Czasopismo | PRZEGLĄD PAPIERNICZY | Rocznik 2024 - zeszyt 11

Analiza wpływu futurystycznych kształtów warstwy pofalowanej na parametry mechaniczne i koszt trójwarstwowej tektury falistej

Analysis of the impact of futuristic cor rugated layer shape on mechanical proper ties and cost of single-wall cor rugated board

10.15199/54.2024.11.1

nr katalogowy: 151663
10.15199/54.2024.11.1

Streszczenie

W artykule przedstawiono teoretyczną analizę wpływu futurystycznych kształtów warstwy pofalowanej na nośność i koszt trójwarstwowej tektury falistej. Analizowane profile, takie jak: „sinus”, „circle”, „spline” oraz „trapez”, posiadają unikalne geometrie i okresy, które mogą pojawić się w przyszłych konstrukcjach jako alternatywa dla obecnie produkowanego wyłącznie kształtu sinusoidalnego. Oceny wytrzymałości dokonano poprzez test zgniatania kolumnowego (ang. Edge Crush Test – ECT), opierając się na wynikach testów ściskania papieru przy krótkim wpięciu (ang. Short Compression Test – SCT) dla warstwy pofalowanej, górnego i dolnego linera, uwzględniając współczynnik pofalowania (ang. take-up factor). Obliczono również moment bezwładności i sztywność zginania, kluczowe dla nośności opakowań z tektury falistej. Wyniki sugerują, że odpowiedni dobór kształtu warstwy pofalowanej może zwiększyć efektywność i wytrzymałość struktury, wskazując możliwe kierunki przyszłych rozwiązań.

Abstract

This paper presents a theoretical analysis of the impact of futuristic corrugated layer shapes on the load-bearing capacity and cost of single-wall corrugated board. The analyzed profiles, such as “sinus”, “circle”, “spline”, and “trapezoid”, feature unique geometries and periods, potentially emerging in future constructions as alternatives to the currently produced sinusoidal shape. Strength evaluation was conducted through the Edge Crush Test (ECT), based on the results of the Short Compression Test (SCT) for the corrugated layer, top liner, and bottom liner, taking into account the take-up factor. The moment of inertia and bending stiffness, crucial for the load-bearing capacity of corrugated board packaging, were also calculated. Results indicate that the appropriate selection of corrugated layer shape could enhance structural efficiency and strength, providing guidance for potential future solutions.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Andrzejak K., Mrówczyński D., Gajewski T., Garbowski T. 2024. “Investigating the Effect of Perforations on the Load-Bearing Capacity of Cardboard Packaging”. Materials 17 (17) : 4205. doi.org/10.3390/ ma17174205.
[2] Anastas J.V. 1998. “Edgewise compression test”. International Corrugated Containers Conference & Trade Fair, Proceedings.
[3] Brittain J. 2003. “ECT: Edge crush test | ECT: Prueba de aplastamiento del borde”. Mari Papel y Corrugado 16 (3) : 49-50.
[4] Cáceres-Naranjo D., Bernad C., Calvo S., Royo J.M. 2023. “Assessment and modelling of corrugated board dynamic properties under impact loads. Application to edge crush disposition”. Results in Engineering 18.
[5] Chalmers I.R. 2007. “The use of MD shear stiffness by the torsional stiffness technique to predict corrugated board properties and box performance”. Appita Annual Conference 1 : 145-150.
[6] Chalmers I.R. 2007. “The use of MD shear stiffness by the torsional stiffness technique to predict corrugated board properties and box performance”. Appita Journal 60 (5) : 357-361.
[7] Coffin D.W., Wade K., Hussain S. 2019. “Links between BCT and lifetime for corrugated boxes”. Paper Conference and Trade Show, PaperCon 2019 2 : 1334-1348.
[8] Cummings J.A., Burkart A.P. 1995. “Investigation of the relationship between board cure time and top-to-bottom compression performance”. Tappi Journal 78 (7) : 183-190.
[9] Di Russo F.M., Desole M.M., Gisario A., Barletta M. 2023. “Evaluation of wave configurations in corrugated boards by experimental analysis (EA) and finite element modeling (FEM): the role of the micro-wave in packaging design”. International Journal of Advanced Manufacturing Technology 126 (11-12) : 4963-4982.
[10] Frank B. 2006. “ECT as a tool”. International Paper Board Industry 49 (8) : 28-30.
[11] Frank B., Cash D. 2022. “Edge crush testing methods and box compression modeling”. Tappi Journal 21 (8) : 418-433.
[12] Frank B., Kruger K. 2021. “Assessing variation in package modeling”. Tappi Journal 20 (4) : 231-238.
[13] Garbowski T. 2018. “Degradation of mechanical properties of cardboard due to manufacturing and converting processes”. TAPPI Progress in Paper Physics Seminar PPPS2018.
[14] Garbowski T. 2023. “Evaluating safety factors in corrugated packaging for extreme environmental conditions | Ocena czynników bezpieczeństwa opakowań z tektury falistej w ekstremalnych warunkach środowiskowych”. Packaging Review 2 ( 4) : 6 -15. doi.org/10.15199/42.2023.4.1.
[15] Garbowski T. 2023. “Safety factors in the design of corrugated board packaging | Współczynniki bezpieczeństwa w projektowa-niu opakowań z tektury falistej”. Packaging Review 2 (3) : 16-22. doi.org/10.15199/42.2023.3.2.
[16] Garbowski T. 2023. “The most common mistakes when estimating the load-bearing capacity of corrugated board packaging | Najczęściej popełniane błędy podczas szacowania nośności opakowań z tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 79 (9) : 485-488. doi.org/10.15199/54.2023.9.1.
[17] Garbowski T. 2024. “The role of homogenization in predicting the load-bearing capacity of corrugated packaging – a short review of methods and applications | Rola homogenizacji w predykcji nośności opakowań z tektury falistej – przegląd metod i zastosowań”. Przegląd Papierniczy 80 (5) : 271-278. doi.org/10.15199/54.2024.5.1.
[18] Garbowski T. 2023. “The use of artificial intelligence for the optimal production of corrugated board | Zastosowanie sztucznej inteligencji do optymalnej produkcji tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 79 (5) : 279-288. doi.org/10.15199/54.2023.5.2.
[19] Garbowski T. 2024. “Revolutionizing Corrugated Board Production and Optimization with Artificial Intelligence”. BioResources 19 (2) : 2003-2006. doi.org/10.15376/biores.19.2.2003-2006.
[20] Garbowski T., Borysiewicz A. 2014. “The stability of corrugated board packages | Stateczność opakowań z tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 70 (8) : 452-458.
[21] Garbowski T., Cornaggia A., Gajewski T., Grabski J.K. 2023. “Identification of material and structural parameters of corrugated board in production and converting processes”. EUROMECH COLLOQUIUM 642 International Colloquium on Multiscale and Multiphysics Modelling for Advanced and Sustainable Materials, Rome, Italy, September 23-27.
[22] Garbowski T., Gajewski T. 2020. “Transverse shear modulus in corrugated materials | Moduł ścinania poprzecznego tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 76 (2) : 103-108. doi.org/10.15199/54.2020.2.1.
[23] Garbowski T., Imbierowicz R. 2014. “Sensitivity analysis of edge crush test | Analiza wrażliwości w teście krawędziowego zgniatania”. Przegląd Papierniczy 70 (9) : 559-564.
[24] Garbowski T., Marek A. 2012. “On the Sensitivity of Creasing Force to Parameters in Constitutive Models of Paperboard”. 8th European Solid Mechanics Conference, Graz, Austria : pp:1751-1766.
[11]
[25] Gilchrist A.C., Suhling J.C., Urbanik T.J. 1999. “Nonlinear finite element modeling of corrugated board”. American Society of Mechanical Engineers, Applied Mechanics Division, AMD 231 : 101-106.
[26] Haj-Ali R., Choi J., Wei B.-S., Popil R., Schaepe M. 2009. “Refined nonlinear finite element models for corrugated fiberboards”. Composite Structures 87 (4) : 321-333.
[27] Hiller B. 2017. “Optical strain field analysis an innovative test method to analyse the mechanical properties of fibre-based materials”. International Paperworld IPW 2017-Janua (11-12) : 11-13.
[28] Hoon M.L., Park J.M. 2004. “Flexural stiffness of selected corrugated structures”. Packaging Technology and Science 17 (5) : 275-286.
[29] Jamsari A., Nevins A., Kueh C., Gray-Stuart E., Dahm K., Bronlund J. 2020. “Modelling the Edge Crushing Performance of Corrugated Fibreboard Under Different Moisture Content Levels”. Mechanisms and Machine Science 75 : 609-620.
[30] Jamsari M.A., Kueh C., Gray-Stuart E.M., Dahm K., Bronlund J.E. 2020. “Modelling the impact of crushing on the strength performance of corrugated fibreboard”. Packaging Technology and Science 33 (4-5) : 159-170.
[31] Kmita-Fudalej G., Szewczyk W., Kołakowski Z. 2020. “Calculation of honeycomb paperboard resistance to EDGE crush test”. Materials 13 (7).
[32] Łęcka M., Mania R., Marynowski K. 2006. “New method of the ECT index of corrugated board determination | Nowa metoda wyznaczania odporności na zgniatanie krawędziowe tektury falistej”. Przegląd Papierniczy 62 (4) : 207-210.
[33] Marek A., Garbowski T. 2014. “Sensitivity analysis in homogenization process of corrugated paperboards”. 39th Solid Mechanics Conference Book of Abstracts : 281-282.
[34] Mikami E., Ibaraki T., Kodaka I. 2005. “Optimum design of flute structure for edgewise compression of corrugated fiberboard”. Kami Pa Gikyoshi/Japan Tappi Journal 59 (10) : 94-100.
[35] Mrówczyński D., Gajewski T., Grabski J.K., Garbowski T. 2024. “Verification of numerical homogenization for corrugated boards through experimental tests and simulations”. 43rd Solid Mechanics Conference: SolMech, Wrocław, Poland, September 16-18.
[36] Mrówczyński D., Gajewski T., Pośpiech M., Garbowski T. 2024. “Estimation of the Compressive Strength of Cardboard Boxes Including Packaging Overhanging on the Pallet”. Applied Sciences 14 (2) : 819. doi.org/10.3390/app14020819.
[37] Rogalka M., Grabski J.K., Garbowski T. 2024. “A Comparison of Two Artificial Intelligence Approaches for Corrugated Board Type Classification”. Engineering Proceedings 56 (1) : 272. doi.org/10.3390/ ASEC2023-15925.
[38] Rogalka M., Grabski J.K., Garbowski T. 2024. “Deciphering Double- -Walled Corrugated Board Geometry Using Image Analysis and Genetic Algorithms”. Sensors 24 (6) : 1772. doi.org/10.3390/s24061772.
[39] Rogalka M., Grabski J.K., Garbowski T. 2024. “In-Situ Classification of Highly Deformed Corrugated Board Using Convolution Neural Networks”. Sensors 24 (4) : 1051. doi.org/10.3390/s24041051.
[40] Schrampfer K.E., Whitsitt W.J. 1988. “Faster, alternative ECT test procedure”. Corrugated Containers Conference, Proceedings of the Technical Association of the Pulp and Paper Industry : 65-69.
[41] Szewczyk W. 2008. “Edge crush test of corrugated board | Odporność tektury falistej na zgniatanie krawędziowe”. Przegląd Papierniczy 64 (2) : 93-96.
[42] Szewczyk W., Bieńkowska M. 2020. “Effect of corrugated board structure on mechanical properties”. Wood Research 65 (4) : 653-662.
[43] Tutak D., Özakhun C., Akgul A. 2007. “The examination of the impact of humidity on cardboard endurance in the offset printed and laminated packages”. Proceedings of the Technical Association of the Graphic Arts, TAGA : 575-584.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


PRZEGLĄD PAPIERNICZY- e-publikacja (pdf) z zeszytu 2024-11 , nr katalogowy 151663 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD PAPIERNICZY- e-zeszyt (pdf) 2024-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	38.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD PAPIERNICZY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

342.00 zł

PRZEGLĄD PAPIERNICZY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD PAPIERNICZY - papierowa prenumerata roczna	420.00 zł brutto 388.89 zł netto 31.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD PAPIERNICZY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

462.00 zł

PRZEGLĄD PAPIERNICZY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD PAPIERNICZY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	516.00 zł brutto 477.78 zł netto 38.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

516.00 zł

Zeszyt

2024-11

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma