《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第七篇 包装性能测试

第二章　包装容器测试

第一节　纸包装容器测试

（二）瓦楞纸箱的静态强度测试

1．压缩强度试验

瓦楞纸箱压缩强度试验是利用压力实验机对瓦楞纸箱进行静态压缩强度测试的一种方法，以测定瓦楞纸箱在流通和仓贮过程中承受压力时的耐压强度及对内装物的保护能力。国家标准GB／T4857．4—92中有较详细的规定。

（1）试验原理。将试样置于压力试验机两平行压板的中间，然后均匀施加压力并记录负载和压板位移，直到试验纸箱发生破裂为止，或者直到负载或压板位移到预定位置为止。

（2）试验设备。试验设备是由压力试验机和记录装置两部分组成。压力试验机包括传动和加压两部分，通过机械或液压传动，以（10±3）mm／min的加载速度给加压装置提供压力，并能够根据被测纸箱的承载能力调整压力范围。加压装置由上下压板组成，压板的尺寸应大于与其接触的试样的尺寸，两压板之间的最大行程应大于试样的高度。压板还应平整、坚硬，当压板水平放置时，板面最低点和最高点的高度差应不超过1mm，当把试验机最大负载定额的75％施加到压板中心处100mm×100mm×100mm的硬木块上时，压板上任意一点的变形量不得超过1mm，且木块不发生破裂。

记录装置将试验过程中的载荷变化值和位移量记录下来，并保证所记录的负载误差不得超过施加负载的±2％，压板的位移误差为±1mm。压缩强度试验装置如图7－2－3所示。

图7－2－3　压力试验机组成原理图

1—放大器　2—记录仪　3—电子秤　4—上下压力板　5—纸箱试样

6—位移传感器　7—力传感器

（3）试验方法。对试样各部分进行编号，并选定合适的条件对试验纸箱进行温、湿度预处理。供试验用的纸箱的数量应在3个以上，且试样组装好后要按实际使用时的要求进行必要的密封、捆扎等。

将试验条件调到与预处理相同的条件下进行测试，其测试内容因要求不同而分为两种。

①平面压力试验：将试验纸箱按图7－2－4所示的状态放在试验机上下压板的中心部位，使上压板与试样充分接触，按照双面单瓦楞纸箱为196N，双面双瓦楞纸箱为392N的初始负载，以（10±3）mm／min的均匀速度对试样施加压力。在记录下纸箱抗压载荷值和压缩变形量的同时，记录下纸箱压溃时的状态。纸箱的破坏状态可以是发生在预定变形和预定破损时，或是载荷达到预定值和最大值时，以及箱体结构遭到破坏时。

图7－2－4　纸箱压缩试验示意

平面压力试验中包括有上下顶面压缩试验、侧面压缩试验和端面压缩试验。

②对角和对棱压缩试验：对角和对棱压缩试验示意图如图7－2－5所示。

对角压缩试验需配备有120°圆锥孔的金属附件一对，该附件孔的深度不得超过30mm。

对棱压缩试验需备有金属直角沟槽一对，且沟槽的深度和沟槽的角度应不影响试验样品的压缩强度。

试验时，将附件放在试验机上下压板的中心对称位置上，保证对角或对棱的试验位置。然后对被测纸箱以（10±3）mm／min的速度施加载荷，同时记录纸箱所能承受的载荷值和压缩变形量及破损情况。

图7－2－5　对角、对棱压缩试验

（1）对角压缩试验　（2）对棱压缩试验

2．瓦楞纸箱耐折强度试验

瓦楞纸箱的耐折强度是指箱纸板在一定张力下，所能承受的往复180°折叠的次数。这是一种常用测试方法，详细内容可参见GB1538—79中的有关内容。

这里介绍一种以箱纸板耐折弯曲强度来表示纸箱耐折强度的测试方法。测试原理如图7－2－6所示。

图7－2－6　纸箱耐折强度试验

（1）试验尺寸；（2）开始状态；（3）结束状态

1—折曲线；2—固定卡头；3—试样；4—三角支撑臂；5—指针

试验前先将被测瓦楞纸箱的箱板材料制成长150mm，宽100mm，且在长120mm处有一条折曲线的试样，如图7－2－6（1）所示。

将试样放置在试验机上，试样的一端固定于可以垂直移动的夹头上，试验的另一端与具有三角支撑的杠杆接触，且使试样呈水平状态，如图7－2－6（2）所示。试验开始时，以（300±10）mm／min的速度向下移动固定夹头，直至试样折线部分完全弯曲，如图7－2－6（3）。此时箱纸板上的最大载荷值就是瓦楞纸箱的耐折度。

3．瓦楞纸箱接合强度试验

瓦楞纸箱的接合方法主要有胶带粘合、粘合剂粘合和金属钉接合三种方式。每一种接合方式的接合强度各有不同，其中胶带粘合与粘合剂粘合的接合强度不受瓦楞纸箱强度的影响，而金属钉接合的强度与纸箱的强度呈一定的正比关系。各种接合强度的比较见图7－2－7。

图7－2－7　各种接合强度比较

目前，用以测定纸箱接合强度的方法主要有拉力试验测试法、压缩试验测试法、实用试验法、跌落试验法等，其中又以压缩试验测试法最为常用。这里就以此为例加以简单的介绍。

如图7－2－8所示，接合强度的测试方法是将纸箱的接合部分沿折线切取试样，试样尺寸如图7－2－9所示。然后沿中央折线，将试样折曲呈90°角，再将试验两端变折后固定在试验支架上，使其相当于纸箱接合部分内侧的状态。在已固定的试样上方，用一个带有直角三角柱的金属件对正接合部分，然后用压缩试验机由上向下通过直角三角柱对接合部分施加压力，并测取接合部分发生破坏时的最大载荷值。计算接合部分单位长度上的承载能力，再以此计算纸箱的接合强度值。

图7－2－8　纸箱接合强度试验示意

图7－2－9　纸箱接合强度试验试样尺寸

4．瓦楞纸箱封合强度试验

瓦楞纸箱的封箱方式也有胶带粘合、粘合剂粘合和金属钉粘合三种方式。无论使用哪种方式，都要求具有足够的封合强度，以保证包装内容物的完整。这里介绍一种利用压缩试验机测试瓦楞纸箱封合强度的试验方法。

如图7－2－10所示，试验装置是一个木制框架，它由四个侧面构成，通过敞开的半个侧面观测整个试验过程。木框的内部尺寸应与所测纸箱的外部尺寸相对应，高度应比被测纸箱高出10cm以上。

在室温条件下，将试样放入木制框架内，把未封碱的一侧的折页盖折到木框外侧并固定住。

图7－2－10　瓦楞纸箱封合强度试验装置

用一个木制的加压附件置于箱体的中心位置，然后用压力试验机对封合部分施加压力，如图7－2－11所示。当箱体底部折页盖对接部分随压力增加而逐渐膨胀，并出现与内折页盖分离掉底现象时，其最大载荷值即为纸箱的封合强度。

图7－2－11　瓦楞纸箱封合强度试验方法

1—载荷；2—附件；3—纸箱的折页盖；4—胶带；5—木制框

5．瓦楞纸箱局部冲击强度试验

瓦楞纸箱局部冲击强度试验是根据瓦楞纸箱包装件在流通过程中的受力特点，检测瓦楞纸箱外表面受到局部冲击力作用时对箱体的破坏程度。

（1）试验装置。试验装置主要由瓦楞纸箱定位台和试验冲击头组成。

瓦楞纸箱定位台是由水平与垂直平面组成的刚性体，且均为光滑平面。垂直面的高度应高出被测箱体的高度。

试验冲击头是提供试样局部作用力的装置。目前有直角形、球面形和三面锥角形三种表面接触形式，如图7－2－12（1）所示。试验中根据要求选定一种适宜的冲击头。此外还应有冲击摆和夹头。冲击摆可以在不同的摆落高度获得冲击能量，由夹头按照试验要求装夹对应的试验冲击头。其试验装置如图7－2－12（2）所示。

图7－2－12　局部冲击试验装置与冲击头形式

（2）试验方法。将被测试纸箱置于定位台上，选择冲击头的形式，按预定位置所设定的冲击能量对纸箱进行冲击试验。记录每一次冲击头下落高度差与瓦楞纸箱保护性之间的数据，来检测纸箱在相应部位的抗局部冲击强度。

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