《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第七篇 包裝性能測試

第二章　包裝容器測試

第一節　紙包裝容器測試

（二）瓦楞紙箱的靜態強度測試

1．壓縮強度試驗

瓦楞紙箱壓縮強度試驗是利用壓力實驗機對瓦楞紙箱進行靜態壓縮強度測試的一種方法，以測定瓦楞紙箱在流通和倉貯過程中承受壓力時的耐壓強度及對內裝物的保護能力。國家標準GB／T4857．4—92中有較詳細的規定。

（1）試驗原理。將試樣置于壓力試驗機兩平行壓板的中間，然后均勻施加壓力并記錄負載和壓板位移，直到試驗紙箱發生破裂為止，或者直到負載或壓板位移到預定位置為止。

（2）試驗設備。試驗設備是由壓力試驗機和記錄裝置兩部分組成。壓力試驗機包括傳動和加壓兩部分，通過機械或液壓傳動，以（10±3）mm／min的加載速度給加壓裝置提供壓力，并能夠根據被測紙箱的承載能力調整壓力范圍。加壓裝置由上下壓板組成，壓板的尺寸應大于與其接觸的試樣的尺寸，兩壓板之間的最大行程應大于試樣的高度。壓板還應平整、堅硬，當壓板水平放置時，板面最低點和最高點的高度差應不超過1mm，當把試驗機最大負載定額的75％施加到壓板中心處100mm×100mm×100mm的硬木塊上時，壓板上任意一點的變形量不得超過1mm，且木塊不發生破裂。

記錄裝置將試驗過程中的載荷變化值和位移量記錄下來，并保證所記錄的負載誤差不得超過施加負載的±2％，壓板的位移誤差為±1mm。壓縮強度試驗裝置如圖7－2－3所示。

圖7－2－3　壓力試驗機組成原理圖

1—放大器　2—記錄儀　3—電子秤　4—上下壓力板　5—紙箱試樣

6—位移傳感器　7—力傳感器

（3）試驗方法。對試樣各部分進行編號，并選定合適的條件對試驗紙箱進行溫、濕度預處理。供試驗用的紙箱的數量應在3個以上，且試樣組裝好后要按實際使用時的要求進行必要的密封、捆扎等。

將試驗條件調到與預處理相同的條件下進行測試，其測試內容因要求不同而分為兩種。

①平面壓力試驗：將試驗紙箱按圖7－2－4所示的狀態放在試驗機上下壓板的中心部位，使上壓板與試樣充分接觸，按照雙面單瓦楞紙箱為196N，雙面雙瓦楞紙箱為392N的初始負載，以（10±3）mm／min的均勻速度對試樣施加壓力。在記錄下紙箱抗壓載荷值和壓縮變形量的同時，記錄下紙箱壓潰時的狀態。紙箱的破壞狀態可以是發生在預定變形和預定破損時，或是載荷達到預定值和最大值時，以及箱體結構遭到破壞時。

圖7－2－4　紙箱壓縮試驗示意

平面壓力試驗中包括有上下頂面壓縮試驗、側面壓縮試驗和端面壓縮試驗。

②對角和對棱壓縮試驗：對角和對棱壓縮試驗示意圖如圖7－2－5所示。

對角壓縮試驗需配備有120°圓錐孔的金屬附件一對，該附件孔的深度不得超過30mm。

對棱壓縮試驗需備有金屬直角溝槽一對，且溝槽的深度和溝槽的角度應不影響試驗樣品的壓縮強度。

試驗時，將附件放在試驗機上下壓板的中心對稱位置上，保證對角或對棱的試驗位置。然后對被測紙箱以（10±3）mm／min的速度施加載荷，同時記錄紙箱所能承受的載荷值和壓縮變形量及破損情況。

圖7－2－5　對角、對棱壓縮試驗

（1）對角壓縮試驗　（2）對棱壓縮試驗

2．瓦楞紙箱耐折強度試驗

瓦楞紙箱的耐折強度是指箱紙板在一定張力下，所能承受的往復180°折疊的次數。這是一種常用測試方法，詳細內容可參見GB1538—79中的有關內容。

這里介紹一種以箱紙板耐折彎曲強度來表示紙箱耐折強度的測試方法。測試原理如圖7－2－6所示。

圖7－2－6　紙箱耐折強度試驗

（1）試驗尺寸；（2）開始狀態；（3）結束狀態

1—折曲線；2—固定卡頭；3—試樣；4—三角支撐臂；5—指針

試驗前先將被測瓦楞紙箱的箱板材料制成長150mm，寬100mm，且在長120mm處有一條折曲線的試樣，如圖7－2－6（1）所示。

將試樣放置在試驗機上，試樣的一端固定于可以垂直移動的夾頭上，試驗的另一端與具有三角支撐的杠桿接觸，且使試樣呈水平狀態，如圖7－2－6（2）所示。試驗開始時，以（300±10）mm／min的速度向下移動固定夾頭，直至試樣折線部分完全彎曲，如圖7－2－6（3）。此時箱紙板上的最大載荷值就是瓦楞紙箱的耐折度。

3．瓦楞紙箱接合強度試驗

瓦楞紙箱的接合方法主要有膠帶粘合、粘合劑粘合和金屬釘接合三種方式。每一種接合方式的接合強度各有不同，其中膠帶粘合與粘合劑粘合的接合強度不受瓦楞紙箱強度的影響，而金屬釘接合的強度與紙箱的強度呈一定的正比關系。各種接合強度的比較見圖7－2－7。

圖7－2－7　各種接合強度比較

目前，用以測定紙箱接合強度的方法主要有拉力試驗測試法、壓縮試驗測試法、實用試驗法、跌落試驗法等，其中又以壓縮試驗測試法最為常用。這里就以此為例加以簡單的介紹。

如圖7－2－8所示，接合強度的測試方法是將紙箱的接合部分沿折線切取試樣，試樣尺寸如圖7－2－9所示。然后沿中央折線，將試樣折曲呈90°角，再將試驗兩端變折后固定在試驗支架上，使其相當于紙箱接合部分內側的狀態。在已固定的試樣上方，用一個帶有直角三角柱的金屬件對正接合部分，然后用壓縮試驗機由上向下通過直角三角柱對接合部分施加壓力，并測取接合部分發生破壞時的最大載荷值。計算接合部分單位長度上的承載能力，再以此計算紙箱的接合強度值。

圖7－2－8　紙箱接合強度試驗示意

圖7－2－9　紙箱接合強度試驗試樣尺寸

4．瓦楞紙箱封合強度試驗

瓦楞紙箱的封箱方式也有膠帶粘合、粘合劑粘合和金屬釘粘合三種方式。無論使用哪種方式，都要求具有足夠的封合強度，以保證包裝內容物的完整。這里介紹一種利用壓縮試驗機測試瓦楞紙箱封合強度的試驗方法。

如圖7－2－10所示，試驗裝置是一個木制框架，它由四個側面構成，通過敞開的半個側面觀測整個試驗過程。木框的內部尺寸應與所測紙箱的外部尺寸相對應，高度應比被測紙箱高出10cm以上。

在室溫條件下，將試樣放入木制框架內，把未封堿的一側的折頁蓋折到木框外側并固定住。

圖7－2－10　瓦楞紙箱封合強度試驗裝置

用一個木制的加壓附件置于箱體的中心位置，然后用壓力試驗機對封合部分施加壓力，如圖7－2－11所示。當箱體底部折頁蓋對接部分隨壓力增加而逐漸膨脹，并出現與內折頁蓋分離掉底現象時，其最大載荷值即為紙箱的封合強度。

圖7－2－11　瓦楞紙箱封合強度試驗方法

1—載荷；2—附件；3—紙箱的折頁蓋；4—膠帶；5—木制框

5．瓦楞紙箱局部沖擊強度試驗

瓦楞紙箱局部沖擊強度試驗是根據瓦楞紙箱包裝件在流通過程中的受力特點，檢測瓦楞紙箱外表面受到局部沖擊力作用時對箱體的破壞程度。

（1）試驗裝置。試驗裝置主要由瓦楞紙箱定位臺和試驗沖擊頭組成。

瓦楞紙箱定位臺是由水平與垂直平面組成的剛性體，且均為光滑平面。垂直面的高度應高出被測箱體的高度。

試驗沖擊頭是提供試樣局部作用力的裝置。目前有直角形、球面形和三面錐角形三種表面接觸形式，如圖7－2－12（1）所示。試驗中根據要求選定一種適宜的沖擊頭。此外還應有沖擊擺和夾頭。沖擊擺可以在不同的擺落高度獲得沖擊能量，由夾頭按照試驗要求裝夾對應的試驗沖擊頭。其試驗裝置如圖7－2－12（2）所示。

圖7－2－12　局部沖擊試驗裝置與沖擊頭形式

（2）試驗方法。將被測試紙箱置于定位臺上，選擇沖擊頭的形式，按預定位置所設定的沖擊能量對紙箱進行沖擊試驗。記錄每一次沖擊頭下落高度差與瓦楞紙箱保護性之間的數據，來檢測紙箱在相應部位的抗局部沖擊強度。

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