一、纸箱抗压

瓦楞纸板经过模切、压痕、开槽、开角等操作后制成瓦楞纸箱箱坯，再经钉箱或粘箱制成瓦楞纸箱。瓦楞纸箱以其优越的使用性能和良好的加工性能，且符合绿色、环保的理念，逐渐取代了木箱等，成为应用最广的运输包装容器。运输包装用瓦楞纸箱的作用是保护内装物，抗压强度和堆码强度是最能反映其保护能力的物理性能指标。抗压和堆码是瓦楞纸箱设计、加工的重要技术指标之一，也是瓦楞纸箱性能评价的最为重要的物理机械性能指标，该指标直接影响到瓦楞纸箱在运输包装流通过程中对内装商品的保护有效性。

Ø 抗压试验

抗压强度是检验瓦楞纸箱能够承受的最大压力及最大压力产生的变形量。抗压试验有两种方式：一是在包装件上均匀施加由小到大的压力，直到试验样品破坏，记录压力和变形量；二是预先设定力值和变形量，在包装件上均匀施加由小到大的压力，当力值达到预定力值，记录变形量。

Ø 堆码试验

堆码强度是模拟瓦楞纸箱仓库堆码状态，一定的时间内，一定的压力作用下，瓦楞纸箱产生的变形量。堆码时，底部包装件将承受上部货物的重压。采用压力试验机进行堆码试验，通过在包装件上均匀施加一个固定载荷，并保持一定时间来实现。

为了清楚地表达纸箱的抗压性能，有的纸箱外面会印有堆码重量极限、堆码层数极限或禁止堆码的标识，如图1所示。

 堆码重量极限         堆码层数极限          禁止堆码

图1纸箱的堆码标识

一般所说的瓦楞纸箱（简称纸箱）就是指运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱，内装物的最大质量55kg，我国国家标准是GB/T 6543《运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱》。内装物的质量大于55kg的瓦楞纸箱属重型瓦楞纸箱，我国国家标准GB/T 16717《包装容器 重型瓦楞纸箱》。

瓦楞纸箱空箱抗压力按GB/T 4857.4《包装运输包装件基本试验第4部分：采用压力试验机进行的抗压和堆码试验方法》的规定进行。

二、参考方法标准

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

三、检测原理

 采用压力试验机进行抗压和堆码试验的原理：将试验样品放置于压力机的压板之间，然后选其中任一方法：a) 在抗压试验的情况下，进行加压直至试验样品损坏或达到预定载荷和位移值为止；b) 在堆码试验的情况下，施加预定载荷直至试验样品损坏或持续到预定时间为止。

四、检测设备

压力试验机由机械传动、硬件电路、传感器、显示屏及测量控制等部件组成。压力试验机（以PN-CT50KAF智能机型为例）外形结构如图2所示。

 1－WiFi 2－控制柜 3－限位 4－动压板 5－传感器 6－显示屏 7－打印机

图2 PN-CT50KAF 整箱抗压试验机

（1）压力试验机由电动机驱动，机械传动或液压传动，能通过一个或两个压板以10mm/min±3mm/min的相对速度匀速移动施加压力。

（2） 压板应符合下列要求：

a. 平整：表面积小于1m²的，任意两点之间的高度差允许0.1%的偏差值；表面积大于1m²的，当水平放置时，其表面最低点与最高点的水平高度差不应超过l mm。

b. 尺寸：大于与其接触的试验样品的尺寸，两压板之间的最大行程应大于试验样品的高度。

（3） 施加预定载荷方法：在预定的时间内，预定载荷波动不超过±4%，其压板间不能有相对运动，在上压板的任何垂直位移过程中都应保持同一载荷。

五、测试过程

（一）试验样品的准备

将预装物装入试验样品中，并按发货时的正常封装程序对包装件进行封装。如果使用的是模拟内装物，其尺寸和物理性质应尽可能接近于预装物的尺寸和物理性质。同样，封装方法应和发货时使用的方法相同。

（二）各部位的标示方法

标示按照国标GB/T 4857.1的规定进行，表示方法如下图3所示：

图3  各部位标示方法

上表面表示为1，右侧面为2，底面为3，左侧面为4，近端面为5，远端面为6。

（三）试验样品的温湿度预处理

按GB/T 4857.2的要求选定一种条件对试验样品进行温湿度预处理。纸、纸板和纸浆所采用的试验标准大气条件应是温度（23.0士1.0)℃、相对湿度（50.0士2.0)%。

（四）试验环境条件及试验样品数量

试验应在与预处理相同的温湿度条件下进行，而温湿度条件是按照试验样品的材料或用途选定的。如果达不到相同条件，则应在尽可能相近的大气条件下进行试验。试验样品的数量最好为5件。

（五）测试

 图4 瓦楞纸箱抗压测试所需设备

PN-CT50KAF 整箱抗压试验机有三种测试模式：抗压测试、定值测试和堆码测试。

Ø 抗压测试

（1）将包装与其内装物分别称量，然后填满包装，测量其外部尺寸。

（2） 选择抗压测试模式，设置测试速度10mm/min，初始载荷（计算变形量基准）、下降比例（测试结束条件）、调整压板间距（以略高纸箱为宜）。

（3）将试验样品按预定状态放置于试验机的下压板中心。                       

（4）在测量变形时，应设定一个初始载荷作为基准点，基准点除非另外说明，否则应按表1中给出的初始载荷基准点记录。

    表1 初始载荷            单位：N

（5）按【测试】键启动测试，动压板以适当的速度对试验样品施加载荷，直至试验样品损坏为止。测试结束，屏幕显示测试结果，动压板复位。

Ø 定值测试

（1）选择定值测试模式，设置测试速度10mm/min、设置定量值和变形量、调整压板间距（以略高纸箱为宜）。

（2）其过程按抗压测试的（1）至（4）所述进行试验。

（3）按【测试】键启动测试，动压板以适当的速度对试验样品施加载荷，直至力值达到或变形量达到或试样被压溃。测试结束，屏幕显示测试结果，动压板复位。

Ø 堆码测试

（1）进行试验样品的堆码试验，需使用GB/T 4857.3中提到的施加静载荷的三种方法之一。其过程按抗压测试的（1）至（4）所述进行试验。

（2）选择堆码测试模式，设置测试速度10mm/min、设置堆码强度、变形量、堆码时间、调整压板间距（以略高纸箱为宜）。

（3）按【测试】键启动测试，堆码强度保持预定的堆码时间（一般为24h，依材料而定）直到试验样品损坏为止。测试结束，屏幕显示测试结果，动压板复位。

六、结果计算及分析

（一）结果计算

Ø 抗压强度

瓦楞纸箱的抗压强度不小于式（1）所得的计算值：

式中：

P—抗压强度值，单位为牛顿（N）；

K——强度安全系数；

G—瓦楞纸箱包装件的质量，单位为千克（kg）；

H—堆码高度（一般不高于3000mm，出口按2.35m计），单位为毫米（mm）；

h—瓦楞纸箱高度，单位为毫米（mm） 。

Ø 堆码强度

瓦楞纸箱的堆码强度按式（2）计算：

式中：

P_s—堆码强度值，单位为牛顿（N）；

G—单个纸箱包装的毛重，单位为千克（kg）；

H—堆码高度（一般不高于3000mm，出口按2.35m计），单位为毫米（mm）；

h—瓦楞纸箱高度，单位为毫米（mm） 。

H/h—取整数位即堆码层数 。

Ø 强度安全系数K

瓦楞纸箱的空箱抗压强度P与堆码强度P_s之比即为安全系数K。

应根据实际储运流通环境条件确定，包括气候环境条件、机械物理环境条件及储运时间等，内装物能起到支撑作用的一般取1.65以上，不能起到的一般取2以上。

根据SN/T0262-93出口运输包装瓦楞纸箱检验规程的规定，在贮存期小于30天时，K=1.6；贮存期在30～100天时，K=1.65；贮存期大于100天时，K=2。

（二）结果分析

测试结束，检查试验样品，如果发生损坏，测量出它的尺寸，并且检查内装物是否损坏。在试验过程中的任何时刻，都有可能有必要对包装件的尺寸进行测量。

对于出口商品运输包装用纸箱，在SN/T 0262-1993规定试验合格准则。抗压强度：当试样测定值均大于抗压力值P时合格，如有一个样箱不合格，则该项试验不合格；堆码强度：样箱均不倒塌、无破损、该项试验为合格，若有一个样箱不合格，该项试验判为不合格。

瓦楞纸箱抗压强度的影响因素：（1）纸箱结构；（2）纸板的厚度和楞型；（3）印刷、模切、压痕工艺；（4）接合方式；（5）组成纸箱的材料；（6）堆放的温湿环境和含水率；（7）堆码时间和堆码方式；（8）纸箱的周长、高度尺寸及长宽等等。

七、可能的错误操作及误差来源

（一） 可能的错误操作

（1）开机直接测

本仪器属于电子仪器，测量前要预热30min以上。

（2）没有封箱

是否封箱影响测试结果。应按发货时的正常封装程序对包装件进行封装。

（3）没放在压板的中心位置

没放在压板的中心位置，受力不均，产生偏差，试样应该放置在压板的中心位置。

（4）测试模式选择错误

测试模式选择错误，试验结果就不对。不同的测试模式，结束方式不同。抗压测试，试样压溃，力值满足下降比例的条件退出；定值测试，当力值或变形量或试样被压溃退出；堆码模式，当堆码时间或变形量或试样被压溃退出。

（二） 主要误差来源

（1）测量系统校准不准确

本仪器高精密电子产品，使用一段时间后，因为电子元器件及传感器的性能会发生变化，从而影响测试结果，所以要定期进行校准。

（3）测试速度

一般速度越大抗压强度越高，抗压强度使用10mm/min，偏差为±3mm/min。

（3）环境温湿度变化的影响

环境温湿度变化影响瓦楞纸板的含水率变化，而瓦楞纸板的含水率高低又是影响瓦楞纸箱抗压强度变化的直接因素。

（4）纸箱的方正度

纸箱的方正度影响测试结果，模切、压痕的准确度和封箱质量影响纸箱的方正度。

本文2024年9月，发表于《纸箱世界》杂志