電器包裝件堆碼可靠性試驗研究

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）

堆碼試驗是一種評估電器包裝件在使用環境下包裝對產品的保護能力及包裝本身抗壓能力的重要試驗。通過解讀分析國家標準對包裝件堆碼試驗的要求，結合電器包裝件的倉儲及運輸環境、放置方式、失效案例分析及試驗驗證，提出一套分析驗證電器包裝件堆碼可靠性的方法——高溫高濕堆碼試驗。

電器包裝件；堆碼試驗；可靠性

運輸包裝件是產品、內包裝（包括中間包裝及放潮、緩沖等功能包裝）和運輸包裝容器的組成。生活電器產品普遍采用瓦楞紙箱作為運輸包裝容器，紙箱在倉儲堆碼和運輸過程中常出現鼓包、凹陷、潰塌、產品損壞等現象。為了確保包裝件在使用環境中的可靠性，廠家在對產品設計包裝后都會對其進行一系列包裝試驗以檢測包裝對產品的保護作用。堆碼試驗就是包裝試驗中的一項試驗，用以評定運輸包裝件在倉儲和運輸過程中包裝對產品的保護能力及包裝本身抗壓受壓能力，確保產品堆碼質量。結合目前行業堆碼試驗現狀及堆碼失效案例，本文通過分析GB/T 1019-2008等國家標準，結合電器堆碼失效案例，以及溫度、濕度、堆碼方式、產品內部結構特點等影響包裝件堆碼的因素，提出了高溫高濕堆碼試驗。

1 國標堆碼試驗方法

運輸包裝件堆碼試驗主要采用直接堆碼試驗與壓力堆碼試驗。直接堆碼試驗是在包裝件或包裝容器上施加一定載荷，并使載荷保持預定的持續時間或直至包裝件壓壞，是一種用于評定其承受堆碼靜載的能力及包裝對內裝物的保護能力的試驗。壓力堆碼試驗借助壓力試驗機，使壓板均勻移動并對包裝件施加預定壓力，用于評定包裝件或包裝容器承受外部壓力的能力及包裝對內裝物保護能力的試驗。

國家標準GB/T 1019-2008、GB/T 4857.4-2008和GB/T 4857.3-2008、GB/T 4857.2-2005[3-7]對直接堆碼試驗或壓力堆碼試驗要求如下，兩者試驗方法對比如表1。

1.1 試驗條件

包裝件在進行試驗之前，應按GB/T 4857.2進行溫濕度調節處理，其溫度為20℃±2℃，相對濕度為65%±5%，處理時間為24h，處理后按規定的要求和方法進行試驗。

1.2 直接堆碼試驗

直接堆碼試驗的包裝件不需要進行潮熱試驗，堆碼層數應按設計要求，時間為28天，試驗后的包裝件高度與試驗前的包裝件高度之差小于1cm/m。

1.3 壓力堆碼試驗

1.3.1 壓力堆碼試驗負載公式

F= K×p×(n-1) ×g

F——試驗負載，單位為牛頓（N）；

K——流通期間劣變系數；

n——倉儲運行堆放的最大層數；

p——包裝件的質量，單位為千克（kg）；

g——重力加速度。

取K=1.5，

施加壓力時間為48h。

1.3.2 潮熱試驗后的包裝件壓力堆碼試驗

其試驗后包裝件高度與試驗前的包裝件高度之差應小于1.5cm/m。

2 堆碼案例試驗分析

由于實際堆碼環境不盡相同，在策劃堆碼試驗方案過程中要充分模擬堆碼實際環境，不能一味套用標準進行。現就以某一空調堆碼后導風板變形4mm，導致與安裝架中間支撐桿干涉問題進行試驗分析；導風板材料為注塑件，且出風框在空調堆碼頂面位置。設n為倉儲運行堆放的最大層數，p為包裝件的質量。

試驗1：導風板單體試驗

試驗方法：將裝好導風板的出風框組件放置在恒溫箱內進行高溫試驗，溫度為70℃，試驗時間為24小時；完成后，恒溫放置24小時。

試驗結果：試驗后測量導風板變形量在0.5mm以內，與試驗前比較無變化；在導風板不受外力情況下，經70℃高溫試驗未發生變形。

試驗2：直接堆碼試驗

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

試驗結果：測量導風板變形量仍在0.5mm以內，與試驗前比較無明顯變化；導風板在常溫下能夠承受一定受力，當壓力釋放后可以恢復原狀，未出現明顯變形。

試驗3：高溫錯位堆碼試驗

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

試驗結果：導風板出現波浪狀變形且變形量達4mm左右，與售后故障機的導風板變形量基本一致；導風板在45℃高溫環境下受壓發生明顯變形且無法恢復。

通過如上試驗可看出：

1）注塑件在不受壓力情況下，變形可恢復；在受壓力情況且高溫環境45℃以上，相同變形卻不可恢復；且調研包裝件在夏季露天堆放、惡劣倉儲、梅雨季節、海運等環境溫度能達到40℃以上，濕度達85%以上；

2）當包裝件堆碼過程中出現錯位堆碼，特別是重力集中在產品強度較薄弱處，包裝抗壓強度下降，導致內部結構被破壞現象。

3 高溫高濕堆碼試驗

通過試驗及理論驗證，我們知道影響瓦楞紙箱堆碼強度因素主要包括溫度、濕度、堆碼方式等。

1）紙箱對溫濕環境比較敏感，隨著相對濕度的增加，紙箱含水量逐漸上升從而導致紙箱抗壓強度急劇下降；

2）在紙箱的整個承壓過程中主要是四個角受力，離箱角越遠，其承壓能力越低，在堆碼時平齊堆放時紙箱抗壓能力最好[8]。然而鑒于我國目前物流環境現狀，包裝件經常出現交錯堆碼、混合堆碼等，局部受力導致紙箱的抗壓強度急劇下降；

3）對于產品本身帶注塑件結構且為堆碼易受力位置，則需考慮溫度對注塑件的影響。所以堆碼試驗要在設定工況內、設定堆碼方式進行。下面提出一種高溫高濕堆碼試驗。

3.1 試驗條件

包裝件在進行試驗之前，應按GB/T 4857.2進行溫濕度調節處理，其溫度為20℃±2℃，相對濕度為65%±5%，處理時間為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——包裝產品的毛重, 單位為千克；

n——倉儲的堆碼層數；

N——試驗中每層實驗樣機臺數；

K——流通期間劣變系數，取值根據不同家電產品而定。

3.3 堆碼方式

堆碼方式如圖3所示，堆碼各層要求錯位堆碼，如第二層與第一層錯位距離d，第三層與第二層反方向錯位d，以此類推。第3層以上（包括第3層）可使用實物進或等量砝碼進行堆碼，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，其承載負荷時不能有損壞。

其中，錯位方向和錯位距離d可根據產品本身結構、產品受壓力影響較大側而定；每層試驗樣機可結合產品結構及堆碼現狀自行選擇，如考慮交錯堆碼、各種產品混合堆碼等。

表1 家電及類似用途電器包裝的堆碼試驗方法對比

3.4 試驗方法

先將樣機在干球溫度為50±2℃環境下，堆碼放置n1天，再將環境溫度調整為干球溫度20±2℃，相對濕度為85%±5%，堆碼放置n2天；依次連續循環n個周期。其中，堆碼時間及堆碼周期可結合各個產品而設定。實驗完成后，對底部2層進行拆包檢查，檢查內部包括包裝、產品內部結構、功能情況等一系列檢驗。

4 結論

1）瓦楞紙箱堆碼抗壓強度受溫濕度、堆碼方式影響顯著，較高相對濕度、交替堆碼、中心點錯位堆碼或混合堆碼方式都容易導致紙箱抗壓強度明顯減低。在堆碼試驗中，必須充分結合倉儲環境、運輸環境選擇合適的堆碼工況和堆碼方式；

2）電器產品結構多樣，對于產品為注塑件且不能承壓，必須進行高溫堆碼試驗以便提前驗證注塑件是否變形、受損；

3）堆碼試驗中流通期間劣變系數選值要根據不同家電產品本身結構、包裝結構、倉儲環境、運輸環境等而定，不能一概而論，確保在有限的試驗時間內模擬出無限的使用環境；

總之，家電產品運輸包裝件使用非常廣泛，產品也多種多樣，要充分調研其倉儲環境及產品結構，提前策劃其堆碼試驗，以便提前驗證堆碼可靠性。

[1] 楊傳民,孟憲文,王心宇,等. 溫濕度及紙箱尺寸對堆碼強度影響的實驗研究. 包裝工程. 2009(08).

[2] 陳志強,陳振強. 解析瓦楞紙箱運輸包裝件壓力試驗標準. 印刷技術. 2012(02).

[3] 羅蘭. 堆碼試驗標準差異的探討與應用. 環境技術. 2012(05).

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

[5] GB/T 4857.4-2008《包裝 運輸包裝件基本試驗 第4部分：采用壓力試驗機進行的抗壓堆碼試驗方法》[S].

[6] GB/T 1019-2008《家用和類似用途電器包裝通則》[S].

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

[8] 李雨田. 影響瓦楞紙箱抗壓強度的因素. 中國包裝. 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

圖2 高溫錯位堆碼試驗

圖3 高溫高濕堆碼方式