分析国产原纸环压强度与瓦楞纸、高强瓦楞纸、纸箱抗压强度之间关系

[文摘] 通过对国产瓦楞原纸、箱纸板环压强度、瓦楞纸板边压强度和纸箱抗压强度的测试、分析和研究,导出了国产原纸、瓦楞纸板、纸箱耐压强度之间的关系公式,提出了瓦楞纸板边压强度修正系数fw及通过其和原纸环压强度来估算瓦楞纸板边压强度、纸箱抗压强度的方法。

关键词: 瓦楞纸板、高强瓦楞纸、纸箱、环压强度、边压强度、抗压强度

   国外对瓦楞原纸、箱纸板环压强度与瓦楞纸板的边压强度、纸箱的抗压强度之间的关系研究较早,制造瓦楞纸板的原纸选定以后,可以利用一些关系式预测瓦楞纸板、瓦楞纸箱的边压强度和抗压强度。然而这些公式在我国瓦楞纸箱生产管理过程中运用时,其估算数值跟实测结果往往存在较大的差别。为了探讨国产原纸环压强度对瓦楞纸板、纸箱抗压性能的影响规律,在天津联合包装公司、天津外贸纸箱厂、天津纸板厂等单位的支持下,对这一课题进行了3年多的研究,取得了一些初步进展。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

实验选用的瓦楞原纸、箱纸板、瓦楞纸板、纸箱均取自上述各厂。其瓦楞原纸和箱纸板分别由天津、上海、河北、山东、湖南的一些造纸厂生产,其主要技术指标为表1所示。

1.2 试验仪器

本次实验仪器尽可能采用新型电子仪器,保证测试精度及数据的可靠性,其中主要仪器的型号和产地为:

电子式压缩试验机（HSD-A）   济南辰驰试验仪器有限公司

1.3 试验方法

瓦楞原纸、箱纸板、瓦楞纸板和纸箱的预处理和测试均采用国家标准,即:

纸浆、纸和纸板试样处理和试验的标准大气GB10739-89

纸板环压强度的测定法        GB2679-81

瓦楞纸板边压强度的测定方法  GB6546-86

运输包装件压力试验方法      GB4857-92

2 结果与讨论

2.1 国产原纸环压强度与瓦楞箱纸板边压强度之间的关系

瓦楞纸板的边压强度取决于瓦楞原纸、箱纸板的环压强度和楞型。理论上,瓦楞纸板的边压强度应为原纸环压强度之和:

即

（ECT）S=R1+R2+αRm

（ECT）D=R1+R2+Rj+α1Rm1+α2Rm2

式中, （ECT）S、（ECT）D分别代表三、五层瓦楞纸板的边压强度,单位为N/cm;R1、R2、Rj、Rm分别代表瓦楞纸板面纸、里纸、夹层、芯纸的环压强度,单位为N/cm;α为压楞系数。

将表1中所列瓦楞原纸和箱纸制造的瓦楞纸板,经过标准大气预处理后测试其边压强度,获得实测数据;然后按瓦楞纸板的原纸质量、楞型、楞数,采用上述公式计算相应瓦楞纸板边压强度,结果如表2所示

由表中可以看出,实际测得的数据均低于理论计算所得的结果,表明国产原料生产的瓦楞纸板强度有着特殊的客观规律。造成实测值与理论值偏差的原因除了设备工艺等因素外,更主要的是国产瓦楞原纸、箱板纸的原料构成因素。受森林资源的制约,我国生产瓦楞原纸、箱纸板主要采用禾草、回收废纸作原料,这些原料的纤维结构和性能与木材纤维比较有较大的差别,即使使用进口木浆废纸制造的箱纸板,由于纤维在前一周期使用过程中,其纤维素、半纤维素分子降解、断裂和老化,纤维质量劣化,重新制得的再生纸耐久性及品质下降,若仍按上述公式计算、预测瓦楞纸板和纸箱的强度,其结果必须与实测数据不符,令:

fw=（ECT）P/（ECT）T

   fw称为国产原纸板边压强度修正系数,简称修正系数,下标表示瓦楞纸板的楞型与结构,如fA、fB、fAB分别表示A楞、B楞、AB楞瓦楞纸板的修正系数。为了确定国产原修正系数大小,将表2中的有关数据带入到上式中进行计算,结果如表3所示。

根据表3中的结果可以发现,无论A楞还是AB楞瓦楞纸板,计算结果与实测值都存在差别,fw的平均值在0.814 ~ 0.826之间,表明用国产原纸制造的瓦楞纸板,在估算其边压强度时,其结果与实测值会相差17.

4% ~ 18.6%左右。由此得出国产原纸环压强度与瓦楞纸板边压强度之间的关系式:

A楞瓦楞纸板

（ECT）A= 0.814（R1+R2+ 1.57Rm）

.   AB楞瓦楞纸板

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

应用上述公式（fw）计算实验中使用的瓦楞纸板边压强度,并将其与实测瓦楞纸板的边压强度值进行比较,结果如图1所示,图中试样编号为1~8为A楞瓦楞纸板,9 ~ 16为AB楞瓦楞纸板。

   从图中可以看出,国产原纸生产的瓦楞纸板边压强度实测值与运用fw计算的值非常接近。正偏差（即估算值大于实测值）不超过.6%,说明运用上述公式估算瓦楞纸板的边压强度可信度较高。

2.2 国产瓦楞纸板边压强度与纸箱抗压强度之间的关系

根据上述研究,获得国产原纸生产的瓦楞纸板边压强度有两种途径:即运用fw估算和通过实测得到。瓦楞纸板边压强度与瓦楞纸箱的抗压强度之间的关系国外提出了多种计算公式,较为的有Killicutt公

司:

BCT=PX·F

   该式中的PX=∑Ri,类似于前述的瓦楞纸板边压强度;F称为Killicutt简易常数,其大小取决于瓦楞纸板的楞型和纸箱的周长,可从有关资料中查得。将用fw处理后估算出来的边压强度及实际测得的边压强

度,分别经Killicutt公式来计算瓦楞纸箱的抗压强度,并将它们与实际测量的纸箱抗压强度相比较,如果如表4所示。

   表中BCTS、BCTP、BCTt分别表示实际测量的、用实测边压强度估算的及用fw估算边压强度后计算出来的纸箱抗压强度值。为了讨论方便,用φ值来描述它们之间的差异,令φp=BCTs/BCTp、φt=BCTs/BCTt。若φ >1,表明理论估算值小于实际值或相等,估算结果在指导纸箱生产工艺技术管理中具有良好的可能性;如果φ<1,则表明理论估算值大于实测值。

由表4可看出:实际测得的瓦楞纸板边压强度和依据fw计算的瓦楞纸析边压强度经Killicutt公司估算瓦楞纸箱的抗压强度,φ平均值均大于1,表明其结果与国产原纸制造的瓦楞纸箱的实际抗压强度值基本吻

合,可信度高。这样,国产瓦楞纸板边强度与纸箱抗压强度之间的关系,可用下式表示:

BCT=fw（∑Ri）·F

3 结论

国产瓦楞原纸、箱纸板生产的瓦楞纸板和纸箱,其强度之间的关系与国外提出的公式存在着较大差别。

经过研究,得出的结论是:

（1） 国产瓦楞原纸、箱纸板环压强度与瓦楞纸板边压强度存在如下关系:

ECT=fw（∑Rj）

    （2） 国产瓦楞原纸、箱纸板制造的瓦楞纸箱抗压强度可用下述公式计算:

BCT=fw（∑Ri）·F

   由于实验中选择的瓦楞原纸、高强瓦楞纸、箱纸板、箱板纸、瓦楞纸板和纸箱的局限性,上述研究结果尚需进一步验证与完善。