Как усилить коробку без смены марки картона

Усилить коробку без смены марки картона можно вставками, которые добавляют ящику вертикальных стенок: внутренней обечайкой, наклейками по углам, решёткой во всю высоту или двойной стенкой. Каждая работает только тогда, когда упирается в дно и в крышку. Прибавка к сопротивлению сжатию — от нескольких процентов до почти двукратной, но если нужно больше двадцати процентов, марка выше или пятислойный картон обычно проще любой вставки.

Типичный звонок: коробка из Т-23 мнётся в нижнем ярусе, марку менять не хочется — «спецификация согласована». Подложить внутрь можно. Вопрос — сколько это даст и во что встанет.

Что на самом деле держит коробку в штабеле?

Вертикальные стенки и прежде всего рёбра — места, где стенки сходятся под прямым углом. Плоская середина стенки под нагрузкой выгибается первой, ребро держит дольше. Поэтому всё, что добавляет коробке вертикальных рёбер или утолщает стенку у угла, работает на штабель, а горизонтальные прокладки на дне — почти нет.

Формула McKee, по которой мы считаем сопротивление ящика сжатию (BCT), знает три величины: торцевое сжатие картона (ECT), толщину листа и периметр ящика. Вставок в ней нет. Для ящика 400×300×250 мм из Т-23 она даёт около 148 кгс — эту цифру и будем усиливать. Как она получается, разобрано в материале про ECT и BCT.

Что можно сделать бесплатно, до всяких вставок?

Проверить, не теряете ли вы прочность, которую уже оплатили. Это часто даёт больше любой вставки.

• ✓Укладка в колонну вместо кирпича. При перевязке рядов угол верхней коробки давит в плоскость стенки нижней, и штабель теряет, по отраслевым оценкам, 40–60 % прочности.
• ✓Гофр вертикально. Картон держит сжатие вдоль волн; заготовка, развёрнутая на 90°, теряет главное свойство марки.
• ✓Никакого свеса за кромку поддона. Ребро, повисшее в воздухе, не несёт нагрузку, и её забирают остальные три.
• ✓Сухой склад. При переходе от 50 % относительной влажности к 90 % гофрокартон теряет около половины сопротивления сжатию — и вставки из того же картона теряют вместе с ним.

Насколько усиливает внутренняя обечайка?

Сильнее остальных вставок: на бумаге — почти вдвое. Обечайка — склеенная по шву труба из гофрокартона без клапанов, которую вставляют в ящик впритык к стенкам. По сути, это второй ящик внутри первого, и штабель держат две трубы вместо одной.

Посчитаем по McKee. Обечайка из того же Т-23 толщиной 3 мм внутри ящика 400×300×250 мм имеет периметр около 1 376 мм против 1 400 у самого ящика, и её расчётный BCT — около 146 кгс. Сумма двух труб — около 292 кгс. Это потолок: он достигается, только если обе трубы садятся под нагрузку одновременно.

На практике одновременно не выходит. Ящик из трёхслойного картона по п. 3.4 ГОСТ 9142-2014 может отклониться от номинала до 3 мм. Обечайку делают ниже внутренней высоты на этот допуск, иначе клапаны не закроются. Пока ящик не просел на эти миллиметры, нагрузку несёт он один, и часть расчётного запаса уходит на то, чтобы обечайка включилась в работу.

Вторая цена — место. Стенка обечайки съедает по 3 мм с каждой стороны, то есть 6 мм по длине и 6 мм по ширине. Если товар стоял впритык, ящик придётся увеличить, а это новый штамп или новая настройка слоттера.

Работают ли угловые накладки?

Работают, но скромно: подтверждённая прибавка — около десятой части. Самые чистые цифры, какие мы нашли, лежат в американском патенте US 5447270 «Laminations for improved container compressive strength» (Westvaco, опубликован в 1995 году). Там к стенкам ящиков 18×12×12 дюймов из картона 42/26C/42 приклеивали полосы и накладки из лайнера и сравнивали с контрольными ящиками без них.

• ✓Накладки 6×2¾ дюйма (около 152×70 мм) в углах ящика — плюс 9 % к сопротивлению сжатию.
• ✓Полосы лайнера шириной 1¾–2¾ дюйма (около 45–70 мм) у линий сгиба клапанов — плюс 12–16 % в зависимости от лайнера.
• ✓Сплошная наклейка лайнера по стенкам — плюс 24 %, вместе с клапанами — плюс 28 %.

Обратите внимание на слово «приклеивали». Полоса, вклеенная в стенку, работает с ней как одно целое. Вставной уголок, который просто стоит в углу коробки, этих процентов не гарантирует: его надо проверять испытанием. Отдельная история — прессованные уголки снаружи паллеты под обвязочной лентой: это защита всего грузового пакета, а не одной коробки.

Может ли решётка работать как колонны?

Может, если она во всю внутреннюю высоту и гофр в её панелях стоит вертикально. Тогда каждая перегородка — ещё одна внутренняя стенка, а каждое пересечение «в замок» — дополнительное ребро. Решётка до плеча бутылки до крышки не достаёт и на штабель почти не работает.

Сколько процентов даст решётка, заранее не скажет никто. В патентах на перегородки встречается осторожная формулировка: решётка придаёт ящику «некоторую» вертикальную прочность. Цифры в открытых работах нам не попались, а McKee перегородок не учитывает. Ответ даёт испытание на сжатие собранного ящика вместе с решёткой и товаром.

Что даёт двойная стенка?

Двойная стенка — та же идея, что и обечайка, только встроенная в конструкцию: полная крышка коробки «крышка-дно» или развёртка, где боковые стенки сложены вдвое. Прибавка к сжатию появляется при одном условии: обе стенки стоят на опоре. Крышка, которая висит на верхней кромке дна и до пола не доходит, добавляет жёсткость на изгиб, но штабель держит одна стенка лотка.

Сдвоенные углы — один из главных аргументов ящиков типа Bliss, которые любят в сельском хозяйстве. В исследовании де ла Фуэнте, Сингха и соавторов (Journal of Applied Packaging Research, 2018) BCT таких ящиков объяснялся конструктивным коэффициентом, торцевым сжатием, толщиной и длинами несущих стенок, а среди изучаемых факторов было и число внутренних углов. Вывод для практики: в модели одинарная и сдвоенная стенка идут отдельными слагаемыми — вклад второго слоя в прочность учитывают отдельно, а не на глаз.

Когда дешевле перейти на марку выше?

Почти всегда, когда нужно больше двадцати процентов. Ступень от Т-23 к Т-24 даёт плюс 20 % по расчёту без единой операции на упаковке. Пятислойный П-31 по расчёту равен Т-23 с идеальной обечайкой, а П-32 его обгоняет.

Теперь деньги. В нашем прайсе трёхслойный гофрокартон идёт от 38 ₽/м², пятислойный — от 62 ₽/м². Обечайка из Т-23 — около 0,34 м², то есть порядка 13 ₽ картона плюс склейка и ручная вставка в каждый ящик. Перевод того же ящика с развёрткой около 0,79 м² на пятислойный — около 19 ₽ разницы, и ящик собирается так же, как раньше.

На бумаге обечайка дешевле на 6 ₽. На складе её надо вставить руками в каждый короб и не потерять 6 мм внутреннего размера. Обечайка оправдана, когда усиление нужно не всей партии, а нижнему ярусу или одному маршруту, и когда наружный габарит менять нельзя.

Как проверить, что усиление сработало?

Испытанием собранного ящика на сжатие по ГОСТ 18211-2018 — с той вставкой и в том виде, в каком он поедет. Сравнивают две серии образцов: без вставки и со вставкой, после кондиционирования: по умолчанию п. 8.1 ГОСТ 9142-2014 задаёт 24 часа при 23 °C и относительной влажности 50 %, если документация на ящик не требует иного. Разница средних и есть ваша прибавка.

Расчёт — для выбора вариантов, испытание — для решения. Мы считаем такие сравнения под конкретный груз.

Коротко

Коробку усиливает всё, что добавляет ей вертикальных стенок и рёбер, упёртых в дно и крышку. Вклеенные накладки и полосы дают около 9–16 %, обечайка — до двукратного запаса на бумаге и меньше на практике, решётка и двойная стенка — только при опоре по всей высоте. Когда не хватает больше 20 %, ступень марки или пятислойный картон почти всегда проще и дешевле.