李秀華, 宋 媛

(合肥學院 經(jīng)濟與管理學院，合肥 230601)

0 引 言

瓦楞紙箱是一般的紙質(zhì)器具，是用不同類型的瓦楞紙板制成的。它作為包裝制品有著非常廣泛的應(yīng)用，并且用量一直居于各種包裝制品之首。瓦楞紙箱和托盤、周轉(zhuǎn)箱一同被稱為物流單元化器具，它不僅可以對貨物運輸起到一定的保護作用，而且也可以實現(xiàn)貨物在運輸過程中的規(guī)格化與效率化，提高運輸裝卸搬運效率，降低物流成本。

抗壓強度是指瓦楞紙箱在整箱壓縮試驗機均勻施加動態(tài)壓力致使箱體破損時的最大壓力負荷量以及箱體變形量。抗壓強度測試過程可以分為以下4個階段：(1)預(yù)加負荷階段，確保瓦楞紙箱與整箱壓縮試驗機的上壓板充分接觸。(2)瓦楞紙箱橫壓線被壓下階段，此時壓力負荷量在增加，瓦楞紙箱的變形量變化很大。(3)瓦楞紙箱側(cè)壁承受壓力階段，此時壓力負荷量增加較快，瓦楞紙箱變形量增加緩慢。(4)瓦楞紙箱完全被破壞階段，此時箱體的變形量為瓦楞紙箱的壓潰點。

瓦楞紙箱在物流倉儲、運輸包裝環(huán)節(jié)的應(yīng)用越來越廣泛，環(huán)境溫濕度變化對瓦楞紙箱力學抗壓性能影響比較大。瓦楞紙箱在不同環(huán)境溫濕度條件下，承受各種外在的載荷如壓縮、沖擊等時會呈現(xiàn)不同的力學特性?？箟簭姸炔粌H僅反映的是整個制箱過程工藝的綜合特征，同時又會直接影響到瓦楞紙箱的使用安全，從而會進一步影響瓦楞紙箱對被包裝物的保護，所以研究環(huán)境溫濕度條件對瓦楞紙箱的正確使用起到很大的作用。

1 相關(guān)研究現(xiàn)狀

在瓦楞紙箱力學性能研究中，國內(nèi)的眾多學者進行了大量的研究，為瓦楞紙箱實際應(yīng)用做出了一定的貢獻。王俊麗[1]用試驗的方法研究了瓦楞紙箱的含水率從7.7%增加到16.4%時,對瓦楞紙箱力學性能的影響，結(jié)果表明:瓦楞紙箱的力學性能隨紙箱含水率的增加而下降。郭娟等[2]通過測定瓦楞紙板在環(huán)境相對濕度分別為92%、70%、50%下的吸濕率，得出不同濕度條件對瓦楞紙箱壽命的影響規(guī)律。張麗等[3]采用回歸分析法建立了環(huán)境濕度與震動傳遞率、固有頻率、阻尼系數(shù)以及阻尼比之間的單因素關(guān)系模型，實驗表明，環(huán)境濕度對紙板的防震性能有明顯的影響。徐雪萌[4]在實際生產(chǎn)中，可以利用經(jīng)緯線紙制造高強度的低溫防潮箱，以適應(yīng)冷鏈物流環(huán)境，也可以制作低克重高強度紙箱，以節(jié)約紙箱用紙量。姚晶晶[5]通過對比不同溫濕度條件下瓦楞紙箱主要物理性能指標，測試、對比、分析不同相對濕度與瓦楞紙箱性能指標之間的關(guān)系。郝曉秀[6]認為當環(huán)境相對濕度增大時，瓦楞紙箱因吸水造成其抗壓強度下降，并且不同楞型紙箱抗壓強度會隨濕度變化而變化。

本文主要是通過在溫度和濕度變量變化的基礎(chǔ)上研究瓦楞紙箱的抗壓性能的變化規(guī)律，從而為生產(chǎn)企業(yè)和倉儲企業(yè)提供更好的建議。

2 瓦楞紙箱的應(yīng)用背景分析

近幾年來，隨著綜合經(jīng)濟水平的提升，很多領(lǐng)域也都迎來了快速發(fā)展的新時期，瓦楞紙箱包裝也趕上這趟順風車強勢而起，被廣泛的應(yīng)用于生活的很多方面。

物流包裝是快遞運輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，快遞業(yè)務(wù)量的快速增長擴大了對包裝尤其是紙質(zhì)包裝的需求。據(jù)國家郵政局統(tǒng)計，2016年，我國快遞服務(wù)企業(yè)業(yè)務(wù)量累計完成312.8億件，同比增長51.4%；業(yè)務(wù)收入累計完成3 091.4億元，同比增長43.5%。[7]伴隨著大量快遞而來的就是堆積成山的快遞垃圾，包括塑料袋、瓦楞紙箱、膠帶等多個種類，其中瓦楞紙箱使用量占到快遞總業(yè)務(wù)量的一半左右，這對于與電商企業(yè)合作的紙質(zhì)包裝企業(yè)的發(fā)展有不小的促進作用。

可以說依托快速擴張的網(wǎng)購市場，快遞行業(yè)也將迎來發(fā)展的黃金時期。隨著網(wǎng)購規(guī)模的持續(xù)擴大，預(yù)計未來幾年快遞業(yè)對包裝需求量也將保持較快速度的增長。瓦楞紙箱比較輕便，不僅能對商品起到保護作用，而且又便于裝卸搬運，可以說在越來越重視環(huán)境保護的今天也是備受青睞且具有良好發(fā)展前景的，然而，事實上卻并非如此。

2017年瓦楞紙箱市場價格也不斷迎來利好消息，不斷提高的快遞業(yè)務(wù)量，使瓦楞紙箱的使用量不斷增加，卻也導致最近紙業(yè)市場漲價潮不斷襲來。自2017年年初以來，瓦楞紙箱市場價格上漲的消息就不斷出現(xiàn)，有很多廠家表示供應(yīng)鏈上游紙板原料廠商的提價是造成瓦楞紙箱成本上升的主要因素。這也直接導致紙企之間原料爭奪異常激烈，經(jīng)常有錢收不到廢紙的情況發(fā)生。在正常情況下，企業(yè)廢紙庫存量可以滿足20天的生產(chǎn)需要，而現(xiàn)在廢紙庫存量也就只能用3天，如果再碰上接連陰雨天氣，原料供應(yīng)就會更加緊張。2017年初瓦楞紙板出廠價最低為每噸2700元左右，在原材料漲價之后，瓦楞紙板價格已經(jīng)漲到每噸3 800元左右，不少大型造紙企業(yè)也都接連宣布漲價或直接發(fā)出漲價函。據(jù)統(tǒng)計分析2017以來已有至少15家造紙廠發(fā)出了漲價函，漲幅在每噸50～200元不等。隨著瓦楞紙箱的需求日益增多，價格漲幅也在不斷提升，瓦楞紙箱的耐用性也迫切需要加強。

3 瓦楞紙箱抗壓強度試驗方法與過程

3.1 試驗所需瓦楞紙箱箱型[8]

瓦楞紙板材質(zhì)是三層普通A瓦楞紙板，根據(jù)現(xiàn)有瓦楞紙箱的尺寸，可以把紙箱分為A、B兩組進行試驗，每組分別做3個紙箱并取其平均值作為試驗的分析依據(jù)，A、B兩組試驗的瓦楞紙箱尺寸如下表1所示：

表1 瓦楞紙箱尺寸

3.2 試驗?zāi)康?/h3>

通過分析和檢測瓦楞紙箱在不同溫濕度環(huán)境下抗壓強度性能的變化規(guī)律，可以全面評估環(huán)境溫濕度對其抗壓強度性能的影響，對瓦楞紙箱作為運輸包裝件的緩沖材料做出更加合理的建議。

3.3 試驗設(shè)備

3.3.1 可程式恒溫恒濕試驗箱概述

可程式恒溫恒濕試驗箱是用于材料及零部件在高溫、低溫、交變濕熱或恒定試驗溫度環(huán)境變化后的存儲、運輸和使用時的參數(shù)及性能變化的適應(yīng)性試驗。

所用可程式恒溫恒濕試驗箱的技術(shù)參數(shù)如下表2所示。

表2 可程式恒溫恒濕試驗箱主要技術(shù)參數(shù)

3.3.2 電子式整箱壓縮試驗機概述

電子式整箱壓縮試驗機是抗壓強度測定試驗采用的試驗設(shè)備，主要用于各類中小型瓦楞紙箱的抗壓強度試驗或其他材料制成的抗壓強度小于10KN的包裝容器的整箱抗壓強度檢測與試驗。其主要由兩塊面積適合的壓板和控制系統(tǒng)組成，其中一塊是緊固在此設(shè)備底部的支撐板，另一塊是上部加壓板。

電子式整箱壓縮試驗機是進行瓦楞紙箱包裝容器抗壓強度試驗的理想設(shè)備，設(shè)備的性能和指標需符合GB4857.4《包裝、運輸、包裝件壓力試驗方法》和輕工行業(yè)標準QB/T1048《紙板及紙箱抗壓試驗機》等標準的有關(guān)規(guī)定與要求。[9]所用電子式整箱壓縮試驗機的主要技術(shù)參數(shù)如下表3所示：

表3 電子式整箱壓縮試驗機主要技術(shù)參數(shù)

4 試驗條件和試驗步驟

環(huán)境溫濕度對瓦楞紙箱的性能影響較大，溫濕度條件不同，測得的抗壓強度也會有很大差異。為了能獲得真實客觀的試驗數(shù)據(jù)，試驗前需對試驗樣品進行溫濕度平衡預(yù)處理[10]。綜合考慮國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)每月平均相對濕度，以及可程式恒溫恒濕試驗箱的有效溫濕度控制范圍，確定試驗的相對濕度為30%和50%，相對溫度為23℃和35℃，并各自處理12h 后進行對比試驗。

試驗步驟：

(1)把A、B兩組樣品分別放在可程式恒溫恒濕試驗箱內(nèi)；

(2)對于A組、B組樣品分別設(shè)定三組對比試驗，溫濕度分別為(23℃、50%)、(23℃、30%)、(35℃、50%)；

(3)對A組、B組試驗樣品處理時間均為12個小時；

(4)取出處理后的樣品, 把A組、B組各試驗樣品分別放在電子式整箱壓縮試驗機的兩個加壓板之間，且距離上壓板一定距離；

(5)在電子式整箱壓縮試驗機控制軟件中設(shè)定上壓板的運行速度；

(6)開始運行，預(yù)加負荷使上壓板接觸試驗樣品，后對其施加壓力且至樣品壓潰點時，此時控制軟件記錄樣品所承受的最大壓力負荷值及樣品箱體最大變形量曲線圖；

(7)統(tǒng)計試驗，A組、B組樣品分別得出三組數(shù)據(jù)如下表4和表5所示。

表4 不同溫濕度環(huán)境下A組紙箱的抗壓強度

表5 不同溫濕度環(huán)境下B組紙箱的抗壓強度

5 試驗結(jié)果分析

A組瓦楞紙箱在不同溫濕度環(huán)境下試驗數(shù)據(jù)折線圖如下圖1所示：

B組瓦楞紙箱在不同溫濕度環(huán)境下試驗數(shù)據(jù)折線圖如下圖2所示：

圖1 A組瓦楞紙箱試驗數(shù)據(jù)折線圖 圖2 B組瓦楞紙箱試驗數(shù)據(jù)折線圖

通過折線圖得出：(1)環(huán)境溫度為23℃，環(huán)境濕度從30%升高到50%時，A組、B組瓦楞紙箱的抗壓強度都隨之降低。(2)環(huán)境濕度為50%，環(huán)境溫度從23℃升高到35℃時，對于A組、B組瓦楞紙箱的抗壓強度都隨之增強。

在不同溫濕度環(huán)境條件下，對A、B兩組瓦楞紙箱進行了抗壓強度的測試，測試結(jié)果表明：在有效溫濕度控制范圍內(nèi)，隨著環(huán)境溫度升高，紙板的含水率不斷降低，瓦楞紙箱抗壓強度隨之升高；環(huán)境濕度升高，紙板含水率不斷増加，瓦楞紙箱抗壓強度隨之降低。

6 結(jié) 論

環(huán)境溫濕度變化影響瓦楞紙板的含水率變化，而瓦楞紙板的含水率高低又是影響瓦楞紙箱抗壓強度變化的直接因素。所以在有效溫濕度控制范圍內(nèi)，瓦楞紙板含水率越高，瓦楞紙箱的抗壓強度越低，反之，瓦楞紙板含水率越低，瓦楞紙箱的抗壓強度越高。

瓦楞紙箱在生產(chǎn)和流通過程中會受到環(huán)境溫濕度高低的影響，這就需要生產(chǎn)企業(yè)要合理地控制生產(chǎn)和流通環(huán)境的溫濕度條件，同時瓦楞紙箱使用企業(yè)也需要考慮貨物目的地的環(huán)境溫濕度情況，由于我國南方地區(qū)比較潮濕,相對濕度比較大，當貨物從北方運輸?shù)綕穸容^高的南方時，或者需要水路運輸時，要選擇合適的瓦楞紙箱[11]。

另外,在瓦楞紙箱的生產(chǎn)過程中,可以采用在其表面涂一層防潮材料等方法，使水和油無法與瓦楞紙板材料表面直接接觸，降低瓦楞紙箱的含水率，從而達到防潮的效果，使瓦楞紙箱的抗壓強度性能處于最佳的狀態(tài)，更好的保護內(nèi)包裝物。