20.56   16.10  17.20  19.46
J      0.89    1.02   1.03  0.93     0.94   0.98    0.98    1.02   1.02   0.98
　　抗压强度是在瞬间动态作用下压坏纸箱时的负荷，而堆码强度是在持久静态作用下纸箱能承受的负荷。抗压强度比堆码强度大得多，二者之间存在一个比例关系，这一比值K就是安全系数。即
K＝CT/ST
安全系数取决于堆码时间、堆码尺寸、印刷开孔状况、产品价值、环境条件、装卸与搬运次数以及工作态度等。一般用下式计算：
K＝l/【（1－α）（1－β）（1－γ）（1－δ）……】
式中，α、β、γ、δ等分别表示生产工艺和使用条件等因素影响导致瓦楞纸箱抗压强度得降低率。根据经验，对易碎的、贵重的物品，安全系数取得较高，如8.0～11.0；一般的物品，安全系数定为3.0～4.0；低档的物品，安全系数较低，一般取1.5～2.5即可。
8.       含水率（Moisture）
含水率是指瓦楞纸板和纸箱的水分含量，单位％。瓦楞纸板和纸箱的含水率受环境的温度与湿度影响，一般情况下，其水分含量在5.0％  ～25.0％。含水率的变化造成瓦楞纸板和纸箱强度发生复杂的变化，有资料表明：含水率为60.％（此环境相对湿度为40％RH）的瓦楞纸板或纸箱在相对湿度为80％RH的环境长久放置，其含水率变成14.0％；再把它长久放置在相对湿度为40％RH的环境下，最后测得其含水率为6.5％～7.0％。为什么会这样呢？这是因为纸材内部的毛细管结构造成瓦楞纸板和纸箱得水容易失水难，由此还导致瓦楞纸板和纸箱得尺寸发生微小得变化。这种现象被称为“滞后”。又有资料表明：当含水率为6.0％～7.0％时（此时环境相对湿度为40％RH），瓦楞纸板得耐破强度最大；当含水率为10.0％～12.0％时（此时环境相对湿度为65％RH），瓦楞纸板得戳穿强度最大、边压强度和抗压强度随含水率得增加而减少，一般地说，含水率每增加1.0％，边压强度和抗压强度则减少6％～9％，可用公式表示成：
P＝（1－X）M－M0 P0
式中   P0——含水率为M0时的边压强度（抗压强度）
P——含水率为M时的边压强度（抗压强度）
X——含水率每变化1.0％时边压强度和抗压强度的变化率，一般取8.0％～9.0％。
《美国军用手册》日本《工业包装技术资料》