事實上，瓦楞紙箱的抗壓強(qiáng)度是一個比較復(fù)雜的問題，因為構(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。國外此類計算公式很多，但由于都很繁瑣且不易理解，長期以來很難真正運用到我國的瓦楞紙箱行業(yè)中來。任何一種理論必須在一個企業(yè)的生產(chǎn)過程中經(jīng)過多次驗證才能準(zhǔn)確的服務(wù)于這個企業(yè)的生產(chǎn)指導(dǎo)。

    2004年6月開始，筆者陸續(xù)在瓦楞紙箱各種刊物上刊載筆者測算的瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的計算公式——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，并探討計算值與實測值之間出現(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)過程中查找抗壓問題存在的根源，使原紙的物理指標(biāo)在生產(chǎn)過程中的有效轉(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)管理者的長期探討的課題。
下面就一些相關(guān)問題進(jìn)行進(jìn)一步的闡述.此文中的論述只代表筆者個人的觀點。

一 瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的測試、記錄與分析

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

    抗壓測試整個過程分四個階段(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，此時負(fù)荷略有增加時變形量變化很大；

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

    D是紙箱被完全破壞時紙箱的壓潰點。

    紙箱的內(nèi)在質(zhì)量不同，各測試階段的變化情況也不同，在紙箱的整個承壓過程中主要是四個角受力，約占整個受力額的三分之二，所以在生產(chǎn)過程中我們應(yīng)盡量減少對紙箱四個角周圍瓦楞的破壞。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：一般抗壓測試儀只能記錄并打印抗壓測試的最終值，即抗壓測試的最終變形量與最終力值。而我們需要從抗壓測試的變形量與力值的變化過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，抗壓測試過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)度計算公式很多，但大多是沿用國外的，不易理解和記憶，很難使中國現(xiàn)有的瓦楞紙箱設(shè)計人員掌握。而在各企業(yè)當(dāng)中，因抗壓設(shè)計的難度往往使價格設(shè)計與紙箱抗壓強(qiáng)度設(shè)計脫離開，容易造成原料的浪費或抗壓不夠的質(zhì)量問題。而抗氏公式在設(shè)計與生產(chǎn)的銜接中，避免了設(shè)計中的盲目性，增加了生產(chǎn)之初對紙箱抗壓強(qiáng)度的可預(yù)測性。

    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)度的測試力值(N／0．152m)
    Rmn一楞紙橫向環(huán)壓強(qiáng)度的測試力值(N／0．152m)
    C一瓦楞收縮率，即瓦楞芯紙與面紙的長度之比。  
 
    (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，三層箱周長的取值范圍：70—200em

    五AC一五層AC楞箱，五層箱周長的取值范圍：70—300cm

    各企業(yè)在生產(chǎn)過程中只會涉及到部分楞型，所以只需根據(jù)本企業(yè)的所用楞型選擇相對應(yīng)的抗氏公式。根據(jù)楞型與原紙的環(huán)壓力值計算出綜合環(huán)壓，再將紙箱周長帶人與楞型相對應(yīng)的K值的計算公式，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)度與周長選擇合適的紙板原紙，同時還可以利用計算出的抗壓強(qiáng)度對各生產(chǎn)工序進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)。

    例1：某三層C楞紙箱，周長125cm，面紙里紙選用A級箱板25Og／m2，楞紙選用人級高強(qiáng)楞紙170g／m2，計算該紙箱所能達(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楞紙箱周長為178em，面紙里紙選用200g／m2A級箱板，橫向環(huán)壓力值為255N／0．152m；兩層楞紙選用150g／m2A級高強(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楞紙箱周長為148cm，抗壓強(qiáng)度要求4500N，面紙里紙選用B級箱板250g／m2，
楞紙選用A級高強(qiáng)瓦楞，計算楞紙應(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級高強(qiáng)瓦楞紙。

    經(jīng)過對抗氏公式進(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，紙箱周長的增長與抗壓強(qiáng)度的增長會形成一種變化的曲線，也就是說，由于紙箱周長的加大，增加了紙箱的不穩(wěn)定性，根據(jù)公式分析在紙箱周長達(dá)到一定階段后，所能承受的抗壓強(qiáng)度會呈現(xiàn)按一定比例的遞減。所以我們在設(shè)計紙箱抗壓強(qiáng)度的時候，有一個適合范圍。關(guān)于紙箱周長與抗壓強(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)過了長期的測算與驗證，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，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)計的理論依據(jù)，否則會使設(shè)計與生產(chǎn)結(jié)果出現(xiàn)偏差而發(fā)生質(zhì)量問題。由于我們無法排除生產(chǎn)工藝過程中許多不確定因素對紙箱抗壓強(qiáng)度的影響，因此利用手工制作樣箱，與生產(chǎn)過程中的取樣測試結(jié)果進(jìn)行對比是非常必要的。下面是抗氏公式在某公司的驗證實例，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級箱板紙250g／m2，標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)壓力值為496N，楞紙選用A級180g／m2A高強(qiáng)瓦楞，標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)壓
力值為300N，計算此紙箱應(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)束后測試此紙箱的抗壓強(qiáng)度為1700N，請試查找影響抗壓的各種因素。

    我們運用抗壓公式來計算此種紙箱應(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，而實測最終抗壓卻為1700N，生產(chǎn)過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，為了排除生產(chǎn)中機(jī)械對紙板的影響，我們采用手工制作的方式，紙板成箱后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，流水線左側(cè)分別為：6230N，6020N，6140N；右側(cè)分別為4230N，4620N，4040N，通過對比可見紙板線左側(cè)紙板較接近計算出的抗壓強(qiáng)度，可見機(jī)械或操作問題造成了對瓦楞的破壞，通過測量發(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)整沒備，排除流水線生產(chǎn)過程中不合理的因素。

    接下來我們?nèi)∽髠?cè)紙板進(jìn)行印刷，印刷后將樣品進(jìn)行測試。印刷對抗壓的影響主要在于輸紙輥和印刷版，而其中輸紙輥過大的壓力對瓦楞的破壞往往是致命的，關(guān)于這一點我們可以通過印前的手工制作箱與印刷后的手工制作箱進(jìn)行抗壓測試對比。這里需要提到的一點是，由于長時間的使用輸紙輥會有一定的磨損，很容易形成中間凹兩端高的形狀，印刷過程中會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解決，形成對紙箱抗壓的一種惡性循環(huán)式的影響。關(guān)于這一點，我們可以采用測試印刷后沒有印刷圖案的紙板的邊壓來確定，下面是此次測試案例，取樣點如下圖所示：

    邊壓的測試結(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

    測試結(jié)果為：

    由于長期使用造成了對輸紙輥的磨損使輸紙輥中間低兩頭高，對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)對輸紙輥進(jìn)行修復(fù)。

   接下來我們看看印刷版面對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印刷過程中嚴(yán)重受損，印刷過后手工制作進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試為3250N，3010N，3420N，  比未印刷紙箱的抗壓強(qiáng)度降低了2900N，可見不合理的印刷工藝對抗壓影響達(dá)到了50％。

    同樣，我們采用手工制作的對比方式，對碰線和模切工序進(jìn)行測試。這里，我想提到關(guān)于壓線制作的問題，在我們的意識里往往存在兩個誤區(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€錯位有利于提高紙箱的整體抗壓。對于以上的問題我曾做過專題試驗，試驗結(jié)果為壓線寬度每增加lmm，抗壓強(qiáng)度會降低約100N，同時抗壓測試時的變形量增大，有效力值降低；而錯位的壓線會使紙箱的抗壓強(qiáng)度降低10— 20％。而模切生產(chǎn)過程中對抗壓的影響主要來白楊紙輥的壓力，為了排除輸紙輥對抗壓強(qiáng)度的影響，我們還是采用該工序生產(chǎn)前后兩種紙箱的對比，由于印刷已將瓦楞嚴(yán)重破壞，在進(jìn)行模切過程中會使這種破壞加劇。該案例中紙板工藝壓線錯位，再加上生產(chǎn)過程中輸紙輥的壓力過大，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試過程中容易出現(xiàn)接合部位分離的現(xiàn)象，形成抗壓測試過程中最薄弱的部分，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，紙箱的抗壓會大大提高。在此案例中采用的是釘箱，所以對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。

    通過對各種不同案例進(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)的驗證后，才能最終使這套理論正確地服務(wù)于一個企業(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，測試時表現(xiàn)為環(huán)壓指數(shù)低，紙張發(fā)軟。

    2．生產(chǎn)過程中瓦楞被壓潰。   

    3．楞形與箱型搭配不合理，紙箱的周長大，楞形小。

    情況：最終力值高，最終變形量大，但有效力值低，測試過程中緩沖慢。

    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，相對變化不明顯，測試過程沒有變化高峰，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)?，測試時表現(xiàn)為裂斷長不夠，紙漿的纖維短且沒有韌性。

    2．紙箱受潮。

    情況：

    測試過程中邊壓強(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 壓時失衡。如四角周圍的瓦楞被破壞，透氣孔設(shè)計不合理等等。

    情況：

    測試過程中，測試個體之間的偏差大，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