包裝盒和印刷紙的可靠性測試

堅(jiān)固、輕便又便宜的瓦楞紙是世界各地廣泛使用的可回收包裝材料。

瓦楞紙內(nèi)部由夾在襯板之間的波浪介質(zhì)組成，包含單層或多層的紙板，通常可將其制成紙箱。不管出于增強(qiáng)或絕緣為目的，大多數(shù)制造商都會(huì)對(duì)其產(chǎn)品以及制造紙板的材料進(jìn)行廣泛的測試。許多箱子會(huì)根據(jù)客戶需求進(jìn)行制造，這些測試的目的是提高紙版強(qiáng)度，同時(shí)地降低組件材料和重量帶來的成本。

與傳統(tǒng)的壓碎試驗(yàn)設(shè)備不同，傳統(tǒng)的壓碎試驗(yàn)設(shè)備只記錄試驗(yàn)過程中的力，SMS質(zhì)地分析儀可以完整的記錄分析圖形并同步記錄測試過程視頻，并將其與圖形聯(lián)系起來。結(jié)合了精密的滾珠螺桿、堅(jiān)固的設(shè)計(jì)和高精度的稱重傳感器，可進(jìn)行可重復(fù)的可靠性測試。此外，還可以在一臺(tái)儀器上對(duì)不同的紙張、紙板和箱子進(jìn)行擠壓、拉伸、刺穿和彎曲等測試。本文將詳細(xì)概述。

制造商執(zhí)行一組測試取決于成品中所需的特性。設(shè)計(jì)為可彼此堆疊的“壓縮箱”必須滿足一些基本條件：

1.     平整的外觀。

2.     高抗壓強(qiáng)度，以便在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中堆滿集裝箱。

3.     足夠堅(jiān)固以保護(hù)內(nèi)容物。

4.     在滿足客戶需求的環(huán)境條件下在足夠長的時(shí)間內(nèi)保持其保護(hù)性能。

除了外觀之外，上述其余特性可采用模擬或基本方法進(jìn)行測試并量化。下列提供可用于為每種類型箱子和儲(chǔ)存條件試驗(yàn)的方法。

箱子壓碎測試

示例標(biāo)準(zhǔn)：BS ISO 12048

大多數(shù)箱子設(shè)計(jì)用于壓縮狀態(tài)，并且必須能承受堆放在其他箱子下面而不會(huì)掉落或塌陷。箱子壓縮測試可以直接用于測試紙箱是否容易損壞。在該測試中，使用大的壓縮板在箱子上施加力，直到它變形為止。箱子的棱角通常是箱子抗壓強(qiáng)度的控制因素，確保棱角的可靠是保證箱體良好堆疊強(qiáng)度的途徑。

壓縮測試將有助于檢測不良的粘合劑滲透性、拼接產(chǎn)品的粘合性和低粘合強(qiáng)度的紙板。在壓縮測試期間，箱子在壓盤下承受的載荷不斷增加，直到箱子產(chǎn)生變形。可以對(duì)包裝箱進(jìn)行空壓測試，也可以將其裝滿預(yù)期的物品，稱為“原位測試”。當(dāng)箱子中裝有其他箱子或堅(jiān)固的物品時(shí)，抗壓強(qiáng)度會(huì)提高。

另外，為了模擬真實(shí)的環(huán)境條件，通常要對(duì)制成的箱子進(jìn)行撞擊、振動(dòng)和劇烈震蕩測試。

箱子蠕變測試

示例標(biāo)準(zhǔn)：ASTM D7030

由于通常將箱子相互堆疊放置一段時(shí)間，因此底部包裝會(huì)不斷承受恒定的壓縮負(fù)荷。因此也可以蠕變性測試。在這測試中，質(zhì)地分析儀的壓縮板會(huì)對(duì)空容器施加靜載荷，形變量與時(shí)間的數(shù)據(jù)用于預(yù)測紙箱的抗壓時(shí)間。

平面壓碎測試

示例標(biāo)準(zhǔn)：TAPPI T809

凹槽結(jié)構(gòu)的剛性對(duì)于瓦楞紙至關(guān)重要，盡管不一定能夠從外部可見，但瓦楞紙結(jié)構(gòu)損壞會(huì)削弱成品箱的強(qiáng)度。抗壓強(qiáng)度是衡量凹槽結(jié)構(gòu)在瓦楞紙機(jī)和其他轉(zhuǎn)換設(shè)備上的抗變形能力，并將預(yù)測出凹槽在加工過程中是否會(huì)被損壞。較低的壓縮力值會(huì)影響樣品的抗彎曲剛度，反應(yīng)出包裝的性能無法達(dá)到預(yù)期。

該測試可以在任意平面上進(jìn)行，測試過程中使用壓板垂直于紙板表面施加力。該測試可適用于完整的瓦楞紙板或特殊的瓦楞介質(zhì)，將瓦楞紙制作成組合板之前對(duì)其進(jìn)行測試。

徑向強(qiáng)度–環(huán)壓碎和徑向壓碎

瓦楞紙產(chǎn)品在其使用壽命中會(huì)承受多種變化的應(yīng)力，主要是在搬運(yùn)、儲(chǔ)存或運(yùn)輸時(shí)的破碎力。因此，了解產(chǎn)品的徑向抗壓強(qiáng)度有助于優(yōu)化制造工藝。這種“斷裂強(qiáng)度”通常被認(rèn)為是控制箱子強(qiáng)度的最重要因素。

另外，徑向抗壓強(qiáng)度是用于確定紙板制成的成品箱的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度的主要參數(shù)，紙板的徑向抗壓強(qiáng)度以及抗彎剛度與垂直凹槽制成的紙板的抗壓強(qiáng)度有關(guān)。

測試組合板徑向強(qiáng)度的主要方法有兩種：環(huán)壓碎測試（也可單獨(dú)用于其組件）和徑向壓碎測試（僅用于整塊板）。

環(huán)壓碎測試

示例標(biāo)準(zhǔn)：TAPPI T822

在此測試中，將樣品以環(huán)形形式保存在專用樣品架中，并通過壓板在質(zhì)地分析儀的測試平臺(tái)上進(jìn)行壓縮。測試以恒定速度進(jìn)行，直到樣品被壓破裂。

由于可以通過增加襯板和介質(zhì)的環(huán)壓強(qiáng)度來估算板的橫向壓縮強(qiáng)度，因此該測試對(duì)制造商的研發(fā)過程特別有用。可以通過這種方式測試潛在的襯板和中型材料，并分類以估計(jì)不同材料組合的徑向強(qiáng)度。

徑向壓碎測試

示例標(biāo)準(zhǔn)：TAPPI T811

瓦楞紙板的徑向抗壓強(qiáng)度也可以使用一種專門的測試，徑向抗壓測試進(jìn)行測量。該測試對(duì)于快速評(píng)估成品中不同材料組合的強(qiáng)度特別有用，并且可以幫助包裝制造商使用“馬基公式”預(yù)測性能。（馬基公式用于估計(jì)箱子的抗壓強(qiáng)度，它需要輸入徑向壓碎測試值、卡尺測量的組合板寬度和成品的尺寸。）

徑向壓碎測試通常在一塊2“ x2”的木板上進(jìn)行瓦楞紙板。它可以固定在較低的拉力夾中，也可以固定在導(dǎo)向塊之間。