事實(shí)上，瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，因?yàn)闃?gòu)成瓦楞紙板的箱板原紙和瓦楞原紙是各向異性的，不均勻的，而且纖維材料還具有粘彈性質(zhì)，在制成箱板的過(guò)程中，原紙受到不同溫度、粘合劑和外力的作用，自身已經(jīng)發(fā)生了很多變化，所以從原紙到瓦楞紙板，以及到瓦楞紙箱的物理性能之間的變化是不定向的，而如何從原紙物理性能計(jì)算紙板以及紙箱的物理性能，一直是紙箱研究和制造行業(yè)的探討的課題。國(guó)外此類計(jì)算公式很多，但由于都很繁瑣且不易理解，長(zhǎng)期以來(lái)很難真正運(yùn)用到我國(guó)的瓦楞紙箱行業(yè)中來(lái)。任何一種理論必須在一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證才能準(zhǔn)確的服務(wù)于這個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)指導(dǎo)。

    2004年6月開(kāi)始，筆者陸續(xù)在瓦楞紙箱各種刊物上刊載筆者測(cè)算的瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的計(jì)算公式——抗氏公式，之后接到一些紙箱廠技術(shù)人員電話，咨詢抗氏公式的具體使用情況，并探討計(jì)算值與實(shí)測(cè)值之間出現(xiàn)的偏差。由于各紙箱企業(yè)的生產(chǎn)工藝不同，相同的原材料生產(chǎn)后紙箱的抗壓強(qiáng)度也不同，而如何在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中查找抗壓?jiǎn)栴}存在的根源，使原紙的物理指標(biāo)在生產(chǎn)過(guò)程中的有效轉(zhuǎn)換最大化，關(guān)于影響紙箱抗壓的諸多原因，一直是生產(chǎn)管理者的長(zhǎng)期探討的課題。
下面就一些相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的闡述.此文中的論述只代表筆者個(gè)人的觀點(diǎn)。

一 瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的測(cè)試、記錄與分析

    瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度是指在壓力試驗(yàn)機(jī)均勻施加動(dòng)態(tài)壓力下至箱體破損的最大負(fù)荷及變形量。

    抗壓測(cè)試整個(gè)過(guò)程分四個(gè)階段(圖示1)

    A是預(yù)加負(fù)荷階段，以確保紙箱與抗壓機(jī)壓板接觸；

    B是橫壓線被壓下階段，此時(shí)負(fù)荷略有增加時(shí)變形量變化很大；

    C是紙箱側(cè)壁受壓階段，此時(shí)負(fù)荷增加快，變形量增加緩慢；

    D是紙箱被完全破壞時(shí)紙箱的壓潰點(diǎn)。

    紙箱的內(nèi)在質(zhì)量不同，各測(cè)試階段的變化情況也不同，在紙箱的整個(gè)承壓過(guò)程中主要是四個(gè)角受力，約占整個(gè)受力額的三分之二，所以在生產(chǎn)過(guò)程中我們應(yīng)盡量減少對(duì)紙箱四個(gè)角周圍瓦楞的破壞。我們可以建立壓力負(fù)荷與變形量關(guān)系曲線，然后對(duì)紙箱的抗壓強(qiáng)度加以判斷，這其中變形量有著極其重要的意義。

    抗壓記錄：一般抗壓測(cè)試儀只能記錄并打印抗壓測(cè)試的最終值，即抗壓測(cè)試的最終變形量與最終力值。而我們需要從抗壓測(cè)試的變形量與力值的變化過(guò)程中分析瓦楞紙箱的內(nèi)在質(zhì)量，這就有必要全程紀(jì)錄變形量與力值的變化情況，紙箱的內(nèi)在質(zhì)量不同，抗壓測(cè)試過(guò)程中力值與變形量的形成的變化曲線也不同。

    二 0201型瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的抗氏計(jì)算公式

    瓦楞紙箱是由各層面的瓦楞原紙構(gòu)成，瓦楞紙箱的抗壓公式是根據(jù)紙板原紙的物理性能計(jì)算瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度，看其能否滿足要求。也可以根據(jù)預(yù)定的瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度要求選擇一定的瓦楞紙板原紙。

    現(xiàn)有的抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式很多，但大多是沿用國(guó)外的，不易理解和記憶，很難使中國(guó)現(xiàn)有的瓦楞紙箱設(shè)計(jì)人員掌握。而在各企業(yè)當(dāng)中，因抗壓設(shè)計(jì)的難度往往使價(jià)格設(shè)計(jì)與紙箱抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)脫離開(kāi)，容易造成原料的浪費(fèi)或抗壓不夠的質(zhì)量問(wèn)題。而抗氏公式在設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的銜接中，避免了設(shè)計(jì)中的盲目性，增加了生產(chǎn)之初對(duì)紙箱抗壓強(qiáng)度的可預(yù)測(cè)性。

    瓦楞紙箱是由各層面的瓦楞原紙構(gòu)成，抗氏公式是根據(jù)紙板原紙的物理性能計(jì)算紙箱的抗壓強(qiáng)度，看其能否滿足要求；也可以根據(jù)預(yù)定瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度要求，選擇一定的瓦楞紙板原紙。

    P=Px.K

    P—瓦楞紙箱的空箱抗壓強(qiáng)度(單位N)

    Px一瓦楞紙板原紙的橫向綜合環(huán)壓強(qiáng)度(單位N／cm)。

    其中，三層瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強(qiáng)度的計(jì)算公式為：

    h=(R1十R2十RmC)／15．2

    五層瓦楞紙板原紙的綜合環(huán)壓強(qiáng)度的計(jì)算公式為：

    Px=(R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2)／15．2

    Rn一面紙橫向環(huán)壓強(qiáng)度的測(cè)試力值(N／0．152m)
    Rmn一楞紙橫向環(huán)壓強(qiáng)度的測(cè)試力值(N／0．152m)
    C一瓦楞收縮率，即瓦楞芯紙與面紙的長(zhǎng)度之比。  
 
    (Ca=1．532，Cb=1．477，Cc=1．361)

    K一綜合環(huán)壓在紙箱空箱抗壓強(qiáng)度中的有效值，計(jì)算公式為：

    K三a=30．3十0．275Z-0，0005Z2
    K三c=27．9十0．265Z—0．0005Z2
    K三b=24．6十0．235Z—0．0005Z2
    K五aa=41．7十0．355Z—0．0005Z2
    K五bb=33．2十0．305Z一0．0005Z2
    K五cc=38．1十0．345Z—0．0005Z2
    K五ab=38．2十0．335Z—0．0005Z2
    K五ac=40．2十0．355Z—0．0005Z2
    K五bc=35．7十0．325Z—0．0005Z2

    三A一三層A楞箱，三層箱周長(zhǎng)的取值范圍：70—200em

    五AC一五層AC楞箱，五層箱周長(zhǎng)的取值范圍：70—300cm

    各企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中只會(huì)涉及到部分楞型，所以只需根據(jù)本企業(yè)的所用楞型選擇相對(duì)應(yīng)的抗氏公式。根據(jù)楞型與原紙的環(huán)壓力值計(jì)算出綜合環(huán)壓，再將紙箱周長(zhǎng)帶人與楞型相對(duì)應(yīng)的K值的計(jì)算公式，綜合環(huán)壓與K值的乘積即為紙箱的抗壓強(qiáng)度。我們也可以根據(jù)預(yù)定的紙箱的抗壓強(qiáng)度與周長(zhǎng)選擇合適的紙板原紙，同時(shí)還可以利用計(jì)算出的抗壓強(qiáng)度對(duì)各生產(chǎn)工序進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)。

    例1：某三層C楞紙箱，周長(zhǎng)125cm，面紙里紙選用A級(jí)箱板25Og／m2，楞紙選用人級(jí)高強(qiáng)楞紙170g／m2，計(jì)算該紙箱所能達(dá)到的抗壓強(qiáng)度。   

    解：C楞的縮率C=1．477，查國(guó)標(biāo)，面紙里紙的環(huán)壓指數(shù)為10.6，楞紙的環(huán)壓指數(shù)為
9．2。Z=125。

    R1=R2=250X 10．6 X0．152=403NR3=170X9．2X0．152：238N代人公式得：
(R1+R2+R3XC)／15．2X(27．9十0．265Z—0．0005Z2)
=(403十403+238X1．477)／15．2X(27．9+0．265x125-0．0005X125 2)   
=76X53．2
=4043N

    此瓦楞紙箱能夠達(dá)到4043N的抗壓強(qiáng)度。

    例2：某五層BC楞紙箱周長(zhǎng)為178em，面紙里紙選用200g／m2A級(jí)箱板，橫向環(huán)壓力值為255N／0．152m；兩層楞紙選用150g／m2A級(jí)高強(qiáng)瓦楞紙，橫向環(huán)壓力值為182N／0．152m；加芯選用200g／m2卡紙，橫向環(huán)壓力值240N／0．152m，計(jì)算此紙箱能夠達(dá)到的抗壓強(qiáng)度。

    解：

    R1=R2=255N／0．152m
    R3=240N／0．152m
    Rm1=Bm2=182N／0．152m
    Cb=1．477，Cc=1．361，Z=178cm

    將以上數(shù)據(jù)帶人公式，得

    P=Px K=(R1+R2+R3+Rm1C1+Rm2C2)／15．2X(35．7十0．325Z—0．0005Z2)
    =(255+255+240+182X1．361+182X1．477)／15．2X(35．7十0．325X178—0．0005X1782)
    =83．2 X77．7
    =6464 N

    即該五層紙箱能夠達(dá)到6464N的抗壓強(qiáng)度

    例3：某三層A楞紙箱周長(zhǎng)為148cm，抗壓強(qiáng)度要求4500N，面紙里紙選用B級(jí)箱板250g／m2，
楞紙選用A級(jí)高強(qiáng)瓦楞，計(jì)算楞紙應(yīng)選用的定量。

    解：面紙里紙的環(huán)壓指數(shù)為9．2，設(shè)楞紙的定量W為未知數(shù)，A楞縮率C=1．532，Z=148cm，
  P=4500N

    R1=R2=250X9．2X0．152=350N(R1+R2+R3XC)／15．2X(30．3十0．275Z一0．0005Z2)=P(350十350十R3X1．532)／15．2X(30．3+0．275X148—0．0005X1482)=4500
    R3=287
    R3=WX9．2 X0．152=287
    W=205g／m2

    該紙箱楞紙應(yīng)選用205g／m2的A級(jí)高強(qiáng)瓦楞紙。

    經(jīng)過(guò)對(duì)抗氏公式進(jìn)行分析我們可以得出：在用料和楞型相同的情況下，紙箱越大，所能承受的抗壓強(qiáng)度越大；紙箱越小，單位長(zhǎng)度內(nèi)所能承受的壓力強(qiáng)度越大。在用料和楞型相同的情況下，紙箱周長(zhǎng)的增長(zhǎng)與抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)會(huì)形成一種變化的曲線，也就是說(shuō)，由于紙箱周長(zhǎng)的加大，增加了紙箱的不穩(wěn)定性，根據(jù)公式分析在紙箱周長(zhǎng)達(dá)到一定階段后，所能承受的抗壓強(qiáng)度會(huì)呈現(xiàn)按一定比例的遞減。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)紙箱抗壓強(qiáng)度的時(shí)候，有一個(gè)適合范圍。關(guān)于紙箱周長(zhǎng)與抗壓強(qiáng)度的變化情況，如圖所示：

   三 抗氏公式的應(yīng)用

    任何一種理論都經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的測(cè)算與驗(yàn)證，抗氏公式也不例外，然而使用任何理論，必須找到其與相應(yīng)生產(chǎn)工藝的結(jié)合點(diǎn)，排除生產(chǎn)工藝中影響抗壓的各種因素，才能將這套公式做為抗壓設(shè)計(jì)的理論依據(jù)，否則會(huì)使設(shè)計(jì)與生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)偏差而發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題。由于我們無(wú)法排除生產(chǎn)工藝過(guò)程中許多不確定因素對(duì)紙箱抗壓強(qiáng)度的影響，因此利用手工制作樣箱，與生產(chǎn)過(guò)程中的取樣測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比是非常必要的。下面是抗氏公式在某公司的驗(yàn)證實(shí)例，我把它進(jìn)行了整理，希望勺大家一起探討。

    例如，某公司三層A楞紙箱，規(guī)格為49．5x 39x39em，面紙里紙選用某種A級(jí)箱板紙250g／m2，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)壓力值為496N，楞紙選用A級(jí)180g／m2A高強(qiáng)瓦楞，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)壓
力值為300N，計(jì)算此紙箱應(yīng)該達(dá)到的抗壓強(qiáng)度。此類紙箱生產(chǎn)工序分別為：瓦楞紙板生產(chǎn)線跑板→柔性版水印→單機(jī)碰線→圓壓圓模切→釘箱。各生產(chǎn)工序結(jié)束后測(cè)試此紙箱的抗壓強(qiáng)度為1700N，請(qǐng)?jiān)嚥檎矣绊懣箟旱母鞣N因素。

    我們運(yùn)用抗壓公式來(lái)計(jì)算此種紙箱應(yīng)該達(dá)到的抗壓強(qiáng)度，A楞的縮率：1．532，周長(zhǎng)Z=(49．5+39)x2：177cm，將相應(yīng)數(shù)據(jù)帶人抗氏公式為：

    P=hx.K二(R1+R2+R3XC)／15．2X(30．3十0．275Z—0．000522)
    =(496十496十300X1．532)／15．2X(30．3十0．275X177—0．0005X1772)
    =95．5 X63．3
    =6045N

    此紙箱應(yīng)該能夠達(dá)到6045N的抗壓強(qiáng)度，而實(shí)測(cè)最終抗壓卻為1700N，生產(chǎn)過(guò)程中損失紙箱抗壓強(qiáng)度約為4345N，下面我們按生產(chǎn)工序的先后順序查找影響抗壓的各種因素。

    首先，在保證原紙合格的前提下，從紙板生產(chǎn)線取樣，左右兩側(cè)取樣各3個(gè)，為了排除生產(chǎn)中機(jī)械對(duì)紙板的影響，我們采用手工制作的方式，紙板成箱后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試，流水線左側(cè)分別為：6230N，6020N，6140N；右側(cè)分別為4230N，4620N，4040N，通過(guò)對(duì)比可見(jiàn)紙板線左側(cè)紙板較接近計(jì)算出的抗壓強(qiáng)度，可見(jiàn)機(jī)械或操作問(wèn)題造成了對(duì)瓦楞的破壞，通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)右側(cè)紙板要比左側(cè)紙板薄，并且有倒楞現(xiàn)象，這就需要我們進(jìn)一步調(diào)整沒(méi)備，排除流水線生產(chǎn)過(guò)程中不合理的因素。

    接下來(lái)我們?nèi)∽髠?cè)紙板進(jìn)行印刷，印刷后將樣品進(jìn)行測(cè)試。印刷對(duì)抗壓的影響主要在于輸紙輥和印刷版，而其中輸紙輥過(guò)大的壓力對(duì)瓦楞的破壞往往是致命的，關(guān)于這一點(diǎn)我們可以通過(guò)印前的手工制作箱與印刷后的手工制作箱進(jìn)行抗壓測(cè)試對(duì)比。這里需要提到的一點(diǎn)是，由于長(zhǎng)時(shí)間的使用輸紙輥會(huì)有一定的磨損，很容易形成中間凹兩端高的形狀，印刷過(guò)程中會(huì)形成兩端著墨少中間著墨多的情況，而為了彌補(bǔ)這一缺陷往往采用加大輸紙輥與印版壓力的方式來(lái)解決，形成對(duì)紙箱抗壓的一種惡性循環(huán)式的影響。關(guān)于這一點(diǎn)，我們可以采用測(cè)試印刷后沒(méi)有印刷圖案的紙板的邊壓來(lái)確定，下面是此次測(cè)試案例，取樣點(diǎn)如下圖所示：

    邊壓的測(cè)試結(jié)果為：
    1  80  79  68  82  63 N／em
    2  96  92  100  102  109 N／em
    3 104  96  108  110N／em  
    4  75  62  72  83  90 N／em

    測(cè)試結(jié)果為：

    由于長(zhǎng)期使用造成了對(duì)輸紙輥的磨損使輸紙輥中間低兩頭高，對(duì)紙板瓦楞造成了一定程度上的破壞，致使紙板的中間厚兩端薄，所以我們應(yīng)對(duì)輸紙輥進(jìn)行修復(fù)。

   接下來(lái)我們看看印刷版面對(duì)于紙箱整體抗壓的影響。

    現(xiàn)在水印一般采用柔性版印刷，對(duì)于不同的印刷版面我們應(yīng)該采取不同硬度的板材，以便達(dá)到印刷效果和控制抗壓，而在此案例中，為了節(jié)省成本不管是什么樣的版面一味地采用低檔次高硬度的板材，結(jié)果和磨損的輸紙輪一起使紙板在整個(gè)印刷過(guò)程中嚴(yán)重受損，印刷過(guò)后手工制作進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試為3250N，3010N，3420N，  比未印刷紙箱的抗壓強(qiáng)度降低了2900N，可見(jiàn)不合理的印刷工藝對(duì)抗壓影響達(dá)到了50％。

    同樣，我們采用手工制作的對(duì)比方式，對(duì)碰線和模切工序進(jìn)行測(cè)試。這里，我想提到關(guān)于壓線制作的問(wèn)題，在我們的意識(shí)里往往存在兩個(gè)誤區(qū)：一是認(rèn)為壓線寬度越寬紙箱抗壓強(qiáng)度越好；二是認(rèn)為模切一圓?；蚱侥５闹瓢婀に囍袎壕€錯(cuò)位有利于提高紙箱的整體抗壓。對(duì)于以上的問(wèn)題我曾做過(guò)專題試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為壓線寬度每增加lmm，抗壓強(qiáng)度會(huì)降低約100N，同時(shí)抗壓測(cè)試時(shí)的變形量增大，有效力值降低；而錯(cuò)位的壓線會(huì)使紙箱的抗壓強(qiáng)度降低10— 20％。而模切生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)抗壓的影響主要來(lái)白楊紙輥的壓力，為了排除輸紙輥對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響，我們還是采用該工序生產(chǎn)前后兩種紙箱的對(duì)比，由于印刷已將瓦楞嚴(yán)重破壞，在進(jìn)行模切過(guò)程中會(huì)使這種破壞加劇。該案例中紙板工藝壓線錯(cuò)位，再加上生產(chǎn)過(guò)程中輸紙輥的壓力過(guò)大，造成了該紙箱30％的抗壓強(qiáng)度損失。

    最后是紙箱的結(jié)合工序，最常用的結(jié)合方式為粘箱和釘箱。

    釘箱的搭接部位在測(cè)試過(guò)程中容易出現(xiàn)接合部位分離的現(xiàn)象，形成抗壓測(cè)試過(guò)程中最薄弱的部分，約損失10％的抗壓強(qiáng)度；而粘箱工藝則正好相反，隨著接合部分形成一體，紙箱的抗壓會(huì)大大提高。在此案例中采用的是釘箱，所以對(duì)該紙箱的抗壓又形成了一部分影響。

    由于各工序?qū)埾淇箟簭?qiáng)度形成的不同程度的影響，最終造成損失了的該紙箱約70％抗壓強(qiáng)度。

    通過(guò)對(duì)各種不同案例進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)影響瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的因素有很多，對(duì)于不同的影響因素我們采取不同的方法加以解決，就能使原紙的物理指標(biāo)在紙箱的生產(chǎn)過(guò)程中得到最大的轉(zhuǎn)化，從而使得紙箱的抗壓質(zhì)量做到更好。

    面對(duì)各種不同的抗壓情況，要找到影響紙箱抗壓的根源需要付出一定的努力，有時(shí)候難免要經(jīng)歷一些坎坷、周折，這里需要我們有一種科學(xué)的探索精神，包括一些理論的應(yīng)用，也需要我們進(jìn)行科學(xué)的驗(yàn)證后，才能最終使這套理論正確地服務(wù)于一個(gè)企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)。

    瓦楞紙箱抗壓不良情況分析：

    情況：最終力值小，變形量也小。形成原因：

    1．原紙?zhí)貏e是楞紙的環(huán)壓強(qiáng)度不夠，測(cè)試時(shí)表現(xiàn)為環(huán)壓指數(shù)低，紙張發(fā)軟。

    2．生產(chǎn)過(guò)程中瓦楞被壓潰。   

    3．楞形與箱型搭配不合理，紙箱的周長(zhǎng)大，楞形小。

    情況：最終力值高，最終變形量大，但有效力值低，測(cè)試過(guò)程中緩沖慢。

    形成原因：

    1．原紙?zhí)貏e是楞紙采用了低檔次高克重的原紙。

    2．紙板粘合不良。

    3．瓦楞紙布漿不勻。

    4．楞形與箱型搭配不合理，紙箱小，楞形大。

    5．碰線太寬。

    情況：力值與變形量子穩(wěn)遞加，相對(duì)變化不明顯，測(cè)試過(guò)程沒(méi)有變化高峰，紙箱最終變形如手風(fēng)琴狀。

    形成原因：

    1．原紙?zhí)貏e是楞紙?zhí)?，測(cè)試時(shí)表現(xiàn)為裂斷長(zhǎng)不夠，紙漿的纖維短且沒(méi)有韌性。

    2．紙箱受潮。

    情況：

    測(cè)試過(guò)程中邊壓強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度卻低。

    形成原因：

    1．紙箱局部受到不合理破壞，導(dǎo)致紙箱整體受 壓時(shí)失衡。如四角周圍的瓦楞被破壞，透氣孔設(shè)計(jì)不合理等等。

    情況：

    測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試個(gè)體之間的偏差大，總體抗壓情況不穩(wěn)定。

    形成原因：

    1．紙板厚度不一致。

    2．紙箱的含水量不一致，紙張的防水性能差。

    作者：保定市躍進(jìn)紙箱有限公司  抗英杰