重型纸箱的堆垛与仓储优化

2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：随着瓦楞纸箱行业设备的更新与技术的进步，各种重型、超强的瓦楞纸板新品种不断涌现，使传统使用木箱、铁桶包装的化工、机电等重载荷产品改用纸箱包装成为一种可能。这其中确有纸箱本身存在的制造质量问题与设计的先天不足，但很多是由于仓储堆码与运输中的不合理操作所致。在重型纸箱材质的选用上，要留有充分的余地。图1-7-6底部二层活用堆码图1-7-7加“纸护角”堆码下面介绍影响重型纸箱仓储因素。它们除适当提高纸箱的

随着瓦楞纸箱行业设备的更新与技术的进步，各种重型、超强的瓦楞纸板新品种不断涌现，使传统使用木箱、铁桶包装的化工、机电等重载荷产品改用纸箱包装成为一种可能。

但在实际使用中，常常会听到一些客户的意见：重型纸箱在使用中会发生鼓肚、塌角甚至倒伏等事故。

这其中确有纸箱本身存在的制造质量问题与设计的先天不足，但很多是由于仓储堆码与运输中的不合理操作所致。尤其是逢南方夏季高温高湿环境与梅雨季节，这方面的投诉就更加突出。

首先，在纸箱设计时，一定要正确理解GB/T 6543—2008中“瓦楞纸箱抗压强度”的计算公式。在重型纸箱材质的选用上，要留有充分的余地。

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式中　P——抗压强度值，N；

H——堆码高度（一般不高于3000mm），mm；

G——瓦楞纸箱包装件的毛质量，kg；

h——瓦楞纸箱外径高度，mm；

K——强度安全系数。

公式中，大部分数据都是额定的，唯有“K”系数具有不确定性。它的选取较复杂，重型纸箱与一般普通纸箱的取值不同，往往经验因素占了较大比重。

化工类产品，以粉剂、颗粒剂为主，一般先装进塑料袋后再整体放到纸箱中。由于纸箱内没有刚性支撑，完全靠纸箱来承重，而且袋状内装物对箱壁有向外挤压作用，极易造成先天性“鼓肚”。

我们每年生产此类纸箱约2000万只，大多数为25～30kg装重型纸箱，堆码6～8箱，而且储存环境条件一般都较差。大量的生产实践表明，此类箱“K”值应取3.2～3.5为宜。

机电类产品，大部分内装物能起到一定的支撑作用，因此在纸箱堆码中，压溃的风险较小，K 取值在2.5左右即可。但此类纸箱的另一个问题是存放时间一般较长，堆放1～2年的也不罕见，因此纸箱表面的防潮防水处理不应忽视。

从理论上来讲，重型纸箱四周侧壁承受负荷的能力并不均衡（见图1-7-1）。当纸箱承受的压力超过其抗压极限时，纸箱侧壁的垂直面便开始弯曲变形直至被压溃，而且越靠近纸箱侧壁的中间部位变形越早、越严重，侧壁上靠近四个棱角的部位变形最晚、变形量也最小。

这对习惯使用木箱、铁桶的用户来说，在换成纸箱后，常常会忽视瓦楞纸箱的这些基本特性而造成使用失误。

下面，列举正反两方面的一些常见实例。

错误之一：悬臂堆码

由于托盘尺寸过小或者搬运工人未将纸箱放整齐，造成纸箱露在托盘之外（见图1-7-2）。

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图1-7-1　侧壁承受负荷能力不均衡

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图1-7-2　悬臂堆码

大量实验数据证明，只要悬臂外露达12mm，纸箱承受负荷的能力将降低29%。理想的状况应该是托盘每边比纸箱略大出10～20mm。

另外，当托盘上木条与木条之间的空隙太大时，也要避免纸箱边缘正好落在此空当处。因为此时纸箱不是四壁平均受力，而是由悬空边角承担了过多的负荷。

错误之二：错落堆码

此种堆码又称“砌砖式”堆码，在实际工作中很常见（见图1-7-3）。优点是不易摇晃与倒伏，但却无法发挥纸箱最佳的抗压性能，因为大部分的负重是由纸箱最薄弱的部位来承担的。从图1-7-1可知，纸箱承重最强的部位是垂直的四个角及长、宽四条边，其他均属非承重的脆弱区域。数据表明，此种堆码方式，纸箱的抗压强度将锐减35%以上，因此在实践中必须避免。

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图1-7-3　错落堆码

错误之三：狼牙交叉式堆码

此种堆码又称非齐平式堆码（见图1-7-4），它可使纸箱的抗压强度降低1/3左右，这是搬运工人缺乏这方面的专业知识或操作不认真所致，它在实际生产中是完全可以避免的。正规企业的“仓储作业指导书”的操作标准规定，堆码时狼牙非齐平的量应控制在5mm之内。

正确堆法：齐平式堆码

纸箱上下的边角互相对齐，层与层之间的负荷传递均匀，此时纸箱的抗压强度最大（见图1-7-5），缺点是堆码过高时，垂直方向的纸箱常会分离，易失稳倒伏。

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图1-7-4　非齐平式堆码

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图1-7-5　齐平式堆码

先进堆法：底部二层活用堆码

这是日本科学家川端洋一于1974年发明的，它将负荷最大的底部二层采用“齐平式堆码”，避免了底层抗压强度的劣化，从第三层起采用“错落堆码法”，保证了整跺的稳定性（见图1-7-6）。它不会造成垂直方向纸箱的分离。相比从底部就采用“错落堆码法”，虽然压力上没有太大差异，但是变形的部位从前者的最底层移到了第三层，使第三层压损的部位处在负荷较小的状态，因此它在储存中的负荷重量并不大。需要注意的是：当垛高多于五层时，底部“齐平式堆码”应放几层，须通过实验与计算来决定。

推荐堆法：加“纸护角”堆码

很多重型纸箱用户，在堆垛的四角用“纸护角”加固（见图1-7-7），它对包装成本影响不大，但效果显著。必要时，外面还可以加包缠绕膜。当运输环境比较恶劣时（如配载、混装、有可能发生的野蛮装卸等），这种堆码方式，尤显可靠安全，值得推广。

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图1-7-6　底部二层活用堆码

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图1-7-7　加“纸护角”堆码

下面介绍影响重型纸箱仓储因素。

（1）潮湿环境中堆放

纸箱是纤维物质，对空气中的水分十分敏感（见图1-7-8）。当仓库中的相对湿度达到90%时，存放15天的纸箱含水率可达16%（设出厂时为9%）。此时纸箱的抗压强度将下降80%以上，此种现象称为“瓦楞纸箱的老化”，即使对其干燥再处理，也不能恢复其原有强度。

经验告诉我们，当纸箱含水率每增加1%，纸箱的抗压强度将下降8%左右。理想的仓储，其相对湿度应小于 65%。特别是在南方的梅雨季节，条件好的仓库可配抽湿机，不具备条件的或空旷大仓库可用缠绕膜、塑料薄膜等封扎，以减轻纸箱的吸潮现象。

重载纸箱在仓库堆放时，底下必须要有托盘，对此在国家标准GB/T 6543—2008中还专门作了特别的规定。

笔者做过这样的测试：7月份着地堆放两周的纸箱，在离地10cm处测得的含水率，比离地面1.2m处的纸箱含水率高出8%～10%。

还有很多用户习惯将纸箱紧贴墙壁堆放，这也会加剧纸箱的吸潮，合理的做法是应远离墙壁20cm以上。

（2）长期储存的影响

瓦楞纸箱不宜长期负重堆码。实验表明，堆码一个月后，抗压强度会降低2/5，长达1年时则降低1/2以上。如图1-7-9所示的实验曲线很好地诠释了此现象。它也习惯上被称为“瓦楞纸箱的疲劳极限”。对一些必须长期堆码的纸箱，很多正规工厂都有一些成功的经验与做法。它们除适当提高纸箱的配材品质外，还可以采取以下方法。

①仓库设立5～6m高的铁质货架，每层间的距离仅1～1.2m，一般纸箱的堆码只有2～3箱，因此最下层纸箱承受的负荷较小。

②在出货时或发现仓储最下层箱开始“鼓肚”时，即进行“翻箱”，将放在最上面的翻到底层，而将最底层的翻到上面。

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图1-7-8　潮湿环境中堆码

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图1-7-9　抗压强度随时间的变化

（3）承压方向的影响

瓦楞纸箱不同的承压方向，对其抗压强度影响极大（见图1-7-10）。当堆码时的外加载荷与瓦楞直立方向一致时［见图1-7-10（a）］，其抗压强度最高，假设为100%，那么图1-7-10（b）只有60%，图1-7-10（c）仅为40%。但在现实生产实际中，用图1-7-10（b）、图1-7-10（c）方式堆码的屡见不鲜，这是应该严格禁止的。

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图1-7-10　不同承压方向

（4）其他因素

仓库管理混乱，地面高低不平、环境太潮湿等，都会影响纸箱码垛的正常抗压强度，这是需要纸箱的使用方解决的。

重型纸箱的堆垛与仓储优化

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