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纸板含水率对耐破强度和戳穿强度的影响分析

来源: /  作者:   时间:2018-01-24 15:27

耐破强度是指瓦楞纸板在一定面积上能承受的匀速加压直到纸板破裂时的载荷;戳穿强度则是指瓦楞纸板能承受的锐利物品冲击受到损坏时的抵抗能力。耐破强度是静态破裂强度,一般认为只和瓦楞纸板面层、里层及夹芯层用纸有关,而与瓦楞层无关;戳穿强度是动态破裂强度,和瓦楞纸板面层、里层、夹芯层及瓦楞层用纸都有关系,所以比较复杂。


瓦楞纸板含水率对其耐破强度的影响,在小的含水率变化范围内不易分辨,但是当含水率变化范围扩大后,还是容易辨别的。有关资料和大量测试结果显示,当瓦楞纸板含水率为7%左右时(相当于20℃~25℃、40%RH条件下),其耐破强度达到峰值,高于或低于此含水率,耐破强度均有所下降。含水率变化较大时,耐破强度的变化非常明显。当纸材使用了湿强剂后,一定程度上减缓了这种变化。相比之下,瓦楞纸板含水率对其戳穿强度的影响,在较大的含水率变化范围内仍然不易分辨。


大量数据表明,当瓦楞纸板含水率为10%左右时(相当于20℃~25℃、55%RH~60%RH条件下),其戳穿强度达到峰值,高于或低于此含水率,戳穿强度均会有所下降,但含水率变化较大时,强度的变化仍不甚明显。


瓦楞纸板耐破强度和戳穿强度之所以有如此特征,可以分析如下:由于纸板耐破强度和戳穿强度都是受纸材抗张强度和伸长率两项指标控制的综合性指标,当含水率上升时,抗张强度有所下降,但是伸长率有所提高,二者的影响一部分被相互抵消,结果就表现为7%的含水率时,二者的影响使纸板耐破强度达到最大;同样,由于瓦楞纸板瓦楞层施加的抗冲击影响,当含水率为10%时,纸板戳穿强度将达到最大。瓦楞纸板含水率M与耐破强度BST之间、瓦楞纸板含水率M与戳穿强度PET之间均表现为对数函数关系。假定以含水率为8%时的强度为100%,则其它含水率条件下的相对强度可表示如下:


BST=248.4-32.258Ln(M2-14M+147.7616)

PET=280.1-34.710Ln(M2-20M+276.0000)


例如,含水率为14%时的相应BST=248.4-32.258Ln(142-14×14+147.7616)=87.3,即是含水率为8%时的87.3%;含水率为12%和14%时的相应PET分别是含水率为8%时的99.9%和97.6%,于是含水率为14%时的PET是含水率为12%时的PET之97. 7%左右。


在瓦楞纸箱设计和瓦楞纸箱生产技术工作中,为了保证瓦楞纸板和瓦楞纸箱应有的强度,纸箱原纸的选择尤其重要。但是,我们会发现,我们面对如此多的纸种:牛皮卡纸、牛皮挂面纸、普通挂面纸、木浆瓦楞纸、草浆瓦楞纸等,每种纸又有不同的等级划分和不同的物理性能,这往往会让我们在原纸选择上犯难。拿含水率来说,同样环境条件下经过相同的调湿处理,它们的含水率很不一致,强度也不一样。清楚各种纸种的不同吸水性能,掌握瓦楞纸板含水率与强度之间的关系,根据不同的物流条件使用合适的原纸(例如瓦楞纸箱使用于干燥的环境下,用牛皮挂面纸和草浆瓦楞纸制造,即可达到较高的边压强度和抗压强度;若使用于潮湿的地区时,在成本不变的前提下,则可能须用牛皮卡纸替代牛皮挂面纸、 用木浆瓦楞纸替代草浆瓦楞纸,才能达到同样的强度要求),才能真正达到降低原料成本、避免退货风险、增加企业效益的目的。