瓦楞纸箱各项性能指标与环境相对湿度的相关性研究.doc

瓦楞纸箱各项性能指标与环境相对湿度的相关性研究 陈宇谭蒙万旺军王广宇 （萧山出入境检验检疫局，浙江杭州311208） 【摘要】基于瓦楞纸箱检测标准要求的恒定温度（23）,试验研究环境相对湿度对瓦楞纸箱各项性能指标检测结果的影响，发现相对湿度对这些性能指标的作用规律，从而为企业在产品包装环节针对预期环境相对湿度相应幅度地调整提供参考依据。 关键词瓦楞纸箱；性能指标；相对湿度 0概论 瓦楞纸箱是用瓦楞纸板制成的刚性纸质容器。半个多世纪以来，瓦楞纸箱以其优越的使用性能和良好的加工性能逐渐取代了木箱等运输包装容器，成为运输包装的主力军，比重几乎占整个包装材料的1/41/3。它除了保护商品、便于仓储、运输之外，还起到美化商品，宣传商品的作用。瓦楞纸箱属于绿色环保产品，它利于环保，利于装卸运输。 瓦楞纸箱是由瓦楞纸板和瓦楞芯纸粘合而成，瓦楞芯纸又是由瓦楞原纸轧制而成，国产的瓦楞原纸，大多以草浆为主，配用部分化学浆或者废纸浆。草浆的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素1，而葡萄糖基是构成这些成分的基本化学单位，其分子式为(C6H10O5)n，n为聚合度2，葡萄糖基上的三个羟基使得纤维素、半纤维素和木质素都具有亲水性。因此环境的相对湿度对瓦楞纸箱各项性能的影响很大，当相对湿度增大时，瓦楞纸箱的含水量会相应增加，从而导致该瓦楞纸箱的各项性能指标产生变化。这些变化进而会影响瓦楞纸箱在流通过程中有效保护内装物的时间3，给包装的产品带来不必要的损伤，从而导致相关企业的直接或间接的经济损失。 本研究中我们在恒定的大气压强和瓦楞纸箱检测标准SN/T0262-93要求的标准温度（23）的环境条件中，通过不同的相对湿度预处理后检测结果进行对比，研究空气中相对湿度对瓦楞纸箱各项性能检测结果的影响，分析相对湿度与各个性能指标检测结果存在的相关性。 1试验 材料与仪器 样品为浙江省内的六家纸箱生产企业批量生产的产品，均为3层A型瓦楞纸箱，尺寸大小相近。 主要试验仪器：美国先导恒温恒湿机，边压环压仪、纸板戳穿强度测定仪、破裂强度实验机、整箱抗压试验机、边压取样刀、烘箱及天平。 1.2条件与方法 相对湿度：综合考虑全国绝大多数地区的每月平均相对湿度为40%90%之间，以及恒温恒湿机组的有效湿度控制范围，确定试验预处理的相对湿度梯度为：40%rh、50%rh、60%rh、70%rh、80%rh、90%rh，各还原24h后进行比对试验。 检测方法：试样在各相对湿度预处理后，根据SN/T0262-93测定各项性能指标，包括：边压试验、粘合试验、耐破试验、戳穿试验、整箱抗压试验以及含水率。这些性能检测结果的优劣，直接反应出该批瓦楞纸箱在包装保护功能上是否合格。 结果与讨论 含水率与相对湿度的相关性 采用SN/T0262-93中的烘箱测定法，对六家纸箱厂的样品在不同相对湿度还原处理24h后的含水率进行测定4。从每一个样箱的不同部位，称取约50g试样，撕成小薄片置于已知质量的称量瓶中，在100105的烘箱内，烘干至恒重。每次称量精确至0.001g。含水率的计算公式为：X=(m1m2)m1100% 式中：X为含水率；m1为干燥前试样质量（g）；m2为干燥后试样质量（g） 为了减少单个数据偏差造成的影响，在每个相对湿度条件下还原的六个样品含水率结果计算平均值，并作图表如下： 如图所示，随着预处理环境相对湿度的增加，样品含水率的平均值也成线状增加，在相对湿度在40%hr至90%hr范围内，得出经验公式：瓦楞纸箱含水率X%=kY%，X为湿度梯度里前一个相对湿度，Y为同一个湿度梯度里的后一个相对湿度，本组试验得出的K值约等于1.3。 2.2边压强度与相对湿度的相关性 按照SN/T0262-93对六家纸箱厂样品进行边压强度的取样和检测，为了减少单个数据偏差造成的影响，在每个相对湿度条件下还原的六个样品边压强度结果计算平均值，以N/m表示，取三位有效数字，并作图表如下： 如图2所示，随着预处理环境相对湿度的增加，边压强度在标准要求的湿度50%rh上达到最高值，然后开始缓慢下降，湿度从80%rh升到90%rh边压强度下降明显，降低了39.26%接近四成。 粘合强度与相对湿度的相关性 按照SN/T0262-93对六家纸箱厂样品进行粘合强度的取样和检测，为了减少单个数据偏差造成的影响，在每个相对湿度条件下还原的六个样品边压强度结果计算平均值，以N/m楞表示，取三位有效数字，并作图表如下： 图3粘合强度与相对湿度的相关性 如图所示，随着预处理环境相对湿度的增加，粘合强度开始成曲线缓慢下降，每个湿度梯度下降不超过10%，当湿度到70%rh以上开始下降明显，湿度从70%rh升到80%rh边压强度下降了17.30%，湿度从80%rh升到90%rh边压强度下降了31.56%。 戳穿强度与相对湿度的相关性 按照SN/T0262-93对六家纸箱厂样品进行戳穿强度的取样和检测，为了减少单个数据偏差造成的影响，在每个相对湿度条件下还原的六个样品戳穿强度结果计算平均值，以J楞表示，取三位有效数字，并作图表如下： 如图所示，随着预处理环境相对湿度的增加，戳穿强度强度开始缓慢上升，当湿度到达70%rh戳穿强度为最高值，从70%rh到90%rh戳穿强度又有了明显的下降，幅度在10%以内。 耐破强度与相对湿度的相关性 按照SN/T0262-93对六家纸箱厂样品进行耐破强度的取样和检测，为了减少单个数据偏差造成的影响，在每个相对湿度条件下还原的六个样品耐破强度结果计算平均值，以Pa表示，并作图表如下： 如图所示，随着预处理环境相对湿度的增加，戳穿强度强度曲线呈现双峰波动形状，当湿度到达80%rh时耐破强度为最高值，另外一个峰值出现在相对湿度为50%rh。 整箱抗压强度与相对湿度的相关性 瓦楞纸箱整箱抗压强度是衡量纸箱质量的重要指标，也是设计瓦楞纸箱的主要依据。按照SN/T0262-93对六家纸箱厂样品进行整箱抗压强度的取样和检测，为了减少单个数据偏差造成的影响，在每个相对湿度条件下还原的六个样品整箱抗压强度结果计算平均值，以N表示，并作图表如下： 如图所示，随着预处理环境相对湿度的增加，整箱抗压强度开始成曲线缓慢下降，每个湿度梯度下降不超过10%，当湿度到70%rh以上开始下降明显，湿度从70%rh升到80%rh边压强度下降了18.05%，湿度从80%rh升到90%rh边压强度下降了39.46%。该曲线图与粘合强度的曲线图轨迹非常相似。 结论 测试分析表明，在环境温度23不变的情况下，随着环境湿度的升高，瓦楞纸箱的含水率为线性正相关；边压强度、粘合强度和整箱抗压强度随着环境湿度和含水率的提高而逐渐下降，主因（下转第32页）（上接第6页）是瓦楞纸板中的纤维素吸湿后逐渐变得疏松；耐破强度与戳穿强度，随着纸板中含水率的增加，呈现先曾后减有峰值的曲线变化，揭示出过于干燥和过于潮湿，对于纸箱的防顶破能力都会有很大的影响。 瓦楞纸箱生产企业在生产和流通过程中都会受到环境湿度的影响，这就要求生产企业在这些环节中合理的控制环境湿度，使用企业也要考虑好货物目的地环境湿度，尤其是需要从北方运输到湿度较高的南方，或者需要水运时5，适当的选择适用的瓦楞纸箱。 参考文献 刘喜生.包装材料学M.长春:吉林大学出版社,1997. 郭娟,张进,李然.环境湿度对瓦楞纸箱寿命