CN1010330B - 瓦楞纸板 - Google Patents
瓦楞纸板Info
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Abstract
一种用以制做纸箱的瓦楞结构的纸板，由两块外树板及位于它们中间的楞顶对楞顶粘合的两块瓦楞层组合而成。由于增加板厚，集中强度于外衬板中、取消瓦楞层间的内衬板，改进了边角抗压强度和每单位重量的各种强度。
Description
本发明涉及改进的瓦楞纸板结构，使用这种瓦楞纸板制做的纸箱，较之采用传统的瓦楞纸板具有更大的顶-底抗压强度。
瓦楞纸箱在现代物质分配体系中起着重要作用，在持续的载荷下纸箱顶-底的抗压强度是一项主要的性能要求。
常规的瓦楞纸板系用瓦楞纸（芯）与衬板交替叠置而成。下面是几种不同类型结构的参考标准。
单面板-一层瓦楞纸（芯）粘在一层衬板上。
单层板-一层瓦楞纸（芯）粘在两层衬板之间。
双层板-二层瓦楞纸（芯）粘在三层衬板之间。
常规的瓦楞板的类型及性能如下：
瓦楞类型 瓦楞数/米 瓦楞高，毫米
A 110-120 4.0-4.8
C 127-140 2.8-3.7
B 150-167 1.8-2.5
E 295-327 1.5-1.8
麦克基在他的文章“瓦楞纸箱抗压强度公式”中（Mckee，R.C，Gander，J.W.and Wachuta，J.R，“Compressive Strength formula for corrugated boxes”，Paperboard Packaging 48（8）∶149（1963）），用工程力学的原理导出了一个简化的抗压强度公式，它在60和70年代中对衬板和瓦楞层的发展有很大的影响。此公式建立在临界弯曲负荷与极限破坏负荷的经验关系基础上。
影响组合纸板顶-底抗压强度最重要的性能是瓦楞平行方向上的边角抗压强度。在两个方向上的抗弯曲刚度也是很重要的性能。这些关于纸箱性能的简单准则把注意力集中到纸板质量的一些最重要的方面，以取得最大抗压强度。这些准则已很好地为工业生产服务。
然而，人们普遍认为，即便坚持了这些准则，纸箱实际的性能与由麦克基公式计算的结果有明显的不同，特别是涉及纸板原料的变化或纸板各性能的平衡时更是如此。
本发明根据发现断言，位于纸箱内面的衬板抗局部弯曲的耐力较之纸板边角抗压强度是衡量纸板临界破坏性能的更好的标准。更准确地说，就是指弯曲（但尚未破坏）的箱板凹面上的衬板。由于箱中的物体阻止向内弯曲，所以通常即指的内壁衬板。由此可见，具有与常规结构不同的厚些的纸板，其抗压强度与纸板重量的比值会比由麦克基公式计算值为大。
所以本发明提出一种瓦楞纸板结构，这种结构由平纸板构成两外层衬板，中间至少有两层瓦楞芯内层，两层瓦楞芯层在瓦楞的顶点或顶点附近相连接。
这种结构是基于下述之发现，即增加纸板厚度并集中纸板的强度于外衬板，极大地改进了抗压强度与重量的比值。常规的双层瓦楞纸板达到了加厚的目的，但中间的衬板对抗弯刚度和内侧衬板的弯曲强度均无作用。因此，去掉中间的衬板，可进一步改进抗压强度与重量的比值。
本发明中瓦楞纸板的两种可能的结构方案公开于图1和图2中。
本发明的瓦楞纸板测试结果与先有技术相比较，示于图3、4和5中。
本发明的瓦楞纸制造工艺的布置示意图见图6。
本发明的两种可能的结构示于图1和2中，并称之为X型瓦楞结构。
用计算机模型计算纸板结构预期的抗压强度，此结构用4块瓦楞纸板组成，垂直边采用折缝连接，这样的一种结构被称为“板框”（Collar），它不同于这样的纸箱，其垂直板的水平边缘被看作是硬的和不弯曲的，而不是箱板的（相对而言）软的折缝水平边。
试验用板框的长、宽、高分别为390毫米，
390毫米和290毫米。作比较的两种纸板是常规单层板（两衬板为215克/米2，-瓦楞芯为117克/米2）和X型瓦楞纸板（两衬板为130克/米2，两瓦楞芯为117克/米2）。两种纸板的总重量相同，均为600克/米2。
预期结果示于表1。
表1
结构 抗压强度，牛顿
标准板 5290
X型瓦楞板 8090
此预期结果表明，X型瓦楞纸板的抗压强度增加了50%。基于此预期结果，在实验室中制成了X-型瓦楞纸板的板框，用以进行抗压试验和验证结果。
X-型瓦楞纸板结构组件是140克/米2的衬板和117克/米2的常规“C”瓦楞纸芯构成的两个单面板。将它们楞顶对楞顶地仔细粘合在一起。
又选用了两种商品纸板，其单位面积的重量接近于制成的实验用X-型瓦楞结构纸板，第一种由2个240克/米2的衬板和1个常规“A”瓦楞芯组成;第二种由2个293克/米2的衬板和1个117克/米2的常规“C”瓦楞芯组成。X-型瓦楞板和常规瓦楞纸板均制成尺寸为400毫米（长）、400毫米（宽）、270毫米（高）的板框。
试验结果列于表2中。（见表2）
＊硬度是瓦楞结构纸板在与板面垂直方向压溃时所承受的抵抗力的量度。
表中示出的数据证实了由计算机模型得出的X型瓦楞结构的顶-底抗压强度增加了50%的预言，麦克基公式不能预言这样的结果。
在一系列的进一步试验中，试验样品是由不同组件组合制成的X型瓦楞板和常规单层和双层瓦楞纸板。这些纸板有的做成板框，有的做成纸箱，有的做成板框也做成纸箱。
这些材料的试验结果经选择后示表3和表4以及图3、4和5中。抵弯刚度和弯曲负荷的测量是用宽为75毫米的纸板梁进行的，负荷加于梁的中心，跨距为230毫米。
表3和4的括号中的数据是按单位板重计算时，X型瓦楞板优于常规纸板的百分数。（见表3、表4）
在这些材料中X型瓦楞板的板框抗压强度与板重之比值比常规单层板高40-50%，箱体抗压能力虽然比板框抗压能力小，但仍比单层板高20%。
与常规双层板比较，X型瓦楞板不论是板框抗压强度或箱体抗压强度与板重的比值均高出10-15%。
重量较轻的常规双层板的缺点是须要有的中间衬板。这意味着如总重量不变，外层衬板必须是重量较轻的。因此，这样的纸板易因外层衬板在瓦楞顶之间的弯曲而破坏。表4和图5所示的顺机（垂直于楞-译注）弯曲负载试验结果显示了X型瓦楞纸板在这方面的大的优势。因此，X-型瓦楞板在衬板因楞顶间的弯曲而破坏的临界组合板重极限较低。
X-型瓦楞板与双层板比较，其另一优点是少一个组件，并且少一道粘合工艺。
本发明并不限于常规的A、B、C或E型瓦楞顶对顶的组合，同时也包括非常规瓦楞结构的组合，例如梯形平顶瓦楞结构的组合。这种平顶瓦楞结构示于图2。
本发明的目的是提供一种增加瓦楞板厚度和集中强度于外层衬板的方法，而不引入结构上的弱点，如低瓦楞破坏强度、低瓦楞抗剪强度、或瓦楞顶间距过大。
形成X型瓦楞结构的方法示于图6中。两张瓦楞（芯）原纸在常规的楞滚筒上碾压成瓦楞（芯）纸，在未与外层衬板粘合前先粘在一起。
将衬板10和11，以及中间的瓦楞芯12和13粘合在一起，形成X型瓦楞板14。
芯纸板12通过瓦楞滚筒15和17间的曲折缝隙形成瓦楞（芯）纸，被真空箱19吸附于滚筒17上。
芯纸板13则通过瓦楞滚筒16和18以形成瓦楞芯，由真空箱20吸附在滚筒18上，并在涂布装置上涂胶。
瓦楞芯12和13在瓦楞滚筒17和18的接触点处粘合在一起。滚筒17和18是同步的，以保证粘合点处于瓦楞的顶点。滚筒15、16、17和18均可加热，有助于瓦楞的形成和粘合。
粘合后的瓦楞芯12和13在真空箱25的作用
下送至同步转动的瓦楞滚筒24，再由涂布装置27对瓦楞芯涂胶。
衬板11通过滚筒28送至滚筒24，以便把粘在一起的瓦楞芯12和13粘到衬板11上。使用外加热源或微波趁衬板11和瓦楞芯仍在滚筒24上时将胶水进行干燥。
衬板10通过滚筒36和37上的传送带，这样可将顶衬板10与已粘合好的瓦楞芯12和13进行粘合，粘合好的瓦楞芯已用涂布装置34涂胶。这样做成的瓦楞纸板从传送带29和35间通过后取出。传送带29由滚筒30和31拖动，并对传送带35提供一定的压力。对最后一次粘合进行烘干的能源可加于传送带29和35，或在其后进行。任何一种或全部的组件，在加工之前均可进行预热、增湿或预处理，以便于成形和粘接，或赋于制成的纸板以某些特殊的性能。
瓦楞滚筒24可以只需有机器加工的沟槽，而不需精细成形的瓦楞形槽，因为这个滚筒不是用来使纸形成瓦楞的;它无需象瓦楞滚筒15、16、17和18那样，要用硬质钢或镀铬钢制造，而适合于用非金属材料制造。
在这个形成X型瓦楞的基本方法中，图6中的滚筒24可用同步的传送带代替。
另一个可行的方法是省去图6中的滚筒24。此时第一个外衬板可与粘合好的瓦楞芯12和13在尚未离开瓦楞滚筒17时进行粘合。
1）与传统的各种形式的瓦楞纸板比较，X型瓦楞结构纸板可有较大的厚度，并且应力较大集中于外层衬板。
2）本发明的纸板可以实现瓦楞结构的其他结构要求，即足够大的瓦楞压溃耐力、足够大的抗剪强度和容许的最小楞顶距离。
3）X型瓦楞结构与作对比的常规的单层板相比，板框和箱体的抗压强度与板重之比值提高20-50%。
4）X型瓦楞结构与作对比的常规的双层板相比，板框和箱体的抗压强度与板重之比值，提高10%以上。
5）X型瓦楞板较之常规纸板每单位板重的抗弯刚度提高10-90%，决定于测试的方向和板的结构。
6）X型瓦楞板较之常规双层板每单位板重承受弯曲负荷的能力可高达120%。
表2
测试性能 实验板 常规板
“X”型瓦楞 “A”型瓦楞 “C”型瓦楞
衬板，克/米2140 240 239
瓦楞芯，克/米22×117 117 117
组合纸板重，克/米2673 651 728
组合纸板厚，微米 7550 4420 4340
边缘压溃试验，（ECT）
千牛顿/米 6.5 5.9 7.3
纸板硬度，千帕＊91 47 113
板框抗压强度，牛顿 7870 4130 5340
表3
X型瓦楞纸板与常规的单层瓦楞纸板比较
全部使用C型117克/米2瓦楞芯
单层板 X型瓦楞板1 X型瓦楞板2
衬板，克/米2210 117 140
全部纸板重，克/米2590 573 620
板框抗压强度，牛顿 4812 - 7254（43%）
纸箱抗压强度，牛顿 3999 4744（22%） -
抗弯刚度，牛顿米
顺机向（垂直于楞向） 9.1 9.7（10%） 12.5（31%）
横向（平行楞向） 4.6 7.4（66%） 8.6（78%）
表4
X型瓦楞纸板与常规双层瓦楞纸板比较
全部使用C型117克/米2瓦楞芯
双层瓦楞 X-型瓦楞
外侧衬板，克/米2155 210
内侧衬板，克/米2117 -
全部纸板重 766 759
板框抗压强度，牛顿 9392 10190（10%）
纸箱抗压强度，牛顿 6589 7425（14%）
抗弯刚度，牛顿米
顺机向 13.4 24.7（86%）
横向 11.4 15.9（41%）
弯曲负荷，牛顿
顺机向 11.1 24.1（119%）
Claims (1)
1、一种制造具有两个在其楞顶互相粘接的内部瓦楞层的瓦楞纸板的方法，其中使两个纸板带分别通过瓦楞滚筒形成两个瓦楞层，至少在一个瓦楞层的楞顶上施用粘合剂，使两瓦楞层楞顶对齐，在楞顶处使两瓦楞层粘合在一起，其特征在于直接支承至少一个瓦楞层至两层完全粘合在一起，从而确保瓦楞顶互相对齐，然后再将两层平纸板粘合在瓦楞外面，形成两个外层。
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