专栏｜利用对比实验，分析如何减少纸箱自动包装线的不良

内容提要：根据瓦楞纸箱自动包装线（以下简称：自动包装线）整体设计的特点，结合纸箱常识，对开箱、装箱、封箱的细节上稍加处理，尤其是对瓦楞纸板流水线摇盖不同压线形式，平压线、单压线和双压线(以下简称单对平、单对单和单对双)折叠试验分析，有利于降低自动包装线上产生的纸箱不良率，为实现产线的生产速度和包装质量的双效合一提供参考。

关键词：自动包装线、开箱装箱方式、摇盖反弹、封箱胶带崩开、单对平、单对单、单对双压线、纸箱翻边

作者：许小平，达成包装制品（苏州）有限公司副总经理，曾在苏州市纤维检验院工作过10年；翟清，苏州市纤维检验院高级工程师，拥有30多年的纤维检验工作经验

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减少自动包装线用纸箱的不良

中国生产力发达的地区，廉价劳动力优势不在，传统制造模式难以适应新时代发展，用工荒促使一部分企业向科技转型。企业利用技术改造补贴大力发展智能制造，机器替代人工，大大提升了产品的生产速度和产品质量。瓦楞纸箱包装后道工序（以下简称：后道）的自动化包装线也应运而生，实现后道包装无人或少人化，既解放了劳动力，又为瓦楞包装产品的高质量、高速度化及大规模化生产提供了保证。

然而，在使用自动包装线时，客户常常因纸箱卡箱停机或剔除不合格纸箱的多余动作，影响生产效率而投诉纸箱供应商，他们争议的焦点在于虽然纸箱的质量符合国标，但在自动包装线上使用时却频频出现“缺陷”。

其实，真正的原因在于整体设计后道自动包装线时，智能化力量足，但缺乏纸箱常识，按照传统工艺要求生产出的纸箱有些地方在自动包装线上使用时开箱和折盖力度和速度丌匹配。若客户和纸箱供应商相互了解用于自动包装线和人工装箱纸箱的要求不同后，在一些小细节上处理一下，问题就能迎刃而解，可以大大降低自动包装线上纸箱的不良率。

一、开箱及装箱方式

1、开箱

传统的人工装箱作业方法，工人手工控制力度打开纸箱，打开角度大于90度，利用大于90度后的平行四边形回弹来调整纸箱方正度，遇到不平整的纸箱，也可以人工矫正后再装箱，即使摇盖错位也可人工拍正。

自动包装线采用光电传感器（以下简称：传感器），能够通过机器视觉和多种传感器对纸箱的平整度进行质量检测。使用传感器针对摇盖预折、摇盖边角破损或翘起的纸箱检测，会当不良品自动剔除以退货品处理，尤其是3层板的模切一体成型箱，对平整度要求更严，存放时不妨包覆缠绕膜，上面压板，避免后天的影响。

2、翻边纸箱

自动包装线开箱是90度直角自动呈矩形，确保纸箱的方正度。然而，在打开纸箱的瞬间，由于纸箱堆叠密实引起内部处于半真空状态以及需要折叠长宽压线成直角，因此需要的初始力比较大，打开后需要的力就小很多。

粘合或打钉通常是1、4唛同一平面和2、3唛同一平面折叠存放，由于有接舌的存在，真空度不稳定，在自动包装线上开箱的力度也无法控制，因此一些纸箱厂要求将纸箱翻边，1、2唛同一平面，3、4唛同一平面，接舌在旁边，纸箱真空度比较稳定的同时也完成了长宽压线的预折，减小开箱的初始力，而且也减缓压线爆裂的问题。传统纸箱翻边靠人工，费时耗工。一些纸箱厂也顺应潮流，在半自动打钉机后装置翻纸杆，完成自动纸箱翻边动作，使1、2唛在同一平面和3、4唛同一平面。

3、不翻边纸箱

目前广泛使用的0201型纸箱，在纸箱粘箱或打钉成型时，1、4唛在同一平面，2、 3唛在同一平面，1-2、3-4这2个夹角在加工成型时，沿压线180度折叠，瓦楞受挤压，此时的压线处纤维受压变形产生位移。外层纸板受拉伸作用，导致纤维进行伸长运动；内层纸板受压缩作用被挤压，纤维进行收缩运动。此2个夹角处外箱看似圆角，里纸长宽压线起鼓，纸板越厚，压线越浅，起鼓越严重，装箱时越易卡箱。

自动包装线不妨做一些调整，在纸箱开箱时，2、3唛面朝上90度打开，以此2-3唛夹角处为基准点装物或套入，避克1-2唛压线和3-4唛压线处起鼓卡箱，也避开对角的接舌处卡箱。

二、封箱

1、内摇盖折叠受阻

手工折叠摇盖采用先内折，复位，再外折，既减少摇盖压线爆裂的风险，装箱也不卡箱。

自动包装线无论是平推式装箱、落差式装箱还是机械手装箱法，都会存在折叠内摇盖受阻造成纸箱摇盖边缘撞损、产线停机。传统的解决办法是在摇盖顶部切成斜边，保留根部的1/2至2/3，能避克折叠摇盖受阻，但影响抗压。有一些自动包装线多设计一个动作，在打开纸箱后先微向外打开摇盖、装物再内折摇盖，就不需模切摇盖顶部成斜边，也可以避克装物和折叠摇盖时卡箱。然而，向外微折摇盖，也存在摇盖压线爆裂的风险，一般纸箱外微折盖适宜0.5公斤的力。

2、摇盖爆裂、反弹问题

摇盖反弹，不易封箱或封箱胶带贴后崩开是因为摇盖压线处的瓦楞没有被压溃。传统的解决办法是将压线加深。由于摇盖压线平行纸纤维排序方向，大部分纸纤维长度方向几乎没有受力，产生滑移时韧性、伸长性和可塑性不够，发挥不出纤维的拉伸性和弹性的特性。压线方向吃力仅靠扭曲的纸纤维、不按序排列的纤维束和施胶沉积物上，纸纤维伸长或收缩时应力集中，导致原纸耐折度下降，就使摇盖压线处易爆裂。压线深度越接近极限（纸板厚度的 70%），越是增加爆裂的风险。

有些纸箱厂在模切时用压线条，能预防压线爆裂和避克摇盖反弹，但耗时费材，增加制造成本。为了提高摇盖的耐折度，很多纸箱厂除了采用纤维含量多、纤维长的原纸，生产中控制含水率外，在压线形式、深度上，也不遗余力地日益改善。

这里对流水线生产中广泛使用的单对平、单对单和单对双压线进行了一个对比试验，为降低摇盖压线爆裂和反弹提供依据，尤其是对自动包装线的生产帮助更大。

试验名称：摇盖折叠强力试验

试验样品：同一生产环境（同一天、同一门幅BHS线上生产），纸箱相同材质、相同楞形170/120/100/180/170/BA、相同尺寸450*440*450单对平、单对单（流水线由单对双改良成单对单）和单对双压线3组共24个试样

实验室条件：箱包/鞋专业恒温实验室（温度 23±2℃，相对湿度 50±5%）

仪器设备：伺服控制电脑系统拉力试验机AI-7000S，匀速（100mm/min）向下施加力量

观察试验过程，摇盖在平行压线方向均匀受力向下折叠时，经过一定时间，力值达到最大值时，摇盖压线处瓦楞被压溃。之后还有反弹力在逐渐释放，会造成纸箱封箱后外摇盖反弹并崩开封箱胶带纸，直到突然释力即是摇盖完全释放完反弹力，摇盖折叠才服帖。

试验显示，折叠摇盖单对单压线需要的力最大，其次是单对平，最小力是单对双。单对双压溃的时间最短，其次是单对单，最长的是单对平。

A、摇盖单对平压线通常用在满版印刷或印刷在压线上或压线附近的纸箱。虽然对纸箱抗压强度影响不大，但在折叠摇盖时所需力值较大且不稳定，单个试样力值曲线呈现锯齿形，造成摇盖压线不平直、成型直角不美观。另外，到达最大力值瓦楞压溃点的时间比较长，压溃时间差异率也较大，使得折叠摇盖困难。

自动包装线在使用摇盖单对平压线的纸箱时，不妨考虑延长折叠的时间，让摇盖压线处有充分的时间达到压溃点和释放反弹力。一些自动包装线在封箱时，对外摇盖箱边施加压力，将摇盖压线处的瓦楞压溃，减少了折叠摇盖所需的最大力值，也缩短了压溃时间，既解决摇盖反弹问题，压线也平直美观。

B、摇盖单对单压痕线一般用在异形箱或纸箱需内折外折的纸箱。理想加工法是在模切加工时采用单对单压痕条。单对单压痕线对瓦楞压溃的区域性比较小、但深度大，相对不易爆裂，同时对纸箱的抗压强度影响也是最小。本文试样是在流水线用单对双设备进行改造加工，完成单对单压痕线，这种方法方便、经济和效率高，但不可避克旁边有一条轻微的压痕线。

试验结果显示，单对单摇盖折叠时所需力值最大需74牛顿，最小值也要62牛顿，达到压溃的时间点比较长，平均需要13秒，释放完反弹力所需的时间更长，需要37秒（图 1 处）使得设计力值参数时困难。当实际值大于设定值时，摇盖压痕线处瓦楞没有被压溃，用户会认为纸箱硬，折不进，封箱困难，有些用户会将此当作不良品，直接下架停用，需要供应商去预折摇盖。客户处不妨调大力值参数，自动包装线上就能克服纸箱硬的问题。

C、单对双压线此款双线间距13mm（国标规定不超过17mm），间距越小，对纸箱的抗压强度影响就越小，但折叠摇盖时压线容易爆裂，尤其是材质差、纸箱含水率低、秋冬干燥气候时爆裂更严重。单对双压线纸箱折叠摇盖压溃力值最小、时间最短，最适合自动包装流水线生产，但差异率最大，最大和最小力值差异率达到 41.64%，时间差异率22.72%，稳定性差。当实际值小于设定值时，用力过度，或提速时，易造成摇盖处压线爆裂。自动包装线设定参数时，不妨增加力值和时间的安全系数，降低摇盖压线爆裂和封箱崩盖的风险。