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优化0201型纸箱成型后常见问题,如何应对?

【摘要】:现代纸箱厂中的主要加工设备,如瓦楞纸板复合流水线、印刷开槽机、钉(黏)合机等,很多功能都是为0201型纸箱专门量身设计的,在所有的各类箱型中,0201型纸箱的市场占有率超过90%。但是,客户在使用0201型纸箱时,常常因纸箱成型时产生的种种问题而投诉供应商,并引起双方的争执,其中有些确实是纸箱厂在加工中某些细节做得不到位,但很多是用户不了解0201型纸箱的一些固有特性所致。

瓦楞纸箱的结构、型号、品种有很多,从01型到09型有超过千款,但0201型(俗称“开槽箱”或“平口箱”等)无疑是使用最广泛、生产成本最低、加工效率最高、储运空间最小的一款。

现代纸箱厂中的主要加工设备,如瓦楞纸板复合流水线、印刷开槽机、钉(黏)合机等,很多功能都是为0201型纸箱专门量身设计的,在所有的各类箱型中,0201型纸箱的市场占有率超过90%。

按照GB/T 6543—2008中4.1条目解释:0201纸箱起码应具备以下4个特点(见图5-5-1):

图5-5-1 0201纸箱的4个特点

①由一片瓦楞纸板组成(开槽、压线、切角);

②上下摇盖构成了箱顶与箱底;

③通过打钉或黏合成箱;

④可以折叠平放,储运空间小。

但是,客户在使用0201型纸箱时,常常因纸箱成型时产生的种种问题而投诉供应商,并引起双方的争执,其中有些确实是纸箱厂在加工中某些细节做得不到位,但很多是用户不了解0201型纸箱的一些固有特性所致。

1.摇盖错位(见图5-5-2)

用户往往认为摇盖错位是纸箱厂的加工误差所致,造成封箱困难并影响外形美观。

其实刚下线的纸箱是不存在这个问题的,造成摇盖错位的原因是:在打钉或黏合时,必须要将①面与④面,以及②面与③面各成为一个平面(见图5-5-3),以便折叠后拍扁、捆扎、堆放、运输,但纸箱中的①②夹角和③④夹角却被严重挤压变形,客户在拉开纸箱使用时,由于纸箱的惯有弹性,它不会自动形成矩形,一定是一个平行四边形(见图5-5-3),因此使用前要靠人工把它拉正,当材质越好、强度越大时,拉正越困难。

图5-5-2 摇盖错位

图5-5-3 拉开成平行四边形

解决的办法也很简单,只要将如图5-5-3所示的平行四边形,向相反的方向拉到底,即将①②成一个平面,③④成另一个平面,拍压一下,再放开时反向作用力使纸箱很容易就方正了,摇盖错位问题也就解决了,这就是人们俗称的“矫枉过正”。

在自动包装线上,这个问题是不存在的,只要设备调试正确,间隙合理,纸箱的方正性是有保证的。

2.纸箱外形有两个是圆角(见图5-5-4)

纸箱展开方正后,很多客户发现外形四个角中,只有两个角是比较直的直角,另两个却是圆角(有时也会呈多边形),这也是0201型纸箱不可避免的另一个特性。

在纸箱折叠时,①④间的夹角与②③间的夹角始终是平直的,所以纸箱拉开成型时,此两处的棱角分明,成型漂亮。

而③④夹角与①②夹角则不同,他们在纸箱折叠拍扁时,两角部的瓦楞受到强力挤压,内箱角形成了严重的起鼓褶皱(见图5-5-5)。

图5-5-4 纸箱外形有两个是圆角

图5-5-5 起鼓褶皱

反映在纸箱外,此两角即成圆弧状,外形确实不够美观,但它并不影响纸箱的正常使用。圆弧半径的大小,取决于瓦楞纸板的厚度(主因),纸板的平压强度(影响较大),以及加工时压线的深度(影响较小)等。

3.纸箱方正度

有些客户在纸箱内,需装直方体的物料或小盒等,而纸箱的外形尺寸则与集装箱匹配已不能再加大,所以将纸箱的方正度作为一项硬性考核指标(有的甚至将接舌钉边放在箱外),成型后测量纸箱的两处对角线,可测得方正度(见图5-5-6)。

理想的状态应该是a=b,但实际上是不太可能做到的,因为它是纸箱加工过程中存在的各种误差的积累,那么方正度误差允许值应该多少才合理呢?

由于近年来在各类纸箱标准与教材中都未见有关表述,因此常常会引起供需双方的矛盾。笔者查询《瓦楞纸箱生产许可证实施细则》[国家技术监督局(1992)253号文],找到关于“方正度”的如下描述:“综合尺寸小于等于1000mm的纸箱,顶面两对角线之差不得大于5mm;综合尺寸大于1000mm的纸箱,顶面两对角线之差不得大于8mm”,此项规定,客户也基本能接受。造成方正度超差的原因主要如下。

①在印刷机上压制四条纵向长、宽线时尺寸误差偏大(设备因素与人为因素都有可能),成型后就成了平行四边形或梯形

②造成长宽压线不准的客观原因,目前也是纸箱厂无法克服的(见图5-5-7),因为压线的位置与瓦楞位置之间的关系是随机的,所以当压线轮在A或C位置时,压线尺寸会比较准确,但当压线位置在B处时,虽然瓦楞也可被压溃,但位置却会发生滑移。当纸板是双瓦楞时,滑移情况就更加复杂和不可预测。

图5-5-6 纸箱方正度的测量

图5-5-7 长宽压线不准

③钉合或黏合时超差,第四面的宽度应该比第二面少3mm(指AB双瓦楞),以防止当①②面及③④成平面时,第四面钉合或黏结处会露出箱边,但在钉或粘时,往往会控制不好,造成3mm尺寸过大或过小[见图5-5-8(a)、图5-5-8(b)、图5-5-8(c)、图5-5-8(d)]。

图5-5-8 钉合或黏合时超差

当纸板强度较大或纸板较厚时,此处尺寸更不易控制,有经验的操作工,在半自动或手工粘箱机上操作时,会随时用手拍击矫正。

需要说明的是,在目前大多数的全自动粘箱机或钉箱机上,是难以解决此难题的,因此当纸箱使用高品质材料或客户对此有严格要求时,建议改用半自动或人工结合。

4.摇盖呈剪刀差(见图5-5-9)

这种情况严重时,客户是有权退货的,造成此种现状的原因有两点:

①纸箱加工的方正度超差,本身就呈平行四边形或梯形;

②另一个更重要的原因是图纸设计错误所致。

在全球主要工业国的纸箱标准中,都明确规定纸箱的接舌一定要在长面上(见图5-5-1中①面),我国的纸箱标准GB/T 6543—2008附录C中也作了这样的图例规定。

图5-5-9 摇盖呈剪刀差

图5-5-10 剪刀差的成因

从图5-5-10(a)可见,由于接舌的存在,第①面的外形长度比第③面大一个纸板厚度δ,这时内摇盖的合拢一定也会呈剪刀差,只是长方形纸箱内摇盖合拢时中间有很大空隙,肉眼难以发现罢了。

由于接舌在长边上,成型时纸箱的宽度尺寸是相等的,外摇盖合拢时,就不会产生图5-5-9状的剪刀差。

有人做过这样一个实验:将①面的长度预先减去了一个纸板厚度δ,以保证结合后①面与③面外尺寸相同,但此时却发现,纸箱已不能折叠拍扁成平面了。

图5-5-10(b)则相反,由于接舌在短面④上,造成②④两面的外形尺寸不一样,④面比②面要多出一个纸板厚度δ,内摇盖折叠后虽然是齐平的,但外摇盖合拢时,必定会产生如图5-5-9所示的剪刀差,剪刀差的一头密合,另一头最大宽度就是一个纸板厚度δ(见图5-5-9),此时即使采用将接舌特殊压扁等措施,也不能消除此弊端。

可以说,0201型纸箱由于接舌厚度的原因,产生剪刀差是必然的,只是这个剪刀差,是发生在内摇盖还是外摇盖的区别而已。

无论接舌在长面①还是短面④,对纸箱的使用都没有什么大的影响,只是外形不美观。

对于正方形纸箱的处理,为了避免外摇盖的剪刀差,有经验的设计员会预先人为将正方形纸箱变成有微小差别的长方形,即将长边增加δ/2,短边减少δ/2(都在国家标准GB/T 6543—2008中5.2.3纸箱尺寸公差允许范围内),这个问题也就顺利解决了(当然此时纸箱的长宽会有方向性)。

5.摇盖回弹大,不易封箱

当纸箱采用高材质、强度很大时,正常的透明塑胶封箱带往往会封不住而被弹起(见图5-5-11),其原因是摇盖压线处的瓦楞未被充分压溃破坏,产生的回弹力过大,解决的办法可从两方面来考虑。

图5-5-11 封箱带弹起

(1)纸箱生产方可以做的事

①如果纸箱的上下两条横向高度线是在纸板流水线上加工的,那么此时瓦楞纸正处于高温热态中,压线深些是很容易做到的。

压线深度的标准一般为板厚的70%为宜(见图5-5-12),再深时纸板的面、里纸易破损(特别是当面、里纸材质较差时),而且压线部位会严重脱胶。但如果瓦楞纸的“横向环压指数”值较高时,即使压深瓦楞后,事后部分弹性仍会恢复。

②模具加工时,瓦楞纸板已处在常温下,此时纸板的平压强度值很大,建议采用凸筋压线(见图5-5-13),在模具上加装特殊压条,使压线处的瓦楞能被充分压溃。

图5-5-12 压线深度

图5-5-13 凸筋压线

③高低压线,当纸箱模切时,采用高低压线也是一个好办法,当内、外摇盖的压线处在同一直线上时,内外摇盖的角部会重叠着紧压在一起,外摇盖角部会突起成一个小鼓包,所以角部的承受力特别大,这也是造成外摇盖回弹的主要原因之一,而模切时采用高低压线,即致内摇盖的压线低于外摇盖一个纸板厚度,可以完美地解决这一问题。

当然,采用高低压线时,纸箱的抗压强度会受到一定影响,而且增加一道模切工序后纸箱成本会上升(见第五章第4节)。

④使用专用“碰线机”压线,也可使摇盖处的瓦楞彻底压溃,效果较好,不过也是需要多一道生产工序。

(2)纸箱使用者可以采取的办法

①使用时可将四个上摇盖分别向里预折180°到底,它能较大地释放摇盖回弹的应力,封箱问题就能轻易解决,问题是封箱前需增加一名“辅助”操作工。(注:由于装物后或码垛时的重力作用,纸箱下摇盖一般不需作特殊处理)

②在自动或半自动包装机上,靠人工预折不太可能,可以改用“热熔胶封箱”替代“封箱带封箱”,前者黏结牢度是封箱带的好几倍(热熔胶封箱有手工与全自动两种),而且成本低,外形美观,防偷性强。

③改用高强黏力的牛皮纸封箱带,代替透明塑胶封箱带(塑料封箱带延展伸长率太大)。

6.内摇盖受阻折不进

内摇盖受阻折不进的情况是经常会发生的,如图5-5-14所示,内摇盖向里折时受外摇盖阻挡,如用户是手工包装,一般问题不大,人工将外摇盖向外轻推一下就解决了。

但在自动包装机上,却成了大问题,机械手立即会将摇盖强力撕裂而被迫停机,解决的办法是将纸箱的内摇盖切成斜边,位置在摇盖长度的1/3~1/2处,保留根部的一段直边,而且角上要切成圆角R8~R10mm(见图5-5-15A区)。

有些加工者会将斜边从高度压线处开始(见图5-5-15B区),此时最大的问题是纸箱成型时,内摇盖的两边与纸箱宽度内壁的支撑作用不存在了,所以封箱时极易形成很大的平行四边形,手工封箱时还需人工扶正才能封箱,因此不建议采用B区结构。

图5-5-14 内摇盖受阻折不进

图5-5-15 操作图示

7.纸箱尺寸的不同测量方法

纸箱成型后尺寸的测量方法,不同的标准有不同的版本,但绝大多数的用户并不熟悉这些规定,有的甚至自己制订了一套测量办法,因此在评判尺寸是否超差、纸箱合格与否时,供需双方常常各执一词。

在GB/T 6543—2008中,规定了两种测量方法。

(1)该标准的6.2.1中规定:“测量内尺寸时,应将纸箱支撑成型,相邻两夹角成90°,在搭舌上距摇盖压痕线50mm处分别量取长度和宽度,以箱底与箱顶两内摇盖间的距离量取箱高。”显然,这种方法是在箱内操作,因此无论用直尺还是卷尺都很不方便,而且测得的长、宽尺寸为内尺寸,而箱高测得的是制造展开尺寸,最后换算也很麻烦。

(2)为此该标准又规定了另一种测量方法,“也可将纸箱展开,使弯折的部分充分展平,展不平时可压上重物,用直尺测量展开尺寸”,并注明可参考GB/T 6543—2008附录C的规定,在展开尺寸、内尺寸或外尺寸之间进行互相换算。

第二种测量方法,确实比较直观,测量精度也高,可惜每次测量都需要破坏一只成品纸箱。

还有些人,干脆将空箱封好后直接测量纸箱的外尺寸,操作虽然简单,但由于测量基准的箱角,有一处呈圆角(见图5-5-4)以及接舌[见图5-5-10(a)与图5-5-10(b)]的原因,长、宽尺寸测量误差较大。

其实在很多纸箱厂内,有一种较成熟的测量方法,可以又快又准地测量纸箱的“外尺寸”;由于0201箱开槽的尺寸比较规范,在国内大多都是6mm(见图5-5-1)。

测量时用卷尺在与接舌不相邻的长、宽摇盖上直接测量(见图5-5-16),将测得的结果加上6mm,就是纸箱的长、宽外尺寸,而箱高的测量可采用封箱后测量(见图5-5-17)。

图5-5-16 直接测量

图5-5-17 封箱后测量

特别要小心的是,国外的纸箱的开槽宽度不一定是6mm,往往是0.25英寸,即6.35mm,而国内七层加厚纸箱或重磅纸箱的开槽刀尺寸,有时会设计得较大,这些测量要千万留意。

8.接舌很短的扁平箱(见图5-5-18)

接舌很短的扁平箱是生产中常见的,如空调机架箱等。

当纸箱高度与宽度之比小于1/4时,纸箱的接舌部分特别短和脆弱,难以承受整个纸箱的重量与摇盖折合时的作用力,对尺寸较大的扁平箱更明显。

例如,某大扁平箱,A楞(楞宽8.0~9.5mm,接舌宽40mm),那么该接舌只有4~5条的瓦楞黏结线(黏结线的宽度一般为0.5mm,淀粉用量10g/m2左右),加之GB/T 6544—2008中的5.2.2规定,纸板黏合强度已降为400N/m(以前相关国家标准为588N/m),接舌处的受力本来就呈薄弱区域,所以当结合方式采用粘箱时,极易造成瓦楞纸板的脱胶分层、剥离。

接舌的面纸与纸箱本体的里纸结合面崩开的较多(见图4-1-3),而接舌面纸与接舌瓦楞崩开的相对较少。所以此处采用打钉结合较为妥当(纸板整体穿透),当然有时候打钉会对内装物造成伤害,而不被允许。

由于大扁平箱整体较重,成型时不会很方便,折缝处受力也不均衡,所以还常会出现槽口处撕裂现象,有经验的设计员会建议用户采用“03套合型”结构,或者面、里纸改用长纤维的进口木浆牛卡、接口处加粘加强带等。

图5-5-18 扁平箱

9.离缝与搭接

纸箱外摇盖合拢后的质量,也是供需双方的矛盾点之一,一般会有三种情况出现。

①如图5-5-19(a)所示,两摇盖正好密闭(理想状态);

②如图5-5-19(b)所示,两摇盖间有缝,俗称“离缝”;

③如图5-5-19(c)所示,两摇盖上下重叠,俗称“搭接”或“叠盖”。

图5-5-19 纸箱

在实际生产中,两摇盖正好密闭的概率并不高。

无论“离缝”或者“搭接”,都有一个操作检验标准,即《瓦楞纸箱生产许可证实施细则》[国家技术监督局(1992)253号文]在“摇盖合拢”栏目中规定“外摇盖的离缝与搭接不大于3mm”。

只要在此误差值范围内,手工包装都没有问题,但在自动包装线上,出现两摇盖上下重叠是不允许的,互相重叠的摇盖会影响粘封箱带,而且会造成纸箱上下面码垛时凸起不平。

世界很多著名企业的包装箱,不少都采用“离缝”5~10mm,当纸箱越硬则离缝越大,它除适宜自动包装外,还方便终端用户用锐器开箱时可直视、不易捅到内装物上。如内装物呈热态,还有利于散热(热熔胶封箱)。

10.摇盖耐折度

在冬季或比较干燥的地区,摇盖耐折度的矛盾较突出,由于环境中的相对湿度低,纸板的含水率下降,脆性增加,韧性不足,摇盖折合时,压线处未被彻底压扁、压溃的瓦楞纸会将面纸或里纸撑破,随之造成爆线或断裂。

使用方法与质量评判的标准,在GB/T 6543—2008的5.3.7和6.2.2中有明确的表述:“瓦楞纸箱摇盖经先合后开180°,往复5次……面层不得有裂缝,里层裂缝长总和不大于70mm。”但使用方往往不了解这些规定,有的将摇盖直接往外折,有的里层也不允许有丝毫裂缝等。因此,当客户所用面、里纸材质较差或纸板较硬时,纸箱销售人员有义务事先向用户说清楚这些规定和可能的后果,必要时应在合同中注明。

提高纸箱摇盖的耐折度,纸箱厂是可以有所作为的。

(1)提高压线质量,纸箱高度横向线一定要尽量压深、压透,还可使纸箱正面的“压痕线”尽量宽一些(注:压痕线即“单对双”压线的双线),只要不大于国家标准规定的最大17mm即可,或将常用的“单对双”压线改用模切凸筋压线。而当纵向长宽压线的面、里纸质量较差,压深纸板会破裂时,可尝试在压线轮口缠一层胶布后再压,也可采用预压轮先压垮瓦楞后再压线。

(2)适当提高纸箱的含水率,相关标准规定的含水率为12%±4%,因此这里有较大的调整空间(当然也不宜过大,因为每当纸箱含水率提高1%,空箱抗压强度将下降8%左右),比如在流水线上可降低预热烘缸温度,调整纸张在烘缸上的包角、减少接触面积,降低热板部位的蒸汽压力或减少瓦楞纸板在热板上的滞留时间等措施,在一些正规企业的流水线上或车间里,还装有喷雾增湿装置,以解决干燥天气纸板含水率过低的问题。

(3)还有一种比较特殊的情况,即在加工重型双瓦楞纸箱时,为了提高抗压强度,人们往往会在粗瓦楞上(例如AB楞中的A楞)使用高定量的AAA级瓦楞原纸,甚至采用两张瓦楞纸复合,由于粗瓦楞的平压强度远高于细瓦楞,压线时粗、细瓦楞的压溃程度严重不一,极易造成里纸的破损,此时只能用增加里纸的定量与等级来解决(长纤维交织的进口全木浆牛皮纸最佳)。

(4)减少纸板在仓储与运输时的水分流失(如加缠绕膜阻隔空气等)。

(5)事后补救时,可以在压线部位用抹布擦水(注:1~2天后才能见效)。

(6)改用碰线机压线。

(7)个别用户不会按“先里后外”程序折摇盖的,那纸箱厂只能自己先预折后再送货(提高售价)。

11.改用加强型接舌

有的纸箱不允许打钉结合(如需环氧乙烷灭菌的一次性医用器械,不用内包装的纺织品等),这时靠两张纸的黏合强度往往不够,当内装物往外胀的力大于纸板黏合力时,纸箱接舌处就会崩开,简单的处理办法是采用加强型接舌(见图5-5-20),由于加强部分搭接的受力方向与纸箱外胀力的方向,正好相反,所以使用效果良好。

图5-5-20 加强型接舌

它的缺点是:摇盖折叠后,在搭接的部位会往上鼓起一个小包,但它对使用没影响。另一个办法是在纸箱外加粘一层水性夹线强力胶带(西方国家的企业较常用)(见图3-2-4)。

12.纸箱四角的漏洞与包角(见图5-5-21)

纸箱成型后,四角会产生漏洞[见图5-5-21(a)]和包角[见图5-5-21(b)],它们的大小取决于纸箱开槽时,在压痕线上所处的位置,理想的状态是槽底位置正好落在压痕线的b/2处(图5-5-22)。

图5-5-21 纸箱四角的漏洞与包角

模切加工时,切刀一般会设计成圆头刀(图5-5-22A处),而在印刷开槽机或联动机上加工时,常规呈方头刀(图5-5-22B处)。

图5-5-22 切刀位置

当槽底位置大于b/2时(开深),漏洞就会过大,当槽底位置小于b/2时,包角会严重。

在常规生产时,即使用进口高档设备加工,开槽刀的上下跑位也会在1~2mm,因此造成漏洞、包角不雅的现象是大概率事件(除非使用模切加工)。

在《瓦楞纸箱产品生产许可证实施细则》[国家技术监督局(1992)253号文]中,对漏洞、包角有如下规定:“成箱后箱角漏洞直径不大于5mm,不允许有明显包角”,由于此处“包角”的大小,只说“明显”而并未量化,因此评判时常会引起供需双方的歧义。不同用户对漏洞与包角的需求各异,有些内装小颗粒物料的纸箱,就只允许有包角而严禁漏洞。

当有些纸箱的面纸质量较差时,包角过大就极易造成箱角撕裂口超标[见图5-5-21(c)],这时客户往往会要求纸箱加大漏洞而不允许有包角。

需要说明的是,关于撕裂口的大小,国家标准也是有明确验收规定的,在GB/T 6543—2008的5.3.5中规定:“切断口表面裂损宽度不大于8mm”,而在SN/T 0262—1993“表4”中则要求:“裁刀切口里、面纸裂损距边不超过8mm或长度不超过12mm。”从生产实践情况来看:

①“方头刀”比“圆头刀”裂损大;

②切刀不锋利时,裂损大;

③高材质、高硬度纸箱比普通纸箱裂损大;

④纸箱含水率过低时,裂损大。

本节讨论的内容大多是边边角角的小问题,而且只有在终端实际使用时,才会发生和发现,都并不是理论问题。一般难以受到包装专家们的重视,在他们的大多数著作中,也难觅踪迹,但就是这些小问题,却一直困扰着纸箱生产厂与纸箱使用者,在他们那里成了“大问题”。

以上仅是一家之言,希望本节能引起基层生产人员的关注,也欢迎大家一起来参与讨论。