漫談瓦楞紙箱

漫談瓦楞紙箱

第一次被瓦楞紙箱所吸引，是在電子組裝廠當工程師，那時候業界還是保麗龍盛行的年代，但有些公司已經開始使用瓦楞紙板來當作包材的內容物。
我之所以被吸引，是因為印象中那麼柔弱的紙張竟然可以撐起一片天，而且可以設計出各種千奇百怪的形狀來符合包裝產品的需求，舉凡固定、耐壓、耐震、耐撞、耐摔都可以達到一定的要求，現在有些廠商還發展出紙棧板。
後來與紙箱設計工程師及紙板廠商接觸多了，自己也會拿些厚紙板來自己剪剪裝裝，不懂的地方就向人討教，因此也發現了更多關於紙箱、紙板的秘密。
比如說紙外箱，通常都是雙層的瓦楞紙板設計，一般來說不是 AB flute 就是 BC flute (點這裡可以更進一步瞭解何謂 AB 或 BC flute) ，你知道 B flute 一定會被放在紙箱的外層嗎？ 這是因為 B flute 的楞條比 A 及 C flute 多要來得密且實，放在外層可以防撞擊及穿破，而內層放 A 或 C flute，其楞條密度比較鬆散，可以在產品摔落時起緩衝作用。

另外，在內包裝的紙板楞條方向也是很重要的，最好要定在圖面上，在有需要用到支撐力的地方必須與楞條的方向平行，如果是多重需求，就要作整體考慮。
還有，內/外裱面紙的規格也很重要，如果有防破烈強度 (bursting strength)需求時，應特別定義內/外裱面紙的重量(紙張的厚度是用重量來定義的)，也可以詢問廠商提供何種內/外裱面紙的重量才可以符合要求的「防破烈強度」。

最後關於紙箱的耐壓能力，一般會計算 「邊壓強度」(ECT, Edge rush Strength) 及 「抗壓強度」( BCT, Box Compression Strength)。ECT就要請紙箱的供應商提供數據，然後再計算相關的紙箱損失的參數後，得出真正需要的 BCT。會在找時間整理  BCT 的計算。

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如何計算「瓦楞紙箱抗壓強」BCT (Box Compression Strength)

如何計算「瓦楞紙箱抗壓強」BCT (Box Compression Strength)

瓦楞紙箱的抗壓強度(BCT, Box Compression Strength)，是指將瓦楞紙成形為立體空箱，並用封箱膠帶將上、下開口封牢，放入紙箱抗壓強度測試機上、下壓板的中間位置，開機使上壓板接近空箱箱體，然後啟動加壓標準速度，直至將紙箱壓潰，讀取實測值，即為紙箱抗壓強度，同一批次紙箱的試驗數據之間的偏差越小，就表示抗壓性能越穩定。
另外，我們也可以根據 簡化的 Mckee Formla (馬基公式) 用【邊壓強度】( ECT, Edge Crush Strength) 來計算 BCT。

The McKee formula is (馬基公式) :
預估 BCT = 2.028 × ECT^0.746 × (D×Dy)^0.127 × P^0.492

• ECT：邊壓強度(lbf/in² )
• (D×Dy)：紙板的平均撓曲剛度 (lbf-inch)
• P：紙箱周長 (inches)

預估 BCT = 5.87 × ECT × Caliper^0.508 × P^0.492

• ECT：邊壓強度(lbf/in² )
• Caliper：紙板的厚度 (inches)
• P：紙箱周長 (inches)

【馬基公式】最終簡化的() BCT計算公式為
BCT = 5.87 × ECT x (外箱週長 x 紙板厚度)^1/2

<範例 1> 假設 BC flute 的 ECT 為 55 lbf/in²， 紙箱的【長】為 20.5in，【寬】為17.0in，實測【厚度】為 0.24in

則 BCT	= 5.87 x 55 x [(20.5+17) x 2 x 0.24]1/2
	= 5.87 x 55 x (75 x 0.24)1/2
	= 1369.7 lbs
	= (621.30 Kg)

<範例 2>
假設 AB flute 的 ECT 為 60 lbf/in²，
紙箱的【長】為 20.5in，【寬】為17.0in，實測【厚度】為 0.30in

則 BCT	= 5.87 x 60 x [(20.5+17) x 2 x 0.30]1/2
	= 5.87 x 60 x (75 x 0.30)1/2
	= 1670.6 lbs
	= (757.78 Kg)

比較以上兩種不同楞型但相同尺寸的紙箱，可以發現 AB flute 的紙箱抗壓強度要比 BC flute 來得好。 
如果是要計算 BCT 是否符合設計需求，除了計算出紙箱的 BCT 之外，還得計算紙箱所必須承受的真正重量及安全係數。關於「安全係數」的計算，一般會包括下列這些會影響到紙板強度的要素，可以參考 Richmond corrugated Box 公司的說明。

	紙板強度損失	損失係數
包裝紙箱有負重時的儲存時間
	10天 37% 損失	0.63
	30天 40% 損失	0.60
	90天 45% 損失	0.55
	120天 50% 損失	0.50
紙箱有負重時儲存時濕度 (％RH)
	50％RH以下 – 0%損失	1.00
	50％RH～60％RH – 10%損失	0.90
	60％RH～70％RH – 20%損失	0.80
	70％RH～80％RH – 32%損失	0.68
	80％RH～90％RH – 52%損失	0.48
	90％RH～100％RH – 85%損失	0.15
紙箱堆疊於棧板上的排列方式
完全對齊疊放 (aligned)	0%損失	1.0
稍有不對齊疊放 (misaligned)	10～15％損失	0.85～0.90
交錯疊放(interlock)	40～60％損失	0.40～0.60
紙箱超出棧板 (overhand)	20～40％損失	0.60～0.80
棧板材質間隙影響 (pallet deck-board gap)	10～25％損失	0.75～0.90
過度搬運 (Excessive Handing)	10～40％損失	0.60～0.90
裝櫃後距貨櫃上方空隙  (head space in container)	10～20％損失	0.80～0.90

<範例 > 假設一個紙箱的重量為 50lbs，總共有六層紙箱，則最底層紙箱全荷重為 50 x (6-1) = 250 (lbs) = 113.4(Kg)
又假設根據上表得到損失係數為 0.218 = 0.55 x 0.68 x 1.0 x 0.80 x 0.90 x 0.90 x 0.90 ，則安全係數 = 1/損失係數 = 1/0.218 = 4.587，所以「BCT設計值」應為 250 x 4.587 = 1146.75 (lbs) = 520.17 (Kg)

0.55(儲存時間)
0.68(濕度)
1.0(紙相對齊)
0.80(紙箱未超出棧板)
0.90(棧板材質間隙影響)
0.90(過度搬運 )
0.90(裝櫃後距貨櫃上方空隙)
Richmond corrugated Box 公司的試算結果
Target Compression Results
Load: 250 lbs.
Total Loss Variable: 0.2181
Recommended Safety Factor: 4.5847
Target Compression: 1146.1749

最後只要比較『BCT設計值』小於『實際 BCT 量測值』，就表示紙箱符合設計需求。

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後註：

紙箱的堆疊模式︰紙箱堆碼模式對紙箱的抗壓強度產生一定影響。紙箱豎楞方向承受的壓力大大超過橫楞方向，紙箱堆疊時應保持豎楞方向受壓。在紙箱的整個承壓過程中主要是四個角受力，約占整個受力總量的三分之二，箱角部位承受的壓力最高，離箱角越遠，承壓力越低，因此應盡量減少對紙箱四個角周遭瓦楞的破壞，在堆疊時應盡量保持箱角與箱角對齊疊放。瓦楞紙箱堆疊試驗常用的試驗模式是使用瓦楞紙箱堆疊試驗機進行抗壓測試。
常見的紙箱堆疊模式有三種︰交錯式、上下平行對齊及不對齊。此三種模式中，上下平行堆疊對齊方式最有利於保持箱角充分受壓，因而最為合理。其他的堆疊方式則較不建議。
紙箱的堆疊時間︰
紙箱的抗壓強度隨著裝載時間的延長而降低，這種現象稱為疲勞現象。試驗結果證明，在長期負載的作用下，只要經歷一個月的時間，紙箱的抗壓強度就會下降30%，在經歷一年後，其抗壓強度就只有初始值的50%。在設計紙箱材質時，對流通時間較長的紙箱應提升其安全系數。

瓦楞紙板的邊壓強度 ECT(Edge Crush Strength) 與紙板楞形探討

瓦楞紙板的邊壓強度 ECT(Edge Crush Strength) 與紙板楞形探討

  ←圖片來自網路

ECT 的單位為：N/cm² 或 lbs/in²
瓦楞紙板的邊壓強度又叫垂直抗壓強度，是對瓦楞紙板試樣以垂直方向施加壓力，施壓過程中紙板所能承受的最大力即為紙箱的邊壓強度。
紙箱抗壓強度的高低主要取決於紙板邊壓強度，而邊壓強度則與組成瓦楞紙板的各層原紙的橫向環壓強度、紙板的楞型組合及紙板的黏合強度有關。
測定邊壓強度可用小型壓力試驗機。上下壓板面積均為100mm x 100mm，其餘要求與測定平壓強度的要求相同。另需要兩塊夾持試樣的矩形金屬導板，長100mm，橫截面為20mm x 20mm。
紙張的防水性能也很重要，特別是冷藏箱對紙張的防水性能要求更高，有時雖然紙箱的抗壓強度很高，但由於紙張不防水，紙箱存放在冷庫中就容易吸潮，造成坍塌。
←圖片來自網路

瓦楞紙板的波形分為U形、V形和UV形三種

瓦楞分類	特色
U形	U型的頂峰圓弧半徑較大，呈圓弧形，如B 楞、C楞。U形楞在受壓時，可以吸收較高 的能量，當壓力消除後，仍能恢復原狀，富有彈性，但耐壓強度不高 。
V形	V型的波峰半徑較小，且尖，如A楞。V形楞在受壓初期歪斜度較小，但超過最高點後，便遭到迅速地破壞。V形楞較節省瓦楞紙，黏合劑耗量較少，但加工時易出現高低楞，瓦楞輥磨損較快
UV混合形	UV型介於兩者之間，如AB楞。UV形楞是結合U形和V形的特點，目前得到廣泛的採用。

瓦楞紙板的各種楞型及其組合，以下只就單層瓦紙板來說，

• A瓦紙箱：
  一般A瓦紙箱抗壓強度最高，但易受到損壞。
  A瓦楞具有較好的防震緩沖性，另外垂直耐壓強度也較高。
• B瓦紙箱：
  B瓦強度較差，但穩定性好。
  B瓦楞的峰端較尖，黏合面較窄，其瓦楞高度較小，可以節省瓦楞原紙，其平面抗壓能力超過A型瓦楞，B瓦楞單位長度內瓦楞數較多，與面紙有較多的支承點，因而不易變形，且表面較平。在印刷時有較強抗壓能力，可得到良好印刷效果。
• C瓦紙箱：
  C瓦抗壓力及穩定性居中。
  C瓦楞兼有A和B瓦楞的特點，它的防震性能與A瓦楞相近，平面抗壓能力接近B瓦楞。
• E瓦紙箱：
  E瓦楞是最細的一種瓦楞，單位長度內的瓦楞數目最多，能承受較大的平面壓力，可適應膠版印刷需要，能在包裝面上印出質量較高的圖文，這種瓦楞紙板和硬紙板強度差不多。

一般我們都會根據紙箱的大小來選擇紙箱的楞型，認為楞型越大，紙箱的抗壓強度越高，容易忽視楞型對變形量的影響。楞型越大，紙箱的抗壓強度越大，變形量也越大；楞型越小，紙箱的抗壓強度越小，變形量也越小。如果紙箱過大，楞型卻很小，紙箱在抗壓測試時就很容易被壓潰；紙箱過小，楞型卻很大，抗壓測試時會造成變形量過大，緩衝過程長，有效力值與最終力值偏差過大。所以，一般的外紙箱都會選用UV混和楞條來綜合兩者的優點，然後把U型楞條放在外表面，而V型楞條放在內表面。

三種楞型的強度比較表

瓦楞種類	平面壓力	垂直壓力	平行壓力
A	強	弱	強
B	弱	強	弱
C	中	中	中

備註︰

1. 平面壓力是指垂直於瓦楞紙板平面的壓力。
2. 垂直壓力是指與瓦楞方向一致的壓力，平行壓力是指垂直於瓦楞方向的壓力。

根據上述不同類型瓦楞的不同特點，單瓦楞紙箱用A型和C型為宜；雙瓦楞紙箱用AB型，BC型相結合最為理想；接近表面的用B型，能起到抗衝擊力較強的作用；接近內層的用A型或C型彈性足、緩衝力強；採有用AB型或BC型結合，使紙箱的物理性能發揮兩個優越性。中包裝宜選用C型楞，E型瓦楞可代替厚紙板，用於小包裝。最近幾年，國外又發展有F楞比E楞更小的瓦楞。

紙箱【周長】對強度的影響︰

紙箱的周長越長，抗壓強度越高，紙箱的周長與抗壓強度存在一定的換算關係。 在用料和楞型相同的情況下，紙箱周長的增長與抗壓強度的增長會形成一種變化的曲線，也就是說，由於紙箱周長的加大，增加了紙箱的不穩定性，在紙箱周長達到一定階段後，所能承受的抗壓強度會呈現按一定比例的遞減。

紙箱【高度】對強度的影響︰

紙箱高度在100~350mm時，抗壓強度隨著紙箱的高度增加而稍有下降；高度在350~650mm之間時，紙箱的抗壓強度幾乎不變；高度大於650mm時，紙箱的抗壓強度會隨著高度增加而降低。主要原因是隨著紙箱的高度增加，其穩定性也會相應地增加。

紙箱的【長寬比】對強度的影響︰

一般情況下，紙箱的長寬比在1~1.8的範圍內，長寬比對抗壓強度的影響僅為±5%。其中紙箱的長寬比RL＝1.2~1.5時，紙箱的抗壓強度最高。紙箱的長寬比為2︰1時，其抗壓強度下降約20%，因此確定紙箱尺寸時，長寬比不宜超過2，否則會造成成本浪費。

2008年10月29日星期三 [技術] 【瓦楞紙板】的規格

2008年10月29日星期三
[技術] 【瓦楞紙板】的規格



瓦楞紙板的規格通常這樣規定：

outer liner / fluting / inner liner  (外裱面紙/瓦愣芯紙/內裱面紙)

比如說 125K/B/125T，

表示其 [內/外裱面紙]都使用125GSM重的原生處女牛皮紙，而 [瓦楞芯紙] 則採用 B flute 的楞型。詳細的規格定義可以參考下面的說明。

瓦愣紙板的愣條規格及厚度：


楞的類型瓦楞紙厚度(inch )瓦楞紙厚度(mm )每公尺的楞條數


A flute (A 愣)3/16"4.8mm108+/-10


B flute (B 愣)1/8"3.2mm154+/-10


C flute (C 愣)5/32"4.0mm128+/-10


E flute (E 愣)1/16"1.6mm295+/-13


F flute (F 愣)1/32"0.8mm420+/-13



更多内容 http://findliving.blogspot.com/2008/10/blog-post_29.html#ixzz0icBsJWFu-13
另外還有 BC flute (BC 楞)：為一層 [B flute] 加上一層 [C flute]，總厚度大約為 7mm。
AB flute：為一層 [A flute] 加上一層 [B flute]，總厚度大約為 8mm，最小厚度會到7.8mm。 兩層的 flute 通常用在外箱以防撞擊。
瓦楞紙的專有名詞：
(K) KRAFT - Virgin Kraft paper (原生處女牛皮紙)
(T2) TEST 2 - Partly recycled liner paper (半回收裱面紙)
(T) TEST 3 - Fully recycled liner (全回收裱面紙)
(C) CHIP - Waste based liners (廢紙底裱面紙)
(BW) FULLY BLEACHED WHITE - Fully bleached Kraft liner (漂白牛皮紙)
(WT) WHITE TOP - White coated recycled liner (回收裱面紙做全白印刷)
(MK) MOTTLED KRAFT - Mottled white Kraft (斑白牛皮紙)
(OY) OYSTER - Mottled test liner (斑白測試裱面紙)
(GSM) Grams per square meter (紙的重量或磅數，這裡是用每平方米幾克重來算)
(WBF) Waste Base Fluting Medium (紙的重量或磅數，這裡是用每平方米幾克重來算)

另外，一般瓦楞紙的規格會要求『防破裂強度 (Bursting Strength)』 的最小值為 26 lb/1,000 ft2 (12.7 Kg/cm2  或 1245 KPa) ─ 僅供參考，防破裂強度 (Bursting Strength)越高越好。

環保的一個包裝概念

無印良品相當環保的一個包裝概念

桌上型展示架(A)

桌上型展示架俗稱POP常見於各大賣場，算是一種最普遍的陳列結構，這個展示架也是沛客早期的作品，當初客戶希望在頭卡上能具體呈現出電池商品的概念，於是在結構上便以E浪折出一半圓型電池造型，搭配鋸齒狀象徵電力的頭卡。

染髮組包裝結構

這組染髮組包裝結構當初客戶因棧板堆疊等因素，限制了外盒的材積大小，所以在產品擺放及固定等問題考量了很多，最終成現出來的就是如照片所示，客戶相當滿意！

也提供給大家在設計結構時的一種參考