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【摘 要】通过对不同湿度条件下瓦楞纸箱主要性能指标进行测试、比对，分析不同相对湿度与瓦楞纸箱主要性能指标之间存在的相关性，为企业在预期环境相对湿度中使用瓦楞纸箱过程提供相关有价值的参考。
【关键词】瓦楞纸箱 相对湿度 性能指标
中图分类号：TS959.16 文献标识码：A
引言
瓦楞纸板是一种可重复使用、易再生、易回收的绿色包装运输材料，以其优越的使用性能和良好的加工性能日益成为运输包装的主力军，比重几乎占整个包装材料的1/3。其除了具有保护商品，便于仓储、运输等功能外，还能起到美化商品、宣传商品的作用。瓦楞纸箱一般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，其中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]。另外，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，因此不同相对湿度条件对瓦楞纸箱各项性能的影响较大。当相对湿度增大时，瓦楞纸箱的含水率会相应增加，从而导致该瓦楞纸箱的各项性能指标产生变化，进而影响瓦楞纸箱在流通过程中有效保护内装物的性能[3]，给所包装的产品带来不必要的损伤，最终导致相关企业的直接或间接经济损失。
在恒定的大气压强和环境温度为23℃条件下，本研究依据我国检验检疫行业标准《进出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程》（SN/T0262-93），对选定的瓦楞纸箱经过不同相对湿度（40%、50%、60%、70%、80%、90%）预处理，然后测定其含水率、耐破强度、边压强度、粘合强度、戳穿强度、整箱抗压强度等主要性能指标，并加以分析、比对，研究不同温湿度条件对瓦楞纸箱力学性能指标的影响，从而为检测机构和企业在预期相对湿度条件下使用瓦楞纸箱提供相关有价值的参考。
1 试验方法及条件
1.1 材料与仪器
（1）试验样品。样品来自于杭州市萧山地区6家纸箱生产企业批量生产的产品，产品均为3层A型瓦楞纸箱，大小相近，尺寸约为40cm×40cm。
（2）试验仪器。美国先导（lead-tech）EHC400恒温恒湿箱（控温范围：0℃-50℃，温度精度：±0.5℃，控湿范围：50%～95%，湿度波动比例：±3%RH），YQ-ZB-3000边压环压仪、YQ-ZB-6纸板戳穿强度测定仪、YQ-Z-23A耐破度测定仪、PN-CT50KC-PC整箱抗压试验机、BINDER FD115烘箱及METTLER AL204电子天平。
1.2 条件与方法
（1）相对湿度。根据我国绝大多数地区的月平均相对湿度为40%～90%之间，以及恒温恒湿箱有效控湿范围，确定本研究中预处理的相对湿度梯度为6个梯度，分别为：40%Rh、50%Rh、60% Rh、70%Rh、80%Rh、90%Rh，试样经还原24h后进行测试。
（2）检测方法。试样经不同相对湿度预处理后，根据SN/T0262-93测定各项力学性能指标（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），这些力学性能测试结果直接反映出该批瓦楞纸箱在包装保护功能上是否合格。
2 结果与分析
2.1 试验结果
采用SN/T0262-93性能测定方法，在不同温湿度条件下，测定瓦楞纸箱试样的含水率、边压强度、粘合强度、戳穿强度、耐破强度、整箱抗压强度等性能参数[4]，试验结果如表1所示，并根据结果绘制出环境相对湿度对瓦楞纸箱力学性能参数影响的关系图，见图1-图6。为了减少单个数据的偏差，试验结果均为在每个相对湿度条件下样品测试结果的平均值。
2.2 分析讨论
（1）从图1中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，样品含水率的平均值也成线性增加。在相对湿度为40%Rh至90%Rh范围内，得出经验公式：瓦楞纸箱含水率X%=k·Y%，其中X为湿度梯度里第N个相对湿度，Y为同一个湿度梯度里第（N+1）个相对湿度，本组试验得出的经验K值约为1.3。
（2）从图2中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，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。尤其是在湿度从80%Rh升到90%Rh时，边压强度下降明显，降低了39.26%。
（3）从图3中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，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%。而当相对湿度达到70%Rh以上时，粘合强度下降明显，即从70%Rh升到80%Rh时，边压强度下降了17.30%；从80%Rh升到90%Rh时，边压强度下降了31.56%。
（4）从图4中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，戳穿强度开始缓慢上升，当相对湿度到达70%Rh时，戳穿强度达到了最高值。而当相对湿度从70%Rh降到90%Rh时，戳穿强度又有了明显下降，其下降幅度在10%以内。
（5）从图5中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，耐破强度曲线呈现双峰波动形状。当湿度到达80%Rh时，耐破强度达到最高值，另外一个峰值出现在相对湿度为50%Rh处。
（6）从图6中可以看出，随着预处理环境相对湿度的增加，整箱抗压强度开始成缓慢下降，但每个湿度梯度下降不超过10%。而当相对湿度达到70%Rh以上时，抗压强度下降明显，即从70%Rh升到80%Rh时，边压强度下降了18.05%；从80%Rh升到90%Rh时，边压强度下降了39.46%。该曲线变化图与粘合强度的曲线图轨迹较为相似。
通过上述分析表明，瓦楞纸板易受环境湿度等自然条件的影响，尤其是当环境中相对湿度增加时，其戳穿强度、边压强度及粘合强度等均有不同程度的下降，部分性能的变化还较为明显，因此在对瓦楞纸板进行性能检测、试验研究时，应严格控制预处理条件和测试环境条件。在工程应用中，尤其是环境条件恶劣的情况下，应采取适当的防潮、防雨、防水等措施，确保产品的安全可靠性。
结论
本研究表明在环境温度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，这表明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。由于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要合理控制环境湿度，使用企业也要考虑好货物目的地的环境湿度，尤其是需要从北方运输到湿度较高的南方，或者出口海运中[5]，适当选择适用的瓦楞纸箱来保护被包装产品就显得尤为必要。
参考文献
[1]刘喜生.包装材料学[M].长春：吉林大学出版社，1997.
[2]郭娟，张进，李然.环境湿度对瓦楞纸箱寿命的影响[J].包装工程，2007，28（12）：101-103.
[3]程小琴，等.环境湿度对瓦楞纸板力学性能的影响[J].包装工程，1996，17（6）：8-11.
[4]SN/T0262-1993 出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程[S].
[5]杨传民，王心宇.温湿度及纸箱尺寸对堆码强度的实验研究[J].包装工程，2009，30（8）：1-3.
【关键词】瓦楞纸箱 相对湿度 性能指标
中图分类号：TS959.16 文献标识码：A
引言
瓦楞纸板是一种可重复使用、易再生、易回收的绿色包装运输材料，以其优越的使用性能和良好的加工性能日益成为运输包装的主力军，比重几乎占整个包装材料的1/3。其除了具有保护商品，便于仓储、运输等功能外，还能起到美化商品、宣传商品的作用。瓦楞纸箱一般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，其中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]。另外，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，因此不同相对湿度条件对瓦楞纸箱各项性能的影响较大。当相对湿度增大时，瓦楞纸箱的含水率会相应增加，从而导致该瓦楞纸箱的各项性能指标产生变化，进而影响瓦楞纸箱在流通过程中有效保护内装物的性能[3]，给所包装的产品带来不必要的损伤，最终导致相关企业的直接或间接经济损失。
在恒定的大气压强和环境温度为23℃条件下，本研究依据我国检验检疫行业标准《进出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程》（SN/T0262-93），对选定的瓦楞纸箱经过不同相对湿度（40%、50%、60%、70%、80%、90%）预处理，然后测定其含水率、耐破强度、边压强度、粘合强度、戳穿强度、整箱抗压强度等主要性能指标，并加以分析、比对，研究不同温湿度条件对瓦楞纸箱力学性能指标的影响，从而为检测机构和企业在预期相对湿度条件下使用瓦楞纸箱提供相关有价值的参考。
1 试验方法及条件
1.1 材料与仪器
（1）试验样品。样品来自于杭州市萧山地区6家纸箱生产企业批量生产的产品，产品均为3层A型瓦楞纸箱，大小相近，尺寸约为40cm×40cm。
（2）试验仪器。美国先导（lead-tech）EHC400恒温恒湿箱（控温范围：0℃-50℃，温度精度：±0.5℃，控湿范围：50%～95%，湿度波动比例：±3%RH），YQ-ZB-3000边压环压仪、YQ-ZB-6纸板戳穿强度测定仪、YQ-Z-23A耐破度测定仪、PN-CT50KC-PC整箱抗压试验机、BINDER FD115烘箱及METTLER AL204电子天平。
1.2 条件与方法
（1）相对湿度。根据我国绝大多数地区的月平均相对湿度为40%～90%之间，以及恒温恒湿箱有效控湿范围，确定本研究中预处理的相对湿度梯度为6个梯度，分别为：40%Rh、50%Rh、60% Rh、70%Rh、80%Rh、90%Rh，试样经还原24h后进行测试。
（2）检测方法。试样经不同相对湿度预处理后，根据SN/T0262-93测定各项力学性能指标（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），这些力学性能测试结果直接反映出该批瓦楞纸箱在包装保护功能上是否合格。
2 结果与分析
2.1 试验结果
采用SN/T0262-93性能测定方法，在不同温湿度条件下，测定瓦楞纸箱试样的含水率、边压强度、粘合强度、戳穿强度、耐破强度、整箱抗压强度等性能参数[4]，试验结果如表1所示，并根据结果绘制出环境相对湿度对瓦楞纸箱力学性能参数影响的关系图，见图1-图6。为了减少单个数据的偏差，试验结果均为在每个相对湿度条件下样品测试结果的平均值。
2.2 分析讨论
（1）从图1中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，样品含水率的平均值也成线性增加。在相对湿度为40%Rh至90%Rh范围内，得出经验公式：瓦楞纸箱含水率X%=k·Y%，其中X为湿度梯度里第N个相对湿度，Y为同一个湿度梯度里第（N+1）个相对湿度，本组试验得出的经验K值约为1.3。
（2）从图2中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，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。尤其是在湿度从80%Rh升到90%Rh时，边压强度下降明显，降低了39.26%。
（3）从图3中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，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%。而当相对湿度达到70%Rh以上时，粘合强度下降明显，即从70%Rh升到80%Rh时，边压强度下降了17.30%；从80%Rh升到90%Rh时，边压强度下降了31.56%。
（4）从图4中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，戳穿强度开始缓慢上升，当相对湿度到达70%Rh时，戳穿强度达到了最高值。而当相对湿度从70%Rh降到90%Rh时，戳穿强度又有了明显下降，其下降幅度在10%以内。
（5）从图5中可以看出，随着预处理环境中相对湿度的增加，耐破强度曲线呈现双峰波动形状。当湿度到达80%Rh时，耐破强度达到最高值，另外一个峰值出现在相对湿度为50%Rh处。
（6）从图6中可以看出，随着预处理环境相对湿度的增加，整箱抗压强度开始成缓慢下降，但每个湿度梯度下降不超过10%。而当相对湿度达到70%Rh以上时，抗压强度下降明显，即从70%Rh升到80%Rh时，边压强度下降了18.05%；从80%Rh升到90%Rh时，边压强度下降了39.46%。该曲线变化图与粘合强度的曲线图轨迹较为相似。
通过上述分析表明，瓦楞纸板易受环境湿度等自然条件的影响，尤其是当环境中相对湿度增加时，其戳穿强度、边压强度及粘合强度等均有不同程度的下降，部分性能的变化还较为明显，因此在对瓦楞纸板进行性能检测、试验研究时，应严格控制预处理条件和测试环境条件。在工程应用中，尤其是环境条件恶劣的情况下，应采取适当的防潮、防雨、防水等措施，确保产品的安全可靠性。
结论
本研究表明在环境温度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，这表明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。由于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要合理控制环境湿度，使用企业也要考虑好货物目的地的环境湿度，尤其是需要从北方运输到湿度较高的南方，或者出口海运中[5]，适当选择适用的瓦楞纸箱来保护被包装产品就显得尤为必要。
参考文献
[1]刘喜生.包装材料学[M].长春：吉林大学出版社，1997.
[2]郭娟，张进，李然.环境湿度对瓦楞纸箱寿命的影响[J].包装工程，2007，28（12）：101-103.
[3]程小琴，等.环境湿度对瓦楞纸板力学性能的影响[J].包装工程，1996，17（6）：8-11.
[4]SN/T0262-1993 出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程[S].
[5]杨传民，王心宇.温湿度及纸箱尺寸对堆码强度的实验研究[J].包装工程，2009，30（8）：1-3.