電器包裝件堆碼可靠性試驗(yàn)研究

楊玉麗

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

電器包裝件堆碼可靠性試驗(yàn)研究

楊玉麗

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

堆碼試驗(yàn)是一種評(píng)估電器包裝件在使用環(huán)境下包裝對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)能力及包裝本身抗壓能力的重要試驗(yàn)。通過(guò)解讀分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)包裝件堆碼試驗(yàn)的要求，結(jié)合電器包裝件的倉(cāng)儲(chǔ)及運(yùn)輸環(huán)境、放置方式、失效案例分析及試驗(yàn)驗(yàn)證，提出一套分析驗(yàn)證電器包裝件堆碼可靠性的方法——高溫高濕堆碼試驗(yàn)。

電器包裝件；堆碼試驗(yàn)；可靠性

運(yùn)輸包裝件是產(chǎn)品、內(nèi)包裝（包括中間包裝及放潮、緩沖等功能包裝）和運(yùn)輸包裝容器的組成。生活電器產(chǎn)品普遍采用瓦楞紙箱作為運(yùn)輸包裝容器，紙箱在倉(cāng)儲(chǔ)堆碼和運(yùn)輸過(guò)程中常出現(xiàn)鼓包、凹陷、潰塌、產(chǎn)品損壞等現(xiàn)象。為了確保包裝件在使用環(huán)境中的可靠性，廠家在對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)包裝后都會(huì)對(duì)其進(jìn)行一系列包裝試驗(yàn)以檢測(cè)包裝對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)作用。堆碼試驗(yàn)就是包裝試驗(yàn)中的一項(xiàng)試驗(yàn)，用以評(píng)定運(yùn)輸包裝件在倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸過(guò)程中包裝對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)能力及包裝本身抗壓受壓能力，確保產(chǎn)品堆碼質(zhì)量。結(jié)合目前行業(yè)堆碼試驗(yàn)現(xiàn)狀及堆碼失效案例，本文通過(guò)分析GB/T 1019-2008等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合電器堆碼失效案例，以及溫度、濕度、堆碼方式、產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等影響包裝件堆碼的因素，提出了高溫高濕堆碼試驗(yàn)。

1 國(guó)標(biāo)堆碼試驗(yàn)方法

運(yùn)輸包裝件堆碼試驗(yàn)主要采用直接堆碼試驗(yàn)與壓力堆碼試驗(yàn)。直接堆碼試驗(yàn)是在包裝件或包裝容器上施加一定載荷，并使載荷保持預(yù)定的持續(xù)時(shí)間或直至包裝件壓壞，是一種用于評(píng)定其承受堆碼靜載的能力及包裝對(duì)內(nèi)裝物的保護(hù)能力的試驗(yàn)。壓力堆碼試驗(yàn)借助壓力試驗(yàn)機(jī)，使壓板均勻移動(dòng)并對(duì)包裝件施加預(yù)定壓力，用于評(píng)定包裝件或包裝容器承受外部壓力的能力及包裝對(duì)內(nèi)裝物保護(hù)能力的試驗(yàn)。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1019-2008、GB/T 4857.4-2008和GB/T 4857.3-2008、GB/T 4857.2-2005[3-7]對(duì)直接堆碼試驗(yàn)或壓力堆碼試驗(yàn)要求如下，兩者試驗(yàn)方法對(duì)比如表1。

1.1 試驗(yàn)條件

包裝件在進(jìn)行試驗(yàn)之前，應(yīng)按GB/T 4857.2進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)處理，其溫度為20℃±2℃，相對(duì)濕度為65%±5%，處理時(shí)間為24h，處理后按規(guī)定的要求和方法進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 直接堆碼試驗(yàn)

直接堆碼試驗(yàn)的包裝件不需要進(jìn)行潮熱試驗(yàn)，堆碼層數(shù)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，時(shí)間為28天，試驗(yàn)后的包裝件高度與試驗(yàn)前的包裝件高度之差小于1cm/m。

1.3 壓力堆碼試驗(yàn)

1.3.1 壓力堆碼試驗(yàn)負(fù)載公式

F= K×p×(n-1) ×g

F——試驗(yàn)負(fù)載，單位為牛頓（N）；

K——流通期間劣變系數(shù)；

n——倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)行堆放的最大層數(shù)；

p——包裝件的質(zhì)量，單位為千克（kg）；

g——重力加速度。

取K=1.5，

施加壓力時(shí)間為48h。

1.3.2 潮熱試驗(yàn)后的包裝件壓力堆碼試驗(yàn)

其試驗(yàn)后包裝件高度與試驗(yàn)前的包裝件高度之差應(yīng)小于1.5cm/m。

2 堆碼案例試驗(yàn)分析

由于實(shí)際堆碼環(huán)境不盡相同，在策劃堆碼試驗(yàn)方案過(guò)程中要充分模擬堆碼實(shí)際環(huán)境，不能一味套用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行?，F(xiàn)就以某一空調(diào)堆碼后導(dǎo)風(fēng)板變形4mm，導(dǎo)致與安裝架中間支撐桿干涉問(wèn)題進(jìn)行試驗(yàn)分析；導(dǎo)風(fēng)板材料為注塑件，且出風(fēng)框在空調(diào)堆碼頂面位置。設(shè)n為倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)行堆放的最大層數(shù)，p為包裝件的質(zhì)量。

試驗(yàn)1：導(dǎo)風(fēng)板單體試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：將裝好導(dǎo)風(fēng)板的出風(fēng)框組件放置在恒溫箱內(nèi)進(jìn)行高溫試驗(yàn)，溫度為70℃，試驗(yàn)時(shí)間為24小時(shí)；完成后，恒溫放置24小時(shí)。

試驗(yàn)結(jié)果：試驗(yàn)后測(cè)量導(dǎo)風(fēng)板變形量在0.5mm以?xún)?nèi)，與試驗(yàn)前比較無(wú)變化；在導(dǎo)風(fēng)板不受外力情況下，經(jīng)70℃高溫試驗(yàn)未發(fā)生變形。

試驗(yàn)2：直接堆碼試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：按照GB/T 4857.3-2008要求，整機(jī)頂部放置平板，并在壓板上施加重量為（n-1）×P×1.5的砝碼，試驗(yàn)溫度25℃，試驗(yàn)周期48小時(shí)，如圖1所示。

試驗(yàn)結(jié)果：測(cè)量導(dǎo)風(fēng)板變形量仍在0.5mm以?xún)?nèi)，與試驗(yàn)前比較無(wú)明顯變化；導(dǎo)風(fēng)板在常溫下能夠承受一定受力，當(dāng)壓力釋放后可以恢復(fù)原狀，未出現(xiàn)明顯變形。

試驗(yàn)3：高溫錯(cuò)位堆碼試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：將整機(jī)平放在地面做堆碼試驗(yàn)，整機(jī)頂部放置平板，平板面積大小與整機(jī)頂面一致，且平板放置位置與整機(jī)頂面錯(cuò)位5cm，并在壓板上施加重量為（n-1）×P×1.5的砝碼，環(huán)境溫度45℃，試驗(yàn)周期48小時(shí)，如圖2所示。

試驗(yàn)結(jié)果：導(dǎo)風(fēng)板出現(xiàn)波浪狀變形且變形量達(dá)4mm左右，與售后故障機(jī)的導(dǎo)風(fēng)板變形量基本一致；導(dǎo)風(fēng)板在45℃高溫環(huán)境下受壓發(fā)生明顯變形且無(wú)法恢復(fù)。

通過(guò)如上試驗(yàn)可看出：

1）注塑件在不受壓力情況下，變形可恢復(fù)；在受壓力情況且高溫環(huán)境45℃以上，相同變形卻不可恢復(fù)；且調(diào)研包裝件在夏季露天堆放、惡劣倉(cāng)儲(chǔ)、梅雨季節(jié)、海運(yùn)等環(huán)境溫度能達(dá)到40℃以上，濕度達(dá)85%以上；

2）當(dāng)包裝件堆碼過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)位堆碼，特別是重力集中在產(chǎn)品強(qiáng)度較薄弱處，包裝抗壓強(qiáng)度下降，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞現(xiàn)象。

3 高溫高濕堆碼試驗(yàn)

通過(guò)試驗(yàn)及理論驗(yàn)證，我們知道影響瓦楞紙箱堆碼強(qiáng)度因素主要包括溫度、濕度、堆碼方式等。

1）紙箱對(duì)溫濕環(huán)境比較敏感，隨著相對(duì)濕度的增加，紙箱含水量逐漸上升從而導(dǎo)致紙箱抗壓強(qiáng)度急劇下降；

2）在紙箱的整個(gè)承壓過(guò)程中主要是四個(gè)角受力，離箱角越遠(yuǎn)，其承壓能力越低，在堆碼時(shí)平齊堆放時(shí)紙箱抗壓能力最好[8]。然而鑒于我國(guó)目前物流環(huán)境現(xiàn)狀，包裝件經(jīng)常出現(xiàn)交錯(cuò)堆碼、混合堆碼等，局部受力導(dǎo)致紙箱的抗壓強(qiáng)度急劇下降；

3）對(duì)于產(chǎn)品本身帶注塑件結(jié)構(gòu)且為堆碼易受力位置，則需考慮溫度對(duì)注塑件的影響。所以堆碼試驗(yàn)要在設(shè)定工況內(nèi)、設(shè)定堆碼方式進(jìn)行。下面提出一種高溫高濕堆碼試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)條件

包裝件在進(jìn)行試驗(yàn)之前，應(yīng)按GB/T 4857.2進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)處理，其溫度為20℃±2℃，相對(duì)濕度為65%±5%，處理時(shí)間為24h。

3.2 底層包裝件堆碼承載重量公式

F = P ×（n-1）×K×N

F——底層包裝件堆碼承載總重量；

P——包裝產(chǎn)品的毛重, 單位為千克；

n——倉(cāng)儲(chǔ)的堆碼層數(shù)；

N——試驗(yàn)中每層實(shí)驗(yàn)樣機(jī)臺(tái)數(shù)；

K——流通期間劣變系數(shù)，取值根據(jù)不同家電產(chǎn)品而定。

3.3 堆碼方式

堆碼方式如圖3所示，堆碼各層要求錯(cuò)位堆碼，如第二層與第一層錯(cuò)位距離d，第三層與第二層反方向錯(cuò)位d，以此類(lèi)推。第3層以上（包括第3層）可使用實(shí)物進(jìn)或等量砝碼進(jìn)行堆碼，如用等量砝碼堆碼，砝碼下方必須加隔板，隔板面積與包裝件頂面一樣大小且足夠剛硬，其承載負(fù)荷時(shí)不能有損壞。

其中，錯(cuò)位方向和錯(cuò)位距離d可根據(jù)產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品受壓力影響較大側(cè)而定；每層試驗(yàn)樣機(jī)可結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及堆碼現(xiàn)狀自行選擇，如考慮交錯(cuò)堆碼、各種產(chǎn)品混合堆碼等。

表1 家電及類(lèi)似用途電器包裝的堆碼試驗(yàn)方法對(duì)比

3.4 試驗(yàn)方法

先將樣機(jī)在干球溫度為50±2℃環(huán)境下，堆碼放置n1天，再將環(huán)境溫度調(diào)整為干球溫度20±2℃，相對(duì)濕度為85%±5%，堆碼放置n2天；依次連續(xù)循環(huán)n個(gè)周期。其中，堆碼時(shí)間及堆碼周期可結(jié)合各個(gè)產(chǎn)品而設(shè)定。實(shí)驗(yàn)完成后，對(duì)底部2層進(jìn)行拆包檢查，檢查內(nèi)部包括包裝、產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能情況等一系列檢驗(yàn)。

4 結(jié)論

1）瓦楞紙箱堆碼抗壓強(qiáng)度受溫濕度、堆碼方式影響顯著，較高相對(duì)濕度、交替堆碼、中心點(diǎn)錯(cuò)位堆碼或混合堆碼方式都容易導(dǎo)致紙箱抗壓強(qiáng)度明顯減低。在堆碼試驗(yàn)中，必須充分結(jié)合倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境、運(yùn)輸環(huán)境選擇合適的堆碼工況和堆碼方式；

2）電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣，對(duì)于產(chǎn)品為注塑件且不能承壓，必須進(jìn)行高溫堆碼試驗(yàn)以便提前驗(yàn)證注塑件是否變形、受損；

3）堆碼試驗(yàn)中流通期間劣變系數(shù)選值要根據(jù)不同家電產(chǎn)品本身結(jié)構(gòu)、包裝結(jié)構(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境、運(yùn)輸環(huán)境等而定，不能一概而論，確保在有限的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)模擬出無(wú)限的使用環(huán)境；

總之，家電產(chǎn)品運(yùn)輸包裝件使用非常廣泛，產(chǎn)品也多種多樣，要充分調(diào)研其倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提前策劃其堆碼試驗(yàn)，以便提前驗(yàn)證堆碼可靠性。

[1] 楊傳民,孟憲文,王心宇,等. 溫濕度及紙箱尺寸對(duì)堆碼強(qiáng)度影響的實(shí)驗(yàn)研究. 包裝工程. 2009(08).

[2] 陳志強(qiáng),陳振強(qiáng). 解析瓦楞紙箱運(yùn)輸包裝件壓力試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn). 印刷技術(shù). 2012(02).

[3] 羅蘭. 堆碼試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差異的探討與應(yīng)用. 環(huán)境技術(shù). 2012(05).

[4] GB/T 4857.3-2008《包裝 運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn) 第3部分：靜載荷堆碼試驗(yàn)方法》[S].

[5] GB/T 4857.4-2008《包裝 運(yùn)輸包裝件基本試驗(yàn) 第4部分：采用壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行的抗壓堆碼試驗(yàn)方法》[S].

[6] GB/T 1019-2008《家用和類(lèi)似用途電器包裝通則》[S].

[7] GB/T 22939.7-2008《家用和類(lèi)似用途電器包裝 空調(diào)器的特殊要求》[S].

[8] 李雨田. 影響瓦楞紙箱抗壓強(qiáng)度的因素. 中國(guó)包裝. 2011(01).

Research on appliances packaging stacking reliability test

YANG Yuli
（Gree Electric Appliances.Inc.of Zhuhai Zhuhai 519070）

Stacking test is an important test of evaluation electric appliances packaging for the protection ability of the product and the pressure resistance of the packaging itself under the working condition. Based on the National Standard of packaging stacking test, the storage and transportation environment, analysis of failure case and experimental verification of appliances packaging, puts forward a set of analytical ways for the stacking of appliances packaging ——high temperature and high humidity stacking test.

Appliances packaging; Stacking test; Reliability

圖1 壓力堆碼試驗(yàn)

圖2 高溫錯(cuò)位堆碼試驗(yàn)

圖3 高溫高濕堆碼方式