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瓦楞纸箱抗压强度的计算与原纸测试

 
                                    瓦楞纸箱抗压强度的计算与原纸测试
 

发布时间:2009年3月8日 16时54分
瓦楞纸箱是由各层面的瓦楞原纸构成,瓦楞纸箱的抗压公式是根据纸板原纸的物理性能计算瓦楞纸箱的抗压强度,我们可以根据预定的瓦楞纸箱的抗压强度要求选择一定的瓦楞纸板原纸。而只有明确的了解了原纸的各种性能,才能在下一步工序中,根据生产的需要,对各种类型、各种规格的纸张进行组合配置,生产出符合用户需求的产品。

   
事实上,瓦楞纸箱的抗压强度是一个比较复杂的问题,因为构成瓦楞纸板的箱板原纸和瓦楞原纸是各向异性的,不均匀的,而且纤维材料还具有粘弹性质,在制成箱板的过程中,原纸受到不同温度、黏合剂和外力的作用,自身已经发生了很多变化,所以从原纸到瓦楞纸板,以及到瓦楞纸箱的物理性能之间的变化是不定向的,而如何从原纸物理性能计算纸板以及纸箱的物理性能,一直是纸箱研究和制造行业探讨的课题。为了更好的生产各类纸箱产品,我们有必要来了解一些原纸纸张性能检测方面的知识。
 
抗压强度计算
现有的抗压强度计算公式很多,但大多是沿用国外的,不易理解和记忆,很难使中国现有的瓦楞纸箱设计人员掌握。而在各企业当中,因抗压设计的难度往往使价格设计与纸箱抗压强度设计脱离开,容易造成原料的浪费或抗压不够的质量问题。而抗氏公式在设计与生产的衔接中,避免了设计中的盲目性,增加了生产之初对纸箱抗压强度的可预测性。
瓦楞纸箱是由各层面的瓦楞原纸构成,抗氏公式是根据纸板原纸的物理性能计算纸箱的抗压强度,看其能否满足要求;也可以根据预定瓦楞纸箱的抗压强度要求,选择一定的瓦楞纸板原纸。
P=Px·K
P—瓦楞纸箱的空箱抗压强度(单位N),
Px—瓦楞纸板原纸的横向综合环压强度(单位N/cm)
其中,三层瓦楞纸板原纸的综合环压强度的计算公式为:
Px=(R1+R2+RmC)15.2
五层瓦楞纸板原纸的综合环压强度的计算公式为:
Px=(R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2)15.2
Rn---面纸横向环压强度的测试力值(N/0.152m)
Rmn---楞纸横向环压强度的测试力值(N/0.152m)
C---瓦楞收缩率,即瓦楞芯纸与面纸的长度之比。(CA=1.532,CC=1.477,CB=1.361)
K—综合环压在纸箱空箱抗压强度中的有效值,计算公式为:
KA=30.3+0.275Z-0.0005Z2
KC=27.9+0.265Z-0.0005Z2
KB=24.6+0.235Z-0.0005Z2
KAA=41.7+0.355Z-0.0005Z2
KBB=33.2+0.305Z-0.0005Z2
KCC=38.1+0.345Z-0.0005Z2
KAB=38.2+0.335Z-0.0005Z2
KAC=40.2+0.355Z-0.0005Z2
KBC=35.7+0.325Z-0.0005Z2
A---三层A楞箱,三层箱周长的取值范围:70-200cm
AC---五层AC楞箱,五层箱周长的取值范围:70-300cm
各企业在生产过程中只会涉及到部分楞型,所以只需根据本企业的所用楞型选择相对应的抗氏公式。根据楞型与原纸的环压力值计算出综合环压,再将纸箱周长带入与楞型相对应的K值的计算公式,综合环压与K值的乘积即为纸箱的抗压强度。我们也可以根据预定的纸箱的抗压强度与周长选择合适的纸板原纸,同时还可以利用计算出的抗压强度对各生产工序进行作业指导。
在大多的抗压计算公式中,多是利用原纸环压强度来进行计算,而事实上影响纸箱抗压的不单单是原纸的环压强度,影响瓦楞纸箱抗压强度的因素有很多,但就纸张来说,应该包括纸张的环压强度,抗张强度,紧密度,以及纸张的防水性和吸水性等等。
长网纸机与圆网纸机纤维排列不同,圆网纸机生产的纸张由于机械工艺的原因纤维的排列规则成有序状,纸浆不容易挂匀,纸张透过强光看上去成棉絮状,质地不匀,容易出现透光现象;而长网纸机恰好相反,纤维的排列错综复杂,趋于无序状,挂浆均匀,纸张透过强光看上去质地均匀,无明显的透光现象,由于纤维排列的不同,影响了长网原纸与圆网原纸的各项物理指标。
 
原纸测试
环压测试,瓦楞原纸的环压测试分纵向的环压强度和横向的环压强度,在环压测试取样测试时需要注意一点,纵向的环压强度取样时需要与纸幅幅宽方向一致,横向的环压强度取样时需要与纸幅长度方向一致,在测试过程中我们会发现,尽管长网纸机的纤维的排列趋于的无序状,横向环压强度总是会比纵向环压强度低,而作为0201型瓦楞纸箱来说,横向的环压强度才是和瓦楞的受力方向是一致的,也就是说在进行纸张的等级判定或进行抗压计算时,瓦楞原纸横向的环压强度为测试的有效强度。长网纸机在进行了纤维的无序排列的同时增加了横向环压测试时纤维的承受数量,从而增强了瓦楞原纸的横向环压强度,同时由于纤维的无序排列,增强了纤维间的牢固度,进而保证了瓦楞纸箱抗压强度的稳定性,使得单体纸箱之间的抗压力值的落差减小。
关于抗压公式中的环压取值我们应该遵循标准环境的测试结果,以减少因测试环境的改变带来的测试值之间的误差。我们都知道,空气的湿度对于瓦楞原纸的环压强度以及纸箱的抗压都会带来一定的影响,如果我们在测试原纸时的环境过于干燥,环压测试时力值会比实际上高,而如果使用环境过于潮湿,我们用这种高出的力值进行抗压设计,势必会造成不安全的质量隐患;反之,如果测试环境过于潮湿而使用环境过于干燥,纸张的环压测试时力值会很低,而我们用这种很低的力值进行抗压强度的设计,势必会造成原材料的浪费。在利用测试值进行抗压计算的时候,我们首先需要在自己公司内部进行验证,一般情况下,我们应该保证一个计算值的安全系数,一般选择1.2,即计算值为1,而实际抗压应该能够达到计算值的1.2倍,以防止纸箱个体之间的差异或一些外部环境的改变造成的抗压不够。
抗张强度,瓦楞原纸的抗张强度取决原纸的纤维结构和以及纤维之间的粘结力,抗张强度的好坏不但影响原纸在使用过程中在机械中的耐拉力,同时也会影响到纸箱成型以后的抗压质量,通常情况下,如果纸张的环压强度很好,而裂断长及抗张强度不好时,往往会造成纸箱在抗压测试时的变形量大,蕞终边形如手风琴状,这是因为由于纤维的质地、结构或者是纤维间的连接力差,而当纸箱进行抗压测试时,先是压线边缘的纤维受力,而这种疏松无力的纤维不能很好地将纸箱受到的力传达到纸箱的整体,只是被动的局部在承压,随着边缘的局部塌溃,受力部位再逐步的朝箱体中间移动,就形成了变形如手风琴状的测试现象。而抗张强度如果很好的话,则不会出现此类情况,纸箱会在变形量很小的情况下承受很大压力,如果再加码,纸箱会因整体不能承受压力而从箱面中心坍塌。
纸张的紧密度测试原纸在生产过程中压榨效果,紧密度的优劣会影响到纤维之间的牢结度进而影响到原纸的环压强度及抗张强度,而蕞终影响到纸箱的抗压强度,而由于纸张的紧密度不够,还会影响到纸箱吸潮性,使得纸箱在使用或存放过程中过度吸潮而降低纸箱本身的抗压强度。
判定纸张优劣的不是单一从某一项物理指标来判定,纸张的物理性能应该是一个综合的指标。有时候纸箱使用客户为了防止纸箱企业偷工减料,在对于纸箱的抗压指标提出要求的同时,又对原纸的搭配提出了过高的克重要求,而纸箱企业为了应付客户的要求,只有增加纸张克重降低纸张档次来保证成本。客户的这种要求已经将低克重高强度的瓦楞原纸拒之门外,其实从综合性能上来考虑,低克重高强度的瓦楞原纸要比低档次高克重的瓦楞原纸稳定的多,而且由于原纸的稳定性减少了纸箱物理性能个体间的差异,增加了纸箱使用的安全性,而低档次高克重的纸张很难达到这种效果。在抗压设计当中由于低档次原纸的不稳定性,很难准确地进行抗压估算,纸箱完成后物理性能个体之间的差异很大,而其中掺杂的劣质品,在纸箱的使用或运输过程中将成为蕞先的破损点影响整批纸箱的使用。
在纸箱的抗压当中,原纸起着决定性的作用,我们需要付出一定的努力对各种原纸进行检测与判定,对各类纸张进行合理的配置,才能生产出符合物理性能要求的纸箱。而纸箱抗压是一个综合的控制过程,在生产当中应尽量减少因工艺的不合理造成的对纸箱抗压的影响,损失纸箱抗压强度就相当于浪费原纸,这是蕞大的隐性浪费,势必造成一种恶性循环,将大大增加纸箱的制作成本,于生产之初就对各种原纸的性能了如指掌,在实际生产中才能按需配纸。

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