专栏｜瓦楞纸板性能检验：粘合强度
专家专栏
瓦楞纸板的性能检验，按照GB/T 6544-2008《瓦楞纸板》等标准的相关条款，主要可归纳为如下十项。本次，我们单独讲解粘合强度检验。
一. 粘合强度定义
粘合强度PAT（Pin Adhesion strength Test的简写）是指单位面积瓦楞纸板平张与瓦楞之间的剥离强度，单位N/m。见图1和图2：
试样楞型的不同，匹配的插针直径和数量也不同。根据GB/T6548-2011如下表1所示：
△表1 瓦楞纸板粘合强度试验插针的参数
从样品中切取10个（单瓦楞纸板）或20个（双瓦楞纸板）或30个（三瓦楞纸板）试样，试样尺寸为：纵向×横向= （100±1）mm×（25±0.5）mm，每个剥离层各测试5次并取平均值，以各粘合层粘合强度的最小值作为瓦楞纸板的粘合强度。计算公式如下：
二. 标准解析（国内情况）
根据商检标准SN/T0262-93《出口商品运输包装瓦楞纸箱检验规程》第5.2.4.2条款的表6，瓦楞纸板粘合强度≥6 kgf/(10cm×楞)。
按照GB/T6548-2011，A楞和C楞都是4根压力针和5根支持针，参与剥离试验的楞数为9-1=8，所以A楞和C楞对应的粘合强度力值为：
F(A楞/C楞)=6kgf/(10cm×楞)×2.5cm×8楞×9.80665N/kgf=118N。
按GB/T6548-2011的测试方法，粘合强度为：
PAT(A楞/C楞)=F(A楞/C楞)/(0.025m×8)=590N/m。
同理，B楞和E楞都是6根压力针和7根支持针，参与剥离试验的楞数为13-1=12，所以B楞和E楞对应的粘合强度力值为：
PAT(B楞/E楞)=6kgf/(10cm×楞)×2.5cm×12楞×9.80665N/kgf=177 N。
按GB/T6548-2011的测试方法，粘合强度为：
PAT(B楞/E楞)=F(B楞/E楞)/(0.025m×12)=590N/m。
早前的出口产品包装用瓦楞纸板标准GB5034-85的2.1条款表1规定的粘合强度标准和商检标准一致，都是6kgf/(10cm×楞)，而军品瓦楞纸板标准GJB1110A-1999第4.5.4条款规定粘合强度标准不低于1470N/m，系按照GB/T6548-1998的粘合强度测试标准，用粘合强度力值与试样长度的比值作为粘合强度，试样长度为80mm，所以粘合强度力值F=1470N/m×0.080m=118 N。对于B楞来说，军品瓦楞纸板标准规定的粘合强度明显偏低。
根据国家标准GB/T6544-2008《瓦楞纸板》第5.5.2条款，瓦楞纸板粘合强度PAT≥400 N/m。但是这个标准中没有粘合强度测试的引用标准，这是该标准的缺陷。若按照GB/T6548-2011的粘合强度测试方法，A楞和C楞参与剥离的楞数为8，所以对应的粘合强度力值：
F(A楞/C楞)=400N/m×(0.025m×8)=80N。
B楞和E楞参与剥离的楞数为12，所以对应的粘合强度力值：
F(B楞/E楞)=400N/m×(0.025m×12)=120 N。
△表2 国内不同瓦楞纸板和纸箱标准的粘合强度比较
三. 国家标准与美国标准的比较
美国造纸科学技术研究所(IPST)的迈克尔·谢佩(M.Schaepe)于2000年1月发表的技术资料《粘合强度对瓦楞纸板和瓦楞纸箱强度的影响》表明：瓦楞纸板粘合强度Pin Adhension的最佳值在60 lbf/ft(相当于875 N/m)，标准值应不低于50 lbf/ft(相当于730 N/m)。
在史密斯和霍尔方程中也有阐述：边压强度ECT=40 lbf/in的瓦楞纸板，粘合强度从60 lbf/ft降到50和30 lbf/ft时，边压强度分别下降到38.5和35.5 lbf/in，分别下降了3.75%和11.25%；抗压强度CT=800lbf的瓦楞纸箱，粘合强度从60 lbf/ft降到50和30 lbf/ft时，抗压压强度分别下降到778和733 lbf，分别下降了2.75%和8.38%。用公式表达如下：
ECT(lbf/in)=0.15*Pin Adhesion(lbf/ft)+constant
BCT(lbf)=2.2*Pin Adhesion(lbf/ft)+constant
或：
ECT(N/m)=1.8*Pin Adhesion(N/m)+常数
BCT(N)=0.67*Pin Adhesion(N/m)+常数
说明：边压强度7000 N/m的瓦楞纸板，粘合强度从875 N/m降到730和440N/m，边压强度分别下降到6740和6220N/m，分别下降3.7%和11.1%。抗压强度3560 N的瓦楞纸箱，粘合强度从875 N/m降到730和440 N/m时，抗压压强度分别下降到3460和3260N，分别下降了2.8%和8.4%。
美国IPST资料中的60 lbf/ft对应875 N/m，50 lbf/ft对应730 N/m；美国纸板纸箱标准确定的粘合强度标准值不低于48 lbf/ft，相当于700 N/m。国家标准给定的参数应该相当，标准值700N/m以上。
四. 粘合强度与环境温湿度的关系
随着环境温度的下降或湿度的增加，瓦楞纸板的水份增加。在制胶工艺未使用抗水剂的情况下，由于水份渗透进入粘合层，干固的粘合剂吸水潮解，会导致粘合强度下降甚至失效。
普通粘合剂制得的瓦楞纸板，其粘合强度PAT与水份含量MC(Moisture Content)有如下数学关系式：
根据以上关系式可以得到表3所示的数据，曲线图如图6所示：
△表3 瓦楞纸板的粘合强度PAT与水份MC的关系
例1 瓦楞纸板在标况50%RH条件下的水份M0=7.5%，粘合强度PAT0≥590 N/m，则在90%RH条件下达到吸湿平衡后的水份含量为MC=14.0%，查表1得知粘合强度为：
根据例1可知，瓦楞纸板在水份14.0%时的粘合强度大约为标况下（水份7.5~8.0%）的70%！GB/T6544-2008《瓦楞纸板》中的水份标准为(11.0±3.0)%，粘合强度≥400 N/m应该是水份上限14.0%时应该达到的标准，而标况下的粘合强度应该≥590 N/m。
五. 测试过程
（1）取样：如图7所示，根据瓦楞纸板的层数，从完好的样品上切取10个(单瓦楞纸板)或20个(双瓦楞纸板)或30个(三瓦楞纸板)试样，试样尺寸为：纵向×横向=(100±1) mm×(25±0.5) mm。
（2）每个剥离层各测试5次并分别取平均值作为该层的粘合强度。详见表4和图8、图9-1及图9-2。
（3）以各粘合层粘合强度平均值的最小值作为瓦楞纸板的粘合强度。如表4所示。
△表4 各类瓦楞纸板粘合强度测试要求
例2 BC楞纸板在标况处理后的粘合强度测试结果如下表：
根据GB/T6544-2008，瓦楞纸板水份14.0%时的粘合强度PAT1≥400 N/m，则在标况下的粘合强度PAT0≥590 N/m。根据上表可知标况下的粘合强度最小值=547 N/m<590 N/m，所以判定粘合强度不合格。
六. 国家标准面临重新修订
现行瓦楞纸板国家标准GB/T6544-2008《瓦楞纸板》和瓦楞纸箱国家标准GB/T6543-2008《运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱》，颁布和实施已经16年了！标准中规定了粘合强度不低于400N/m，但是在第2条款中竟然没有关于粘合强度测试的标准依据。标准存在很多问题，十几年来一直饱受诟病。
这两个标准已经被提上重新修订的日程，计划在2024年内颁布实施。期盼新标准能根据实际情况做相应调整，消除瑕疵。
作者：姜苏
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