改进瓦楞纸箱包装抗压强度的几种方法
产业研发本栏目责任编辑蒋嘉
显的影响［４、５］。研究结果表明，瓦楞纸箱长宽比对抗压强度的影响是
摘要：本文结合工程实践提出了若干用以改善纸箱包装抗压强度的方法。
文章首先分析了纸箱尺寸、纸箱容器使用的流通环境等因素对纸箱抗压强度影响的特点。指出从板状结构屈曲的角度提升纸板挺度和通过内村垫设计与材料等措施以提升纸箱包装的承载能力。具有很好的工程指导意义。
一个二次函数（Ｋ＝ｏ．１２７Ｒ：＋ｏ．３２２８ＲＬ＋ｏ．８５６）的关系，影响较大
并在ＲＬ＝Ｉ．３２６２处取得最大值。即：在纸板材料、纸箱高度、周长相同的条件下，抗压增大，在１．４］雪Ｊ３变化时，抗压反而随长宽比的增大而减小，抗压强度的峰值在１．３２６２。长宽比为３时，抗压强度最小，约为最大抗压强度的８０％。当长宽比达到６以后，抗压强度已不再有明显变
关键词：纸箱包装、抗压强度、瓦楞纸板、内衬垫
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改进瓦楞纸箱包装抗压强度的几种方法
（ｂ）箱体内部
图１瓦楞纸箱箱面应力分布示意图
２．宽高比的影响
瓦楞纸箱高宽比ＲＨ（％＝罟）对抗压强度也存在一定的影响。经
过多组试验数据绘制出如图２所示的纸箱高度与抗压强度关系曲线。
一、前言
瓦楞纸箱是一种半刚性包装容器，在运输包装中起着保护产品、方便贮运等作用，其使用量已超过木箱，成为最重要的一种运输包装容器。为保证包装物在仓储、运输和装卸过程中不受损坏，瓦楞纸箱要有足够的强度，在瓦楞纸箱所有强度指标中，抗压强度是最重要的一个强度指标，它反映了瓦楞纸箱的内在强度质量，决定着瓦楞纸箱包装的实际功能。国内外学者对瓦楞纸箱的承载性能、压缩变形规律、力学模型、抗压强度计算公式等进行了大量的理论与试验研究。但在具体的工程实践中，往往还存许多的认知差异，遇到具体问题，解决措施往往不得其法。本文结合笔者的实践与认知，就如何改进纸箱包装的抗压强度提出一些可行的方法。
从图中不难看出：
１）一般情况下，瓦楞纸箱周长一定时，纸箱越矮，抗压强度越大。在一定范围内抗压强度的变化是随纸箱高度的增加而降低，但当纸箱高度高到一定程度之后，高度对抗压强度的影响不再明显。
２）在一定范围内，纸箱周边长度增加，其抗压强度也增大。这一点ＥｈＭｃＫｅｅ的试验研究结果也可以印证［６］。试验数据表明，对于同一周长的瓦楞纸箱，高度在一临界值范围内变化时，抗压强度随纸箱高度的增加而降低，高度超过临界值，纸箱高度变化对抗压强度的影响已不明显。不同周长下，纸箱抗压强度变化的临界值见表１所示。
表ｉ抗压强度变化临界值ｌ
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图２ＲＨ与抗压强度关系曲线
二、纸箱抗压强度的影响因素
影响纸箱抗压强度的因素众多，诸如瓦楞原纸与芯纸的质量及其搭配是否合理，楞型的大小、纸箱的制造工艺、使用环境因素和堆叠方式，以及装卸和运输中的冲击和振动等［１］。而在瓦楞纸箱的周长、材料、瓦楞结构确定的情况下，纸箱长、宽、高的变化对瓦楞纸箱的抗压强度具有明显的影响［２１。
（一）纸箱尺寸对抗压强度的影响
从实践经验可知，当瓦楞纸箱在垂直载荷作用下沿箱面所产生的变形见图１所示［３】，箱角处变形量最小，刚度最大，说明该处抗压强度最大。距箱角越远，变形就越大（箱面凸起越厉害），抗压强度也就越低。纸箱的大面（ＬＨ面）中心凸起最严重，说明该处的抗压强度最低。
１．长宽比的影响
周长（—，）
１０００２０００３０００
高度Ｉ｝笛界值（ｍＩＴｏ
ｌｌｌ
试验数据表明，长宽比ＲＬ（Ｒ＝ｉＬ）对瓦楞纸箱的抗压强度具有明
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表２影响纸箱抗压强度的环境因子
环境因子
内衬垫的复原率，有助于纸箱包装抗压强度的提高。
以普通片材复合的ＥＰＥ内衬垫为例，在工程实践上，提高其抗压
栗子
Ｏ．６３Ｏ．６０Ｏ，Ｓ５Ｏ．ＳＯＩ．Ｏ０．９Ｏ．８Ｏ．６Ｂ０．４１１０．ＩＳ
抗压聋度损失，％
１０ｄ损失３７
能力典型的方法有：（ａ）在成本允可的前提下，提高ＥＰＥ片材的密度；（ｂ）改进ＥＰＥ的复合工艺，采用“高密度一低密度一高密度”相间的片材复合ＥＰＥ板材，也可以明显提升内衬垫的抗压能力；（Ｃ）选用一次性发泡ＥＰＥ，因其一次性发泡成型的大厚度片材，相同密度下，片材密实度更高，密度更均匀，制作零件的抗压能力也明显提高；（ｄ）如果整个包装成本于允许，可以采用复原率稍逊而抗压能力强得多的ＥＰＰ替代：（ｅ）采用普通ＥＰＥ板材与瓦楞纸板或纸护楞贴合，可以明显改善衬垫的抗压能力。
低质
羹荷下堆故时甸
∞ｄ损失４０
９０
ｄ损失艏
１８０ｄ损失∞
铂％攮失０
奠荷下相对董度ＲＨ（ＲＨ月期性的变化会
进一步加嗣损失）
∞％摄失１０７０％摄失加
的％撮失３２９０％损失５２
Ｉ∞嘎攮失酷
高质
（三）采用纸质材料的内衬垫
瓦楞纸板和蜂窝纸板是更符合环保需求的绿色材料，在绿色包装已经成为时代需求趋势的大背景下，采用纸质材料制作缓ｊ中件，可
托盘码爆式样
量箱
拄翌．对并拄童．譬位互健式
损失忽略损失１０—１５
０．９Ｏ．６Ｏ．ＳＯ．９Ｏ．９
量箱
０．９５０．４０Ｏ．６００．７５Ｏ．６０
损失柏一∞损失∞一柏摄失ＩＯ一”
损失ｌＯ－ｌＯ
以有效的减小外包装尺寸，更容易满足抗压强度对尺寸的要求，另一方面，因这类缓ｊ中件承载能力更高，合理设计的话，可以将包装抗压载荷按一定的规律进行分配，而不仅仅是一般的有纸箱来承载，这更有利于运输空间的利用，同时，相对于其他材料，纸板更便宜，所以说，从运输包装角度看，这类包装内衬垫，是提高纸箱包装抗压强度的最佳选择。
超出托盘
托盘簟同矗
野蠢装卸
三、改进纸箱包装抗压强度的方法
根据上文所述，在满足产品包装跌落测试性能的前提下，通过改变包装的长宽ｂＬＲＬＳＤ宽高比ＲＨ，以及调节纸箱包装的储运环境，选用合理的堆垛式样，均有利于提高纸箱包装的抗压强度，但这是一个系统的工作，尤其是环境的因素，不是包装设计层面就可以完全控制的。
从包装设计角度上看，增强瓦楞纸箱强度的关键是增强单楞瓦楞纸箱顶对底的抗压强度［９］。在高性能瓦楞纸箱出现之前，增加纸箱抗压强度的唯一方法是增加纤维用量，采用较厚的衬纸和芯纸，或采用多层结构。然而这些方法都增加了成本，而且箱子的重量增加，且在运输和存储中更占地方，而使在同样大小空Ｉ＇ａ１ｒａ库存的产品更少，还加重了运输负担。如何有效协调好这种需求与技术现状之间的矛盾，根据笔者的实践经验，以下几种方法是切实可行的。（一）采用高挺度的瓦楞纸板
挺度，也称刚度，是纸板抵抗简单的弯曲力的度量。由于纸板是一种粘弹性物质，挺度是一种弹性强度性质，这种性质是和弹性应变区内物料的流动性质有关［１。］。根据瓦楞的方向，瓦楞纸板的挺度又可以分为沿瓦楞方向的横向刚度Ｄ×和与裁切方向一致的纵向刚度ＤＹ。
根据ＭｃＫｅｅ公式［１１］，瓦楞纸箱的抗压强度与纸板横向刚度Ｄｘ、纵向刚度Ｄｙ、纸箱周长、纸板边压强度之间成比例正相关关系，根据ＴｈｏｍａｓＪ．Ｕｒｂａｎｉｋ的研究表明［４］，如图４所示，挺度更高的单层Ａ楞纸板比双瓦楞＃ＢＣ楞纸板制作的纸箱抗压强度明显要高。ＴｈｏｍａｓＪ．Ｕｒｂａｎｉｋ的研究表Ｂｆｉ］［１２］，挺度更高的单层Ａ楞纸板比双瓦楞的ＢＣ楞纸板制作的纸箱抗压强度明显要高。（二）减小内衬垫的复原率
包装内衬垫的复原率是因应包装跌落可靠性提出的衡量衬垫ｊ中击情况下对内部器件防护能力强弱的一个物理机械性能指标，复原率高的衬垫，可以减小单位时间作用在内部器件上的力，从而提高包装的跌落可靠性。而复原率与抗压能力是一对矛盾，所以，适当降低
四、结论
从力学角度看，纸箱包装抗压强度是一个板状结构的屈曲问题，所以，任何能够改善纸箱各侧壁载荷分布的措施都能有效提高纸箱包装的抗压强度。本文中提出的几个方法在工程实践上已经都有验证，并符合包装小型化的目的，具有比较客观的总体包装成本优势，
在包装工程中具有很好的实践指导意义。皂芜野
参考文献：
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作者简介：余国鑫，硕士研究生，从事３ｃ产品及基站天线产品结构开发及产品包装设计。主要研究方向为逆向工程与快速制造技术的研
究。
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改进瓦楞纸箱包装抗压强度的几种方法
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
余国鑫
佛山职业技术学院机电工程系包装世界
Packaging World2014(6)
引用本文格式：余国鑫 改进瓦楞纸箱包装抗压强度的几种方法[期刊论文]-包装世界 2014(6)