电器包装件堆码可靠性试验研究

杨玉丽

（珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070）

电器包装件堆码可靠性试验研究

杨玉丽

（珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070）

堆码试验是一种评估电器包装件在使用环境下包装对产品的保护能力及包装本身抗压能力的重要试验。通过解读分析国家标准对包装件堆码试验的要求，结合电器包装件的仓储及运输环境、放置方式、失效案例分析及试验验证，提出一套分析验证电器包装件堆码可靠性的方法——高温高湿堆码试验。

电器包装件；堆码试验；可靠性

运输包装件是产品、内包装（包括中间包装及放潮、缓冲等功能包装）和运输包装容器的组成。生活电器产品普遍采用瓦楞纸箱作为运输包装容器，纸箱在仓储堆码和运输过程中常出现鼓包、凹陷、溃塌、产品损坏等现象。为了确保包装件在使用环境中的可靠性，厂家在对产品设计包装后都会对其进行一系列包装试验以检测包装对产品的保护作用。堆码试验就是包装试验中的一项试验，用以评定运输包装件在仓储和运输过程中包装对产品的保护能力及包装本身抗压受压能力，确保产品堆码质量。结合目前行业堆码试验现状及堆码失效案例，本文通过分析GB/T 1019-2008等国家标准，结合电器堆码失效案例，以及温度、湿度、堆码方式、产品内部结构特点等影响包装件堆码的因素，提出了高温高湿堆码试验。

1 国标堆码试验方法

运输包装件堆码试验主要采用直接堆码试验与压力堆码试验。直接堆码试验是在包装件或包装容器上施加一定载荷，并使载荷保持预定的持续时间或直至包装件压坏，是一种用于评定其承受堆码静载的能力及包装对内装物的保护能力的试验。压力堆码试验借助压力试验机，使压板均匀移动并对包装件施加预定压力，用于评定包装件或包装容器承受外部压力的能力及包装对内装物保护能力的试验。

国家标准GB/T 1019-2008、GB/T 4857.4-2008和GB/T 4857.3-2008、GB/T 4857.2-2005[3-7]对直接堆码试验或压力堆码试验要求如下，两者试验方法对比如表1。

1.1 试验条件

包装件在进行试验之前，应按GB/T 4857.2进行温湿度调节处理，其温度为20℃±2℃，相对湿度为65%±5%，处理时间为24h，处理后按规定的要求和方法进行试验。

1.2 直接堆码试验

直接堆码试验的包装件不需要进行潮热试验，堆码层数应按设计要求，时间为28天，试验后的包装件高度与试验前的包装件高度之差小于1cm/m。

1.3 压力堆码试验

1.3.1 压力堆码试验负载公式

F= K×p×(n-1) ×g

F——试验负载，单位为牛顿（N）；

K——流通期间劣变系数；

n——仓储运行堆放的最大层数；

p——包装件的质量，单位为千克（kg）；

g——重力加速度。

取K=1.5，

施加压力时间为48h。

1.3.2 潮热试验后的包装件压力堆码试验

其试验后包装件高度与试验前的包装件高度之差应小于1.5cm/m。

2 堆码案例试验分析

由于实际堆码环境不尽相同，在策划堆码试验方案过程中要充分模拟堆码实际环境，不能一味套用标准进行。现就以某一空调堆码后导风板变形4mm，导致与安装架中间支撑杆干涉问题进行试验分析；导风板材料为注塑件，且出风框在空调堆码顶面位置。设n为仓储运行堆放的最大层数，p为包装件的质量。

试验1：导风板单体试验

试验方法：将装好导风板的出风框组件放置在恒温箱内进行高温试验，温度为70℃，试验时间为24小时；完成后，恒温放置24小时。

试验结果：试验后测量导风板变形量在0.5mm以内，与试验前比较无变化；在导风板不受外力情况下，经70℃高温试验未发生变形。

试验2：直接堆码试验

试验方法：按照GB/T 4857.3-2008要求，整机顶部放置平板，并在压板上施加重量为（n-1）×P×1.5的砝码，试验温度25℃，试验周期48小时，如图1所示。

试验结果：测量导风板变形量仍在0.5mm以内，与试验前比较无明显变化；导风板在常温下能够承受一定受力，当压力释放后可以恢复原状，未出现明显变形。

试验3：高温错位堆码试验

试验方法：将整机平放在地面做堆码试验，整机顶部放置平板，平板面积大小与整机顶面一致，且平板放置位置与整机顶面错位5cm，并在压板上施加重量为（n-1）×P×1.5的砝码，环境温度45℃，试验周期48小时，如图2所示。

试验结果：导风板出现波浪状变形且变形量达4mm左右，与售后故障机的导风板变形量基本一致；导风板在45℃高温环境下受压发生明显变形且无法恢复。

通过如上试验可看出：

1）注塑件在不受压力情况下，变形可恢复；在受压力情况且高温环境45℃以上，相同变形却不可恢复；且调研包装件在夏季露天堆放、恶劣仓储、梅雨季节、海运等环境温度能达到40℃以上，湿度达85%以上；

2）当包装件堆码过程中出现错位堆码，特别是重力集中在产品强度较薄弱处，包装抗压强度下降，导致内部结构被破坏现象。

3 高温高湿堆码试验

通过试验及理论验证，我们知道影响瓦楞纸箱堆码强度因素主要包括温度、湿度、堆码方式等。

1）纸箱对温湿环境比较敏感，随着相对湿度的增加，纸箱含水量逐渐上升从而导致纸箱抗压强度急剧下降；

2）在纸箱的整个承压过程中主要是四个角受力，离箱角越远，其承压能力越低，在堆码时平齐堆放时纸箱抗压能力最好[8]。然而鉴于我国目前物流环境现状，包装件经常出现交错堆码、混合堆码等，局部受力导致纸箱的抗压强度急剧下降；

3）对于产品本身带注塑件结构且为堆码易受力位置，则需考虑温度对注塑件的影响。所以堆码试验要在设定工况内、设定堆码方式进行。下面提出一种高温高湿堆码试验。

3.1 试验条件

包装件在进行试验之前，应按GB/T 4857.2进行温湿度调节处理，其温度为20℃±2℃，相对湿度为65%±5%，处理时间为24h。

3.2 底层包装件堆码承载重量公式

F = P ×（n-1）×K×N

F——底层包装件堆码承载总重量；

P——包装产品的毛重, 单位为千克；

n——仓储的堆码层数；

N——试验中每层实验样机台数；

K——流通期间劣变系数，取值根据不同家电产品而定。

3.3 堆码方式

堆码方式如图3所示，堆码各层要求错位堆码，如第二层与第一层错位距离d，第三层与第二层反方向错位d，以此类推。第3层以上（包括第3层）可使用实物进或等量砝码进行堆码，如用等量砝码堆码，砝码下方必须加隔板，隔板面积与包装件顶面一样大小且足够刚硬，其承载负荷时不能有损坏。

其中，错位方向和错位距离d可根据产品本身结构、产品受压力影响较大侧而定；每层试验样机可结合产品结构及堆码现状自行选择，如考虑交错堆码、各种产品混合堆码等。

表1 家电及类似用途电器包装的堆码试验方法对比

3.4 试验方法

先将样机在干球温度为50±2℃环境下，堆码放置n1天，再将环境温度调整为干球温度20±2℃，相对湿度为85%±5%，堆码放置n2天；依次连续循环n个周期。其中，堆码时间及堆码周期可结合各个产品而设定。实验完成后，对底部2层进行拆包检查，检查内部包括包装、产品内部结构、功能情况等一系列检验。

4 结论

1）瓦楞纸箱堆码抗压强度受温湿度、堆码方式影响显著，较高相对湿度、交替堆码、中心点错位堆码或混合堆码方式都容易导致纸箱抗压强度明显减低。在堆码试验中，必须充分结合仓储环境、运输环境选择合适的堆码工况和堆码方式；

2）电器产品结构多样，对于产品为注塑件且不能承压，必须进行高温堆码试验以便提前验证注塑件是否变形、受损；

3）堆码试验中流通期间劣变系数选值要根据不同家电产品本身结构、包装结构、仓储环境、运输环境等而定，不能一概而论，确保在有限的试验时间内模拟出无限的使用环境；

总之，家电产品运输包装件使用非常广泛，产品也多种多样，要充分调研其仓储环境及产品结构，提前策划其堆码试验，以便提前验证堆码可靠性。

[1] 杨传民,孟宪文,王心宇,等. 温湿度及纸箱尺寸对堆码强度影响的实验研究. 包装工程. 2009(08).

[2] 陈志强,陈振强. 解析瓦楞纸箱运输包装件压力试验标准. 印刷技术. 2012(02).

[3] 罗兰. 堆码试验标准差异的探讨与应用. 环境技术. 2012(05).

[4] GB/T 4857.3-2008《包装 运输包装件基本试验 第3部分：静载荷堆码试验方法》[S].

[5] GB/T 4857.4-2008《包装 运输包装件基本试验 第4部分：采用压力试验机进行的抗压堆码试验方法》[S].

[6] GB/T 1019-2008《家用和类似用途电器包装通则》[S].

[7] GB/T 22939.7-2008《家用和类似用途电器包装 空调器的特殊要求》[S].

[8] 李雨田. 影响瓦楞纸箱抗压强度的因素. 中国包装. 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

图1 压力堆码试验

图2 高温错位堆码试验

图3 高温高湿堆码方式