瓦楞纸板选配方法

1.本发明涉及包装技术领域，具体涉及一种瓦楞纸板选配方法。


背景技术：

2.目前瓦楞纸板配纸方法有两种，一种是国标法，一种是公式法。国标法是依据国标gb/t6543
‑
2008确定内装物最大质量，确定瓦楞纸箱的种类以及纸板代号，作为依据在国标gb/t6544
‑
2008中确定纸板的最小边压强度以及最小耐破度。在此基础上，在国标gb/t 13024
‑
2016 选取箱纸板的选材，再结合配纸筛选原则在国标gb/t 13023
‑
2008中确定瓦楞芯纸的搭配；公式法是根据客户需求计算出安全系数与堆码强度，然后计算出抗压强度，依据马基公式或凯里卡特公式计算岀瓦楞纸板边压强度或综合环压强度，在相应的国标中进行箱纸板以及瓦楞芯纸的选配。
3.现有这两种方法各有所长，无法兼顾实现瓦楞纸板包装的适用性及低成本性，因而无法获得最优选配。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种瓦楞纸板选配方法，以解决当前无法兼顾实现瓦楞纸板包装的适用性及低成本性的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.设计一种瓦楞纸板选配方法，包括如下步骤：
7.(1)确定纸板楞型
8.①
瓦楞纸板的综合环压强度：
9.确定纸箱尺寸、堆码高度，确定强度安全系数，再依据下式计算纸板抗压强度：
[0010][0011]
式中，p
c
为瓦楞纸箱抗压强度；k为强度安全系数；g为瓦楞纸箱包装件的质量；h为堆码高度；h为瓦楞纸箱高度；
[0012]
基于楞型及与之对应的axz、j，利用凯里卡特公式计算出相应楞型下的瓦楞纸板的综合环压强度p
x
；
[0013]
②
确定纸板代号：基于产品质量要求，参照下表1确定质量等级分类，由安全系数确定流通环境为1类或2类；再结合质量等级分类以及流通环境确定纸板代号以及瓦楞纸箱种类：
[0014]
表1楞纸箱的种类
[0015][0016]
③
确定所选纸板代码对应的相关指标
[0017]
确定好纸板代号和纸箱种类后，作为依据在下表2确定所选纸板代码对应的相关指标，即瓦楞纸板的最小综合定量、最小边压强度以及最小耐破强度：
[0018]
表2瓦楞纸板的技术指标
[0019][0020]
④
确定纸板楞型及最小边压强度
[0021]
将p
x
与国标gb/t6544
‑
2008中的最小边压强度p
b
进行比较，若p
x
小于国标gb/t6544
‑
2008中的最小边压强度p
b
，则确定纸板的楞型以及最小边压强度p
b
，如若不符合此条件，则重新确定纸箱尺寸、堆码高度、安全系数以及楞型，再次循环配纸流程，直到得出匹配的楞型为止；
[0022]
(2)选配箱纸板
[0023]
首先，已知最小耐破强度，取最大耐破度超过最小耐破度的30％，假设瓦楞纸板每
层箱纸板的耐破强度相等，由耐破度公式求得每层箱纸板的最小耐破度和最大耐破度，得出每层箱纸板耐破强度的取值范围：
[0024]
其次，在下表3中筛选出耐破强度在耐破度取值范围内的箱纸板，确定箱纸板的横向环压强度：
[0025]
表3箱纸板的相关参数
[0026][0027]
在确定箱纸板的横向环压强度的基础上，确定箱纸板的定量、等级、耐破度；
[0028]
然后，将筛选出来的箱纸板进行面纸、里纸或面纸、中纸、里纸的搭配，并计算出各种箱纸板组成瓦楞纸板以后的耐破强度和边压强度；再由如下原则对组成瓦楞纸板的箱纸板进行筛选：
[0029]
①
箱纸板定量之和需要≥gb/t 6544
‑
2008中的最小综合定量；
②
当面纸、里纸、中纸都为箱纸板时，应选用同种定量以及同种等级的箱纸板；
[0030]
最后，正式确定箱纸板的选配方案；
[0031]
(3)选配瓦楞芯纸
[0032]
首先，计算出搭配好的箱纸板的横向环压强度，再由边压强度修正公式计算出不同楞型时瓦楞芯纸所需的最小横向环压强度f
w
r
m
：
[0033]
然后，根据瓦楞芯纸的定量小于箱纸板的定量以及当箱纸板的等级相同时，瓦楞芯纸的等级应与箱纸板的等级相同的原则，确定瓦楞芯纸应满足的限制条件；结合表4、表5选配满足限制条件的瓦楞芯纸，确定瓦楞芯纸的定量、等级以及横向环压强度：
[0034]
表4单瓦楞纸板瓦楞芯纸的横向环压强度
[0035][0036]
表5双瓦楞纸板瓦楞芯纸的横向环压强度
[0037]
[0038][0039]
最后得到瓦楞纸板的配纸方案以及对应的纸板楞型；
[0040]
(3)成本计算
[0041]
得到边压强度和耐破度符合要求的配纸方案后，根据瓦楞纸板平方单价为面纸平方单价、里纸平方单价、中纸平方单价与瓦楞芯纸平方单价与楞展开系数乘积之和，计算成本最低的配纸方案，实现配纸方案优化。
[0042]
在所述步骤(1)中，综合考虑产品质量、尺寸、堆码高度、堆放时间长短、堆码方式、相对湿度变化、装卸搬运情况、模切工艺、印刷工艺、流通环境后，确定纸箱尺寸、堆码高度，并基于下表6确定所述强度安全系数：
[0043]
表6安全系数参考表
[0044]
[0045][0046]
在所述步骤(1)中，基于表7、表6中提取楞型以及与之对应的axz、j，利用凯里卡特公式求出相应楞型下的瓦楞纸板的综合环压强度p
x
：
[0047]
表7单瓦楞纸箱凯里卡特常数值
[0048][0049]
表8双瓦楞纸箱凯里卡特常数值
[0050][0051]
在所述步骤(3)中，由如下边压强度修正公式计算不同楞型下的瓦楞芯纸的横向环压强度f
w
r
m
：
[0052]
ect＝(r1+r2+r
j
+f
w
r
m
)
[0053]
式中，f
w
为楞展开系数；r1为瓦楞面纸横向环压强度；r2为瓦楞里纸横向环压强度； r
j
为瓦楞中纸横向环压强度；r
m
为瓦楞芯纸横向环压强度。
[0054]
所述楞展开系数由表9确定：
[0055]
表9楞展开系数
[0056]
。
[0057][0058]
与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：
[0059]
1.本发明基于瓦楞纸板配纸的全流程(确定纸板楞型、选配箱纸板、选配瓦楞芯纸、成本核算)，提出纸板楞型的确定应综合考量综合环压强度、最小综合定量、最小边压强
kg；h为堆码高度，mm；h为瓦楞纸箱高度，mm。
[0084]
4.凯里卡特公式
[0085][0086]
式中，p
c
：瓦楞纸箱抗压强度，n；p
x
：瓦楞纸板原纸的综合环压强度，n/cm；z：瓦楞纸箱周边长，cm；j：纸箱常数；axz：瓦楞常数。
[0087]
5.成本计算公式
[0088]
瓦楞纸板平方单价为：面纸平方单价、里纸平方单价、中纸平方单价与瓦楞芯纸平方单价与楞展开系数乘积之和。
[0089]
6.边压强度修正公式
[0090]
使用边压强度修正公式的目的是为了计算不同楞型下的瓦楞芯纸的横向环压强度。
[0091]
ect＝(r1+r2+r
j
+f
w
r
m
)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0092]
式中，f
w
：楞展开系数；r1：瓦楞面纸横向环压强度，kn/m；r2：瓦楞里纸横向环压强度，kn/m；r
j
：瓦楞中纸横向环压强度，kn/m；r
m
：瓦楞芯纸横向环压强度，kn/m。
[0093]
配纸相关数据
[0094]
以下实施例中出现的数据表大多都是参照国标gb/t 6543
‑
2008、gb/t 6544
‑
2008、gb/t13024
‑
2016、gb/t 13023
‑
2008建立的。表2、表3中的数据一一对应相乘得到数据表不同楞型下瓦楞芯纸的横向环压强度。具体的数据表的信息如表1所示。
[0095]
表1数据表的相关信息
[0096][0097]
表2楞展开系数
[0098]
[0099]
表3瓦楞芯纸的横向环压强度
[0100][0101]
实施例：瓦楞纸板选配优化方法
[0102]
一、确定纸板楞型
[0103]
1.计算瓦楞纸板的综合环压强度
[0104]
向客户询问产品质量、尺寸、堆码高度、堆放时间长短、堆码方式、相对湿度变化、装卸搬运情况、模切工艺、印刷工艺、流通环境等，确定纸箱尺寸、堆码高度，确定安全系数 (表4)，再依据抗压强度计算公式计算纸板抗压强度。
[0105]
在表5、表6中提取楞型以及与之对应的axz、j，利用凯里卡特公式求出相应楞型下的瓦楞纸板的综合环压强度p
x
。
[0106]
表4安全系数参考表
[0107]
[0108]
表5单瓦楞纸箱凯里卡特常数值
[0109][0110]
表6双瓦楞纸箱凯里卡特常数值
[0111][0112]
2.确定纸板代号
[0113]
根据客户给出的产品质量，参照表7确定质量等级分类，根据安全系数确定流通环境为 1类或2类。结合质量等级分类以及流通环境确定纸板代号以及瓦楞纸箱种类。
[0114]
表7瓦楞纸箱的种类
[0115][0116]
3.确定所选纸板代码对应的相关指标
[0117]
确定好纸板代号和纸箱种类后，作为依据在表8确定所选纸板代码对应的相关指标，即瓦楞纸板的最小综合定量、最小边压强度以及最小耐破强度。
[0118]
表8瓦楞纸板的技术指标
[0119][0120]
4.确定纸板楞型及最小边压强度
[0121]
将p
x
与国标gb/t 6544
‑
2008中的最小边压强度p
b
进行比较，若p
x
小于国标gb/t6544
‑
2008中的最小边压强度(瓦楞纸箱生产时所需达到的最小边压强度)p
b
，则确定纸板的楞型以及最小边压强度p
b
，如若不符合此条件，则重新确定纸箱尺寸、堆码高度、安全系数以及楞型，再次循环配纸流程，直到得出匹配的楞型为止。
[0122]
二、选配箱纸板
[0123]
首先，已知最小耐破强度，取最大耐破度超过最小耐破度的30％，利用耐破度公式，假设瓦楞纸板每层箱纸板的耐破强度相等，求得每层箱纸板的最小耐破度和最大耐破度，得出每层箱纸板耐破强度的取值范围。
[0124]
其次，在表9中筛选出耐破强度在耐破度取值范围内的箱纸板，确定箱纸板的横向环压强度，用于后面的计算。在确定箱纸板的横向环压强度的基础上，确定箱纸板的定量、等级、耐破度(因为新的国标中没有对箱纸板的材质进行区分，无法确定箱纸板的材质)。
[0125]
然后，将筛选出来的的箱纸板进行面纸、里纸的搭配(三层时则进行面纸、中纸、里纸的搭配)，并计算出各种箱纸板组成瓦楞纸板以后的耐破强度和边压强度。此时，利用筛选原则一对组成瓦楞纸板的箱纸板进行筛选。
[0126]
最后，正式确定箱纸板的选配方案。
[0127]
表9箱纸板的相关参数
[0128][0129]
三、选配瓦楞芯纸
[0130]
上述步骤已经确定了纸板的楞型以及搭配好的箱纸板的一些必要信息，下一步就是对瓦楞芯纸的选配。
[0131]
首先，计算出搭配好的箱纸板的横向环压强度，再用修正后的边压强度计算公式 ect＝(r1+r2+r
j
+f
w
r
m
)，计算出不同楞型时瓦楞芯纸所需的最小横向环压强度，即f
w
r
m
。
[0132]
然后，利用筛选原则二，即瓦楞芯纸的定量小于箱纸板的定量以及当箱纸板的等级相同时，瓦楞芯纸的等级应与箱纸板的等级相同的原则，确定瓦楞芯纸应满足的限制条件。结合表10、表11，选配满足限制条件的瓦楞芯纸，确定瓦楞芯纸的定量、等级以及横向环压强度。
[0133]
最后得到瓦楞纸板的配纸方案以及适当的纸板楞型。
[0134]
表10单瓦楞纸板瓦楞芯纸的横向环压强度
[0135][0136]
表11双瓦楞纸板瓦楞芯纸的横向环压强度
[0137]
[0138][0139]
四、计算成本
[0140]
得到边压强度和耐破度符合要求的配纸方案后，利用原纸成本计算公式，即瓦楞纸板平方单价为面纸平方单价、里纸平方单价、中纸平方单价与瓦楞芯纸平方单价与楞展开系数乘积之和，计算成本最低的配纸方案，实现配纸方案优化。
[0141]
应用实例
[0142]
基于实施1所述选配方法而实施。
[0143]
产品信息：联想电脑一台，重量约为2.8kg，纸箱外尺寸为452
×
100
×
354mm。堆码高度为2.5m；堆码时间为30天；湿度rh变化为60％；堆码方式为四角对齐；装卸冲情况为多次装卸且很少受到撞击；印刷为单色大面积印刷；模切为圆压平模切。其相关参数输入如图 3所示。
[0144]
首先，根据所选信息，在数据表安全因子中提取相关的安全因子计算安全系数k为3。用安全系数，确定流通环境为2类，然后在表7中根据产品质量2.8kg以及流通环境为2类确定瓦楞纸箱的种类为单瓦楞纸箱，同时确定纸板的代号为s
‑
2.1。
[0145]
确定好纸板代号为s
‑
2.1后，将纸板代号作为依据在表8中确定瓦楞纸板最小综合定量为 2g/m2，最小耐破度为450kpa，最小边压强度为2kn/m，纸板代号s
‑
2.1对应的相关信息如表12所示。已经确定为单瓦楞纸箱，故而在表6中提取a楞、b楞、c楞对应的信息，利用凯里卡特计算公式计算当楞型为a楞、b楞、c楞时，瓦楞纸板的综合环压强度，此时计算出来的综合环压强度为客户所需环压强度。当楞型为a、b、c时计算出来的的综合环压强度满足全部小于最小边压强度的时候，楞型才能满足客户的要求。因为楞型为a、b、c时计算出来的的综合环压强度全部小于最小边压强度，所以确定瓦楞纸箱的楞型为a、b、c皆可，如表13所示。
[0146]
表12纸板相关技术指标
[0147][0148]
表13不同楞型下的综合环压强度
[0149][0150]
其次，根据所选纸板种类单瓦楞纸箱确定箱纸板的层数为两层，最小耐破强度为450kpa，最大耐破度超过最小耐破度的30％，利用耐破度公式计算耐破度的取值范围为225～293kpa，在表9筛选出耐破度在225～293kpa内的箱纸板，共有两种，如表14所示。确定这两种箱纸板的等级、定量后，进行面纸、里纸的搭配，如表15所示。根据筛选原则一中的第一条原则，可知面纸、里纸定量之和应大于250g/m2，除去重复的搭配方案，满足条件的方案共有三种。此时利用边压强度计算公式计算出这三种方案的瓦楞芯纸所需要的最小横向环压强度。如表 16所示。
[0151]
表14箱纸板初选
[0152][0153]
表15搭配后的箱纸板
[0154][0155]
表16瓦楞芯纸所需最小横向环压强度
[0156]
[0157]
然后，利用筛选原则二，搭配表10进行瓦楞芯纸的选配，确定瓦楞芯纸与箱纸板的基本信息。当瓦楞纸板楞型为a楞时，方案1中，面纸、里纸的定量都为125g/m2。根据筛选原则二确定瓦楞芯纸的定量应小于等于125g/m2。方案1中，面纸、里纸等级均为合格品，根据同等级选配原则确定瓦楞芯纸的等级应为合格品。由表10可知当芯纸定量小于125g/m2，等级为合格品时，单瓦楞芯纸的横向环压强度最大为0.66kn/m。表27中方案1的横向环压强度为0.66kn/m大于等于表10中的最大横向环压强度，则此方案满足条件。
[0158]
此时可知方案1对应的瓦楞芯纸应满足三个限制条件，定量小于125g/m2、等级为合格品、横向环压强度小于0.66kn/m，在表10中筛选出符合这三个条件的瓦楞芯纸。方案1瓦楞芯纸选配方案如下表17所示。
[0159]
表17方案1瓦楞芯纸选配方案
[0160][0161]
用上述方法依次分析，当楞型为a楞时，满足限制条件的方案2、方案3的瓦楞芯纸的选配；当楞型为b、c时，方案1、方案2、方案3的瓦楞芯纸的选配。因分析方法相同，分析步骤繁冗，此处省略不再详细赘述。此时初步确定箱纸板与瓦楞芯纸的搭配方案。
[0162]
最后，进入优化阶段，按照箱纸板同种等级和定量的原则进行选配，再进行成本计算，得出价格最低也是最优的配纸方案，如表18所示为最终的配纸方案。
[0163]
表18配纸方案
[0164]
。
[0165][0166]
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关方法及步骤进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。