包装结构设计《瓦楞纸箱强度设计》共84页

▲V形：楞形不易变形，抗压强度较大。粘合剂用量少。 缺点是当外力超过其承受限度，楞形被破坏并不可恢复。楞辊磨损快， 质量不稳定。 ▲形：是上述二者的结合，耐压强度高，承载能力强，粘接强度好。 当外力超过其承受限度，楞形未被全部破坏并可基本恢复。
一、瓦楞纸板的抗压机理-结构的影响
瓦楞纸板的楞型及特性 瓦楞高度以及每30长度上的瓦楞个数，称为瓦楞纸板的楞型。 常用的楞型有：A型（大）、B型（细）、C型（中）、E型（特 细）。 另有国际上普遍使用的楞型有：K型（特大）、F型（超细）以及 微型瓦楞和组合瓦楞。
一、瓦楞纸板的抗压机理-结构的影响
▲A型：瓦楞高而宽，富有弹性，缓冲性能好。垂直抗压强度高， 平压强度差。
▲B型：瓦楞低而密，有良好的印刷性能。平压和平行强度高， 缓冲性能差。
▲C型：介于A与B型之间，防振性接近A型，平压性接近B型， 原纸消耗比B型少，是欧美国家采用最多的楞型。
▲E型：是常用中最细的一种楞型，可适应胶版印刷，平压强度 好，垂直抗压强度与平行抗压强度接近，可代替硬纸板用于销售包 装。
一、瓦楞纸板的抗压机理-材料的影响
芯纸——瓦楞原纸：分为优等品、一等品和合格品。
优等品：为国际先进水平；
：瓦楞芯纸优等品中的最高水平；
：瓦楞芯纸优等品中的第二等级；
A：瓦楞芯纸优等品中的第三等级；
一等品：为国际一般水平； 合格品：为国内合格水平；
一、瓦楞纸板的抗压机理-材料的影响
原纸环压性能：
预计纸箱质量1，堆码载荷为：（19+1）*（9-1）*9.81=1569N
安全系数： K 1
1
4 .1
a i 0 .6 0 3 .7 0 4 .9 0 .9 0 .8 0 .9 0 .9

2002年达到2500多亿元，2008年更是达到 8600亿元，已成为世界第二大包装大国。
1980年包装工业产值占国民生产总值 的 0.3% 左 右 ， 而 2008 年 占 国 民 生 产 总 值 2.8% （ 中 国 2008 年 度 国 内 生 产 总 值 为 300670亿元 ）。
从以上数据看，通过改革开放二十 多年的努力，我国包装工业走完了国际 发达工业国家几十年的历程。
a. 瓦楞楞型
标准的楞型（也是 常用的楞型）有A （大）、B（小）、 C（中）、E（微） 四种。
此外，还有一种超大K型瓦楞，楞 高6.6～7.0mm，楞数75～85个/m。
最几年又开发了“G”型楞、“F”型 楞等小楞型，以及特殊的礼品化、防 伪外包装的“S”型楞。
瓦楞楞型对瓦楞 纸板的性能有很重要 的影响。
GB6544-1999（包装材料瓦楞纸板）规 定的单瓦楞纸板和双瓦楞纸板的强度指标， 供设计时参考使用。
a. 单瓦楞纸板强度指标
附： 1千帕（kPa） =10-3兆帕（MPa） =0.0102千克力/厘米2（kgf/cm2） =0.0098大气压（atm）
b. 双瓦楞纸板强度指标
3．瓦楞纸板的 厚度
压痕的主要作用，是使瓦楞纸板按 预定位置准确地弯折，以实现精确的纸 箱内尺寸(或外尺寸)。
由于压痕的深浅和位置准确度不 同，往往会导致纸箱内尺寸(或外尺 寸)发生某些偏差，因而有时会出现 内装物难以进入箱中或过紧的现象。
特别是纵压线，因瓦楞纸板的结 构特点，往往难以保证达到预定的尺 寸。
下图为纵压线的几个典型位置，在楞 峰和楞谷处压痕时，尺寸的精确度易于保 证；
平压痕加工的压痕精确度取决 于凹模与凸模的尺寸以及凸模压入 凹模的深度。

影响瓦楞纸箱 抗压强度的因素
瓦楞纸箱的抗压强度既是评价瓦楞纸箱的重要指标，又是设计瓦楞纸箱的重要条件。 影响瓦楞纸箱强度的因素可以分为两类，一类是无法避免的基本因素，也就是决定瓦 楞纸箱强度的主要因素，包括：
1、原纸强度——内面纸、外面纸、瓦楞芯纸的环压强度（RCT）或瓦楞芯平压强 度（CMT）； 2、瓦楞楞型——A、B、C、E等； 3、瓦楞纸板种类——双面、双芯双面、三芯双面等； 4、瓦楞纸板含水率； 5、流通领域中外界环境的影响。
定瓦楞纸箱抗压强度为2300N，求 含水率为10%时的抗压强度。
5
含水率
从图可以看出，瓦楞纸板含水率与相对湿度 有关系。当RH65%时，设瓦楞纸箱强度指 数为100%，则相对湿度与瓦楞纸箱强度关 系如表；
相对湿度（%） 抗压强度（%） 相对湿度（%） 抗压强度（%）
30
145.9
65
35
140.6
从图可以看出，随着瓦楞纸板含水率的增加， 不管瓦楞原纸的材料如何，纸箱强度成比例下降。
5 含水率
含水率与瓦楞纸箱抗压强度的关系，可用下式表示：
P 0.9 x Po
式中 P——瓦楞纸箱抗压强度（N）； x——瓦楞纸板含水率（%）； P0——含水率为0%时的纸箱抗压强度（N）。
5 含水率
例 在含水率为13%的条件下测
纸箱托盘 堆码时的 强度
6 流通领域内的因素
（3）纸箱堆码方向
瓦楞纸箱堆码方向有3类，以02类箱为例，其强度大小如下： ①立放，垂直瓦楞箱面：2（LH+BH），强度指数：100%； ②平放，垂直瓦楞箱面：2LB，强度指数：60%； ③侧放，垂直瓦楞箱面：0，强度指数：40%。
立放
平放
侧放
6 流通领域内的因素

抗压载荷 紧固垫圈
试样
液压
橡胶膜
纸箱耐破度测试
纸箱边压测试
纸箱平压测试
二、抗压强度 1、抗压强度
指在压力试验机 均匀施加动态压力至 箱体破损时的最大负 荷及变形量。
图5-72
瓦楞纸箱抗压试验曲线
正确评价瓦楞纸箱的抗压强度，要包括以下几个方面：
a.最大负荷； b.变形量； c.测试值偏差。
2、影响瓦楞纸箱抗压强度的因素 ①基本因素
图5-73 纸箱箱型抗压强度指数值 （注：W—A为包卷式纸箱）
（2）马丁荷尔特（Maltenfort）公式 马丁荷尔特公式根据瓦楞纸板内、外面纸的横 向康哥拉平压强度（CLT—O）平均值来计算瓦楞纸箱 抗压强度。 公式如下：
P 10.2Lo 21.0Bo 3.7H o a(CLT O) b
（5）APM计算公式 从公式（5-33） 令 0.75 BSF 2.028 10 2 Pm ( D x D y ) 0.25 则 式中
P (BSF) Z
BSF
P ——纸箱抗压强度，N
Z
——纸箱强度系数 ——纸箱周边长，㎜
因为纸箱的抗压强度可以考虑为各个垂直箱面所 承担的抗压强度的组合，所以如果用各个独立的 垂直箱面宽度来代替纸箱周边长，上式中的值误 差不会大于5%。为方便计，上式可改为：
Z 2( Lo Bo )
对于单瓦楞纸板来说，公式简化为：
R1 R2 R3C n Px 15.2
对于双瓦楞纸板来说，公式简化为：
R1 R2 R3 Rm1C1 Rm 2 C 2 Px 15.2
单瓦楞纸凯里卡特常数值 楞型
常数
A
8.36 1.10 1.532

第四章
瓦楞纸箱结构设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
瓦楞包装概述 瓦楞纸箱（ 瓦楞纸箱（盒）的种类及其结构特征 瓦楞包装结构设计 瓦楞纸箱强度设计 现代瓦楞包装技术发展动态
第一节
瓦楞包装概述
瓦楞纸箱是一种十分重要的 包装容器， 包装容器，其用量一直名列 榜首。 榜首。 随着工业生产的不 断发展， 断发展，对外贸易的日益扩 大，促使瓦楞纸箱的式样逐 步改进和创新． 步改进和创新．由于出口商 品各有不同要求， 品各有不同要求，并不断吸 取了国外纸箱新颖式样为借 设计更多的新式样、 鉴，设计更多的新式样、新 品种， 品种，以适应外贸包装的需 要。
第二节 瓦楞纸箱（盒）的种类及其结构特征 瓦楞纸箱（ 开槽型纸箱
第二节 瓦楞纸箱（盒）的种类及其结构特征 瓦楞纸箱（ 瓦楞纸箱（盒）的种类
折叠类瓦楞纸箱
这是运输用瓦楞包装箱中最基本的一种，也是目前使用 这是运输用瓦楞包装箱中最基本的一种， 最广泛的一种，此类纸箱在使用前可折叠成平板状 可折叠成平板状存放 最广泛的一种，此类纸箱在使用前可折叠成平板状存放 具有占地少、便于仓储、使用方便、密封防尘、 ，具有占地少、便于仓储、使用方便、密封防尘、内外 整洁等优点，箱面还可按包装商品不同要求， 整洁等优点，箱面还可按包装商品不同要求，设计印刷 商品图案、商标、标志，它的种类可以分以下几种： 商品图案、商标、标志，它的种类可以分以下几种：
b∥L h∥L
第三节 瓦楞包装结构与尺寸设计
理想尺寸比例与最佳尺寸比例 尺寸比例 对于直角六面体瓦楞纸箱来说，尺寸比例定义如下： 对于直角六面体瓦楞纸箱来说，尺寸比例定义如下：
第二节 瓦楞纸箱（盒）的种类及其结构特征 瓦楞纸箱（ 瓦楞纸箱（盒）的种类
微瓦楞盒和纸板盒之间的竞争 按传统的习惯，判断折叠纸盒的标准是要保护产品以及 其表面能通过文字图案的印刷用来识别产品( 其表面能通过文字图案的印刷用来识别产品(即销售包 装）。但随着样品目录的直销方式和通过互联网进行的 网上购物方式的增加，更多的消费品以小型包装或个别 包装的方式并以较小的数量进行运送，因此要求提高产 品的保护性能，同时降低其重量来创造市场商机。 微型瓦楞包装可以增加抗压性能，并超过传统的实心纸 微型瓦楞包装可以增加抗压性能，并超过传统的实心纸 板折叠纸盒，同时减轻了包装的重量，因此粮食、电脑 软件、酒、小型器具等已从实心纸板折叠纸盒包装转向 微型瓦楞包装。。

紧凑布局
尽量把纸箱在一个方向上堆叠或 放置，最大限度地减少使用面积， 优化运输布局，提高利用率。
基本步骤
1
测量尺寸
根据产品的大小和形状来测量设计纸箱的尺寸，确保完美贴合。
2
绘制结构图
根据产品的特点和瓦楞纸板的规格，进行绘制结构图。
3
调整结构设计
同时考虑纸板的特点、产品的需求以及生产的实际情况，进行不断调整并优化设计。
常见问题及解决方法
纸箱破损
加强受力点，增加加强材料；提高 纸板质量；优化结构设计。
纸箱变形
加强边角支撑，增加加强材料；使 用合适的双线卡纸；缩短瓦楞跨级。
纸箱不承重
合理的面积、瓦楞高度和瓦楞数量 来支撑产品的重量；使用合适厚度 的纸板。
不易堆放
紧凑的布局，适当的改变箱型尺寸， 从箱型中心进行堆放。
创新与发展趋势
自动化设计
越来越多使用算法和计算机软件进行自动化设计。
环保理念
更多优秀的环保纸箱设计研发出现，例如天然纸箱，结构简单且环保。
个性化需求
满足企业和消费者对纸箱设计的个性化需求。
案例分享
创新设计——酒瓶纸箱
优化纸板厚度以及降低材料成本， 同时保证纸箱的承重性和美观性。 涵盖节约成本和保护环境。
电子产品包装
充分考虑电子产品的质量和尺寸， 运用纸板承重原理，提高运输安全 性，减少运输产品受损的情况。
咖啡包装盒
利用纸板的稳定性和美观性，改进 设计以满足消费者对于美观与方便 的需求。促进了咖啡市场的发展。
总结与展望
1 纸箱结构设计重要性
重要性只会更加突出，成为生产过程的瓶颈之一。
2 多方面需求
瓦愣纸箱结构设计
欢迎大家阅读《瓦愣纸箱结构设计》这一PPT课件。纸箱结构设计是生产流程 中极其重要的一环，本课件将给大家详细介绍纸箱结构设计的原则、基本步 骤、常见问题及其解决方法等。让我们开始吧！

t ——纸板厚度(mm)；
Z ——纸箱周边长(cm)；
RL ——纸箱长宽比；
H0 ——纸箱高度外尺寸(cm)。
④ 马基公式 马基( Makee)公式把纸板的边压强度和 挺度作为影响瓦楞纸箱强度的主要因素，而 且认为纸箱抗压强度随纸箱周长的平方根而 变化。
马基公式：
P 0.02028Pm0.75 ( Dx Dy )0.25 Z 0.5 <5-34>
L0 ——纸箱长度外尺寸(cm)。
aXz、J、C 值可参照下面三个表来查得。
aXz
瓦楞常数；
J
纸箱常数；
C
瓦楞收缩率。
b．凯利卡特简易公式（0201）
凯利卡特一般公式的计算非常复杂。
为使计算简化，可以将原公式中的常 数项进行合并。
一旦纸箱尺寸确定，其周长Z 也可以
作为常数处理，即
令
F

(
4aX
Z
2F
PWA P0201 0.61.6 Bo <5-29>
式中 PWA ——包卷式纸箱抗压强度(N)；
P0201 ——用凯氏公式计算的0201纸箱抗压强度(N)； F ——摇盖长度(mm)； B0 ——纸箱宽度外尺寸(mm)。
此外，也有直接利用综合环压强度 计算包卷式纸箱抗压强度的计算公式：
a．最大负荷； b．变形量； c．测试值偏差。
2．影响瓦楞纸箱抗压强度的因素
① 基本因素 基本因素就是决定瓦楞纸箱抗压强度 的主要因素，是无法避免的因素。
a. 原纸强度 内面纸、外面纸、瓦 楞芯纸的环压强度(RCT) 或瓦楞芯平压强度(CMT)。
b．瓦楞楞型 A、B、C、E。
c. 瓦楞纸板种类 双面、双芯双面、三芯双面、X-PLY等。

C 6.10 1.27 1.477
J C
双瓦楞纸箱凯里卡特常数值
楞型 AA 16.72 0.94 BB 10.00 1.08 CC 12.20 1.09 AB 13.36 1.01 BC 11.10 1.08 AC 14.46 1.02
常数
aXx
J
IN59
14 53
15 48
16 43
INTERNATIONAL
PAPER
瓦楞纸箱结构设计
e.在流通领域中外界环境的影响。
相对湿度 下降百分比
50%
60% 70% 80% 90% 100%
0%
10% 20% 32% 52% 85%
INTERNATIONAL
PAPER
瓦楞纸箱结构设计
f.仓储时间的影响
PAPER
瓦楞纸箱结构设计
P=Px(4aXz/Z)2/3ZJ P ——瓦楞纸箱抗压强度（N）； Px ——瓦楞纸板原纸的综合环压强度（N/cm）； aXz ——瓦楞常数； Z ——瓦楞纸箱周边长（cm）； J ——纸箱常数。 瓦楞纸板原纸的综合环压强度计算公式如下
Px=(∑Rn∑CRmn)/15.2
例 计算瓦楞纸箱的抗压强度，其中，长580mm,宽398mm。面 纸横向环压强度为360N/0.152m，瓦楞芯纸横向环压强度 为150N/0.152m,B楞. 已知：R1=R2=360N/0.152m Rm=150N/0.15m 求：P L0=580mm B0=398mm
解： Z=2(L0+B0) =195.6(cm) 查表 aXz=5.00 J=1.27 C=1.361 代入公式 Px=(R1+R2+RmC)/15.2 =62.5(N/cm) 代入公式 P=Px(4aXz/Z)2/3ZJ =3395(N)

•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
包装结构设计《瓦楞纸箱强度设计》
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯

●1907年：英国生产首批瓦楞纸箱.
●1909年：日本井上贞治郎—是日本研制瓦楞纸的创始人.
●1914年：开始在日本采用瓦楞纸箱逐步替代木箱包装.
●上世纪30年代初期：瓦楞包装技术导入中国.
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纸箱生产流程（附）
营 生复 业 控瓦 接 下机 受 制生 客 造产 户 作纸 订 业板 单单
领域中成为最受青睐的包装容器.
●纸制品包装三大类：瓦楞纸板包装、硬纸板包装、纸张 包装，其中瓦楞纸板包装占纸制品包装的56.8%。
●从包装消费统计资料看：瓦楞纸板包装在纸、塑、木、
金属、玻璃等所有包装总量中居各种包装首位。
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2.瓦楞包装技术的发明和发展
< 2.1 瓦楞包装技术的发明:
工业包装（运输包装）：注重能方便储存、内容物迅
速安全的运输、销售直到消费者手中。
商业包装（消费包装）：注重装饰、促销方面。
< 1.1 定义:
包装是在产品生产、运输、储存、销售期间用以暂时
将产品包裹起来的材料，目的是对产品加以保护、装
饰202，4/2以/14便很好的使用这些产品。
3
< 1.2 优点（8个优点）
3.5-4
50±2 38±2
A
4.5-5
34±2
BC
6.0-7.0
BA
E
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7.0-8.0 1.1-2
96±4
11
< 2.2 不同瓦楞型号抗压综合性能及经济比较
瓦楞 型号
平面抗 垂直抗 压力 压力
平行 搞震 表面
抗压 缓冲 印刷
力
性能
一望无际 的田野 上泛起 一片片 绿色的 涟漪。 草木是 绿的、 山水是 绿的、 棋格般 划分的 田野更 是绿了 ，绿得 干净， 绿得出 奇。漫 山遍野 都是荡 漾着春 意的绿 ，悄悄 地用这 般蓬勃 的绿染 到了我 的心间 。

第二节 瓦楞纸箱（盒）的种类及其结构特征 未来瓦楞纸箱结构的发展趋势
瓦楞纸箱结构变化的因素
①产品小批量化；②流通合理化；③资源节省化； ④促销展示性； ⑤生产自动化；⑥多功能
瓦楞纸箱结构的发展趋势
能够满足新形势下市场需 未来瓦楞纸箱箱型结构 求的瓦楞纸箱新功能有： 的发展趋势是：
a.箱体易分解； c.满足强度要求条件下节 省资源； b.物流趋于合理； d.具有良好的促销展示性 。
第二节 瓦楞纸箱（盒）的种类及其结构特征 开槽型纸箱
第二节 瓦楞纸箱（盒）的种类及其结构特征 瓦楞纸箱（盒）的种类
折叠类瓦楞纸箱
这是运输用瓦楞包装箱中最基本的一种，也是目前使用 最广泛的一种，此类纸箱在使用前可折叠成平板状存放 ，具有占地少、便于仓储、使用方便、密封防尘、内外 整洁等优点，箱面还可按包装商品不同要求，设计印刷 商品图案、商标、标志，它的种类可以分以下几种：
1、20世纪70年代后期到80年代后期
2、20世纪80年代后期到90年代中期
3、20世纪90年代后期到现在
我国纸箱业经过20多年的奋斗，无论是瓦楞纸板设备 年生产能力，还是瓦楞纸板实际生产量，在世界上都 名列前茅。但纸箱业也潜藏着问题：
1、生产过剩；2、地区发展不平衡；3、高档瓦楞纸 箱的原材料供应缺口较大。
第三节 瓦楞包装结构与尺寸设计 理想尺寸比例与最佳尺寸比例
理想尺寸比例的单项决定因素
抗压强度：抗压强度是综合平衡中最重要的决定 因素。
堆码状态
长宽比RL对堆码状况的影响
第三节 瓦楞包装结构与尺寸设计 理想尺寸比例与最佳尺寸比例 理想尺寸比例的单项决定因素
堆码状态
高宽比RH对堆码状况的影响
一般而言，在纸箱容量、重量、有效堆码高度一定

瓦楞运输纸箱强度设计SCPS R&D 沈花摘要：本文对最近设计的一款Electrium瓦楞运输纸箱强度设计做了理论上的分析。

采用了从预定到验证的角度。

运用不同的求解方法，对该纸箱强度做出计算，得出可承受的最大载荷。

最后通过实际的测试验证计算出的最大载荷的可行性，表明其中一种求解方式是完全可操作的。

关键词：原纸参数，瓦楞纸板参数，瓦楞纸箱强度，载荷中图分类号：TB485.3包装设计看似简单，实则不然，很多时候不能简单的按照条条框框进行，尤其是客户存在特殊要求的时候,必需具体问题具体分析，考虑全面，针对性的提出解决方案。

包装设计涉及方方面面，需要考虑的东西很多，包括对物流条件，堆码状态，抗损，成本，环保等。

这些方面既是相互影响，相互牵制，又是相辅相成的。

但是归根揭底最重要的目标还是安全可靠性，而安全可靠性最重要的关键就是纸箱的强度设计。

所以本文主要论述瓦楞纸运输外箱为基础的设计，结合实例，对强度设计过程的一个论述。

瓦楞纸箱的强度指在压力试验机均匀施加动态压力至箱体破损时的最大负荷及变形量，或是达到某一变形量时的压力负荷值。

瓦楞纸箱抗压强度的计算可以按照预定原纸和楞型条件计算必需的瓦楞纸箱强度，看其能否满足要求。

也可以反之，即根据预定的强度要求选择一定的瓦楞纸板，进而选取一定的瓦楞纸板原纸。

在计算之前，首先介绍一些瓦楞纸板的基本概念。

瓦楞纸由外面纸，瓦楞芯纸和内面纸组成。

各层面纸的等级克重决定了最终瓦楞纸的性能。

克重有112~530g/m^2不等。

按照不同的参数值对纸张分为A/B/C/D/E等。

芯纸和面纸分别有不同的指标。

芯纸的技术指标有：紧度，横向环压指数，纵向断裂长，交货水分。

详见GB13023。

面纸技术指标有：紧度，耐破指数，横向环压指数，横向耐折度，吸水性，交货水分，详见GB13024。

克重和紧度决定了原纸的环压指数等，环压指数决定了最终纸板的边压强度，而纸板边压强度决定了最终纸箱的抗压强度。