影响瓦楞纸箱强度因素关系性与抗压强度的计算和设计

演讲人：陈希荣

一、现代运输包装技术的新包装形态

运输是物资流通过程中的一个重要环节。所有原材料和产品，从生产地送到需要地，都必须通过运输。运输是商品生产在流通领域的继续，也是创造价值的生产性劳动。为使运输合理化，必须组织商品合理运输，提高商品的运输效率和装载效率，建立运输量大、速度快的新运输体制。并采用相应的新包装形态。为了保护产品在流通过程中的安全，产品包装应满足运输的如下要求。

1、包装完整，箱面标志清楚。货物的运输包装一般应完整、满装、成型。内装货物应均匀分布装载、排摆整齐、压缩体积、内货固定、重心位置居中靠下，对庞大的产品应考虑拆装，以使拆装后的体积小于原来整体产品的体积或满足运输工具装载的规定。同时在箱面应印刷必要的标志，以方便理货，识别和引起应有的注意。如当某种原因发生货、单分离时，就可根据包装标记来加以辨认；对某些有防护要求（防潮、易碎、易燃等）的包装件，则可根据相应的标志，对其进行合理的操作。

2、具有合理的强度。包装件在运输过程中，不可避免地要经受多次的搬运、装卸等机械或人力操作，包装件的结构强度应能适应这些操作而不损坏。同时需考虑运输过程中的各种严酷环境条件，如气候、生物、机械等对包装结构及材料的劣化与侵蚀作用，避免包装结构强度降低，从而损坏内装产品，使生产变为无益的社会劳动。

如用纸箱包装，要质量坚韧，能承担所载货物的重量，货物装箱后堆码高为2.5米时应以纸箱不变形为准，纸箱内应装满不留空隙，以增强纸箱的抗压力等，用木箱包装，应根据货物的性质、价值、体积和重量选用材料。结价值高，容易散落丢失的货物，应使用密封木箱，其它可使用胶水板箱，花格箱等。对重量较大、较长的货物，应增加箱档和箱板厚度等。

一般货物的运输包装应符合GB9174《一般货物运办输包装技术条件》标准的规定。货物运输包装标志应符合GB191《包装储运图示标志》、GB6388《运输包装收发货标志》和GB5892《对辐射能敏感的光学材料图示标志》的规定。

3、包装尺寸应与运输工具的有效容积和载重量。如采用托盘或集装箱将若干相同或不相同的包装单位，通过一定的手段按一定秩序，把它们集合起来组成一个更大的包装单位的集合包装技术，就能达到上述目的，同时还有利于装卸搬运和运输。通过集合包装技术，可实现集装化运输，当采用集装化运输时，各类直方体运输包装件的底面外形尺寸模数，一般选作600mm*400mm；外形尺寸还须符合GB4892《硬质直方体运输包装尺寸系列》标准的规定，并与集装运输工具相适应。

国产载重汽车车箱的内部尺寸可以查表；火车货运棚车主要有P₁P₅₀P₁₃三种车型，内部尺寸也可查

4、瓦楞纸箱的标准及规格标准化

目前，国内的纸箱规格五花八门，有上百种之多，行业标准不能及时与国际接轨，给纸箱厂的机械、制板增加了不必要的麻烦。而在国外发达国家，标准是统一的，用户和加工厂用的都是统一的标准箱；纸箱规格是统一的，用户按统一的规格做纸箱，而规格不可能很多。所以，学习国外的管理经验很有必要。

欧洲瓦楞纸板生产企业联合会在推出了蔬菜、水果等新鲜产品瓦楞纸板包装托盘的尺寸标准，目的是统一托盘的外部尺寸，优化纸托盘在木托盘上的堆码。根据欧洲使用的标准，木盘尺寸为1200mm*1000mm和1200mm*800mm两种，蔬菜、水果用瓦楞纸板托盘的外部尺寸被确定为两类：CFI的尺寸为597mm*398mm。托盘的高度不受限制，可以根据被包装产品的体积的需要调整。采用规范化的瓦楞纸板托盘后，对来自欧洲各国的产品可以随意进行分货，不再需要重新分装或改用木托盘。

这一规格已开始向美国发展。美国瓦楞纸板协会已采取措施使美国标准能与欧洲瓦楞纸板生产企业联合会标准兼容，以便于美国与欧盟各国之间新鲜产品的贸易往来。我国联运托盘大多采用平托盘，其尺寸为800mm*1000mm、800mm*1200mm、1000mm*1200mm三种。为降低运输费用，提高物流效率，包装件的外形尺寸应尽量与当前常用的运输工具相适应，以便能充分利用现有运输工具的有效容积和装载重量。我国瓦楞纸板的出口包装应与欧洲标准接轨，这对提高我国出口产品的质量、改善中国出口产品形象都是非常有益的。

5、运输包装的安全措施

机电产品出口运输过程中由于破损现象而引起的赔偿和争执浪费了很多时间与费用。其实很多破损是因为出口运输包装中的安全措施（固定防护）不当引起的，而这些现象本来是可以避免的。为了防止机电产品在出口运输过程中因冲击振动而发生滑移碰撞、翻倒等现象，需要用安全紧固带或链、木条木块、紧固螺栓等把包装物固定在木箱底座上。另一种方式可以考虑增加包装物和底座之间的磨擦系数。

二、瓦楞纸箱的抗压强度的计算及设计

瓦楞纸板与原纸的特性直接影响到瓦楞纸箱的品质，尤其近年来世界包装发展趋势及运输形态与方式的改变，瓦楞纸板品质也趋向于“裱面纸板轻磅化，瓦楞芯纸重磅化”，这说明了瓦楞纸器的品质趋向于重视耐压强度，较以往仅重视破裂强度的观念，的确有重大改变。因此，瓦楞纸箱最主要特性就是纸箱耐压强度，而瓦楞纸箱的耐压强度与瓦楞纸板的芯纸、芯纸与裱面纸板的组合结构关系至为密切，其间的关系可由环压强度（原纸），竖压强度（纸板）、箱压强度（纸箱）及至单们化堆积强度（垫板化）构成一连续的特性。所以，瓦楞纸箱耐压强度的计算及影响纸箱耐压强度是瓦楞纸箱设计的重点。

瓦楞纸板与原纸的特性直接影响到瓦楞纸箱的品质，尤其近年来世界包装发展趋势及运输形态与方式的改变，瓦楞纸板品质也趋向于“裱面纸板轻磅化、瓦楞芯纸重磅化”，这说明了瓦楞纸器的品质趋向于重视耐压强度，较以往仅重视破裂强度的观念，的确有重大改变。因此，瓦楞纸箱最主要特性就是纸箱耐压轻度。而瓦楞纸箱的耐压强度与瓦楞纸板的芯纸、芯纸与裱面纸板的组合结构关系至为密切，其间的关系可由环压强度（原纸）、竖压强度（纸板）、箱压强度（纸箱）及至单位化堆积强度（垫板化）构成一连续的特性。所以，瓦楞纸箱耐压强度的计算影响纸箱耐压强度是瓦楞纸箱设计的重点。

(一)瓦楞纸箱耐压强度的计算公式

1、瓦楞纸箱的强度（抗压强度和堆码强度）既是评价瓦楞纸箱的重要指标，又是设计瓦楞纸箱的重要条件，所以它是一个非常重要的因素。抗压强度是瓦楞纸箱的一个至关重要的性能指标，合理地设计纸箱抗压强度是纸箱设计的重要内容之一。纸箱的抗压强度过高或过低都是不允许的，过高必会使包装成本升高，过低则其保护商品的功能丧失。同时纸箱抗压强度的影响因素多而复杂，需要设计人员加强对相关理论的了解，并根据前人提出的较为科学的计算方法和实践经验来进行合理的设计。

瓦楞纸箱抗压强度是指将瓦楞纸箱放在压力实验机两压板之间，均匀加压至纸箱压溃时的最大负荷及变形量，用N或kN表示。所以，正确评价瓦楞纸箱的抗压强度，要包括以下几个方面：最大负荷，变形量和测试值偏差。

2、瓦楞纸箱抗压强度计算

根据瓦楞纸箱抗压强度计算公式，可以按预定条件计算必需的瓦楞纸箱强度，看其能否满足要求，反之，也可以根据所预定的强度要求来选择一定的瓦楞纸板，进而选取一定的瓦楞纸板原纸。

抗压强度计算公式很多，但大体上可以分为两类，一类根据瓦楞纸板原纸，即面纸和芯纸的测试强度来进行计算，另一类则直接根据瓦楞纸板的测试强度进行计算。瓦楞纸箱制成后，可以通过实际测量来得到其抗压强度值，但很难做到通过制作大量各种强度的纸箱来确定所需。为了在制造之前就能比较准确地预测到纸箱的抗压强度，很多研究都根据大量的研究结果和实践经验，提出了多种瓦楞纸箱抗压强度的计算公式，如凯里卡特（Kellicutt）公式，马丁福特（Maltenfort）公式、马基（Makee）公式、沃弗（Wolf）公式等，其中比较常用的是凯里卡特（Kellicutt）瓦楞纸箱抗压强度计算公式。

利用纸箱抗压强度预定值的计算公式、凯里卡特公式：一方面，可以通过已知原纸强度、瓦楞纸板层数、瓦楞楞型及组合、纸箱长宽尺寸等条件比较准确地预测出纸箱的抗压强度；另一方面，就是根据预定的纸箱抗压强度，通过凯里卡特公式来设计纸箱尺寸、选择瓦楞型号及原纸种类。

3、瓦楞纸箱抗压强度计算公式：

（1）Mackee计算式（单层或双层瓦楞纸箱均适用）

P=5.874×Pm×H^0.508×Z^0.492=5.87×Pm×（H×Z）^1/2

Pm：瓦楞纸板边压强度；H：瓦楞纸板的厚度（mm）；Z：纸箱的周边长（cm）

  （2）Wolf耐压强度计算公式：Wolf式与Mackee式同样的条件下，另加上纸箱的长宽比及箱的高度等因素推算所得之乡的耐压强度，精度较高，其关系式如下：

P=1.1772PM×Z^0.5×H^0.5（0.3228A－0.1217A²＋1）/D^0.041

P：纸箱的耐压强度（Kg）；Z：纸箱的周边长（cm）；H：瓦楞纸板的厚度（mm）；D：纸箱的高度（cm）；A：纸箱的宽长比（W/L）；Pm：瓦楞纸板边压强度。

  （3）耐压强度安全率的设计：瓦楞纸箱耐压强度的安全决定于大气的湿度、纸箱的含水率、储存时间、堆存方式、输送条件、瓦楞纸箱制造条件等因素，安全率设定过高时成本提高、不经济，过低时在存储及运输过程中，纸箱易被压溃而致内容物发生破损现象。基于前列各因素的影响，瓦楞纸箱的安全率于堆积最下层纸箱的荷重约在2—8倍，一般可分下列数种情形； a、内容物本身能承受部分重力，运输条件和仓储条件良好的场合，其安全率为2.0—2.5倍。 b、普通条件的场合，安全率为2.0—2.5倍。 c、大气湿度高，内容物具有放湿性的情形，安全率为4.0—8.0倍。

4、瓦楞纸箱抗压强度校核

 由于受生产过程中各种因素的影响，最后用选定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恒湿处理以后用压力机测试。对于无测试设备的中小型厂，可以在纸箱上面盖一木板，然后在模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。

瓦楞纸箱的抗压强度应大于瓦楞纸箱在实际堆码储存中所承受的最低负荷，即

P≥Ps

Ps=kpG(H-ho)/ho

式中P－瓦楞纸箱抗压强度，N；Pz－瓦楞纸箱堆码中承受的最低负荷，N；Kp－瓦楞纸箱抗压强度安全系数；G－瓦楞纸箱所装物品的重量，N；H－瓦楞纸箱堆码高度，cm，一般为300cm；ho－瓦楞纸箱的高度，cm。

抗压强度安全系数是根据瓦楞纸箱所装物品的储存期和储存条件决定；储存期小于30天时，kp=1.60;储存期为30～100天时，kp=1.65；储存期100天以上时，kp=2.00。

5、 简化凯里卡特公式：

瓦楞纸箱的抗压强度计算方式可按简化的凯里卡特公式计算，即：P=2.54Px·F

式中，P为瓦楞纸箱抗压强度（kgf）；Px为每厘米瓦楞原纸综合环压强度（kgf/cm）；F为常数，有关F值可查表。

（二）瓦楞纸箱堆码强度计算。

1、堆码强度和抗压强度都是纸箱设计的主要依据。而两者相比之下，堆码强度在现代包装设计尤为重要。堆码强度指仓库储藏的瓦楞纸箱包装在堆垛要塌之前所能承受的负荷，安全系数是纸箱在实际堆码情况下可以得到的安全系数。

比较简易的计算公式是：P=5.874xECTx√TxC

式中，P－抗压强度，N；ECT－边压强度，N/m；T－纸板厚度，m；C－纸箱周长，m。

从瓦楞纸箱抗压强度主要取决于纸板边压强度，又称为垂直抗压强度，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。

2、 瓦楞纸箱的堆码强度计算的实例：

纸箱抗压强度马基公式：Pmc=5.87Pm^T0.5 T Z^0.5 

沃耳福公式：Pwc=1.1772Pm^T0.5T Z^0.5(0.3228-0.1217A2+1)/H^0.041

堆码载荷：Ps=9.81G（Nmax^-1）

安全系数：K=Pwc/Ps＞1 ,

例题：产品重25kg，S-2.3A瓦0201纸箱，尺寸为370x275x518，堆码5层。查得边压强度=6370N/m，A瓦厚5.5mm,

按马基公式得：Pac=3152N

堆码载荷：Ps=981N  

安全系数：K=3.21

取堆放时间为90天，相对湿度70%，高质量纸箱，错位堆码，野蛮装卸，有印刷和开口，得Πai=3.12小于安全系数。满足要求：

3、根据客户产品堆码高度或堆码层数要求，计算出瓦楞纸箱的抗压强度的预定值：P=KxG(H/h-1)x9.8或P=K x G(C-1)x9.8

式中，P－抗压力值，N；K－劣变系数（强度系数）；G－单件包装毛重；kgH－堆码高度m；

H－箱高，m；H/h－bc g整位数，小数点后面无论大、小都入上。

注：劣变系数（强度系数）K根据纸箱所装货物的贮存期和贮存条件决定。

预定了瓦楞纸箱抗压强度以后，即可选择合适的箱板纸、瓦楞原纸来生产瓦楞纸板，确保达到瓦楞纸箱的抗压强度。

4、纸箱的抗压力值的计算方式：

空箱压力试验，看其抗压力值是否大于下式的计算结果，如符合，则可选定此款箱作该商品的外包装，如不符合，则选择大一档搭配材质的纸箱。

h

P= H ×G×K×9.807

式中：P－要求之耐压力，单位：N；H-货柜内实际装载高度，单位：m；G－纸箱毛重（含内容物），单位：kg；K－安全系数。

安全系数由诸多因素决定的，其决定因素如下表所列：

综合考虑各因素的影响，在无法明确各影响因素的程度时，K值推荐选3。

（三）瓦楞纸箱抗压强度的设计：

     1、瓦楞纸箱抗压强度仅适用于对封闭式瓦楞纸箱空箱检测，其是作为一完整包装而言，目前有许多瓦楞纸箱采用底托盘包装，瓦楞纸箱仅为箱体的一部分，即瓦楞纸箱底部为敝开式，这类包装方式在抗压方面主要是内装产品及衬垫来支撑起作用，不必要要求瓦楞纸箱抗压强度，如果一味的强调瓦楞纸箱抗压强度，一方面保证不了测定的抗压强度稳定性，又造成成本的浪费。

2、抗压测试过程分为四个阶段：第一是预加负荷阶段，以保证瓦楞纸箱与抗压试验机压板接触；第二是横压线被压下阶段，此时负荷略有增加变形量变化就会很大；第三是瓦楞纸箱侧壁受压阶段，此时负荷增加快，变形量增加缓慢。第四是瓦楞纸箱被完全破坏时为瓦楞纸箱的压溃点。读取实测值，即为抗压标准强度，每个试验数据之间的偏差越小纸箱的抗压性能就越稳定。

影响瓦楞纸箱抗压强度的因素较多，这些因素交互发生作用，只有充分认识这些因素影响的规律，才能准确预测出瓦楞纸箱的抗压强度值，以满足顾客的需求。由于受各种生产因素的影响，最后选定原材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恒湿处理以后用压力机测试。

3、瓦楞纸箱的抗压强度分为有效值与最终值，在进行抗压测试时，力值的变化有时有一定的缓冲，既当力值与变形量增加到一定阶段以后，力值停止而变形量继续增加，经过一段时间后，力值继续增加，直至纸箱的溃点，在缓冲前的力值为有效值，缓冲前的变形量为有效变形量，缓冲以后，力值虽然继续增加，但纸箱开始变形，已达不到纸箱本身的使用要求，一般情况下，单瓦B瓦变形量在7以前，单瓦C瓦变形量在9mm以前，单瓦A瓦变形量在10mm以前，双瓦BC楞箱变形量在18mm以前，双瓦AB楞箱变形量在20mm以前，测试力值应达到抗压强度的有效值。纸箱质量越好，抗压强度的有效值越高，有效值和最终值的偏差就越少。

4、耐压强度安全率的设计：瓦楞纸箱耐压强度的安全决定于大气的湿度。纸箱的含水率，储存时间、堆存方式、输送条件、瓦楞纸箱制造条件等因素，安全率设定过高时成本提高，不经济，过低时在储存及运输过程中，纸箱易被压溃而致内容物发生破损现象。基于前列各因素的影响，瓦楞纸箱的安全率于堆积最下层纸箱的荷重约在2-8倍，一般可分下列数种情形：（1）内容物本身能承受部分重力，运输条件和仓储条件良好的场合，其安全率为2.0～2.5倍。(2)普通条件的场合，安全率为3.0～3.5倍。(3)大气湿度高，内容物具有放湿性的情形，安全率为4.0～8.0倍。

（四）如何正确、有效评定纸箱抗压力或堆码测试结果是否符合标准

因抗压力或堆码测试结果具有一定的等效性，用抗压力分析可帮助我们更好理解。测评纸箱的关键指标——耐破和抗压力（或堆码），综合研究是否属于包装过度（材料设计过剩），实现包装物料的设计在整个产品制造成本中的优化贡献。

在产品检验过程中，纸箱用户评定产品是否合格时，往往产生认识上的偏差，对产品测试结果误判。如何正确认识和评定瓦楞纸箱的抗压力和堆码试验，做具体分析、探讨。纸箱抗压力、堆码测试是否符合要求必须明确两个标准：检验状态标准、物理指标标准。

1、检验状态分析

包装行业通常采用如下两个包装物料的检验状态；纸箱样式温度、湿度分别为（23±2）℃，（50±5）%，预处理24h：标准来源：SN/T02693-93《出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程》。

确定纸箱安全抗压力、堆码质量指标标准。以上两指标均可通过公式求得，指标的确定视内外销和贮存期不同而有差异。特殊情况下，如纸箱有内容物支撑的，可视实际情况定出合适的抗压力的指标值，堆码质量指标一定要由公式确定。

2、结果判定：

在标准状态下检测的纸箱抗压力若有一个纸箱力值低于抗压力指标，则可判定该批箱不合格。提高堆码测试效率的探讨；堆玛测试往往耗费较长时间，对经济、有效评定的方式还处于摸索阶段。

（1）基本原理：同款箱安全抗压力数值与堆码质量数值是相等的，样本的抗压力最低值不小于安全抗压力数值，通过检测6个纸箱的抗压力峰值的平均值，即可以确定堆码测试是否合格。我们可通过下图直观了解它们相关的关系：

 

 

 

（2）过程及方法：

我们先通过经验的测试数据了解纸箱抗压力峰值偏差情况，在标准大气条件下，经搬运、运输 、仓储等条件下的同款瓦楞纸箱抗压力峰值最大Max与最小值Min偏差约为28%，单瓦楞纸箱偏差值约33%（应剔除个别受损伤严重的箱）。

①     确定标准安全抗压力的平均值。双瓦楞纸箱标准安全抗压力的平均值取值通常应为安全抗压力的1.15（高于安全抗压值15%），单瓦楞纸箱标准安全抗压力的平均值为安全抗压力的1.18。②在标准状态下检测6个样本纸箱的抗压力峰值。③求样本纸箱抗压力峰值的算术平均值。④样本纸箱抗压力峰值的算术平均值大于标准安全抗压力的平均值，则该批纸箱合格，反之则不合格。

三、影响瓦楞纸箱强度因素与耐压强度的关系性

（一）影响瓦楞纸箱强度的主要因素

    1、纸箱堆放的温湿环境和纸箱含水率对抗压强度的影响。

纸箱对温湿环境比较敏感，温度对纸箱的抗压强度影响较小，但湿度则非常明显。随着温度和湿度的增加，纸箱的抗压强度呈明显下降趋势，在温度30℃、湿度80%RH时开始急剧下降，当温度为45℃、湿度95%RH时，抗压强度下降幅度可达60%以上，很容易造成纸箱坍塌，造成此种情况的主要原因是浆糊在高温高湿下易产生乳化现象的缘故。由于瓦楞纸板由浆糊粘合而成，通常情况下瓦楞纸板糊线部位的浆糊为固态，但如果纸箱长时间存放在高温高湿的环境，浆糊会产生乳化现象，从而造成瓦楞板粘合位脱离，导致纸箱抗压强度急剧下降。

纸箱的含水量与抗压强度成反比例关系。一般的讲，当瓦楞纸箱水分每增加1%时，其纸箱抗压强度就会下降9%左右。纸箱的生产环境、存放环境、使用环境、天气、气候等因素都会对纸箱的含水量造成影响，为保证纸箱抗压强度，尽量避免外部环境对纸箱含水量的影响，保持纸箱的干燥。

水分与压缩强度的关系：原纸长时间处在大气湿度相同的状况下，其含水率会达到平衡状态，瓦楞纸箱也具有些种性质，瓦楞纸箱的水分含量随大气湿度的增减而增减，又由于瓦楞纸箱的耐压强度亦随水分含量的增减而增减，其变化如下：

相对湿度与纸箱含水量变化比较表

                         相对湿度与纸箱含水量变化比较表

纸箱水分与耐压强度变化

   2、纸箱的堆码时间对抗压强度的影响

纸箱的抗压强度随着装载时间的延长而降低，这种现象称为疲劳现象。试验表明，在两个小时以后，纸箱的抗压强度减少是明显的，在长期载荷的作用下，只要经理一个月的时间，纸箱的抗压强度就会下降30%，90天的保管堆装就会造成大约45%的抗压强度降低，在经理一年后，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其安全系数。安全系数设计方法：

一般情况下，国内的安全系数选3~5倍。安全系数可以在各种各样的导致抗压强度的主要因素确定前提下进行计算；

K=1/(1-a)(1-b)(1-c)(1-d)(1-e)…

其中a：温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：其他因素导致的降低率

其中降低率可以参考下表：

温湿度变化	装箱后流通环境储存于干燥阴凉环境	装箱后陆地流通，但环境温湿变大	装箱后入货柜 走海运出口
抗压强度降低率	10%	30%	60%
堆放时间	堆放时间 不超过1个月	堆放时间 1~2个月	堆放时间 3个月以上
抗压度降低率	15%	30%	40%
堆放方法	角对角平行式堆码	不能箱角完全对齐 但堆放整齐	堆放杂乱
抗压强度降低率	5%	20%	30%
装卸过程	装卸一次，装卸时间很少受到撞击	多次装卸，但装卸时对纸箱撞击较少	多次装卸，装卸中常受撞击
抗压强度降低率	10%	20%	50%
其他因素	增加防水耐潮添加剂	内装物本身为贵重易损物件，对纸箱的保护性要求非常高
抗压降低率	10%	60%

堆积日数与耐压强度的关系：瓦楞纸箱在荷重状态下，长时间堆积保存会产生疲劳现象，纸箱耐压强度逐渐下降。

   3、纸箱的堆码方式对抗压强度的影响

纸箱竖楞方向承受的压力大大超过横楞方向，纸箱堆码时应保持竖楞方向受压。在纸箱的整个承压过程中主要是四个角受力，约占整个受力总量的三分之二，箱角部位承受的压力最高，离箱角越远，承压力越低，因此应间量减少对纸箱四个角周围瓦楞的破坏，在堆码时应尽量保持箱角与箱角对齐叠放。

纸箱堆码方式很多，但总结起来可分为两种形式：纵行堆码和交替堆码。采用纵行堆码时，纸箱的抗压强度下降18%左右，而交替堆码的强度下降为55%左右，交替堆码不易侧倒。下面几种堆码方式按abcdef顺序对纸箱抗压强度的降低依次加大。

 

 

堆积方式对耐压强度的影响：通常堆积方式分为：a、上下平行堆积；b、井字堆积；c、砌砖式堆积；d、中间堆积；e、十字堆积。

耐压强度以a的方式最优，但是，纸箱长度太长时容易倒，b、c的堆积方式较为稳固，耐压强度约减少20-30%，d的堆积方式，耐压强度降低30-40%，e的堆积最差，耐压强度仅为a的20-30%。如在每一层间加放一层垫片，则其压强度均增强a方式增加10-15%，b方式增加30-40%，d方式增加50-60%。

   4、纸箱印刷工艺对抗压强度的影响

纸箱版面的印刷面积、印刷形状及印刷位置对纸箱抗压强度的印象程度各不相同。总的来说，印刷面积愈大，纸箱抗压强度的降低比率也愈大。满版实地，块状及长条状印刷对抗压强度的影响比较大，设计时应尽量避免。就纸箱印刷位置而言，印刷在正侧面中间部位较边缘部位的抗压高。

大量试验数据显示，单色印刷使纸箱的抗压强度降低6%~8%，双色及三色印刷使纸箱的抗压强度降低10%~15%，四色套印及整版实地印刷使纸箱抗压强度下降约20%。对于多色印刷，采取先印刷，再覆面模切的预印加工工艺可以有效降低纸箱因印刷而造成抗压强度减损的幅度。

印刷方式对耐压强度的影响：（印刷过程：制版→排版→贴板→上机调试→印刷→模切），印刷过程中要严格控制好压力，一般压印2mm，纸箱的耐压强度受印刷方式、印刷面积及印压的影响最大。

    a、印刷方式：油性印刷和Flexo印刷可分为两种方式比较（a）两侧面呈带状印刷（b）两侧面和两端面呈带状印刷，印刷面积逐渐扩大。（a）情况：Flexo印刷约降低10%，油性印刷约降低25%；（b）情况：Flexo印刷约降低15%，油性印刷约降低38%。

    b、印刷面积：（a）整版印刷约降低40%；（b）横带状印刷，纸箱中央部位，宽度5cm时约降低35%纸箱上缘部位，宽度5cm时约降低30%纸箱上缘及下缘部位各宽5cm时约降低37%；c、印压：印压大小与耐压强度的变化取决于文字印刷、图案印刷的深浅。

   5、手提孔位置的影响： a、手提孔的面积愈大，耐压强度愈低；b、手提孔的位置愈接近上盖和下底，耐压强度愈低；c、手提孔的位置愈接近纸箱两侧，耐压强度愈低；d、手提空在纸箱的中央部位时，耐压强度约降低2-4%；在纸箱上下端级两侧时，耐压强度约降低10%。

6、瓦楞纸板的楞型对纸板抗压强度的影响

人们把发明的第一个瓦楞形状定为A型瓦楞，其次发明了B型瓦楞，后来又发明了介于A、B楞型大小之间的C楞，之后发明了E楞，而后又出现了较大的D楞、K楞。近年来，人们又研发了微型瓦楞，有F、G、N、O等楞型。

目前最常用的瓦楞类型为A、B、C、E和K五种，国内外生产瓦楞纸箱最常用的是A、B、C三种楞型及其组合，瓦楞纸板边压强度的高低依次为AB、BC、A、C、B，另外根据纸箱箱型选择合适的楞型也很关键，在人们的意识中，往往认为楞型越大，纸箱的抗压强度越高，而容易忽视楞型对变形量的影响。实际上，楞型越大，纸箱的抗压强度越大，变形量越大；楞型越小，纸箱的抗压强度越小，变形量越小。如果纸箱过大，楞型却很小，纸箱在抗压测试时就很容易被压溃；纸箱过小，楞型却很大，抗压测试时会造成变形量过大，缓冲过程长。

纸箱的型式对耐压强度的影响：外装用瓦楞纸箱以A-1型使用最多，就纸箱的耐压强度与其他箱型比较：a、同材质的A瓦楞单层纸板；b、试验箱型：A-1型、A-5型、C-1型、D-1型、D-2型等六种；c、纸箱的外尺寸：335*365*245mm；d、试验条件：n=10，温度20 ℃，湿度65%R，H。。调制24小时侯测定；e、试验结果：以A-1型纸箱的耐压强度为100。所得结果如下表

 

 

7、 纸箱的周长、高度尺寸及长宽比对抗压强度的影响

（1）纸箱的周长影响

在用料和楞型相同的情况下，纸箱周长的增长与抗压强度的增长会形成一种变化的曲线，开始纸箱的周长越长，抗压强度越高，但随着纸箱周长的加大，增加了志向的不稳定性，在纸箱周长达到一定阶段后，所能承受的抗压强度会呈现按一定比例递减。

（2）纸箱的高度影响

 

 

高度在100mm~350mm是，抗压强度随着纸箱的高度增加而稍有下降；高度在350mm~650mm之间时，纸箱的抗压强度几乎不变；高度大于650mm时，纸箱的抗压强度随着高度增加而降低。主要原因是随着纸箱的高度增加，其稳定性也会相应地增加。

（3）纸箱的长宽比影响

一般情况下，纸箱的长宽比在1~1.8的范围内，长宽比对抗压强度的影响仅为±5%。其中纸箱的长宽比RL=1.2~1.5时，纸箱的抗压强度最高。纸箱的长宽比为2：1时其抗压强度下降约20%，因此确定纸箱尺寸时，长宽比不宜超过2，否则会造成成本浪费。

纸箱的长度、宽度、高度：a、周遍长愈大，纸箱的耐压强度愈高； b、纸箱高度一定、周长一定，宽度为长度的0。6倍时的耐压强度为最强；c、纸箱的长度与宽度一定时，高度字10cm开始，每10cm为一个间隔增加作比较：（a）高度为10cm-35cm的间变化最大，强-弱；（b）高度由35cm增高至55cm，耐压强度约增加10%；（c）55cm-70cm-90cm呈U字型的变化但极缓慢。

8、纸箱各部位受力情形：纸箱各部位受力的分布以四个角的受力为最大,中央部位受力最小。

 9、纸箱的初期耐压强度及残余耐压强度：纸箱在使用过程中，在堆存初期所能承受的耐压强度称为初期耐压强度，此强度为纸箱设计时所需的耐压强度。纸箱在压溃前所承受的耐压强度称为残余耐压强度，约为初期耐压强度的50%，此转折点为纸箱设计上十分重要的一环。初期提高残余耐压强度有下列方法：a的基重，由125g/提高为160g/，其残余耐压强度可由50%提高60%；B选择强防水性的原纸。

10、瓦楞纸箱的压缩变形量：瓦楞纸箱的设计除要注意纸箱本身的各种强度外，同时也应注意受压变形量的问题，变形量最大为A瓦楞，其次为C瓦楞，再次为B瓦楞，其情形和各型承受压力的大小相反，如已知B瓦楞的耐压强度已够用，则采用B瓦楞，因B瓦楞的变形量最小。

11、必要耐压强度：前述各种因素均足以影响瓦楞纸箱耐压强度，且分别导致耐压强度呈不同比例的劣化，所以，瓦楞纸箱的必要耐压强度公式如下；

P=X（1-a）(1-b) (1-c) (1-b) (1-e)

P瓦楞纸箱的必要耐压强度；X最底部纸箱的荷重；a-e 各种条件的劣化率；a:储存条件劣化率（10日）——35%；b:大气条件劣化率（90%RH）——35%；c:正常堆积劣化率——20%；d:装卸输送的振动与冲击劣化率——15%；e:印刷劣化率——10%。

由以上a-e的各种足以影响瓦楞纸箱的劣化率等因素，将这些因素转化为最低层纸箱所能承受各种各种条件的最适安全率，所以，整体的公式可转化为如下的公式：P=（总层数—1）X（每箱重量X安全率）+（栈板重÷最底层箱数X安全率）

12、纸箱的放置方法对抗压强度的影响

装满货物的纸箱，可能有三个放置方向，即平放、横放和竖放。平放是瓦楞垂直于地面，也是正确的放置。横放和竖放均会导致不利结果。如平放强度为100，则横放和竖放的强度分别为60和40。这就要求在仓库堆码或在运输工具上都应该采取正确的放置方法。

13、纸箱的生产工艺对抗压强度的影响

通过试验得出，在同样条件下，纸箱的横压线每加宽1mm，纸箱的抗压强度下降90N~130N，变形量增加约2mm。压线过宽，会造成纸箱在抗压测试时力值增加缓慢，有效力值小，最终变形量大。为保证抗压强度，我们应尽量改善生产工艺，降低各工序对纸箱抗压强度的影响。

例如纸箱在进行模切加工过程中，由于受到外部重压，纸箱的瓦楞会受到不同程度的损害，因而抗压强度也会下降。比较而言，平压平模切对抗压强强度影响较小，圆压圆及圆压平模切对抗压影响则大一些。譬如与印刷机连动的弧型横切，可导致纸箱抗压强度减少25%以上。为能很好地封上纸箱的封盖，在模切工序中，如进行高低压线加工会使纸箱的抗压强度降低10%~20%。预防降低的方法通常是在高低线下再加一条杠线或者是高线采用比较粗的杠线。

 

（二）瓦楞纸箱配纸优化设计实例分析

以某企业产品为例：每箱重量（含纸量）：3Kg。每块栈板堆栈高度为：25层。每层箱数为24层。纸箱尺寸：365×315×135。栈板重量：100Kg。采用两块栈板堆安全系数订为：3.5。

1、必须耐压强度：P=（25-1）×（3×3.5）+（100÷24×3.5）=266.6Kg

2、纸箱配纸设计：P=PX×F（Z）

Z（纸箱周长）=（36.5+31.5）×2=136cm

F（Z）纸箱周边长函数：A楞：23.08  B楞：18.88（查表）

P=PX×F（Z）

266.6= PX×23.08   PX=11.55（芯纸为A楞）

266.6= PX×18.88   PX=14.12（芯纸为B楞）

PX：（外里裱面纸环压强度值+芯纸环压强度值×瓦楞率）÷6

单层（A楞或B楞）PX=（RC1+RC2+c×Rcm）/6

R_C1：外表面纸环压强度值；R_C2：里裱面纸环压强度值；R_cm：芯纸环压强度值

C：瓦楞率，A楞：1.532，B楞：1.361

  （1）配纸设计：B2280—SA140—B2280

PX=（30.8+1.523×14+30.8）/6=13.83

P=PX×F(Z)=13.83×23.08=319.2(耐压强度)

破裂强度:6.2+6.2=12.8

      （2）配纸设计：B4240－SA140－B4240

    PX=(24+1.532×14+24)/6=11.57

    P=PX×F(Z)=11.57×23.08=267(耐压强度)

    破裂强度:3.9+3.9=7.8

      （3）配纸设计：B2200-SA180-B2200

    PX=(21+1.532×21+21)/6=12.36

    P=PX×F(Z)=12.36×23.08=285.3(耐压强度)

    破裂强度:4.4+4.4=8.8

    由以上配纸设计可选择适当的配纸配方,其相对的耐压强度与破裂强度则可制订.所以,此纸箱的标准为配方:B4240—SA140—B4240、耐压强度267kg/cm2以上、破裂强度7.8kg/cm2以上。

    综上所述：在设计手封箱与机包箱时，一般以手封箱为标准，同样尺寸、相同抗压强度要求的手封箱与机包箱，机包箱的配纸要比手封箱的要好，两者差60kg，以提高所用新纸的性能。所以在设计机包箱时要加60kg的耐压来设计，这主要从原纸物性方面考虑。

边压强度是检验纸板性能的一个指标，P=5.87×Pm×（H×Z)1/2此公式为经验公式，用此公式计算仅从未经过印刷的平板角度来考虑纸箱能达到的抗压强度，所以用加压强度作为检验纸箱的标准是不合理的，要以边压为标准，那么也应该用印刷面来测试才能反映真实的结果。

    Pm—瓦楞纸的边压强度 H—瓦楞纸厚度  Z—纸箱的周边长

四、合理包装是一个系统工程

（一）物流合理化即根据物流活动的客观规律，各物流环节部门共同采取有效措施，以最低的物流成本，达到最佳的物流效益及满意的服务水平。

1、包装是物流运输的载体，包装在物资流通中有三大功能：保护商品、方便储运、促进销售。包装的保护功能应使商品在运输、装卸、储存等整个流通过程中，不因爱外界环境条件的作用而破损。合理的包装应是以下最低的成本。实现包装的功能。合理包装的标准应视各行业的具体要求而定，但一般应雹括以下几方面：即对内装物质量的保护程度要适当；包装材料与容器要安全；包培育容量要恰当，要便于搬运、携带与销售；包装费用与内装物要适当；包装废弃物要易于处理。

（1）、掌握流通实况，发挥最经济的保护功能。包装的保护功能应使商品能承受流通过程中各种环境的考验。因此，包装设计前应通过有关测试和调查阅有关流通环境资料等手段来掌握环境实况，对不同的环境条件，采取不同的包装设计。如为避免外力作用下内装物破损，可设计缓冲包装；为避免温湿度的影响，可设计防潮、防水包装。

（2）、实行包装标准化。标准化是提高企业经济效益而采取的一种必不可少的科学管理方法。采用标准化设计，能减少设计时间，稳定包装质量，降低包装和流通成本，取得明显的经济效益。

（3）协调与生产的关系。包装是物流过程的第一步，同时也是产品生产的最后一道工序。因此，它同产品的生产过程紧密相关，二者应协调一致，作到包装与生产同步，防止产品积压，为此包装设计应和产品大批量的生产工艺一起考虑，其中包括包装材料的先择和加工方法的选取定。

（4）、注意装卸及开箱的方便性。货物流通过程中都必须装卸，因此包装必须便于装卸，以取得在物流中减少破损的直接经济效益。为此，凡手工装卸的货物应有适当的重量，为使人的疲劳程度最小，每一包装单位重量限于20kg，体积限于长*宽*高 =700*800*400mm为宜，连续卸重量不宜超过人体的40%，对于大型容器和包装，其重量和体积应与所采用的装卸机械相适应。如用叉车装卸，包培育件厚度应与叉车高度相适应；用船吊装货物，重量不得超过3t.

（5）便于废弃处理。据统计，包装废弃物约占城市垃圾的20%，它对城市环境污染的影响是不可忽视的，因此包装材料应便于废弃处理。如瓦楞纸箱的废弃处理性能就较好，其中一部分可用来包装低档商品，另一部分不能复用的，可生产再生纸浆。

2、优化包装设计的方法

应用价值工程优化包装设计。价值工程是一门技术与经济相结合的应用科学。主要目的是用最少的成本实现产品或系统的必要功能，提高产品的价值。价值的含义是产品或系统的功能和实现这个功能所耗费用（成本）的关系。其原理关系为：价值=功能/成本

上述关系式表明消耗多，创造功能小的，价值就低，反之，则价值就高。