齐钢：基于不同跌落次数测试的AB双型瓦楞纸板蠕变特性曲线研究

 

基于不同跌落次数测试的AB双型瓦楞纸板蠕变特性曲线研究

 

齐钢

 

摘要：瓦楞纸纸板蠕变是瓦楞纸板在应用时固有的特性，其蠕变的大小也反映出瓦楞纸板的使用性能。本文研究了AB双型瓦楞纸板不同的跌落次数对其蠕变特性的影响，通过对AB双型瓦楞纸板进行不同次数的跌落测试，以及变化对AB双型瓦楞纸板的不同恒定载荷，对AB双型瓦楞纸板进行蠕变测试，得出了AB双型瓦楞纸板随跌落次数改变的蠕变特性曲线。实验目的是为了研究跌落次数的多少对AB双型瓦楞纸板蠕变特性的影响。对比分析测试得到的蠕变特性曲线，结果表明瓦楞纸板跌落次数显著影响着瓦楞纸蠕变大小，当跌落次数为1、3、5次时，所对应的蠕变大小分别为0.29，0.33，0.37 mm。最终得到蠕变量的变化规律是AB双型瓦楞纸板随着跌落次数的增加而逐渐增大。

关键词：瓦楞纸板 跌落次数 蠕变特性

瓦楞纸由于其无污染、再生性好、缓冲性能优良等特点，被广泛应用于产品包装领域中。尤其是在运输和储存的过程中，由于瓦楞纸板受力会发生蠕变的特性，使缓震衬垫与包装箱之间会产生一定的空间间隙，这样在受到外界冲击时就不会使内部物品受到严重振荡而损坏。特别是在一些玻璃产品的运输和储存中，瓦楞纸板发挥了及其重要的作用。目前国外瓦楞纸板蠕变特性的研究一般采用column creep方法，即在测试装置下平行放置两块瓦楞纸板，然后通过同时进行施压来研究瓦楞纸板的蠕变特性。国内郭彦峰、付云岗研究了AB双型瓦楞纸板的蠕变特性，考察了AB双型瓦楞纸板在20℃下不同湿度、负载条件瓦楞纸板的平压方向的蠕变特性和回复特性。AB双型瓦楞纸板在不同阶段下的蠕变特性各不相同，在对瓦楞纸施加负载的初级阶段，瓦楞纸的变形规律与负载压力呈现线性关系，而在AB双型瓦楞纸板的蠕变阶段，AB双型瓦楞纸板的蠕变量与负载压力呈指数函数关系，在卸载过程中，AB双型瓦楞纸板有显著的参与变形，变形规律呈现出二次函数关系。瓦楞纸板的蠕变寿命与瓦楞纸箱的蠕变寿命相似，王志文等对瓦楞纸板在不同湿度下的抗压强度进行了测试，结果显示湿度对瓦楞纸板的抗压强度影响显著，瓦楞纸板的抗压强度会随着湿度的增加而呈现指数型下降。余人聪等利用Matlab曲线对瓦楞纸板中口字型结构件进行了蠕变模型的模拟。^[1]简超等研究了沾染油脂的瓦楞纸板的力学性能，根据结果显示，油脂对瓦楞纸板的粘合强度据有显著影响。郭晓沛对AB型瓦楞纸板在不同相对湿度的条件下的蠕变特性进行了研究，发现AB型瓦楞纸板的蠕变量随着环境中相对湿度的增大而增大。本文研究了不同跌落次数处理后的AB双型瓦楞纸板的蠕变特性，利用测设仪器测试了跌落处理后的AB双型瓦楞纸板的蠕变量，得到了相对应的蠕变特性曲线。

1．  材料与仪器

材料：实验测试中所使用的AB双型瓦楞纸板试样采用的是面纸为160g/m²的牛皮纸， 瓦楞纸板的芯纸与里纸采用的都是130g/m²的瓦楞原纸， 厚度为7.05mm，瓦楞纸板的规格为20 mm×20 mm。实验仪器采用的是DY-3 型冲击试验机与LRX Plus材料试验机。DY-3 型冲击试验机的电机功率25kW、制动起源压力0.6MPa，跌落高度极限为1200mm，提升速度2m/min，跌落质量2.175～50 kg，对瓦楞纸板的最大冲击面积为200×200mm。

AB双型瓦楞纸板的跌落次数处理方法：将裁剪好的瓦楞纸板放置在试验机上，选用质量为10kg的重锤，分别对AB双型瓦楞纸板进行1、3、5次冲击，冲击的高度为80mm。冲击结束后，将瓦楞纸板切割成10 mm×10 mm规格的样板，并放置在材料试验机上进行测试。

2.  AB双型瓦楞纸板蠕变特性实验及结果

实验首先测试经过不同跌落次数处理的AB双型瓦楞纸板的最大静载荷，得到了载荷与形变量之间的关系曲线，如图1所示。由图可知，经过不同跌落次数处理后的AB双型瓦楞纸板的负载量在负载与形变量关系曲线的最高点达到了峰值，此处即为AB双型瓦楞纸板的最大静载荷。所以在接下来的后的蠕变测试中选取AB双型瓦楞纸板的最大静载荷来作为参考，并由此数据设定AB双型瓦楞纸板的恒定载荷，取百分之七十AB双型瓦楞纸板最大静载荷作为蠕变测试的恒定载荷，对AB双型瓦楞纸板进行蠕变测试。

测试结果表明，经过1、3、5次跌落处理后的AB双型瓦楞纸板最大静载荷分别为853N、901N、952N，分别取这些AB双型瓦楞纸板最大静载荷数值的百分之七十作为AB双型瓦楞纸板蠕变测试的恒定负荷，并在试验机上进行相应的蠕变测试。

图1. AB双型瓦楞纸板的载荷量与变形量关系图

 

将经过不同跌落次数处理的AB双型瓦楞纸板分别放置在材料测试机上，按照先前设定的恒定载荷量进行蠕变测试，得到三条不同的AB双型瓦楞纸板的蠕变曲线，如图2所示。根据图中曲线可知，跌落次数为1次的AB双型瓦楞纸板在经过恒定载荷为600N的蠕变测试后，AB双型瓦楞纸板的蠕变区域为 1.84～2.13 mm，即瓦楞纸板的蠕变量为0.29mm。跌落次数为3次的AB双型瓦楞纸板在经过恒定载荷为631N的蠕变测试后，AB双型瓦楞纸板的蠕变区域为2.10～2.43 mm，即瓦楞纸板的蠕变量为0.33mm。跌落次数为5次的AB双型瓦楞纸板在经过恒定载荷为667N的蠕变测试后，AB双型瓦楞纸板的蠕变区域为2.32～2.69mm，即瓦楞纸板的蠕变量为0.37mm。

图2. 不同跌落次数处理后的AB双型瓦楞纸板蠕变量与时间变化的关系曲线

 

将AB双型瓦楞纸板蠕变测试数据及图表进行整合分析，对比不同跌落次数条件下的AB双型瓦楞纸板蠕变测试结果，分析AB双型瓦楞纸板的蠕变情况。根据分析对比蠕变测试的实验结果得出结论，表明随着AB双型瓦楞纸板的跌落次数处理的改变，不同跌落次数处理后的AB双型瓦楞纸板其蠕变情况都有所不同，相对应的AB双型瓦楞纸板的蠕变量会随着跌落处理次数的增加而增大。^[2]

4.  结论

本文通过对AB双型瓦楞纸板进行不同次数的跌落处理，然后对跌落处理后的AB双型瓦楞纸板的蠕变量进行测试，分析了AB双型瓦楞纸板在不同跌落次数下所对应的蠕变曲线， 得到了AB双型瓦楞纸板的蠕变特性。得出的结论为AB双型瓦楞纸板蠕变量与跌落次数有直接关系，而且对着AB双型瓦楞纸板的跌落次数的增加，AB双型瓦楞纸板的在进行蠕变测试时的蠕变量就越大。根据AB双型瓦楞纸板的跌落次数测试的实验结果，揭示出AB双型瓦楞纸板的蠕变特性，为AB双型瓦楞纸板在包装设计中提供了理论依据，可以使AB双型瓦楞纸板在包装应用中发挥出更大的利用价值。

参考文献：

[1]简超,戴君,卢立新,张惠忠.油脂沾染对瓦楞纸板力学性能的影响[J].包装工程.2015,(17):49-51+75.

[2]王志伟,方艳平.湿度对瓦楞纸箱抗压强度的影响[J].包装学报.2012,(01):1-4.