家電產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，瓦楞紙箱已經非常普遍運用到家電產品包裝設計中，瓦楞紙箱特有的良好的環保性、可印刷性以及一定的抗壓、緩沖性能對商品的流通、銷售起到了重要的作用；然而不可否認的是，紙類材質易受潮且受潮后強度性能下降明顯，特別是在梅雨季節時包裝產品在倉儲堆碼中常會發生外包裝箱鼓包失效的現象，嚴重的甚至直接威脅產品的質量本身，此問題已經在家電包裝產品流通領域內變得越來越突出，因此我們有必要對紙箱的材料性能變化特別是在梅雨季節溫濕度條件下進行有效的分析和研究。

本文中我們主要是通過借助于實驗室來模擬瓦楞紙箱在梅雨季節溫濕度條件下的材料性能變化情況，最終為包裝設計時紙箱材質選型、包裝產品倉儲堆碼作業提供相關的數據支持和參考。

2 材料性能測試

我們在家電產品包裝設計中常用的包裝箱按材質主要可分為：雙瓦楞牛卡BC坑紙箱、雙瓦楞牛卡BE坑紙箱、單瓦楞牛卡紙箱；由于不同國家地區的客戶對包裝箱有不同的材質需求，因此會存在有客戶化材質的紙箱，最典型的就是使用白卡箱，即材質為雙瓦楞白卡BC坑紙箱、雙瓦楞白卡BE坑紙箱。

據調查，外協紙箱廠在生產完成某批次包裝箱后會出現有庫存情況，若庫存的包裝箱在外協倉儲過程中沒有進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道路運輸、廠內周轉、倉儲堆碼、物流運輸環節以及物流目的地的倉儲等等環節，包裝箱都會與外界溫濕度條件直接發生接觸；顯然，這更加有必要對瓦楞紙箱在不同溫濕度變化條件下進行性能測試分析。我們經查閱相關研究資料，顯示：紙箱抗壓強度與含水率的數學關系如下：

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

因此，我們特擬定本次材料性能分析試驗方案，具體如下。

2.1 測試條件

室溫（溫度+25℃，濕度71%RH）以及經預處理（高溫+55℃，相對濕度95%RH處理3小時；低溫-20℃，相對濕度95%RH處理3小時）。

表1 試驗樣本邊壓測試值（單位：N/m）

表2 試驗樣本耐破測試值（單位：kPa）

表3 試驗樣本邊壓測試值（單位：N/m）

表4 試驗樣本耐破測試值（單位：KPa）

2.2 測試對象

(1)牛卡類：雙瓦楞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代表某某加強型材質，下同）。

2.3 測試方案

(1)預處理過程：將以上試驗樣本放入高低溫實驗箱進行預處理即模擬梅雨季節溫濕度條件，先在高溫+55℃，相對濕度95%RH處理3小時；再在低溫-20℃，相對濕度95%RH處理3小時；

(2)再對實驗樣本分別進行邊壓測試、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，啟動試驗儀，直至樣本被壓潰，記錄樣本所能承受的最大壓力，該壓縮試驗儀能自動輸出相關測試數據。試驗樣本規格：100×25mm；樣本數量5件；

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

2.4 測試分析

(1)我們先對在常溫常濕條件下進行樣本的邊壓、耐破測試數據進行分析，具體測試數據如表1、表2所示；

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

根據以上相關測試數據，我們繪制圖2、圖3對比數據關系曲線圖。

3 測試結論

(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坑邊壓性能強度相當，但耐破強度BE坑要優于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楞型壓楞系數為1.30

(2)在溫度保持不變，濕度增加的情況下，牛卡、白卡的材料性能都會發生下降。

(3)單瓦楞牛卡的材料性能要優于單瓦楞白卡。

(4)從以上數據分析可知，各種紙箱材料經過同等條件的高低溫預處理后即在模擬梅雨季節溫濕度條件下，各種材料的邊壓強度、耐破強度值都會出現明顯地下降，且BE坑的各項性能強度指標下降程度要高于BC坑。

(5)本試驗中我們選用了最優材質的XX規格BE坑白卡紙，從模擬梅雨季節溫濕度條件的測試數據來看，BE坑白卡紙瓦楞紙箱受潮后強度會明顯下降，可見，在同等條件下平口型BE材質白卡包裝箱發生鼓包失效的風險最大，這主要與白卡紙面紙容易受潮，抗潮濕的能力差有關。

4 結語

通過對上述瓦楞紙箱的材質進行針對性性能分析研究后，這將有效地指導我們的紙箱檢驗、倉儲作業、包裝設計、包裝測試等各個方面的工作，具體如下：

(1)針對包裝箱受潮性能指標下降的情況，這就首先需要嚴控外協來料的質量。

(2)由于紙箱在產品流通過程中需要經歷各種溫濕度條件的變化，特別是在梅雨季節時，若防潮過程稍有不慎就會導致紙箱受潮從而不同程度的影響包裝產品的整體堆碼強度，因此需要倉儲部門重點做好倉庫的防潮防雨工作，規范和提升倉儲堆碼作業的環境。

(3)將平口型瓦楞紙箱材料性能選型分析結論納入到相應的產品包裝設計規范中，做好經驗的推廣運用。

(4)由于紙箱受潮后性能變化較大，因此還需要對現有的整機包裝產品堆碼測試標準進行進一步的研究，以此來提升產品在開發測試階段堆碼時的可靠性和穩定性。

(5)當然如何對瓦楞紙箱本身進行有效的防潮性處理，既能有效的達到防潮的目標，又能具備良好的成本控制優勢，此點必將是瓦楞紙箱發展的一大趨勢。

[1]韓永生 王建清.包裝材料學.國防工業出版社,2004年6月版