家電產(chǎn)品瓦楞紙箱材料性能分析

湯志平

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

1 引言

目前，瓦楞紙箱已經(jīng)非常普遍運(yùn)用到家電產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)中，瓦楞紙箱特有的良好的環(huán)保性、可印刷性以及一定的抗壓、緩沖性能對(duì)商品的流通、銷售起到了重要的作用；然而不可否認(rèn)的是，紙類材質(zhì)易受潮且受潮后強(qiáng)度性能下降明顯，特別是在梅雨季節(jié)時(shí)包裝產(chǎn)品在倉儲(chǔ)堆碼中常會(huì)發(fā)生外包裝箱鼓包失效的現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至直接威脅產(chǎn)品的質(zhì)量本身，此問題已經(jīng)在家電包裝產(chǎn)品流通領(lǐng)域內(nèi)變得越來越突出，因此我們有必要對(duì)紙箱的材料性能變化特別是在梅雨季節(jié)溫濕度條件下進(jìn)行有效的分析和研究。

本文中我們主要是通過借助于實(shí)驗(yàn)室來模擬瓦楞紙箱在梅雨季節(jié)溫濕度條件下的材料性能變化情況，最終為包裝設(shè)計(jì)時(shí)紙箱材質(zhì)選型、包裝產(chǎn)品倉儲(chǔ)堆碼作業(yè)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持和參考。

2 材料性能測試

我們在家電產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)中常用的包裝箱按材質(zhì)主要可分為：雙瓦楞牛卡BC坑紙箱、雙瓦楞牛卡BE坑紙箱、單瓦楞?？埾?；由于不同國家地區(qū)的客戶對(duì)包裝箱有不同的材質(zhì)需求，因此會(huì)存在有客戶化材質(zhì)的紙箱，最典型的就是使用白卡箱，即材質(zhì)為雙瓦楞白卡BC坑紙箱、雙瓦楞白卡BE坑紙箱。

據(jù)調(diào)查，外協(xié)紙箱廠在生產(chǎn)完成某批次包裝箱后會(huì)出現(xiàn)有庫存情況，若庫存的包裝箱在外協(xié)倉儲(chǔ)過程中沒有進(jìn)行有效的防潮處理則很容易受潮；另外，包裝箱來貨后需要經(jīng)道路運(yùn)輸、廠內(nèi)周轉(zhuǎn)、倉儲(chǔ)堆碼、物流運(yùn)輸環(huán)節(jié)以及物流目的地的倉儲(chǔ)等等環(huán)節(jié)，包裝箱都會(huì)與外界溫濕度條件直接發(fā)生接觸；顯然，這更加有必要對(duì)瓦楞紙箱在不同溫濕度變化條件下進(jìn)行性能測試分析。我們經(jīng)查閱相關(guān)研究資料，顯示：紙箱抗壓強(qiáng)度與含水率的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：

式中：P——紙箱耐壓強(qiáng)度（N）；a——水分為0%時(shí)的耐壓強(qiáng)度，x——紙板含水率的100倍。

因此，我們特?cái)M定本次材料性能分析試驗(yàn)方案，具體如下。

2.1 測試條件

室溫（溫度+25℃，濕度71%RH）以及經(jīng)預(yù)處理（高溫+55℃，相對(duì)濕度95%RH處理3小時(shí)；低溫-20℃，相對(duì)濕度95%RH處理3小時(shí)）。

表1 試驗(yàn)樣本邊壓測試值（單位：N/m）

表2 試驗(yàn)樣本耐破測試值（單位：kPa）

表3 試驗(yàn)樣本邊壓測試值（單位：N/m）

表4 試驗(yàn)樣本耐破測試值（單位：KPa）

2.2 測試對(duì)象

(1)?？悾弘p瓦楞BE坑牛卡、雙瓦楞BC坑牛卡、單瓦楞B坑牛卡；

(2)白卡類：雙瓦楞BE坑白卡、雙瓦楞BC坑白卡、XX雙瓦楞BE/BC坑白卡、單瓦B坑白卡；（注：XX代表某某加強(qiáng)型材質(zhì)，下同）。

2.3 測試方案

(1)預(yù)處理過程：將以上試驗(yàn)樣本放入高低溫實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行預(yù)處理即模擬梅雨季節(jié)溫濕度條件，先在高溫+55℃，相對(duì)濕度95%RH處理3小時(shí)；再在低溫-20℃，相對(duì)濕度95%RH處理3小時(shí)；

(2)再對(duì)實(shí)驗(yàn)樣本分別進(jìn)行邊壓測試、耐破測試，測試方法分別如下：

A邊壓測試：見圖1a，將樣本放置于壓板的正中，使樣本的短邊垂直于兩壓板，啟動(dòng)試驗(yàn)儀，直至樣本被壓潰，記錄樣本所能承受的最大壓力，該壓縮試驗(yàn)儀能自動(dòng)輸出相關(guān)測試數(shù)據(jù)。試驗(yàn)樣本規(guī)格：100×25mm；樣本數(shù)量5件；

B耐破測試：將樣本夾緊在兩夾盤的中間，啟動(dòng)測試儀，以約170mL/min速度逐漸增加壓力，在樣本爆破時(shí)，讀取壓力表上的指示的數(shù)值。每種材質(zhì)需進(jìn)行試驗(yàn)6次。

2.4 測試分析

(1)我們先對(duì)在常溫常濕條件下進(jìn)行樣本的邊壓、耐破測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體測試數(shù)據(jù)如表1、表2所示；

(2)我們再進(jìn)行模擬梅雨季節(jié)溫濕度條件下的材料測試，先將試驗(yàn)樣本放在高溫+55℃，相對(duì)濕度95%RH處理3小時(shí)；再在低溫-20℃，相對(duì)濕度95%RH處理3小時(shí)后再進(jìn)行樣本的邊壓、耐破測試，具體測試數(shù)據(jù)如表3所示；

根據(jù)以上相關(guān)測試數(shù)據(jù)，我們繪制圖2、圖3對(duì)比數(shù)據(jù)關(guān)系曲線圖。

3 測試結(jié)論

(1)從材料楞型方面來看，在正常測試條件下，普通材料BE坑與BC坑邊壓性能強(qiáng)度相當(dāng)，但耐破強(qiáng)度BE坑要優(yōu)于BC坑，這主要與BE坑材料中E型瓦楞的高度、寬度有一定關(guān)系，E楞型瓦楞高度為1.1-2.0/mm,寬度3.0-3.3/mm，C楞型瓦楞高度為3.5-4.0/mm,寬度7.5-8.3/mm，從而E楞型壓楞系數(shù)為1.30

(2)在溫度保持不變，濕度增加的情況下，?？ā卓ǖ牟牧闲阅芏紩?huì)發(fā)生下降。

(3)單瓦楞?？ǖ牟牧闲阅芤獌?yōu)于單瓦楞白卡。

(4)從以上數(shù)據(jù)分析可知，各種紙箱材料經(jīng)過同等條件的高低溫預(yù)處理后即在模擬梅雨季節(jié)溫濕度條件下，各種材料的邊壓強(qiáng)度、耐破強(qiáng)度值都會(huì)出現(xiàn)明顯地下降，且BE坑的各項(xiàng)性能強(qiáng)度指標(biāo)下降程度要高于BC坑。

(5)本試驗(yàn)中我們選用了最優(yōu)材質(zhì)的XX規(guī)格BE坑白卡紙，從模擬梅雨季節(jié)溫濕度條件的測試數(shù)據(jù)來看，BE坑白卡紙瓦楞紙箱受潮后強(qiáng)度會(huì)明顯下降，可見，在同等條件下平口型BE材質(zhì)白卡包裝箱發(fā)生鼓包失效的風(fēng)險(xiǎn)最大，這主要與白卡紙面紙容易受潮，抗潮濕的能力差有關(guān)。

4 結(jié)語

通過對(duì)上述瓦楞紙箱的材質(zhì)進(jìn)行針對(duì)性性能分析研究后，這將有效地指導(dǎo)我們的紙箱檢驗(yàn)、倉儲(chǔ)作業(yè)、包裝設(shè)計(jì)、包裝測試等各個(gè)方面的工作，具體如下：

(1)針對(duì)包裝箱受潮性能指標(biāo)下降的情況，這就首先需要嚴(yán)控外協(xié)來料的質(zhì)量。

(2)由于紙箱在產(chǎn)品流通過程中需要經(jīng)歷各種溫濕度條件的變化，特別是在梅雨季節(jié)時(shí)，若防潮過程稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致紙箱受潮從而不同程度的影響包裝產(chǎn)品的整體堆碼強(qiáng)度，因此需要倉儲(chǔ)部門重點(diǎn)做好倉庫的防潮防雨工作，規(guī)范和提升倉儲(chǔ)堆碼作業(yè)的環(huán)境。

(3)將平口型瓦楞紙箱材料性能選型分析結(jié)論納入到相應(yīng)的產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)規(guī)范中，做好經(jīng)驗(yàn)的推廣運(yùn)用。

(4)由于紙箱受潮后性能變化較大，因此還需要對(duì)現(xiàn)有的整機(jī)包裝產(chǎn)品堆碼測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以此來提升產(chǎn)品在開發(fā)測試階段堆碼時(shí)的可靠性和穩(wěn)定性。

(5)當(dāng)然如何對(duì)瓦楞紙箱本身進(jìn)行有效的防潮性處理，既能有效的達(dá)到防潮的目標(biāo)，又能具備良好的成本控制優(yōu)勢，此點(diǎn)必將是瓦楞紙箱發(fā)展的一大趨勢。

[1]韓永生 王建清.包裝材料學(xué).國防工業(yè)出版社,2004年6月版