齐钢：预压对瓦楞纸板恒定载荷蠕变特性曲线测试的影响与研究

 

摘要：瓦楞纸板的蠕变特性与瓦楞纸板的预压程度有关，本文通过对瓦楞纸施加不同的预压处理，并对预压的瓦楞纸板进行恒定载荷蠕变测试，得出了瓦楞纸板随预压条件改变的蠕变特性曲线，目的是为了研究预压的大小对瓦楞纸板蠕变特性的影响。根据得到的蠕变特性曲线，将数据进行分析对比，发现预压的大小对瓦楞纸蠕变影响显著，而且对于A瓦楞纸板和BC型双瓦楞纸板来说，预压相同的条件下其蠕变量也有所差异，不过蠕变量的变化规律都是随着预压的增加而逐渐增大。

关键词：瓦楞纸板 预压 蠕变特性

瓦楞纸板是一种广泛应用于产品包装的材料，因为瓦楞纸板受力发生蠕变的特性，使得缓震衬垫在与包装箱进行接触时会产生一定的空隙，这样在运输和储存的过程中就不会因为受到外界冲击而损坏到内部的产品，所以瓦楞纸板在产品的存储和运输过程中起到了重要的作用。国外大多数对瓦楞纸板蠕变特性的研究采用的是column creep方法，这种方法是对平行放置在加载装置下的两块瓦楞纸板，同时进行施压，从而得到瓦楞纸板的蠕变特性曲线。Brezinski对瓦楞纸板分别进行低载负荷与高载负荷，在此条件下研究了瓦楞纸板蠕变量与负载时间之间的关系，综合实验结果表明，在高载负荷的情况下，瓦楞纸板的蠕变量与负载时间在对数坐标下呈现线性关系。^[1]郭彦峰、付云岗也对瓦楞纸板的蠕变特性进行了研究，研究了AB双型瓦楞纸板的蠕变特性，考察了在20℃下不同湿度、负载条件对AB双型瓦楞纸板平压方向的蠕变特性和回复特性。对AB双型瓦楞纸板的研究结果表明，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，而在瓦楞纸板的蠕变阶段，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，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。本文研究了在恒定载荷条件下不同预压处理后的瓦楞纸板的蠕变特性，得到了相对应的特性曲线，并研究了多种类型的瓦楞纸板的蠕变规律曲线，提供了瓦楞纸板在产品包装设计中蠕变量变化规律的理论依据。

1．  材料与仪器

材料：

A瓦楞纸板：实验中使用的试样瓦楞纸板采用的是面纸为160g/m²、形状为的正方形牛皮纸，试样瓦楞纸板的芯纸与里纸所采用的都是130g/m²、 厚度5mm、规格为10 mm×10 mm的瓦楞原纸。

BC双型瓦楞纸板：使用的试样瓦楞纸板采用的是面纸为170g/m²、形状为的正方形牛皮纸，试样瓦楞纸板的芯纸与里纸都采用的是140g/m²、 7mm厚度、规格为10 mm×10 mm的瓦楞原纸。

实验仪器：LRX Plus材料试验机。

瓦楞纸板的预压处理方法：将A瓦楞纸板与BC瓦楞纸板裁割成所需要大小的瓦楞纸板试样，将裁好的瓦楞纸板试样按照不同高度比例分别在LRX Plus材料试验机上进行预压处理，预压比分别为50%、65%、80%、90%，压缩后的试样瓦楞纸板需静置两小时以上方可使用。

2.  A瓦楞纸板蠕变特性实验

实验首先测试了50%预压处理的A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，50%预压处理后的A瓦楞纸板在载荷与形变量关系曲线的在608N处达到了峰值，此处即为50%预压A瓦楞纸板的最大静载荷。在接下来的蠕变测试中，要根据A瓦楞纸板的最大静载荷来选择对瓦楞纸板的恒定载荷，取426N为瓦楞纸板蠕变测试的恒定载荷，即最大静载荷的百分之七十。

同上述方法，经过65%、80%、90%预压处理后的A瓦楞纸板最大静载荷分别为515.8N、369N、261N，分别取预压处理后的A瓦楞纸板最大静载荷数值的百分之七十作为瓦楞纸板蠕变测试的恒定负荷，并进行测试时间为30min的蠕变测试，经过测试得到了如图 2所示的关系曲线。

图1. A瓦楞纸板的载荷量与变形量关系图

 

将不同预压处理的A瓦楞纸板分别放置在材料测试机上进行测试，按照预设的426N的恒定载荷量与30min的负载时间得到四条不同的A瓦楞纸蠕变曲线，如图2所示。由图可知，经过50%压缩比预压的A瓦楞纸板在经过30min的恒定426N负载后， 从2.42mm蠕变至2.54mm，其蠕变量为0.12mm。经过65%、80%、90%预压的A瓦楞纸板的蠕变区域为2.50～2.82 mm、2.75～3.13 mm、3.07～3.58 mm，其蠕变量分别为0.32 mm、0.38 mm、0.51 mm，对应的蠕变曲线如图2所示。

图2. 不同预压下的A瓦楞纸板蠕变量对时间变化关系曲线

3.  BC双型瓦楞纸板的蠕变测试

与A瓦楞纸板的测试方法一样，先对预压BC型的瓦楞纸板的最大静载荷进行测试，将不同预压比例的BC双型瓦楞纸板放置在LRX Plus材料试验机。上测试瓦楞纸板最大静载荷，再取最大静载荷的百分之七十对瓦楞纸进行蠕变测试，处理蠕变测试结果，所得到的蠕变曲线如图3所示。

经过50%预压的BC双型瓦楞纸板的最大静载荷为1652N，因此设定恒定载荷为1156N，即最大静载荷的百分之七十，测试时间为30min，由图可知预压50%的BC双型瓦楞纸板的蠕变区域在3.25~3.43，蠕变量为0.18mm。经过65%、80%、90%预压后的BC双型瓦楞纸板的最大静载荷为，963，900， 715 N，分别取最大静载荷的百分之七十674N、630N、500N作为恒定载荷，对BC双型瓦楞纸进行30min的蠕变测试。根据测试结果显示，经过65%、80%、90%预压的BC双型瓦楞纸板对应的蠕变区域分别为3.22～3.42 mm、3.90～4.12 mm、4.70～5.01 mm，蠕变量分别对应0.20 mm、0.22 mm、0.31 mm。

图3. 不同预压下的BC双型瓦楞纸板蠕变量对时间变化关系曲线

 

将A瓦楞纸板与BC双型瓦楞纸板的数据及图表进行整合分析，对比不同预压条件下的瓦楞纸板蠕变测试结果，分析瓦楞纸板的蠕变情况。根据分析对比蠕变实验的结果表明，由于预压条件的不同，无论是A瓦楞纸板还是BC双型瓦楞纸板，其蠕变情况都有所不同，相对应的瓦楞纸板的蠕变量会随着预压比例的增大而增大。在预压条件相同的情况下，A瓦楞纸板的蠕变量要大于BC双型瓦楞纸板的蠕变量。^[2]

4.  结论

本文通过对A瓦楞纸板和BC双型瓦楞纸板进行蠕变测试，分别得到了两种瓦楞纸板在不同预压比例下所对应的蠕变曲线，得出的结论为A瓦楞纸板与BC瓦楞纸板的蠕变量都与预压比例有关。对瓦楞纸板的预压比例越大，瓦楞纸板的蠕变量就越大。并且A瓦楞纸板的蠕变量要大于同样预压条件下的BC双型瓦楞纸板。通过将瓦楞纸板的理论知识与实际测试相结合，对实验数据进行对比和分析，得出了关于瓦楞纸板的蠕变特性结果，为瓦楞纸板在产品包装及运输和储存方面提供了重要数据信息。

 

参考文献：

[1]张连文,冯冰冰,程金茹,等.双面国家A级高强度AB楞纸板边压和耐破强度试验研究[J].包装与食品机械.2015,(05):5-8.

[2]曾克俭,刘珊.蜂窝纸板动态缓冲性能分析研究[J].包装工程.2014,(17):15-18.