齊鋼：預壓對瓦楞紙板恒定載荷蠕變特性曲線測試的影響與研究

摘要：瓦楞紙板的蠕變特性與瓦楞紙板的預壓程度有關，本文通過對瓦楞紙施加不同的預壓處理，并對預壓的瓦楞紙板進行恒定載荷蠕變測試，得出了瓦楞紙板隨預壓條件改變的蠕變特性曲線，目的是為了研究預壓的大小對瓦楞紙板蠕變特性的影響。根據得到的蠕變特性曲線，將數據進行分析對比，發現預壓的大小對瓦楞紙蠕變影響顯著，而且對于A瓦楞紙板和BC型雙瓦楞紙板來說，預壓相同的條件下其蠕變量也有所差異，不過蠕變量的變化規律都是隨著預壓的增加而逐漸增大。

關鍵詞：瓦楞紙板 預壓 蠕變特性

瓦楞紙板是一種廣泛應用于產品包裝的材料，因為瓦楞紙板受力發生蠕變的特性，使得緩震襯墊在與包裝箱進行接觸時會產生一定的空隙，這樣在運輸和儲存的過程中就不會因為受到外界沖擊而損壞到內部的產品，所以瓦楞紙板在產品的存儲和運輸過程中起到了重要的作用。國外大多數對瓦楞紙板蠕變特性的研究采用的是column creep方法，這種方法是對平行放置在加載裝置下的兩塊瓦楞紙板，同時進行施壓，從而得到瓦楞紙板的蠕變特性曲線。Brezinski對瓦楞紙板分別進行低載負荷與高載負荷，在此條件下研究了瓦楞紙板蠕變量與負載時間之間的關系，綜合實驗結果表明，在高載負荷的情況下，瓦楞紙板的蠕變量與負載時間在對數坐標下呈現線性關系。^[1]郭彥峰、付云崗也對瓦楞紙板的蠕變特性進行了研究，研究了AB雙型瓦楞紙板的蠕變特性，考察了在20℃下不同濕度、負載條件對AB雙型瓦楞紙板平壓方向的蠕變特性和回復特性。對AB雙型瓦楞紙板的研究結果表明，在對瓦楞紙施加負載的初級階段，瓦楞紙的變形規律與負載壓力呈現線性關系，而在瓦楞紙板的蠕變階段，瓦楞紙板的蠕變量與負載壓力呈指數函數關系，在卸載過程中，瓦楞紙板有顯著的參與變形，變形規律呈現出二次函數關系。本文研究了在恒定載荷條件下不同預壓處理后的瓦楞紙板的蠕變特性，得到了相對應的特性曲線，并研究了多種類型的瓦楞紙板的蠕變規律曲線，提供了瓦楞紙板在產品包裝設計中蠕變量變化規律的理論依據。

1．  材料與儀器

材料：

A瓦楞紙板：實驗中使用的試樣瓦楞紙板采用的是面紙為160g/m²、形狀為的正方形牛皮紙，試樣瓦楞紙板的芯紙與里紙所采用的都是130g/m²、 厚度5mm、規格為10 mm×10 mm的瓦楞原紙。

BC雙型瓦楞紙板：使用的試樣瓦楞紙板采用的是面紙為170g/m²、形狀為的正方形牛皮紙，試樣瓦楞紙板的芯紙與里紙都采用的是140g/m²、 7mm厚度、規格為10 mm×10 mm的瓦楞原紙。

實驗儀器：LRX Plus材料試驗機。

瓦楞紙板的預壓處理方法：將A瓦楞紙板與BC瓦楞紙板裁割成所需要大小的瓦楞紙板試樣，將裁好的瓦楞紙板試樣按照不同高度比例分別在LRX Plus材料試驗機上進行預壓處理，預壓比分別為50%、65%、80%、90%，壓縮后的試樣瓦楞紙板需靜置兩小時以上方可使用。

2.  A瓦楞紙板蠕變特性實驗

實驗首先測試了50%預壓處理的A瓦楞紙板的最大靜載荷，得到了載荷與形變量之間的關系曲線，如圖1所示。由圖可知，50%預壓處理后的A瓦楞紙板在載荷與形變量關系曲線的在608N處達到了峰值，此處即為50%預壓A瓦楞紙板的最大靜載荷。在接下來的蠕變測試中，要根據A瓦楞紙板的最大靜載荷來選擇對瓦楞紙板的恒定載荷，取426N為瓦楞紙板蠕變測試的恒定載荷，即最大靜載荷的百分之七十。

同上述方法，經過65%、80%、90%預壓處理后的A瓦楞紙板最大靜載荷分別為515.8N、369N、261N，分別取預壓處理后的A瓦楞紙板最大靜載荷數值的百分之七十作為瓦楞紙板蠕變測試的恒定負荷，并進行測試時間為30min的蠕變測試，經過測試得到了如圖 2所示的關系曲線。

圖1. A瓦楞紙板的載荷量與變形量關系圖

將不同預壓處理的A瓦楞紙板分別放置在材料測試機上進行測試，按照預設的426N的恒定載荷量與30min的負載時間得到四條不同的A瓦楞紙蠕變曲線，如圖2所示。由圖可知，經過50%壓縮比預壓的A瓦楞紙板在經過30min的恒定426N負載后， 從2.42mm蠕變至2.54mm，其蠕變量為0.12mm。經過65%、80%、90%預壓的A瓦楞紙板的蠕變區域為2.50～2.82 mm、2.75～3.13 mm、3.07～3.58 mm，其蠕變量分別為0.32 mm、0.38 mm、0.51 mm，對應的蠕變曲線如圖2所示。

圖2. 不同預壓下的A瓦楞紙板蠕變量對時間變化關系曲線

3.  BC雙型瓦楞紙板的蠕變測試

與A瓦楞紙板的測試方法一樣，先對預壓BC型的瓦楞紙板的最大靜載荷進行測試，將不同預壓比例的BC雙型瓦楞紙板放置在LRX Plus材料試驗機。上測試瓦楞紙板最大靜載荷，再取最大靜載荷的百分之七十對瓦楞紙進行蠕變測試，處理蠕變測試結果，所得到的蠕變曲線如圖3所示。

經過50%預壓的BC雙型瓦楞紙板的最大靜載荷為1652N，因此設定恒定載荷為1156N，即最大靜載荷的百分之七十，測試時間為30min，由圖可知預壓50%的BC雙型瓦楞紙板的蠕變區域在3.25~3.43，蠕變量為0.18mm。經過65%、80%、90%預壓后的BC雙型瓦楞紙板的最大靜載荷為，963，900， 715 N，分別取最大靜載荷的百分之七十674N、630N、500N作為恒定載荷，對BC雙型瓦楞紙進行30min的蠕變測試。根據測試結果顯示，經過65%、80%、90%預壓的BC雙型瓦楞紙板對應的蠕變區域分別為3.22～3.42 mm、3.90～4.12 mm、4.70～5.01 mm，蠕變量分別對應0.20 mm、0.22 mm、0.31 mm。

圖3. 不同預壓下的BC雙型瓦楞紙板蠕變量對時間變化關系曲線

將A瓦楞紙板與BC雙型瓦楞紙板的數據及圖表進行整合分析，對比不同預壓條件下的瓦楞紙板蠕變測試結果，分析瓦楞紙板的蠕變情況。根據分析對比蠕變實驗的結果表明，由于預壓條件的不同，無論是A瓦楞紙板還是BC雙型瓦楞紙板，其蠕變情況都有所不同，相對應的瓦楞紙板的蠕變量會隨著預壓比例的增大而增大。在預壓條件相同的情況下，A瓦楞紙板的蠕變量要大于BC雙型瓦楞紙板的蠕變量。^[2]

4.  結論

本文通過對A瓦楞紙板和BC雙型瓦楞紙板進行蠕變測試，分別得到了兩種瓦楞紙板在不同預壓比例下所對應的蠕變曲線，得出的結論為A瓦楞紙板與BC瓦楞紙板的蠕變量都與預壓比例有關。對瓦楞紙板的預壓比例越大，瓦楞紙板的蠕變量就越大。并且A瓦楞紙板的蠕變量要大于同樣預壓條件下的BC雙型瓦楞紙板。通過將瓦楞紙板的理論知識與實際測試相結合，對實驗數據進行對比和分析，得出了關于瓦楞紙板的蠕變特性結果，為瓦楞紙板在產品包裝及運輸和儲存方面提供了重要數據信息。

參考文獻：

[1]張連文,馮冰冰,程金茹,等.雙面國家A級高強度AB楞紙板邊壓和耐破強度試驗研究[J].包裝與食品機械.2015,(05):5-8.

[2]曾克儉,劉珊.蜂窩紙板動態緩沖性能分析研究[J].包裝工程.2014,(17):15-18.