包装润滑油的两种纸箱结构比较

随着我国汽车的普及，车用润滑油行业也得到了迅速的发展，它们的内包装大多采用塑料桶、金属桶等，外包装则是瓦楞纸箱。

国内传统油品生产厂的外箱，较多采用“开槽式”纸箱进行包装（0201型）（见图4-1-1），单位为mm。

图4-1-1　开槽箱的展开尺寸（左）与立体图

而在中国落户的国际润滑油巨头企业，主要采用“裹包式”纸箱包装（见图4-1-2），单位为mm。

图4-1-2　裹包箱的展开尺寸（左）与立体图

本节针对这两种不同结构的包装纸箱，从性能、成本、标准、生产、物流等方面进行讨论，为便于分析，选市场占有量较大、每箱装“4L×6桶、毛重26kg”的规格作为样本，令这两种纸箱的内尺寸相同，即：

长×宽×高= 428mm×348mm×304mm（注：由于各油品厂所用内桶尺寸稍有区别，所以纸箱尺寸也会略有差异）。纸箱用材也一样，均为250g/m2 +120g/m2 +120g/m2 +120g/m2 +160g/m2，面、里“箱纸板”采用优等品，“瓦楞纸”采用AA等级，双瓦BC楞。（注：图4-1-1和图4-1-2中的为纸箱的瓦楞方向）

1.纸箱物理性能的比较

（1）由于材质完全相同，所以两种纸箱的耐破强度、边压强度值是一致的；当选用GB/T 6544—2008“表1”中D-1.3规格时：纸板的耐破强度应≥ 1380kPa，边压强度≥ 7000N。（注：用该配材加工的纸板样品，经实测所得数据比国家标准规定值约高20%）。

（2）对包装润滑油的纸箱而言，最重要的技术指标应该是“空箱抗压强度”。笔者对几款同尺寸、同材质而不同结构的样品纸箱进行了实测，其抗压强度值可见表4-1-1（注：开槽箱的理论抗压强度值见公式4-1，裹包箱的理论抗压强度值见公式4-2）。

表4-1-1　相同材质、尺寸但不同结构纸箱的空箱抗压强度实测值　单位：N

注：表中“牙刀压线”见图4-1-2右侧的立体图。

造成表4-1-1中“普通开槽箱”与“常规压线裹包箱”之间抗压强度值相差约8%的原因：

“开槽箱”四个竖面的瓦楞方向与受力方向是一致的（见图4-1-1立体图），而裹包箱有两个竖面的瓦楞与受力方向是垂直的（见图4-1-2立体图）；

瓦楞纸箱有个重要的特性，即当外加载荷顺着瓦楞方向时，纸箱的抗压强度最高，假设此时的强度系数为“1”时［图1-7-10（a）］，那么图1-7-10（b）只有60%，图1-7-10（c）只有40%。

这是裹包箱结构的特性所致，如要提高裹包箱的抗压能力，可在纸箱用材或制作工艺上想办法，如选用比开槽箱更优、更好的材料等。

2.主要成本的比较

（1）当材质相同时，纸箱的单价主要取决于展开面积的大小。

开槽箱（见图4-1-1展开图）用材尺寸：1.612m×0.674m = 1.0865m2

裹包箱（见图4-1-2展开图）用材尺寸：1.394m×0.743m = 1.0357m2

显然，图4-1-2用材要省5%左右，同理，裹包箱单价也会下降5%。

（2）对开槽箱而言，用于人工包装或在半自动包装线上使用的纸箱，一般采用简单的常规加工即可（注：在纸板流水线上直接压出纸箱高度线）。但对裹包箱或者在全自动包装线上操作的“开槽箱”（注：须在内摇盖上切斜边与大圆角），此时纸箱必须增加模切工序，会增加成本2%左右。

（3）裹包箱在印刷、模切后，即可送润滑油厂包装，纸箱的“接舌黏合”是在全自动包装线上用“热熔胶”自行完成的。而开槽箱在制造时，必须增加一道接舌的结合工序（粘或钉），才能成型使用，较裹包箱增加费用3%左右。

（4）一条全自动裹包自动线，从灌装加盖→油桶排列→纸箱折叠→裹包黏合→成组下线码垛→整托打缠绕膜→沿导轨自行入库等，往往只要一个操作工就能独立完成，自动化、智能化程度较高。

而开槽箱的手工包装，不但劳动强度大，包装效率也要低很多，即使开槽箱在半自动包装线上加工，也需要3～4人配合才能完成，人工成本会相差很多倍。

（5）裹包式包装，前期一条进口流水线的投入较大，好在现在国内也能生产这种成套装备。

（6）对一些小批量、多品种的润滑油厂，只能采用开槽箱手工包装方式。

（7）就包装质量与稳定性而言，裹包箱要优于开槽箱。

裹包箱在诸方面的优势是显而易见的，目前这种高效、省力的自动包装方式，在国内普及很快，如在饮料、食用油、啤酒等行业，都得到了很好的应用。

3.选择标准的比较

如何选定纸箱标准以及技术指标、如何确定纸箱的用材等问题，也一直困扰着很多润滑油厂；假如指标定得过高，除了会增加成本外，还会引起一系列的后续包装问题，假如指标定得过低，则会造成物流过程中纸箱鼓肚、破损、坍塌等包装事故。

这里推荐一种比较科学、合理的选择方法：

①用国家标准GB/T 6543—2008和GB/T 6544—2008中各自的“表1”所规定指标（详见表3-1-3）。

②不少外企或以出口为主的油厂，常常会选用美国ASTM的标准。

其实这两个标准的主要数值很接近，差异并不大（见表4-1-2）。

表4-1-2　选用两种不同纸箱标准及技术指标之比较

“4L×6桶”纸箱相关要素是：

内装物重量约25kg（含塑桶的重量）纸箱综合内尺寸：428 + 348 + 304 = 1080mm

因此皆符合中国、美国标准中对“质量”与“尺寸”的限制条件。

因为中国的箱纸板主要以挂面纸、再生纸为主，而美国则以木浆纸居多，所以中国、美国标准在用纸的“最小综合定量”上差别较大（约相差25%），但中国标准更符合国情，当然只要能达到规定的物理指标，用纸最小综合定量可以不必太苛求。

美国标准中没有Ⅱ类纸箱。

对“门到门”运输，并且经整体打托缠绕加固、单元集装运输的润滑油纸箱，可以选用中国标准中的“Ⅱ类箱”，以降低纸箱采购成本。

但对大多数润滑油企业而言，产品除部分单元整托运输外，大多需要经过多次中转，甚至分拆、零担、散货等，而走电商渠道的还要经得起野蛮甩抛，这时选用中国标准的“Ⅰ类箱”是必需的。个别破损率居高不下的品种，甚至还可以选用高一档的中国标准D-1.4指标。

包装后的纸箱在托盘上一般每托堆高四层，仓储和动态运输时则会二托叠加，因此确定纸箱抗压强度理论值很关键，0201型开槽箱可按照GB/T 6543—2008附录D中的公式来计算。

式中　P——抗压强度值，N；

K——强度安全系数（设K=2）；

G——包装件的质量（毛重约为26kg）；

H——堆码高度（3000mm）；

h——纸箱外径高度（316mm）。

将相关数据代入“公式（4-1）”可得：P=4328N。

式中K系数的确定，比较复杂。从理论上讲，内装物为桶类时，应该属于箱内有“刚性支撑”，能够承担一部分的承重压力，但现实中很多商家对一次性使用的内桶（无论钢、塑），都采取了最大限度的“轻量化”，经我们测试，内桶的承载能力很不乐观。

多年的实践观察与评判，“K”系数选“2”比较经济合理，问题也少。少数运输环节比较恶劣的油厂往往要求提高“K”系数，但笔者认为最高也不宜超过K=2.4（比常规提高20%），否则，不但增加了用纸定量与等级（涉及成本），产生的“后遗症”也很多，举例如下。

图4-1-3

① K系数提高后折箱困难

如是在自动包装线上，问题则更多，因此K系数高的纸箱，制造时不得不在折线处加开“10mm×10mm的牙刀线”（见图4-1-2立体图），它不但破坏了纸箱的整体美观，而且降低了纸箱的承压能力，从表4-1-1中可见，同样的裹包箱，是否用牙刀压线，抗压强度实测值要相差5%左右。

② K系数提高后，摇盖回弹大

无论是开槽箱还是裹包箱，无论是用热熔胶还是封箱带，都不容易封住封口，为此纸箱加工时只得采用摇盖“高低压线”（见第五章第4节），油厂包装时降低自动线的速度等办法来补救。

③ K系数提高后，折线处易开裂爆线

为了达到较高的K系数，供应商的措施主要是增加瓦楞纸的定量与等级、降低纸箱的含水率等，随着瓦楞纸板韧性减小、脆性增大，纸箱在冬天或大气相对湿度较低时，开裂矛盾会很突出。

④ K系数提高后，纸箱接舌黏合处会黏合不良

瓦楞纸板变硬后，接舌处常常会崩开，造成包装失败（见图4-1-3）。裹包箱的接头必须用热熔胶黏合，由于只是一层面纸与一层里纸粘在一起，所以其他8层纸都有可能弹开崩离。

而对开槽箱的接舌只要允许，建议用打钉替代黏合比较安全（打钉时10层纸都会穿透）。

裹包箱抗压强度理论值的计算要复杂一些，一般采用马腾福特公式（采用英制）。

式中　P——为裹包箱的抗压强度值，lb；

F——纸箱摇盖宽度（348mm÷2÷25.4≈6.85in）；

Bo——纸箱长度（428mm÷25.4≈16.85in）；

Pm——纸板的边压强度值（取GB/T 6544—2008 D1.3为：7000N/m≈40lbs/in）；

T——纸板的厚度（设BC楞厚度为：6.7mm÷25.4 ≈0.264in）；

Z——纸箱周长［2×（304mm + 428mm）÷ 25.4 ≈57.638in］。

将相关数据代入“公式4-2”后得：P=1010lb≈459kg≈4498N

（注：按照“马腾福特公式”规定，式中单位为英制，且裹包箱长=开槽箱高，裹包箱宽=开槽箱长，裹包箱高=开槽箱宽）。

综上可见，对“4L×6桶”规格的纸箱，建议参照表4-1-3所列物理技术指标（应大于等于表中数值），来作为制定与评判纸箱合格与否的标准。

表4-1-3　两种润滑油纸箱的应用技术标准（理论值）

注：①中国标准的Ⅱ类箱须慎选，原则上不推荐；
②如选用美国标准，那么原纸也应选用相应的高等级木浆纸；
③ 只要真正做到表4-1-3所列的指标（中国标准Ⅰ类或美国标准），那么纸箱的使用是有保障的，我们服务了很多润滑油厂，它们的长年实践经验与反馈的信息都证实了这一点。

4.其他几个问题

（1）塑料桶灌热油后的膨胀问题

润滑油灌装时都有一定的温度，按照油品的不同，一般在42～62℃，这时聚乙烯吹塑桶会在“B”方向发生膨胀，而且多数是不可逆的（见图4-1-4），即使油温降到常温，也不会恢复到原尺寸，塑料桶膨胀值可见表4-1-4实测数据（参考）。

图4-1-4　塑料桶膨胀值实测

目前的问题是很多纸箱设计者，往往是以空桶尺寸作为测量依据，未留足够间隙，导致灌油后纸箱内径陡增3倍的δ值（注：纸箱宽度方向呈3桶排列），造成产品还未出厂，纸箱已经开始外胀鼓肚，导致抗压能力大大下降，因此在设计纸箱宽度时预加“δ”值是必要的，但“δ”值也不能加得太大，否则动态运输时，桶与桶之间在纸箱内会反复产生相对摩擦，有可能将桶上的标贴磨坏。

表4-1-4　热灌装时塑料桶的实测膨胀值

注：①当桶型、材质不同时，膨胀值会有差异；
②金属桶变化小可忽略不计。

需要提及的是：纸箱内高与塑料桶高应该是一致的，但生产实践中常常发现，桶盖与纸箱上摇盖间尚有较大间隙，使纸箱承压后发生变形鼓肚，产生的原因：

①塑料桶尺寸或桶盖旋钮不规范；

②纸箱加工超差；

③纸箱设计时未考虑箱底受重压后变薄的系数。

（2）热油在纸箱里的散热问题

热油灌装后一般都会立即封箱，热油在降到常温的过程中，会产生水蒸气、结露等现象，温差越大，此问题越严重（如冬季）。在纸箱这个密闭的微环境中，产生的水汽会被纸箱内壁吸收，使纸箱含水率升高（见第五章第7节）。

相关资料告诉我们，纸箱的含水率每升高1%，其抗压强度将下降8%左右。解决的办法是：

①在纸箱上预开散热孔，或在裹包箱的侧面摇盖合拢处预留10mm左右的空隙作为散热通道（见图4-1-2立体图）；

②纸箱内壁预涂防水剂；

③手工包装时速度很低，可待油温略下降后再封箱；

④尽量避免在纸箱外层覆塑膜（透气性差，如某些彩色胶印箱）。

（3）在托盘上的码跺问题

很多润滑油厂只关注包装前纸箱的抗压强度，而忽视了包装后的纸箱在托盘上因不同堆码方式所引起的强度変化。

①纸箱露出托盘，像图1-7-2这种情况在各厂比比皆是，殊不知，只要悬臂外露达12mm以上，纸箱承受负荷的能力就将降低29%。

②“砌砖式错落堆码”“狼牙交叉式堆码”等也很普遍，这些堆码避开了纸箱最能受力的四个角，使它的承压能力大幅下降，建议采用日本专家川端洋一开发的“二层活用堆码”，将负荷最大的下面二层用“齐平式堆码”，上面若干层用“错落堆码”，既弱化了最下层纸箱的受力，又保证了整托的稳定性。

③托盘是个移动的平台，国家标准GB/T 2934—2007《联运通用平托盘》规定，中国标准中优选的托盘尺寸是1200mm×1000mm，而美国托盘的标准尺寸是48in×40in（1219mm×1016mm），两者相差不大（详见第三章第3节），那么“4L×6桶”规格的纸箱在托盘上应该如何摆放才算合理呢？

首先要清楚，包装后纸箱的平面外径尺寸，约“长×宽”= 450×365mm，在托盘上宜采用“3×2”的布局（见图4-1-5）（注：它能保证每个裹包箱至少有一个侧面的散热排气槽是向外的），堆高四层，确保托盘的四周尚留有20mm以上的空隙，使纸箱不会露出托盘外。

有的工厂自制的托盘不按标准，尺寸混乱，这是造成仓储问题的根源，应加以改善。

图4-1-5　“3×2”的布局

（4）纸箱的防潮问题

有些油厂的仓储条件很差，油品储存时间很长，也有的物流环境恶劣，使纸箱在使用过程中极易受潮，性能下降，有效的解决办法是在纸箱加工时表面“上”不同性能的防潮剂。

①表面上“泼水剂”，主要成分是液态树脂和乳化剂，在流水线跑纸板时加工，测试标准以“R4”较好，它不会影响后续的印刷、封箱带、贴标签等，成本也很低，仅0.05元/m2，缺点是易磨掉、保质时间短。

②表面印“防潮油墨”，成本低，且不影响封箱带和贴标签，缺点是保质时间短，另外需特制一块树脂印刷版。

③在专用涂布机上涂布“X300防水剂”（美国进口，主要成分是丙烯酸类物质），可达到“R10”最高防水等级，维持时间长，其有害物质的含量也符合RoHS指令的规定，但它对后续的印刷、封箱、贴标签等影响较大，一般很少有油厂会使用。

（5）纸箱的防伪问题

汽配市场是假冒伪劣产品的重灾区，越是大品牌，假货越多，润滑油也是如此，很有效的一个办法是在纸箱上作“防伪”。

终端用户在采购整箱润滑油时，不需要开箱，只要按照纸箱开启处的“图文提示”，撕开纸箱一个小角（见图4-1-6），看里层瓦楞上涂的特定颜色，就能马上判定是不是假货，是否需要退货拒收（详见第二章第4节）。近年来，本厂已生产数千万只“防伪”纸箱，还未发现一例仿冒成功案例。

图4-1-6

（6）改用单瓦楞纸箱的降本问题

润滑油市场群雄逐鹿，竞争激烈，大家都在为提质降本想办法，以扩大市场占有率。

目前几乎所有“4L×6桶”规格的纸箱，都采用的是双瓦楞（见图1-2-1），我们经过多年的研发创新，试制成功一种新材料——即“复合四层单瓦楞纸箱”（见图1-1-2），二张瓦楞纸之间的黏结剂是一种特殊的化学物质，实测耐破强度与边压强度值均不逊色于五层箱（详见第一章第1节），但由于少用一张夹芯纸，成本下降了10%～15%，有利于绿色减排，而且成箱时边角都很漂亮，摇盖回弹、折线爆裂、粘接不良等弊端也不会出现。

某大型润滑油生产厂，选用这种复合单瓦楞箱，专供那些最挑剔、对纸箱投诉最多的客户使用，几年来反响良好，现已投入批量生产。

（7）纸箱尺寸的标准化问题

纸箱尺寸的标准化，首先应该是内桶的标准化，很多油厂对此并不重视，个别厂光是4升的桶就有十余种，扁的、方的、圆的、椭圆的、高的、矮的……林林总总，造成纸箱的尺寸规格繁多，手工包装时感受还不深刻，但一上自动包装线或半自动包装线，就成了大问题，光是设备的待机调整就是一笔不小的损失。

而对纸箱的供应商而言，在纸板流水线上频繁地更换原纸的门幅、品种、调整尺寸，所增加的损耗也是要油厂买单的。

这方面大牌外企做得就较好，他们的4升桶就只有一个规格（注：有的用不同颜色来区别），哪怕是OEM代工，还是灌装不同的油品，仅仅是更换桶上的标贴而已，有效压缩了包装的成本，提高了自动包装线的生产速度，值得我们很多内资企业借鉴。

（8）是否可用EB楞的问题

为了破解“K”系数较高时纸箱折箱难、摇盖回弹大、折线开裂、粘接不良等问题，少数企业尝试纸板采用“EB”特殊楞型，它的厚度只有常规BC楞的2/3，纸板变薄后，确实解决或减轻了一些问题，但纸箱的抗压强度值也随之大幅下降（详见第五章第8节）。

一方面，为了增大纸箱的抗压强度，而去提高原纸的定量与等级（成本增加）；另一方面，又因纸板过硬而不得不改用薄形纸板，使各自优势互相抵消，这样是得不偿失的。

在国内外各种计算抗压强度的公式或数学模型中，“纸板厚度”都是一个绕不过去的重要参数，日本专家松冈与盐屋在研究“纸板厚度与抗压强度”关系时得出结论，在基础条件相同的前提下，“EB”楞比“BC”楞的抗压强度值至少要下降15%以上。

所以在欧洲的“瓦楞纸板”标准（2004年版）DIN 55468—1中明确规定；当采用E楞（包含E楞与其他楞型组合）时，是不适用于有强度要求的纸箱的，换句话说，只有在不考虑边压强度或者抗压强度的前提下，才会选用E楞或E楞的组合。

（9）关于彩印箱表面覆塑膜的问题

为了提高纸箱外型的美观度，吸引用户眼球，增加市场竟争力，部分润滑油厂喜欢采用彩色“胶印+塑膜”的包装箱，其实彩印包装较适合“商品包装”而非“运输包装”，因此这其中产生的问题颇多。

①严重影响热油装箱后的透气、散热，因为所覆塑膜的透气率极低（相关国家标准规定，它的水蒸气透过量≤ 0.58g/ m2·24h）。

笔者处理过某世界500强油厂的一起重大包装事故。严冬时节的5000箱“胶印+塑膜”纸箱，灌装时的油温为56℃，一周后发现，入库纸箱已全部被箱内水汽润湿，在彩面与贴塑之间水分积聚，两者大部分已分离脱开，纸箱强度下降明显，底层已呈塌陷状，最后，光人工翻箱换包装的费用就高得惊人。

②彩印箱成本高，比普通纸箱约贵50%。

③彩印箱的加工工艺和普通纸箱完全不同。

▲彩印箱是先在瓦楞流水线上跑出四层底板，再由胶印机加工单张彩面，随后用它在覆膜机上粘贴塑膜，最后才用胶水将四层板与贴塑彩面黏结在一起，两次粘贴均是在自然状态下干燥，因不同材质的吸水率有差异，结果纸板易弯翘、不平整。

▲而普通瓦楞纸箱的加工，要比前者简单得多，它的五张纸，是在瓦楞纸板流水线上一气呵成，粘贴—高温烘干—烫平—压线修边，两者相比，前者整个纸板的含水率高，所以黏合强度、边压强度和抗压强度等重要指标，都比普通纸箱要低。而前者出现的弊端后者一概没有。

④更大的问题是，在“欧盟商品包装”标准中，将“瓦楞制品经覆膜处理”过的纸箱，被排斥出“绿色包装”范畴，因为它影响废箱的回收、再生、制浆、造纸（详见“中国商务部”编著的《出口商品技术指南》2017年版），因此它属于非环保的纸箱产品。

个别油厂为解决此问题，在彩印后改“塑膜”为“上UV”，但由于纸板硬且厚，压线时会呈明显的“爆线”现象。结果因“美观”而投入的大本钱，却变成了更“不美观”。

其实，普通纸箱只要版面唛头设计得当，现在高档的水性印刷机，同样可以做到色彩丰富，层次感强，基本接近彩印的水平，完全能满足“运输包装”的需要，因为润滑油纸箱毕竟不是“商品包装”。

（10）纸箱入库检验的问题

目前很多油厂对纸箱的入库都不作性能检验，仅在招标时由第三方对供应商的样品作测试，而批量供货时则完全靠纸箱厂的自律与诚信，有的油厂又采用“无底价招标”，往往中标价就已低于纸箱成本价，供应商批量供货时的“偷工减料”也就不足为奇了。

例如，某世界500强的润滑油生产厂，因为缺少进厂验货环节，入库纸箱质量远低于标书上的规定，笔者在ISTA实验中心，测试过该厂多个不同批次纸箱，无一合格，有的指标还不到标准要求的2/3，然而每遭到终端客户对纸箱的投诉，他们就提高一次书面技术标准，而纸箱的质量却没有得到实质性改善。

再看另一家大型油厂，对入库纸箱用仪器进行“耐破强度”“边压强度”两项国家标准规定的物理性能的检验，每次10分钟左右就能搞定，他们介绍说：每年都会有5%以上的纸箱，因某一指标不达标，而被判定“超差代用”（降价），不到一年就将两台仪器的投资全部收回了，更重要的是确保了纸箱的品质，严格遵循了ISO 9000对入库物料的基础管理要求。

以上对“4L×6桶”规格纸箱的技术实施例，其实对“1L×12桶”和“2L×10桶”等其他规格的纸箱同样适用，完全可以复制移植。

无论是“开槽箱”还是“裹包箱”，都只是润滑油产品的辅料，且大多数为一次性使用，它的功能仅仅是保护产品的运输安全及商品的宣传，因此“质量过剩”没必要，但欠包装造成物流事故也不可取，各润滑油厂应按照本厂的产品特性、批量、仓储条件、物流环境等众多因素来选择纸箱的标准，而不是指标越高越好，也不是越便宜越好，而是够用才好。