《包装材料学》课程设计 指导教师——黄勤.

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1 《包装材料学》课程设计 指导教师——黄勤

2 题目 瓦楞纸箱包装设计及检测 （GB9380-88彩色电视广播接收机包装） 电视机的结构特点及其对包装的技术要求 电视机包装防护功能的设计
检验（瓦楞纸箱包装全程质量监控）

3 一、电视机的结构特点及其对包装的技术要求
包装技术要求：包装的保护功能应满足TV使用性能及外形美观（印刷文字、图案）的要求 包装设计要求 产品包装防护功能：满足防尘、防湿、防结露、防盐雾及缓冲要求。包装车间、储存仓库应通风良好，温度不得高于32℃，湿度＜75%RH，包装有效期2年。 包装箱设计：瓦楞纸箱应符合GB4895及GB6543中第4.2条第五章和附录C的要求；瓦楞纸箱的机械性能应根据内装物质量（kg）、包装件的流通环境条件来确定，并根据GB6543附录C进行计算，确定K值时，贮存期应当和流通条件相一致；包装箱印刷贮运标志及收发货标志应符合GB191、GB6388和本标准3.5.5条的规定。 包装形式：彩色电视机一般以单台进行包装，当需要多台组合包装时，应采用内包装箱按有关规定或合同要求组合包装；当需要托盘按一定要求成组进行联运时，包装件必须符合GB2934的规定；采用集装箱运输时，包装箱必须符合GB1834的规定。

4 二、电视机包装防护功能的设计 （一）防尘：包装应具备防尘条件，用发泡材料（如PETP片材等）、PE吹塑膜等与TV不发生化学作用的材料，进行整体防尘，防尘袋应封口。 （二）防潮：为防止流通过程中降雨或大气中湿气对彩电的影响，包装件应具备一定的防潮条件，如： 一般防潮：仅外表面纸进行防潮处理【重施胶】。 挡水：内外面纸、瓦楞原纸、玉米淀粉胶均进行防潮处理。 防结露：温度骤然变化在纸箱表面形成水珠时，会造成霉变及强度下降。应采用外罩PE袋、内装干燥剂的方法。 防盐雾、防大雨：外罩银色的AL罩，或用PETP真空镀铝膜，内外面纸有夹层【PE膜】、集合包装用苫布。 （三）缓冲：包装件应有足够的缓冲能力，以保证彩电在流通过程中受到冲击、振动等 外力作用时，免受机械损伤或因机械损伤使其彩电性能下降或失效。 1。缓冲垫选材及结构设计 2。瓦楞纸箱设计 箱型、箱坯图 瓦楞纸箱抗压强度【BCT】设计及选材

5 用户要求： ××64cm彩电，质量为28kg，尺寸为746×485×550mm（最大综合尺寸1781mm）。
采用集装箱公路、海运方式联运（须防震动、防盐雾、防结露）储存期半年以上 （安全系数取5），最大堆码8层。

6 厂家设计生产： （一）按GB规定标准化设计、生产 （二）按实际的BCT值选材计算
先按用户要求（出口包装），初选内外面纸、衬纸的定量及等级。由公式P=0.95Σσb校核P值。确定内外面纸的定量、等级； 再由ECT值，用公式Px=ΣγQ+ΣγmQm计算芯纸的定量、等级； 同时考虑防雾气、防潮、防结露的要求：仅外面纸的正面重施胶（涂布沥青或K涂料）；内外面纸、芯纸、胶均进行防潮、防水处理，并外罩PE袋；集合包装使用双面压敏胶带将纸箱之间粘牢，用托盘堆码（4×4个纸箱），并用拉伸膜裹包（计算拉伸膜用量）。 列表：内外面纸、衬纸、芯纸的各顶技术指标。 由公式P=PxF计算理论上的抗压强度（其中Px是根据选材或GB规定的ECT值确定的，F值则是根据Z值查表计算而得）。 由公式P=αw（H/h-1）计算实际堆码时的抗压强度（其中α为安全系数，w为包装件的质量，H/h为堆码层数）。 结论：理论上的P值应当比实际上的P值高时，堆码才安全。 （一）按GB规定标准化设计、生产 查表：按GB要求确定箱型、尺寸、瓦楞纸板结构、P值（破裂强度）、ECT值（边压强度，即综合环压值Px）。 选材： 校核： （二）按实际的BCT值选材计算 计算P=αw（H/h-1） 根据P=PxF求Px值，可以先确定面纸、衬纸的定量、等级，再求芯纸的定量、等级，或反之求面纸、衬纸的定量、等级。 标志设计

7 三、检验（瓦楞纸箱包装全程质量监控） （一）原材料检测（纸箱厂对外厂长或进口的瓦楞纸板原纸的卷筒纸进行检测）
（二）半成品（由生产线上取瓦楞纸板试样，或由瓦楞纸箱上取样） （三）成品（瓦楞纸箱）检测

8 （一）原材料检测（纸箱厂对外厂长或进口的瓦楞纸板原纸的卷筒纸进行检测）
1、按GB（或合同规定的标准）检查面纸、芯纸的等级（如造纸原料规定的高强瓦楞原纸、A等级的挂面纸板，打浆度等） 2、按GB【或合同规定的标准】对面纸、芯纸的主要技术指标进行检测，其中 面纸测： ①定量、含水量、施胶度【正反面吸水性】 ②测（横）环压指数 ③（横）耐折度 耐破指数； 芯纸测； 定量、含水量、厚度 （横）环压指数 （纵）裂断长 CMT值（实验室内取152×12.7试样，起楞后用透明胶带纸、图钉固定后测康克拉平面压缩强度）

9 （二）半成品（由生产线上取瓦楞纸板试样，或由瓦楞纸箱上取样）
1、按GB（或合同规定的标准）检测 测边压强度（ECT，建ECT—RCT之间的经验计算公式，检验ECT是否由构成瓦楞纸板所有原纸的RCT累加而成，或存在系数关系；研究ECT试样的取样标准，找出真实反映边缘压缩强度的试验方法） 测平压强度（FCT） 测粘合强度（按出口包装A=F/n.w计算） 测破裂强度、戳穿强度。 2、非标准项目检测 翘曲：现象、定义、危害、产生机理分析及对策研究。 高低楞：定义、危害、对策。 搓衣板现象的研究。

10 （三）成品（瓦楞纸箱）检测 1、瓦楞纸箱顶到底平面压缩强度（BCT）试验（建立BCT—RCT之间的关系式，检验简化凯里卡特公式BCT=ECT.F的正确性） 瓦楞纸箱抗压强度通常指的是顶面到底面的平压（顶到底抗压强度，BCT），在压力试验机均匀施加动态压力至箱体破损失的最大负荷及变形量。 对于瓦楞纸箱的抗压强度，美国﹑瑞典﹑加拿大﹑芬兰及其他主要产纸大国的许多学者都作了大量的研究，从而得出了瓦楞纸箱的抗压强度与组成它的箱纸板和瓦楞原纸的性能指标之间的关系。下面建立与BCT相关的经验计算公式的分类表，包括公式﹑年代和建立组织。 图2—11 纸的环压试验示意图

11 表1－2 与BCT相关的经验计算公式的分类表

12 对上表进行统计，共有包括美国、瑞典﹑加拿大﹑芬兰在内的8个国家的9个组织机构，建立了各国的经验计算公式共20个，它们都从理论和实践上研究瓦楞原纸、箱纸板环压强度与瓦楞纸板的边压强度、纸箱的抗压强度之间的关系，制造瓦楞纸板的原纸选定以后，可以利用这些关系式估算瓦楞纸箱的抗压强度，可以简化测试手段。然而这些公式在国内的研究尚属空白，在我国瓦楞纸箱生产管理过程中运用这些公式时，其估算数值跟实测结果往往存在较大的差别。本课题意在倡导在国内现有条件下，建立适合我国国情的经验计算公式，研究国产瓦楞原纸的环压强度与瓦楞纸板、纸箱抗压强度之间的关系。

13 目前，专家学者们提出的计算瓦楞纸箱抗压强度的公式有多种，但出发点或计算的依据不尽相同。一类是根据瓦楞纸原纸的强度，如凯里卡特公式（K. Q
目前，专家学者们提出的计算瓦楞纸箱抗压强度的公式有多种，但出发点或计算的依据不尽相同。一类是根据瓦楞纸原纸的强度，如凯里卡特公式（K.Q.Kellicult）和马尔荷尔特公式等；另一类是根据瓦楞纸板的强度和结构进行计算的，如沃尔夫公式和马基( Makee )公式等。通过实例论证可知，当以纸箱周长来反映箱结构对抗压强度的影响时，通常采用Kellicult公式，计算简便、实用；当主要考虑各个垂直箱面所承担的抗压强度的组合时，就不能用Kellicult公式，而用Makee公式比较实际。

14 ① 凯里卡特（K.Q.Kellicult）公式
凯里卡特公式根据瓦楞纸板原纸的环压强度计算纸箱的抗压强度。 P = PX (4aXZ / Z)2/3 Z J (1) 式中：P－－瓦楞纸箱抗压强度（N）； PX－－瓦楞纸板原纸的综合环压强度(N/cm)； aXZ －－瓦楞常数 ； Z－－瓦楞纸箱周边长(cm) ； J－－纸箱常数。 其中瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下： PX = (ΣRn+ΣCRmn )/ (2) 式中：Rn －－面纸环压强度测试值 (N/0.152m) Rmn－－瓦楞芯纸环压强度测试值 (N/0.152m) C－－瓦楞收缩率，即瓦楞芯纸长度与面纸长度之比。 对于单瓦楞纸板来说，公式（2）为： PX = ( R1+R2+RmC )/15.2 对于双瓦楞纸板来说，公式（2）为： PX = ( R1+R2+R3+Rm1 C1+Rm2 C2)/15.2 以上诸公式中的15.2 (cm) 为测定原纸环压强度时的试样长度。在纸板联合机上生产瓦楞纸板时，原纸环压强度均取横向值。 公式（1）中的Z值计算公式如下： Z = 2 (Lo + Bo) (3) 式中：Z－－纸箱周边长 (cm) Lo－－纸箱长度外尺寸 (cm) Bo－－纸箱宽度外尺寸 (cm) 上述公式中的aXZ ﹑ J ﹑C 值见表1－1

15 表1－1 各种楞型的瓦楞常数﹑纸箱常数与瓦楞收缩率
表1－1 各种楞型的瓦楞常数﹑纸箱常数与瓦楞收缩率

16 ② 马基( Makee )公式 BCT=k×ECT (4) 式中：BCT－－瓦楞纸箱从顶到底的抗压强度； t－－瓦楞纸板的厚度；
z－－纸箱周边长［（长+宽）×2］； ECT－－瓦楞纸板边压强度 k－－系数，一般取 ，随不同试样，不同测试条件而变。

17 如上所述，凯里卡特公式是根据瓦楞纸板原纸的环压强度计算纸箱的抗压强度，即用原纸的环压试验值（RCT）来建立与空箱抗压试验值(BCT)之间的关系。麦奇公式则是建立纸板边压试验值（ECT）与空箱抗压试验值（BCT）之间的关系。这里显然有一个实验方法问题。每一类经验计算公式的建立对试样的形状、尺寸、环境条件、设备仪器都有明确的要求。但是传统试验中反映出来的试验值是否能真正测出原纸、纸板、纸箱的强度。一直是瓦楞纸箱制造业研究的课题之一。 利用经验计算公式，经过大量试验，还可以建交原纸、瓦楞纸板、纸箱强度之间的关系曲线，从而方便、快捷的查询所需的强度值（见下例）。

18 例：图4～3左半部分，横坐标表示瓦楞纸板面纸和内面纸的环压值，斜线表示瓦楞原纸的环压强度值。
图中斜线表示瓦楞纸板边压强度（EＣＴ）与瓦楞纸板原纸的环压强度（ＲＣＴ）的关系，符合线性关系： 　　　　　　　（５） 式中：Ｒ１――面纸和内面纸环压值的平均值（Ｋｐ／ｃｍ） 　　　Ｒ２――瓦楞原纸的环压值（Ｋｐ／ｃｍ） 　　　ａ、ｂ为常数。 在斜线上任意找二点的坐标，建立一组方程，解得：ａ＝２，ｂ＝１.5 图4－３右半部分用瓦楞纸板的边压强度（ＥＣＴ）等参数来计算纸箱的抗压强度，所建立关系式就是简化的麦奇公式： 　　　式中：ＢＣＴ――纸箱的抗压强度（Ｋｐ） 　　　　　ｔ――瓦楞纸板的厚度（ｍｍ）（这等于ｍｍ） 　　　ＥＣＴ――边压强度（Ｋｐ／ｃｍ） 　　　　　Ｋ――常数，图中直线的斜率 　　　　　Ｚ――箱子的周长（ｃｍ） 　　　　　Ｚ＝２Ｗ＋２Ｌ 　　　　　Ｗ――纸箱的宽（ｃｍ）

19 图4-3 瓦楞纸板的ＥＣＴ Kp/cm 图4-3 纸箱的BCT(估计值)Ｋｐ 瓦 楞 原 纸 的 环 压 强 度 kp/cm
瓦楞纸板面纸和内面纸的环压强度的平均值 Ｋｐ／ｃｍ 图 纸箱的BCT(估计值)Ｋｐ 瓦楞纸板的ＥＣＴ Kp/cm 图4-3

20 Ｌ――纸箱的长（ｃｍ）采用查图法，估计纸箱的抗压强度（见图４－３右部分）。图中右部分的横坐标表示纸箱的抗压强度，斜线表示箱子的周长。
kp/cm瓦楞纸板面纸和内面纸的环压强度的平均值 Ｋｐ／ｃｍ Ｋｐ瓦楞纸板的ＥＣＴ Kp/cm 　例如：当瓦楞纸板面纸和内面纸的环压强度的平均值为１.３Ｋｐ／ｃｍ 　　　 瓦楞原纸的ＲＣＴ为１.２Ｋｐ／ｃｍ 纸箱的周长１８０ｃｍ时，可分别查出 瓦楞纸板的ＥＣＴ（估计值）为４.5Kp/cm 纸箱的BCT(估计值)为２１０Ｋｐ． 运用公式推导，曲线推算出抗压强度的局限性就在于，试验所用的原材料、瓦楞纸板加工工艺必须相对稳定，需要在标准的环境条件下，经过大量的破坏性试验才能建交起有效的公式、曲线。试验中涉及的标准、设备、取样方式的科学性、准确性尚须论证。

21 2、瓦楞纸箱包装件的静压试验

22 （四）瓦楞纸箱包装件的跌落、冲击、防盐雾等项试验（查相关标准）