一、紙箱抗壓

瓦楞紙板經過模切、壓痕、開槽、開角等操作后制成瓦楞紙箱箱坯，再經釘箱或粘箱制成瓦楞紙箱。瓦楞紙箱以其優越的使用性能和良好的加工性能，且符合綠色、環保的理念，逐漸取代了木箱等，成為應用最廣的運輸包裝容器。運輸包裝用瓦楞紙箱的作用是保護內裝物，抗壓強度和堆碼強度是最能反映其保護能力的物理性能指標。抗壓和堆碼是瓦楞紙箱設計、加工的重要技術指標之一，也是瓦楞紙箱性能評價的最為重要的物理機械性能指標，該指標直接影響到瓦楞紙箱在運輸包裝流通過程中對內裝商品的保護有效性。

? 抗壓試驗

抗壓強度是檢驗瓦楞紙箱能夠承受的最大壓力及最大壓力產生的變形量。抗壓試驗有兩種方式：一是在包裝件上均勻施加由小到大的壓力，直到試驗樣品破壞，記錄壓力和變形量；二是預先設定力值和變形量，在包裝件上均勻施加由小到大的壓力，當力值達到預定力值，記錄變形量。

? 堆碼試驗

堆碼強度是模擬瓦楞紙箱倉庫堆碼狀態，一定的時間內，一定的壓力作用下，瓦楞紙箱產生的變形量。堆碼時，底部包裝件將承受上部貨物的重壓。采用壓力試驗機進行堆碼試驗，通過在包裝件上均勻施加一個固定載荷，并保持一定時間來實現。

為了清楚地表達紙箱的抗壓性能，有的紙箱外面會印有堆碼重量極限、堆碼層數極限或禁止堆碼的標識，如圖1所示。

 堆碼重量極限         堆碼層數極限          禁止堆碼

圖1紙箱的堆碼標識

一般所說的瓦楞紙箱（簡稱紙箱）就是指運輸包裝用單瓦楞紙箱和雙瓦楞紙箱，內裝物的最大質量55kg，我國國家標準是GB/T 6543《運輸包裝用單瓦楞紙箱和雙瓦楞紙箱》。內裝物的質量大于55kg的瓦楞紙箱屬重型瓦楞紙箱，我國國家標準GB/T 16717《包裝容器 重型瓦楞紙箱》。

瓦楞紙箱空箱抗壓力按GB/T 4857.4《包裝運輸包裝件基本試驗第4部分：采用壓力試驗機進行的抗壓和堆碼試驗方法》的規定進行。

二、參考方法標準

GB/T 4857.3、GB/T 4857.4、ISO 12048、ISO 2234

三、檢測原理

 采用壓力試驗機進行抗壓和堆碼試驗的原理：將試驗樣品放置于壓力機的壓板之間，然后選其中任一方法：a) 在抗壓試驗的情況下，進行加壓直至試驗樣品損壞或達到預定載荷和位移值為止；b) 在堆碼試驗的情況下，施加預定載荷直至試驗樣品損壞或持續到預定時間為止。

四、檢測設備

壓力試驗機由機械傳動、硬件電路、傳感器、顯示屏及測量控制等部件組成。壓力試驗機（以PN-CT50KAF智能機型為例）外形結構如圖2所示。

 1－WiFi 2－控制柜 3－限位 4－動壓板 5－傳感器 6－顯示屏 7－打印機

圖2 PN-CT50KAF 整箱抗壓試驗機

（1）壓力試驗機由電動機驅動，機械傳動或液壓傳動，能通過一個或兩個壓板以10mm/min±3mm/min的相對速度勻速移動施加壓力。

（2） 壓板應符合下列要求：

a. 平整：表面積小于1m²的，任意兩點之間的高度差允許0.1%的偏差值；表面積大于1m²的，當水平放置時，其表面最低點與最高點的水平高度差不應超過l mm。

b. 尺寸：大于與其接觸的試驗樣品的尺寸，兩壓板之間的最大行程應大于試驗樣品的高度。

（3） 施加預定載荷方法：在預定的時間內，預定載荷波動不超過±4%，其壓板間不能有相對運動，在上壓板的任何垂直位移過程中都應保持同一載荷。

五、測試過程

（一）試驗樣品的準備

將預裝物裝入試驗樣品中，并按發貨時的正常封裝程序對包裝件進行封裝。如果使用的是模擬內裝物，其尺寸和物理性質應盡可能接近于預裝物的尺寸和物理性質。同樣，封裝方法應和發貨時使用的方法相同。

（二）各部位的標示方法

標示按照國標GB/T 4857.1的規定進行，表示方法如下圖3所示：

圖3  各部位標示方法

上表面表示為1，右側面為2，底面為3，左側面為4，近端面為5，遠端面為6。

（三）試驗樣品的溫濕度預處理

按GB/T 4857.2的要求選定一種條件對試驗樣品進行溫濕度預處理。紙、紙板和紙漿所采用的試驗標準大氣條件應是溫度（23.0士1.0)℃、相對濕度（50.0士2.0)%。

（四）試驗環境條件及試驗樣品數量

試驗應在與預處理相同的溫濕度條件下進行，而溫濕度條件是按照試驗樣品的材料或用途選定的。如果達不到相同條件，則應在盡可能相近的大氣條件下進行試驗。試驗樣品的數量最好為5件。

（五）測試

 圖4 瓦楞紙箱抗壓測試所需設備

PN-CT50KAF 整箱抗壓試驗機有三種測試模式：抗壓測試、定值測試和堆碼測試。

? 抗壓測試

（1）將包裝與其內裝物分別稱量，然后填滿包裝，測量其外部尺寸。

（2） 選擇抗壓測試模式，設置測試速度10mm/min，初始載荷（計算變形量基準）、下降比例（測試結束條件）、調整壓板間距（以略高紙箱為宜）。

（3）將試驗樣品按預定狀態放置于試驗機的下壓板中心。                       

（4）在測量變形時，應設定一個初始載荷作為基準點，基準點除非另外說明，否則應按表1中給出的初始載荷基準點記錄。

    表1 初始載荷            單位：N

（5）按【測試】鍵啟動測試，動壓板以適當的速度對試驗樣品施加載荷，直至試驗樣品損壞為止。測試結束，屏幕顯示測試結果，動壓板復位。

? 定值測試

（1）選擇定值測試模式，設置測試速度10mm/min、設置定量值和變形量、調整壓板間距（以略高紙箱為宜）。

（2）其過程按抗壓測試的（1）至（4）所述進行試驗。

（3）按【測試】鍵啟動測試，動壓板以適當的速度對試驗樣品施加載荷，直至力值達到或變形量達到或試樣被壓潰。測試結束，屏幕顯示測試結果，動壓板復位。

? 堆碼測試

（1）進行試驗樣品的堆碼試驗，需使用GB/T 4857.3中提到的施加靜載荷的三種方法之一。其過程按抗壓測試的（1）至（4）所述進行試驗。

（2）選擇堆碼測試模式，設置測試速度10mm/min、設置堆碼強度、變形量、堆碼時間、調整壓板間距（以略高紙箱為宜）。

（3）按【測試】鍵啟動測試，堆碼強度保持預定的堆碼時間（一般為24h，依材料而定）直到試驗樣品損壞為止。測試結束，屏幕顯示測試結果，動壓板復位。

六、結果計算及分析

（一）結果計算

? 抗壓強度

瓦楞紙箱的抗壓強度不小于式（1）所得的計算值：

式中：

P—抗壓強度值，單位為牛頓（N）；

K——強度安全系數；

G—瓦楞紙箱包裝件的質量，單位為千克（kg）；

H—堆碼高度（一般不高于3000mm，出口按2.35m計），單位為毫米（mm）；

h—瓦楞紙箱高度，單位為毫米（mm） 。

? 堆碼強度

瓦楞紙箱的堆碼強度按式（2）計算：

式中：

P_s—堆碼強度值，單位為牛頓（N）；

G—單個紙箱包裝的毛重，單位為千克（kg）；

H—堆碼高度（一般不高于3000mm，出口按2.35m計），單位為毫米（mm）；

h—瓦楞紙箱高度，單位為毫米（mm） 。

H/h—取整數位即堆碼層數 。

? 強度安全系數K

瓦楞紙箱的空箱抗壓強度P與堆碼強度P_s之比即為安全系數K。

應根據實際儲運流通環境條件確定，包括氣候環境條件、機械物理環境條件及儲運時間等，內裝物能起到支撐作用的一般取1.65以上，不能起到的一般取2以上。

根據SN/T0262-93出口運輸包裝瓦楞紙箱檢驗規程的規定，在貯存期小于30天時，K=1.6；貯存期在30～100天時，K=1.65；貯存期大于100天時，K=2。

（二）結果分析

測試結束，檢查試驗樣品，如果發生損壞，測量出它的尺寸，并且檢查內裝物是否損壞。在試驗過程中的任何時刻，都有可能有必要對包裝件的尺寸進行測量。

對于出口商品運輸包裝用紙箱，在SN/T 0262-1993規定試驗合格準則。抗壓強度：當試樣測定值均大于抗壓力值P時合格，如有一個樣箱不合格，則該項試驗不合格；堆碼強度：樣箱均不倒塌、無破損、該項試驗為合格，若有一個樣箱不合格，該項試驗判為不合格。

瓦楞紙箱抗壓強度的影響因素：（1）紙箱結構；（2）紙板的厚度和楞型；（3）印刷、模切、壓痕工藝；（4）接合方式；（5）組成紙箱的材料；（6）堆放的溫濕環境和含水率；（7）堆碼時間和堆碼方式；（8）紙箱的周長、高度尺寸及長寬等等。

七、可能的錯誤操作及誤差來源

（一） 可能的錯誤操作

（1）開機直接測

本儀器屬于電子儀器，測量前要預熱30min以上。

（2）沒有封箱

是否封箱影響測試結果。應按發貨時的正常封裝程序對包裝件進行封裝。

（3）沒放在壓板的中心位置

沒放在壓板的中心位置，受力不均，產生偏差，試樣應該放置在壓板的中心位置。

（4）測試模式選擇錯誤

測試模式選擇錯誤，試驗結果就不對。不同的測試模式，結束方式不同。抗壓測試，試樣壓潰，力值滿足下降比例的條件退出；定值測試，當力值或變形量或試樣被壓潰退出；堆碼模式，當堆碼時間或變形量或試樣被壓潰退出。

（二） 主要誤差來源

（1）測量系統校準不準確

本儀器高精密電子產品，使用一段時間后，因為電子元器件及傳感器的性能會發生變化，從而影響測試結果，所以要定期進行校準。

（3）測試速度

一般速度越大抗壓強度越高，抗壓強度使用10mm/min，偏差為±3mm/min。

（3）環境溫濕度變化的影響

環境溫濕度變化影響瓦楞紙板的含水率變化，而瓦楞紙板的含水率高低又是影響瓦楞紙箱抗壓強度變化的直接因素。

（4）紙箱的方正度

紙箱的方正度影響測試結果，模切、壓痕的準確度和封箱質量影響紙箱的方正度。

本文2024年9月，發表于《紙箱世界》雜志