瓦楞纸箱搬运手孔自身强度的影响因素分析及测定

胡力萌+孙俊军+石义伟+张治国

瓦楞纸箱凭借其优越的使用性能和良好的加工性能，成为一种应用最为广泛的包装制品。近年来，瓦楞纸箱的便携功能化设计越来越受到消费者的关注。对于大型瓦楞纸箱包装件，采用抱或背等用人工搬运方式都不能达到安全性和科学性要求，为了方便搬运，往往会在瓦楞纸箱箱体两侧设计搬运手孔。但搬运手孔通常会使瓦楞纸箱的抗压强度受到影响，而且随着开孔面积、开孔形状、开孔位置的不同，瓦楞纸箱抗压强度的降低程度也有所不同。

目前已有较多文献报道过搬运手孔对瓦楞纸箱抗压强度的影响，但关于瓦楞纸箱搬运手孔自身强度影响因素的相关研究报道并不多。而在实际使用中，瓦楞纸箱搬运手孔经常会因自身强度不足而发生手孔破损现象，进而导致包装内容物损坏。因此，研究瓦楞纸箱搬运手孔自身强度的影响因素具有重要的实践价值。

试验过程

1. 样品选择

B型瓦楞纸板：由200g/m2面纸、120g/m2芯纸和140g/m2里纸制成。

2.手孔形状

比较常见的手孔形状有山形、三圆形、圆形、弧形、跑道形、半圆形等，如图1所示。 本试验根据实际使用情况，研究了跑道形、山形、半圆形和弧形4种手孔结构。瓦楞纸板试样大小为270mm×120mm，手孔整体尺寸为86mm×31mm（方便多数人的搬运尺寸），每种形状的手孔试样取3个。

3.手孔位置

取样时，所有手提孔在瓦楞纸箱上的所处位置要保持一致，均为箱面正中间部位。将开孔位置设计在瓦楞纸箱宽度的中线上，装运时最为平衡，有利于运输搬运。越偏离中线，瓦楞纸箱的结构强度损失越大。为此，本试验以瓦楞纸板试样对称中心为原点，每隔5mm等分取点，选取9个测试点，分别标号为1～9号。采用坐标分析法建立XY坐标系：在Y轴正半轴上得到9个中心点，即1号（0，0）、2号（0，5）、3号（0，10）、4号（0，15）、5号（0，20）、6号（0，25）、7号（0，30）、8号（0，35）、9号（0，40），使用同一开孔器开取手孔。

按照GB/T 10739-2002《纸浆、纸和纸板试样处理和试验的标准大气条件》，将开孔后的瓦楞纸板试样进行预处理，即将瓦楞纸板试样置于温度（23±1）℃、相对湿度（50±2）% 的标准大气环境中，使其含水率和大气环境保持平衡。

4.搬运手孔强度测定

将瓦楞纸板固定在电子拉力试验机上之后，采用自制搬运手孔拉伸工具进行拉伸测试，拉伸负载速度为 500mm/min，拉伸方向为平行于瓦楞纸板试样方向。

试验结果及分析

1.不同开孔方向的影响

实际生产中，开孔方向可能出现两种情况，一是垂直于瓦楞楞型方向（垂直开孔），二是平行于瓦楞楞型方向（平行开孔）。我们测试了这两种开孔方向下4种手孔形状的拉伸强度，试验数据如表1所示。

根据表1数据，我们可以得出不同开孔方向上手孔的拉伸强度对比图，如图2所示。由图2可知，无论何种形状的手孔，垂直瓦楞楞型方向开孔的抗拉伸性能要大于平行瓦楞楞型方向开孔的抗拉伸性能。

2.不同手孔形状的影响

当手孔承受一定程度拉力时，手孔结构都会遭到破坏。由表1对比不同形状的手孔拉伸强度可知，弧形手孔>跑道形手孔>半圆形手孔>山形手孔，这说明弧形手孔能承受更大的拉力，更适用于包装件承重大的产品。

3.不同手孔位置的影响

根据上述试验结果可知，弧形手孔在垂直瓦楞方向楞型方向上开孔时的拉伸强度最大。为了进一步研究手孔位置的影响，我们测试了不同位置上垂直瓦楞楞型方向上弧形手孔的拉伸强度，试验结果如表2所示。由表2数据，我们可以得出弧形手孔的拉伸强度下降变化图，如图3所示。显然，瓦楞纸箱开孔位置离瓦楞纸箱宽度中心线的距离增大，瓦楞纸箱搬运手孔的拉伸强度就会变小；越接近瓦楞纸箱顶端和底端的压痕线，瓦楞纸箱搬运手孔的拉伸强度下降越明显。endprint