ISTA 3B測試程序在家具包裝檢測中的應用

陳志強+史巖

近年來，我國家具行業發展迅猛，在不斷滿足國內消費的同時，一些家具企業還在國際家具市場中占有一定的份額。而且，發達的國際物流將家具產品分送到世界各地的集散地或目的地，創造了巨大的產值。然而，家具包裝件在實際運輸儲存過程中，受環境溫濕度、振動、沖擊、跌落等的影響會遭遇一些危害。因此，為了使家具產品能完好無損地到達目的地，交到消費者手中，家具企業在新產品面市之前都會對家具包裝件進行運輸包裝測試，運輸包裝測試的參數一般根據實際運輸過程中采集的數據來制定。

目前，家具包裝測試標準種類繁多，出口家具企業經常采用的測試標準包括ISTA系列標準和ITEM 181等。其中，ISTA系列標準有ISTA 1A、ISTA 2C、ISTA 3B和ISTA 6-SAMSCLUB。ISTA測試程序的設計，基于豐富的經驗和大量的測試數據，具有很強的實用性和針對性，并且其會根據實際情況的變化而不斷完善。ISTA測試程序都是包裝件運輸前的測試程序，即為了比較和評估包裝的保護性能和其對于運輸危害的耐受性而進行的試驗。其中，ISTA 3B標準屬于集中模擬的測試程序，主要利用綜合模擬的試驗方法再現運輸危害，用于檢驗包裝和產品抵抗運輸危害的能力。ISTA 3B是針對用卡車零擔貨物運輸系統運輸的包裝件進行綜合模擬測試的測試程序，被運輸的包裝件是不同類型的，通常也來自不同的托運商，被混裝在一起運往同一或不同的目的地。

目前，家具產品主要有兩種運輸方式：一是企業自主運輸；二是委托第三方物流運輸。在委托第三方物流運輸時就會出現聯運的情況，即多家產品一起運輸，就是所謂的零擔運輸，因此采用ISTA 3B標準對家具包裝件進行測試是比較適合的。ISTA 3B測試程序主要包括環境試驗、穩定性測試、沖擊類測試以及振動測試，使用時需注意一些細節問題，以便更好地模擬實際運輸環境，再現運輸危害，優化產品包裝設計，從而更好地保護產品。下面，筆者以家具運輸包裝件為例，來闡述ISTA 3B測試程序的具體應用，供業界參考。

樣品包裝件信息

家具樣品包裝件尺寸（l×w×h）為915mm×851mm×813mm，重量為38kg，根據家具樣品尺寸和重量判斷其為標準件。

樣品包裝件方向標示

放置樣品包裝件使其按照預計的運輸方向擺放。標示方向時旋轉試驗樣品，使最小面正對標注人員。樣品包裝件方向標示如圖1所示，用編號表示各面，用兩個面的編號標示棱，如1-2棱，即1面和2面組成的棱；用三個面的編號標示角，如2-3-5角，即2面、3面和5面組成的角。

ISTA 3B測試流程

由于樣品重量小于91kg，因此采用的測試流程為：溫濕度預處理試驗→傾斜/傾翻試驗→第一次跌落試驗→隨機振動試驗（帶頂部載荷）→集中沖擊試驗→第二次跌落試驗。

1.傾斜/傾翻試驗

大型、較重的貨物單元在超出穩定的重心位置時會變得不太穩定，而且容易翻倒的貨物單元有時會造成人員傷害。傾斜/傾翻試驗是傾斜和傾翻兩種試驗的組合。標準型包裝件（包括扁平件和長條件）和帶托盤或滑托盤的包裝件都需要做傾斜/傾翻試驗，而且包裝件潛在的不穩定方向上都需要做傾斜/傾翻試驗。

不穩定方向的確定是依據包裝件尺寸、重量以及重心位置來確定的。其中，重心位置可根據標準BS EN 13054-2001《包裝 完全填充運輸包裝件 測定包裹重量中心的試驗方法》來確定。使用該標準中的程序A，采用剛性水平臺來確定包裝件的平衡位置，即把包裝件放在剛性水平臺上，緩慢并垂直推動試樣離開剛性水平臺直至達到平衡位置或者發生傾斜，重心位置就在包裝件處于平衡位置時與平臺邊沿垂直交叉的部分。測試包裝件3個方向的平衡位置即可找出包裝件的重心位置，如圖2所示。

隨后，包裝件需要在1面向下、2面向下和6面向下分別進行傾斜/傾翻試驗。在包裝件前面放置一個22°角的裝置，將試驗樣品從垂直方向傾斜22°角，結果發現樣品在22°角時沒有發生傾翻，將樣品慢慢恢復至直立狀態。需要注意的是，ISTA 3B測試程序中規定，如果樣品從水平至22°角過程中發生了傾翻，則應讓樣品自由傾翻，不需要對其進行保護。

2.第一次跌落試驗

根據包裝件質量確定跌落高度，進行跌落試驗，試驗過程中需要根據試驗樣品的特點，記錄跌落試驗后是否控制樣品跌落后的狀態，是否發生或防止傾倒。根據表1中的試驗參數進行第一次跌落試驗。

3.隨機振動試驗（帶頂部載荷）

（1）振動方向的確定

振動方向數量需要根據包裝件的實際運輸方向來確定，如果沒有明確的運輸方向，則標準型包裝件有3個振動方向，即3面、4面和6面向下。帶托盤或滑木型包裝件只有1個振動方向，即3面向下。

（2）振動頂部載荷的計算

值得注意的是，應根據包裝件尺寸和振動方向的不同，采用不同的頂部載荷。

①通過整體理論頂部載荷表計算理論上的頂部荷載值，如表2所示。

頂部載荷計算公式：TLx=（108in– H） ×L×W×0.0035lb/in3或TLx=（2.7m– H）×L×W×96kg/m3。

其中，TLx：頂部載荷裝置的總重量，30lb（14kg）或2ft3（0.06 m3）及以下的包裝件，用結果除以2；108in或2.7m：零擔拖車的一般高度；L：運輸單元長度；W：運輸單元寬度；H：運輸單元高度；l：樣品長度；w：樣品寬度；h：樣品高度；0.0035lb/in3或96kg/m3：動態載荷系數，平均運輸靜態密度的50%。

②確定頂部載荷裝置的數量。

如果試驗樣品頂面兩個楞都是18in（460mm）或以下，用一個完整的頂部載荷裝置，如果其中有一個超出了18in（460mm），頂部載荷裝置必須分成2個獨立相等的部分，將頂部載荷裝置沿著長邊一分為二。如果兩個面的頂部載荷均超出了18in（460mm），那么，頂部載荷裝置必須分成4個獨立相等的部分。

③根據圖3所示確定振動試驗使用的頂部載荷裝置重量（或多個裝置的重量）。

由于試驗樣品的尺寸為915mm×851mm×813mm，在各個方向振動時的頂部載荷均超出了18in （460mm），因此，頂部載荷裝置均分成4個獨立相等的部分。

將試樣尺寸帶入以上公式并進行整理得到振動試驗參數，如表3所示。

（3）振動試驗時間的計算

在確定振動試驗時間之前，需要先確定預計的運輸距離，然后按照下面公式進行時間計算，試驗總時間（min）=運輸距離（km）÷8（km/min），且試驗總時間不得超過240min，最后將試驗總時間平均分配到計劃試驗的方向上。

確定振動試驗總時間為240min；然后平均分配到3個軸向上，即3面振動試驗時間為80min；4面振動試驗時間為80min；6面振動試驗時間為80min。

所有試驗參數確定以后進行振動試驗，將樣品按照預定的方向放置在振動臺上，頂部載荷裝置分為四部分，在塑料周轉箱里裝入沙袋進行配重作為載荷。并在試樣四周加上護欄，以防配重從樣品上跌下，但不限制其垂直方向上的運動。

4.集中沖擊試驗

外包裝是非剛性容器的包裝件，需要進行集中沖擊試驗，可以選擇的方法包括：沖擊塊自由跌落沖擊和沖擊塊吊擺沖擊。其中，沖擊塊吊擺沖擊主要針對帶托盤或帶滑片的包裝件的側面，如果標準件受沖擊面方向上的高度比較高，一般自由跌落無法完成，也需要用吊擺沖擊的方法。沖擊部位一般是一個面的幾何中心。將沖擊塊圓頭向下放在包裝件的上方，使沖擊塊從距離包裝件頂面15in（380mm）的跌落高度處自由落下沖擊包裝件的面，依次沖擊樣品包裝件的1面、2面、3面、4面、5面和6面。

5.第二次跌落試驗

根據包裝件質量確定跌落高度，進行跌落試驗，試驗過程中需要根據試驗樣品的特點，記錄跌落試驗后是否控制樣品跌落后的狀態，是否發生或防止傾倒。按照表4參數進行第二次跌落試驗。

值得一提的是，對于其他類型的包裝件還需進行其他試驗。例如，質量大于91kg的標準件以及帶托盤或者帶滑托盤的包裝件需進行斜面/水平沖擊試驗、旋轉棱跌落試驗和旋轉角跌落試驗；帶托盤或者帶滑托盤的包裝件還需進行叉車搬運試驗；長條件和扁平件需進行旋轉面沖擊試驗，并且扁平件需進行集中棱沖擊，長條件需進行架橋沖擊試驗。

ISTA 3B測試程序綜合模擬了零擔貨物運輸過程中可能遇到的各種危害，很好地再現了零擔貨物的實際運輸環境。準確理解標準、正確掌握試驗方法，是測試工作的基本要求。正確運用ISTA 3B測試程序進行家具包裝件測試，可以準確地評估家具產品的包裝設計，優化產品包裝，對產品進行合理的有效性包裝，避免因包裝不夠而造成產品損壞，也避免因過度包裝而造成浪費，既保證家具產品的運輸安全，又節約包裝成本，為我國家具企業帶來多方面的利益，如增強產品投放市場的信心、減少產品破損、平衡物流成本等，使客戶達到較高的滿意度。