纸箱抗压计算.docx
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纸箱抗压计算
依据纸箱配比参数：
边压强度≥3600N/m
3.6KN/m=3600/9.8Kg/m=367.35Kg/m
经计算得出在最底层单个箱所承受的压力可维持在184.175Kg/m
十层码放方式：
抗压力值（KG）=1.65*（码放层数—1）*单箱毛重=1.65*9*13.2=196.02Kg（超标）
抗压力值（N）=1.65*（码放层数—1）*单箱毛重*9.8=1.65*9*13.2*9.8=1920.996N
八层码放方式：
抗压力值（KG）=1.65*（码放层数—1）*单箱毛重=1.65*7*13.2=152.46Kg（满足要求）
抗压力试验
纸箱抗压能力是指瓦楞纸箱空箱立体放置时，对其两面匀速施压，箱体所能承受的最高压力值。
抗压能力的N。
取箱体和箱面不得破损和有明显碰、戳伤痕的样箱三个。
抗压力试验的设备是包装容器整体抗压试验机
包装容器整体抗压试验机的主要技术参数是：
测量范围：
0-50kN
负荷准确度：
±2％
压板面积:
1200mm×1200mm
上、下板平行度：
2/1000
上压板有效行程：
标准速度10mm/mm
无极调速1-100/min
抗压力试验的检测方法是将三个样箱立体合好，用封箱胶带上、下封牢，放入抗压试验机下压板的中间位置，开机使上压板接近空箱箱体。
然后启动加压标准速度，直至箱体屈服。
读取实测值。
对测试的结果，求出算术平均值。
被测瓦楞纸箱的抗压力值按下列公式计算：
P=K×G（H/h-1）×9.8
式中:
P:
-抗压力值,N
K:
-劣变系数（强度系数）；
G：
-单件包装毛重；kg
H：
-堆积高度；m
h：
-箱高；m
H/h：
-取整位数。
根据SN/T0262-93《出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程》中的计数规定，H/h取速位数。
小数点后面无论大、小都入上，就高不就低。
SN/T0262-93检验规程关于劣变系数的规定（表二十五）：
表二十五
贮存期
小于30天
30天-100天
100天以上
劣变系数K
1.6
1.65
2
注:
劣变系数（强度系数）K根据纸箱所装货物的贮存条件决定。
抗压力试验合格准则的判定为：
当所测三个样箱的抗压力值均大于标准抗压力值时，该项试验为合格。
若其中有一个样箱不合格，则该项试验为不合格。
纸板边压强度的推算方法
瓦楞纸板的边压强度等于组成纸板各层原纸的横向环压强度之和，对于坑纸，其环压值为原纸环压强度乘以对应的瓦楞伸长系数。
单瓦楞纸板Es＝（L1+L2+r×F）
双瓦楞纸板Ed＝（L1+L2+L3+r×F+r1×F1）
三瓦楞纸板Et＝（L1+L2+L3+L4+r×F+r1×F1+r2×F2）
式中
L1、L2、L3、L4分别为瓦楞纸板面纸、里纸及中隔纸的环压强度（N/m）；
r、r1、r2表示瓦楞伸长系数（见表二）；
F、F1、F2表示芯纸的环压强度（N/m）；
表二不同楞型的伸长系数及纸板厚度
楞型ACBE
伸长系数（r）1.531.421.401.32
纸板厚度5431.5
注：
1.不同瓦线设备，即使是同一种楞型，由于其瓦楞辊的尺寸不同，瓦楞伸长系数也存在偏差，所以纸箱企业在使用表二进行推算时需根据工厂的设备情况对伸长系数进行调整。
2.双坑、三坑纸板的厚度就是由各单坑厚度简单相加。
举例：
有一款K纸板，用纸配置为230K//已知230K的横向环压强度为2208N/m，的环压为516N/m，的环压为1328N/m求其边压强度。
题解:
查表得C瓦楞伸长系数为r=1.42
根据公式ES＝（L1+L2+r×F）
＝（2208+1328+1.42×516）
＝4269N/m
表三纸箱抗压强度值修正表
印刷工艺修正（瓦楞板为印刷底材）
印刷工艺单色印刷双色及三色印刷四色套印，满版面实地
抗压强度调整减6~8%，文字内容越多，印刷面积越大，减幅越大减10-15%，文字内容越多，印刷面积越大，减幅越大四色套印减20%，满版面实地减20%，满版实地加多色减30%
长宽高尺寸及比例
高度及长宽比长宽比大于2箱高超过
抗压强度调整减20%减8%
开孔方式
开孔方式及位置纸箱侧唛各加一通气孔两侧唛各一个手挽两侧唛各一个手挽，正唛一个手挽
抗压强度调整减10%减20%减30%
模切工艺
模工工艺平压平啤切圆压平啤切圆压圆啤切
抗压强度调整减5%减20%减25%
综合举例
有一款彩盒，其坑型为BE坑；尺寸为510×420×；五层纸的用纸配置为350华丰白板/112VISY坑纸/125理文B纸/112VISYF纸/175理文A纸；平压平啤切时两侧唛各打一个手挽，已知350华丰W环压为2900N/m、112VISYF纸环压为740N/m、125理文B纸环压为1100N/m、175理文A环压为1420N/m；试推测其抗压值。
题解：
根据彩盒尺寸可知周长为，根据坑型可知纸板厚度为，根据坑型和原纸环压可知边压为7425N/m
带入公式p=5.879*ECT*squareroofof（D*Z）
P＝5.874×7425N/m×squareroofof（1.86×0.0045）
＝5.874×7425N/m×squareroofof0.091m
＝3969N
由于纸箱两侧唛各一个手挽，则实际抗压应减去20%，平压平啤切，抗压减5%，所以纸箱的实际抗压值应为：
3969×（1-25％）=2977N
纸箱抗压的用纸配置方法
若客户对纸箱抗压值及纸箱印刷加工工艺有明确要求，则可以通过抗压强度推算公式推算出纸箱的边压强度，再根据边压强度推算公式反推出满足客户抗压要求的原纸配置。
如果客户仅提供纸箱重量、运输、堆码及印刷加工工艺等方面的信息，那么我们也可以推算出纸箱的抗压要求，再根据抗压强度推算公式和边压强度推算公式反推出纸箱的边压强度值，并进而确定其用纸配置。
详见抗压强度用纸配置流程图。
（一级标题）纸箱抗压强度设计公式
纸箱的抗压强度由纸箱装箱后的总重量、堆码层数和安全系数决定。
纸箱抗压强度设计公式如下：
P＝G×（n-1）×K
P表示纸箱空箱抗压
G表示单个装箱后的总重量
n表求纸箱装机后的堆码层数
K表示安全系数
举例：
一款纸箱装箱后总重量为、其堆码层数规定为9层，其安全系数设定为5.5，则其抗压值应为多少？
题解代入公式P＝G×（n-1）×K
＝15×8×5.5
＝
安全系数设计方法
纸箱在流通过程中所受的影响，除了堆码的重量外，还受堆放时间?
p温湿环境?
p内装物水分?
p振动冲击等因素的影响，考虑到这些因素都会造成纸箱抗压强度下降，因此必须设定一个安全系数，确保纸箱在各种因素的作用下，抗压强度下降后仍有足够的能力承受堆码在其上面纸箱的重量。
一般来说，内装物可以承受一定的抗压，且内装物为运输流通过程较简短的内销品时，安全系数设为3～5左右。
内装物本身排放出水分，或者内装物为易损的物品，堆码时间较长、流通环节较多，或者保管条件?
p流通条件恶劣时，安全系数设为5～8。
安全系数可以在各种各样的导致抗压强度降低的主要因素确定的前提下，根据一定的方法计算出。
1
K＝-----------------------------
（1-a）（1-b）（1-c）（1-d）（1-e）…
a：
温湿度变化导致的降低率
b：
堆放时间导致的降低率
c：
堆放方法导致的降低率
d：
装卸过程导致的降低率
e：
其它
举例：
a：
温湿度变化导致纸箱压降低率为40%
b：
堆放时间导致的降低率为30%
c：
堆码方法导致的降低率为20%
d：
装卸过程导致的降低率为10%
e：
其它因素导致的降低率为10%
则安全系数
1
K＝---------------------------------------＝3.67
（1-0.4）（1-0.3）（1-0.2）（1-0.1）（1-0.1）
表四安全系数设计参数表
装箱后温湿度环境变化
温湿环境装箱后从出厂到销售过程中，存储于干燥阴凉环境装箱后通过陆路流通，但纸箱所处的温湿环境变化较大装箱后入货柜，走海运出口
抗压强度减损率10%30%60%
装箱后堆码时间长短
堆码时间堆码时间不超过1个月堆码1~2个月左右堆码时间3个月以上
抗压强度减损率15％30％40％
装箱后堆放方法
堆放方法纸箱采用角对角平行式堆码纸箱堆放时不能箱角完全对齐，但堆放整齐纸箱杂乱堆放
抗压强度减损率5％20％30％
装卸流通过程
装卸流通情况流通过程中仅装卸一次，且装卸时很少受到撞击虽经多次装卸，但装卸时对纸箱撞击较少从工厂到超市需经过多次装卸，且运输装卸过程中常受撞击
抗压强度减损率10％20％50％
瓦楞纸箱抗压强度的计算——谈凯里卡特公式的应用瓦楞纸箱抗压强度的计算公式很多，常用的有凯里卡特（K.Q.Kellicutt）公式、马丁荷尔特（Maltenfort）公式、沃福（Wolf）公式、马基（Makee）公式、澳大利亚APM公司计算公式，等等。
其中，凯里卡特公式常被应用于0201型瓦楞纸箱抗压强度的计算。
凯里卡特公式表达式美国的凯里卡特根据瓦楞纸箱的边压强度和周长提出了计算纸箱抗压强度的公式BCT＝ECT×（4aXz/Z）2/3×Z×J式中BCT——瓦楞纸箱的抗压强度（lb）ECT——瓦楞纸板的边压强度（lb/in）Z——瓦楞纸箱的周长（in）Xz——瓦楞常数J——纸箱常数相应的瓦楞纸箱常数见表1。
倘若知道瓦楞纸箱的外尺寸和楞型,可根据瓦楞纸板的边压强度ECT推测瓦楞纸箱的抗压强度BCT，或者根据瓦楞纸箱的抗压强度BCT推测瓦楞纸板的边压强度ECT。
例如，29英寸彩电包装纸箱采用AB型瓦楞纸板纸箱外尺寸为904×644×743mm；毛重G=48Kg；经多次使用修正确定安全系数为K＝6.5；堆码层数为N＝300/74.3＝4（堆码限高为3米,堆码层数取整数）；因为1磅（lb）＝0.454千克（Kg）＝4.453牛顿（N），1英寸（in）＝2.54厘米（cm），所以空箱抗压强度为BCT＝KG（N1）＝6.5×48×9.81×（4－1）＝9182.16（N）＝2061.67（lb）因为瓦楞纸箱的周长Z＝（90.4＋64.4）×2＝309.6（cm）＝121.89（in），瓦楞常数aXz＝13.36，纸箱常数J＝0.54，故瓦楞纸板的边压强度ECT＝BCT/【（4aXz/Z）2/3×Z×J】＝2061.67/【（4×13.36/121.89）2/3×121.89×0.54】＝54.27（lb/in）＝95.2（N/cm）＝9520（N/m）表1瓦楞纸箱常数单位英制公制楞型aXzJaXzJA8.360.598.361.10B5.000.685.001.27C6.100.686.101.27AA16.720.5016.720.94BB10.000.5810.001.08CC12.200.5912.201.09AB13.360.5413.361.01AC14.460.5514.461.02BC11.100.5811.101.08AAA25.080.4825.080.89BBB15.000.5515.001.02CCC18.300.5518.301.03AAB21.720.5021.720.93AAC22.820.5022.820.94ABB18.360.5318.360.98BBC16.100.5516.101.02ACC20.560.5320.560.98BCC17.200.5517.201.02ABC19.460.5319.460.98应用上述公式时，须将公制单位转化为英制单位，比较麻烦。
实际上，将公式两边单位转化为公制，只需将瓦楞常数aXz扩大2.54倍，或将纸箱常数J扩大1.86161189倍（2.542/3）即可。
若瓦楞常数aXz不变，将纸箱常数J扩大，可得到如表1所示的公制下的瓦楞常数aXz和纸箱常数J。
此时，瓦楞纸箱抗压强度单位为牛顿（N），瓦楞纸板的边压强度单位为牛顿/厘米（N/cm），瓦楞纸箱的周长单位为厘米（cm）。
凯里卡特公式简化式上述凯里卡特公式显得比较繁琐，事实上纸箱一旦成型，其外尺寸、瓦楞常数和纸箱常数都已确定，所以F＝（4aXz/Z）2/3×Z×J可看作一个常数，此时凯里卡特公式可简化为BCT＝ECT×F不同楞型、不同外尺寸的瓦楞纸箱，其简易常数F均可从相关技术参数表中获取。
不过，一旦身边没有相关技术参数表，将无从下手，非常不便。
如果分析凯里卡特公式，我们会发现尽管不同楞型纸箱其瓦楞常数aXz和纸箱常数J不同，但是每种楞型纸箱其瓦楞常数aXz和纸箱常数J是相同的，将其合并为常数f，则凯里卡特公式可表示为BCT＝f×ECT×Z1/3通过一系列的计算，可得到不同楞型纸箱相关常数f，如表2所示。
表2瓦楞纸箱常数f楞型英制f公制f楞型英制f公制fA6.1311.42BBB8.4015.63B5.039.36CCC9.6818.02C5.7410.68AAB9.8018.24AA8.3215.49AAC10.2419.06BB6.7912.63ABB9.2317.19CC7.8214.56BBC8.8016.39AB7.7014.33ACC9.9618.53AC8.1915.26BCC9.2017.13BC7.2713.54ABC9.6017.87AAA10.3219.22———例如，AB型瓦楞纸箱凯里卡特公式可表示为BCT＝7.70×ECT×Z1/3（英制）BCT＝14.33×ECT×Z1/3（公制）上例彩电包装纸箱ECT＝BCT/（14.33×Z1/3）＝9182.16/（14.33×309.61/3）＝94.7（N/cm）＝9470（N/m），或ECT＝BCT/（7.70×Z1/3）＝2061.67/（7.70×121.891/3）＝54.0（lb/in）＝94.7（N/cm）＝9470（N/m）
纸箱耐压强度是许多商品包装要求的最重要的质量指标，测试时将瓦楞纸箱放在两压板之间，加压至纸箱压溃时的压力，即为纸箱耐压强度，用KN表示。
1、预定纸箱耐压强度
纸箱要求有一定的耐压强度，是因为包装商品后在贮运过程中堆码在最低层的纸箱受到上部纸箱的压力，为了不至于压塌，必须具有合适的抗压强度，纸箱的耐压强度用下列公式计算：
P=KW（n-1）
式中P----纸箱耐压强度，N
W----纸箱装货后重量，N
n----堆码层数
K----堆码安全系数
堆码层数n根据堆码高度H与单个纸箱高度h求出，n=H/h
堆码安全系数根据货物堆码的层数来确定，国标规定：
贮存期小于30d取K=1.6
贮存期30d-100d取K=1.65
贮存期大于100d取K=2.0
2、据原料计算出纸箱抗压强度预定了纸箱抗压强度以后，应选择合适的纸箱板、瓦楞原纸来生产瓦楞纸箱，避免盲目生产造成的浪费；
根据原纸的环压强度计算出纸箱的抗压强度有许多公式，但较为简练实用的是kellicutt公式，它适合于用来估算0201型纸箱抗压强度。
3、确定纸箱抗压强度的方法
由于受生产过程中各种因素的影响，最后用原料生产的纸箱抗压强度不一定与估算结果完全一致，因此最终精确确定瓦楞纸箱抗压强度的方法是将纸箱恒温湿处理后用纸箱抗压试验机测试；对于无测试设备的中小型厂，可以在纸箱上面盖一木板，然后在木板上堆放等量的重物，来大致确定纸箱抗压强度是否满足要求；4、影响纸箱抗压强度的因素
1）原材料质量
原纸是决定纸箱压缩强度的决定性因素，由kellicutt公式即可看出。
然而瓦楞纸板生产过程中其他条件的影响也不允许忽视，如粘合剂用量、楞高变化浸渍、涂布、复合加工处理等。
2）水分
纸箱用含水量过高的瓦楞纸板制造，或者长时间贮顾在潮湿的环境中，都会降低其耐压强度。
纤维是一种吸水性很强的，在梅雨季节及空气中湿度较大时，纸板中水分与大气环境的湿平衡关系很重要。
3）箱型
箱型是指箱的类型和同种类型箱的尺寸比例，它们对抗压强度有明显的影响。
有的纸箱箱体为双层瓦楞纸板构成，耐压强度较同种规格的单层箱明显提高；在相同条件下，箱体越高，稳定性就越差，耐压强度越低。
4）印刷与开孔
印刷会降低纸箱抗压强度。
包装有透气要求的商品在箱面开孔，或在箱侧冲切提手孔，都会降低纸箱强度，尤其开孔面积大，偏向某一侧等，影响更为明显。
5）加工工艺偏差
在制箱过程中压线不当，开槽过深，结合不牢等，也会降低成箱耐压强度。
三、纸箱动态性能试验
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纸箱最重要的功能在于它对商品具有良好的保护性，而纸箱的整体抗压强度则是纸箱保护性能的综合体现，抗压强度对纸箱的重要性是不言而喻的。
近几年来，随着我国包装业的迅猛发展，许多工厂对纸箱的认识逐渐从凭手感判定纸箱的优劣发展到运用各种仪器对纸箱的物理性能进行测试分析的阶段，很多厂家还配备了抗压仪对纸箱抗压强度进行测试。
不仅如此，许多客户特别是国外一些大型跨国公司对纸箱的认识也发生了深刻变化，即从关注纸板耐破强度逐渐转向纸箱的抗压强度，并将抗压强度作为质量验收的最重要指标。
如此一来，如何为客户提供满足抗压强度要求的纸箱便成为众多纸箱厂关注的焦点。
特别是近二年原纸价格居高不下，纸箱利润空间一缩再缩的情况下，制造出用纸成本最省而又能满足客户抗压要求的纸箱已成为众多纸箱厂共同的目标。
在此着重就影响纸箱抗压强度的因素、纸箱抗压强度的推算方法、抗压强度的用纸配置方法及抗压强度的测试方法等几个方面对纸箱的抗压强度进行综合论述与分析。
有些地方难免会有孔见之嫌，但希望能为广大同行提供有益的参考。
影响纸箱抗压强度的因素
影响纸箱抗压强度的因素有很多，大致可归纳为边压强度、结构尺寸、加工工艺、水分及装箱后的堆码运输方式等。
由于各因素的交互影响，常常导致我们对抗压强度的预测产生一定偏差。
纸箱厂也往往因为对这些因素认识不足，在设计、印刷及后加工过程中处理不当，造成巨大的成本浪费及客户投诉。
因此，弄清这些因素的影响规律是十分必要的。
瓦楞纸板的边压强度
边压强度又叫垂直抗压强度，是对瓦楞纸板试样以垂直方向施加压力，施压过程中纸板所能承受的最大力即为纸箱的边压强度。
纸箱抗压强度的高低主要取决于纸板边压强度，而边压强度则与组成瓦楞纸板的各层原纸的横向环压强度、纸板的坑型组合及纸板的粘合强度有关。
瓦楞纸板的边压强度主要与各层原纸的横向环压强度有关。
一般来讲，克重较高、造纸材料质量较好及紧度较高的原纸，其横向环压强度也相应越高。
但并非克重高的原纸环压就一定比克重低的原纸高。
以箱板纸为例，进口牛皮横向环压指数可达到12N·m/g以上，而内地一些小型造纸厂生产的箱板纸仅为8N·m/g，相差了30个百分点。
也就是说克重为175g/m2的进口牛卡，其环压强度相当于260g/m2。
因此，鉴定纸箱保护性能的好坏，不能以纸箱用纸克重而论。
瓦楞纸板的结构设计是很科学的，其瓦楞的楞形就如一个个连接的小小拱形门，排成一排，相互支撑，形成三角结构体，强而有力，而且平面上也能承受一定压力，富有弹性，缓冲力强，能起到防震和保护商品的作用。
瓦楞形状依圆弧半径不同一般分为U形、V形和UV形三种。
U型的顶峰圆弧半径较大，呈圆弧形，如B楞、C楞；V型的波峰半径较小，且尖，如A楞；UV型介于两者之间，如AB楞。
据试验表明，V形楞在受压初期歪斜度较小，但超过最高点，便迅速地破坏，而U形楞吸收的能量较高，当压力消除后，仍能恢复原状，富有弹性，但耐压强度不高。
另外V形楞节省瓦楞纸，粘合剂耗量较少，但加工时易出现高低楞，瓦楞辊磨损较快。
UV形楞是结合U形和V形的特点，目前得到广泛的采用。
瓦楞纸板的各种坑型及其组合，就单坑纸板来说，一般A坑纸箱抗压强度最高，但易受到损坏；B坑强度较差，但稳定性好；C坑抗压力及稳定性居中。
A型瓦楞具有较好的防震缓冲性，另外垂直耐压强度也较高；B型瓦楞的峰端较尖，粘合面较窄，其瓦楞高度较小，可以节省瓦楞原纸，其平面抗压能力超过A型瓦楞，B型瓦楞单位长度内瓦楞数较多，与面纸有较多的支承点，因而不易变形，且表面较平。
在印刷时有较强抗压能力，可得到良好印刷效果。
C型瓦楞兼有A型和B型瓦楞的特点，它的防震性能与A型相近，平面抗压能力接近B型瓦楞。
E型瓦楞是最细的一种瓦楞，单位长度内的瓦楞数目最多，能承受较大的平面压力，可适应胶版印刷需要，能在包装面上印出质量较高的图文，这种瓦楞纸板和硬纸板强度差不多。
表一三种楞型比较表
瓦楞种类平面压力垂直压力平行压力
A313
B131
C222
注：
1.平面压力是指垂直于瓦楞纸板平面的压力。
2.垂直压力是指与瓦楞方向一致的压力，平行压力是指垂直于瓦楞方向的压力。
3.“1”代表最强。
根据上述不同类型瓦楞的不同特点，单瓦楞纸箱用A型和C型为宜；双瓦楞纸箱用A、B型，B、C型相结合最为理想；接近表面的用B型，能起到抗冲击力较强的作用；接近内层的用A型或C型弹性足、缓冲力强；采有用AB型或BC型结合，使纸箱的物理性能发挥两个优越性。
中包装宜选用C型楞，E型瓦楞代替厚纸板，用于小包装。
最近几年，国外又发展有F楞、G楞等比E楞更小的瓦楞，同时也开发出了K楞等特大瓦楞。
除此之外，纸板粘合强度及坑形挺度也对纸板边压强度造成一定影响。
坑形越挺，粘合越好，边压强度越高。
存在塌坑、倒楞、脱胶等缺陷的纸板强度，其边压强度会得到不同程度的削弱。
纸箱长、宽、高尺寸及比例
大量的数据分析表明，纸箱的抗压强度与纸箱周长、纸箱高度及纸箱长宽比存在一定关系。
纸箱周长越长，抗压强度越高，纸箱周长与抗压强度存在一定的换算关系。
n箱高在10厘米～35厘米时，抗压强度随高度增加而稍有下降；
n箱高在35厘米～65厘米区间时，其抗压强度几乎不变；
n箱高大于65厘米之间时，抗压随高度增加而降低。
主要原因是高度增加，其不稳定性也会相应增加。
一般来讲，纸箱长宽比在1～1.8的范围内，长宽比对抗压强度的影响仅为±5%。
其中长宽比RL=1.2～1.5时，纸箱的抗压值最高。
纸箱长宽比为2：
1时，抗压强度下降约20%，因此设计纸箱时长宽比不宜超过2，否则会造成成本浪费。
堆码时间及堆码方式
纸箱的抗压强度随堆码时间的延长而降低，这种现象称为疲劳现象。
试验表明，在长期载荷的作用下，只要经历一个月的时间，纸箱的抗压强度就会下降30%，在经历一年后，其抗压强度就只有初始值的50%。
在设计纸箱材质时，对流通时间较长的纸箱应提高其安全系数。
纸箱堆码方式也对纸箱的抗压强度产生一定影响。
纸箱竖坑方向承受的压力大大超过横坑方向，纸箱堆码时应保持竖坑方向受压。
从试验结果来看，纸箱的箱角部位承受的压力最高，离箱角越远，承压力越低。
因
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