包裝實驗方法.doc

包裝實驗方法沖擊試驗方法沖擊是物流過程中比較普遍的一種危險因素，它對產(chǎn)品包裝系統(tǒng)所造成的危害最直觀。因此，在各個標(biāo)準(zhǔn)體系中，甚至是公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，都必然涉及到?jīng)_擊試驗項目。一般來說，我們所考察的沖擊是指反映在產(chǎn)品包裝系統(tǒng)上的加速度水平較高作用時間較短的瞬態(tài)作用。最典型的例子就是跌落。但作為一個研究包裝測試的專業(yè)機構(gòu)，在我們的理解中，沖擊所包含的范圍要更大一些。而且，隨著運輸包裝件在物流過程中所遇到的情況不同，沖擊試驗也有著各種各樣的試驗方法。沖擊試驗的方法從目的上可以分成兩類：其一是考察包裝對產(chǎn)品的保護能力，包括；跌落試驗、水平?jīng)_擊試驗、垂直沖擊試驗等等；其二是考察產(chǎn)品對沖擊危害的耐受程度，包括：產(chǎn)品脆值試驗等等。從試驗的控制方法和結(jié)果上也基本可以分成兩類：一種方法是模擬實際流通過程中運輸包裝件可能遇到的各種沖擊現(xiàn)象，在試驗過程中主要控制沖擊的末速度。所謂末速度就是運輸包裝件在沖擊前一刻的速度?？刂频涓叨纫彩强刂茮_擊末速度的一種方法。對于自由落體來說，v (2gh)1/2 ，可知跌落高度和沖擊末速度之間是可以簡單互換的。我們在試驗室通過控制，就可以模擬包裝件在流通過程中經(jīng)受的危害。另一種方法是控制沖擊加速度和沖擊持續(xù)時間。根據(jù)這種控制方法，我們可以非常精確的在試驗室再現(xiàn)當(dāng)時的情況。這種控制方法比較復(fù)雜，除了加速度和持續(xù)時間，還要考慮沖擊波形、沖擊響應(yīng)等因素的影響。跌落試驗是一種普遍使用的試驗方法，用來模擬物流過程中產(chǎn)品包裝系統(tǒng)所經(jīng)歷的沖擊。跌落試驗也有幾種不同的方法，分別模擬實際流通過程中的不同情況。但它們都有一些共同的基本要求。其一是釋放裝置不能對試驗樣品造成明顯的影響，其二是跌落平臺必須有足夠的質(zhì)量和剛性。根據(jù)GB/T4857.5的要求，跌落平臺的質(zhì)量應(yīng)達到試驗樣品質(zhì)量的50倍以上。自由跌落是運輸包裝件的基本試驗之一，主要方式是將包裝件從一定的高度釋放，使它以自由落體的方式跌落到地面上。自由跌落試驗可以分成面、楞、角跌落，分別考察不同的跌落方向?qū)Ξa(chǎn)品包裝系統(tǒng)的影響。轉(zhuǎn)動跌落是從歐美等國的標(biāo)準(zhǔn)中翻譯的術(shù)語，我國標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)稱為大型運輸包裝件的跌落試驗。轉(zhuǎn)動跌落的主要方法是以包裝件的一邊或角支承在地面或墊塊上，抬起包裝件的對邊或?qū)堑筋A(yù)定的高度，釋放并跌落。轉(zhuǎn)動跌落有一個問題，就是什么樣的包裝件適用這種試驗方法。在不同的標(biāo)準(zhǔn)中對大型運輸包裝件的規(guī)定各不相同。這就需要我們根據(jù)自己的實際情況來加以選擇。傾翻試驗時，將包裝件按預(yù)定狀態(tài)放置在沖擊臺面上，在包裝件中心上方的位置施加水平力，使包裝件自由傾翻。傾翻試驗在國家標(biāo)準(zhǔn)和ISO,ASTM、ISTA等標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定，但各自的要求都有一定的區(qū)別。水平?jīng)_擊是將包裝件按照預(yù)定的狀態(tài)，以預(yù)定的速度與一個檔板相撞。檔板要垂直于包裝件的速度方向。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4857.11、IS02244、ASTM D5277中都分別對斜面、吊擺沖擊試驗作了相應(yīng)的規(guī)定。這兩種水平?jīng)_擊試驗都有各自的特點。水平?jīng)_擊試驗一般用來評價包裝件在受到水平?jīng)_擊時對產(chǎn)品的保護能力。在實際的物流過程中，包裝件受到水平?jīng)_擊的情況很多，比如汽車剎車、列車編組等等。無論是跌落還是沖擊，對于運輸包裝件內(nèi)的產(chǎn)品來說，每一次都可以反映成一個加速度時間歷程。從破損理論來看，峰值加速度和沖擊速度變化是導(dǎo)致產(chǎn)品破損的決定因素。沖擊時，地面的軟硬和面積的大小都會對沖擊的強度造成影響，這些影響也都可以從這兩個決定因素中體現(xiàn)出來。垂直沖擊試驗機主要由導(dǎo)軌、沖擊臺、程序發(fā)生器、沖擊質(zhì)量塊等組成。試驗時，運輸包裝件要緊密的固定在沖擊臺上，隨著沖擊臺一起沖擊到質(zhì)量塊上，并通過程序發(fā)生器產(chǎn)生預(yù)定的沖擊波形。常用的垂直沖擊試驗標(biāo)準(zhǔn)是ASTM D5487?？煽厮?jīng)_擊試驗必須使用可控水平?jīng)_擊試驗機來完成。可控水平?jīng)_擊試驗機由臺車、軌道、沖擊質(zhì)量塊以及程序控制器組成。包裝件放置在臺車上，以一定的速度沖擊質(zhì)量塊，通過程序控制器產(chǎn)生所需要沖擊脈沖?？煽厮?jīng)_擊試驗的控制參量很多，可以分別控制沖擊末速度、沖擊加速度、沖擊時間、沖擊速度變化以及前面討論過的沖擊波形。從使用的標(biāo)準(zhǔn)上看，有ASTMD4003、GB4857.15、ISTA等可供選擇。危險物沖擊不是一種單獨的試驗方法。在上面講到的各種沖擊試驗中都可以應(yīng)用危險物沖擊。所謂危險物沖擊就是在包裝件與沖擊面之間放置特定的剛性物體，使包裝件在沖擊時首先與這一物體接觸，從而使包裝件受到更嚴(yán)酷的破壞。我國的標(biāo)準(zhǔn)中沒有危險物跌落的明確要求，但在ISTA標(biāo)準(zhǔn)中明確提出了有關(guān)危險物跌落的規(guī)定。所謂危險物跌落是在試驗設(shè)備的沖擊臺面上放置各種標(biāo)準(zhǔn)的危險物，并使包裝件跌落到危險物上。是模擬裝卸時地面不平或有異物的情況下包裝對產(chǎn)品的保護能力。對運輸包裝件的試驗只能考察包裝是否可以保護產(chǎn)品，并不能證明包裝是否合理?；谶@個目的，我們必須了解產(chǎn)品本身到底能經(jīng)受多大的沖擊。也就是我們常說的沖擊脆值。沖擊脆值高，產(chǎn)品的耐沖擊能力就強，我們可以適度地降低包裝的強度；沖擊脆值低，產(chǎn)品的耐沖擊能力弱，就需要提高包裝的強度。在產(chǎn)品沖擊脆值的試驗中包括兩種不同的實驗方法。一種是通過包裝件的跌落實驗來測試產(chǎn)品脆值，另一種是通過垂直沖擊試驗機來測試。目前，國內(nèi)外都普遍采用產(chǎn)品的垂直沖擊試驗來測試產(chǎn)品的脆值。可以使用的標(biāo)準(zhǔn)包括：GB/T15009-94，GB/T817187，ASTMD3332-99等。堆碼試驗方法堆碼試驗是檢測時間對包裝材料的影響程度。從經(jīng)驗來看，隨著包裝件裝載量的增加，對該包裝件所施壓力的保持時間會減少。堆碼多發(fā)生在倉儲過程中，需要針對碼放在最下層的包裝件進行考察。堆碼強度取決于產(chǎn)品外包裝、產(chǎn)品自身，堆碼方式以及堆碼環(huán)境，要綜合所有因素，就需要再現(xiàn)倉儲過程的試驗方法，該試驗方法可以評定運輸包裝件在堆碼時的耐壓強度及對內(nèi)裝物的保護能力，借此可研究包裝件受壓影響，如外包裝變形、包裝材料產(chǎn)生蠕變、內(nèi)裝產(chǎn)品出現(xiàn)破裂、壓壞情況等等。我們通常采用靜載荷堆碼試驗方法和壓力試驗機的堆碼試驗方法，根據(jù)不同需要，選擇其一。靜載荷堆碼試驗使載荷保持預(yù)定的持續(xù)時間或直至包裝件壓壞。該方法形式方便，周期長，可配合一定的溫、濕度環(huán)境，再現(xiàn)包裝件所處的真實環(huán)境。壓力堆碼試驗借助能使壓板均勻移動，施加預(yù)定壓力的壓力試驗機。負荷逐級增加，如果未達到預(yù)定值，受壓包裝件已變形、壓壞，則終止試驗。也可以按預(yù)定值作一次性下壓或直至破壞為止。負荷達到預(yù)定值時，持續(xù)到預(yù)定時間，觀察其變化。這種方法的試驗精度高。試驗周期短，它是模擬堆碼對包裝件的影響?？煞謩e參照GB4857.3_1992, GB4857.16-1992?？紤]到實際情況，堆碼往往不是單一同類貨物的堆碼，混裝貨物占有相當(dāng)大的比例。在得到混裝貨物平均密度的前提下，我們還要考慮到選擇倉儲堆碼高度和堆碼運輸?shù)牧幼兿禂?shù)，即可得出相應(yīng)的堆碼強度，例如，ISTA 3C 2001是針對動態(tài)壓力試驗，把包裝件從體積和質(zhì)量上分類，分成0.06m3或0.06m3或14kg的包裝件?？傊?，我們還是應(yīng)根據(jù)實際物流環(huán)境的要求選擇最適當(dāng)?shù)脑囼灧桨福拱b產(chǎn)品獲得最合理的包裝。振動試驗方法包裝件在運輸過程中，不管使用何種運輸工具，由于路面和運輸工具的原因，包裝件都會振動。實際過程中，包裝件的振動是非常復(fù)雜的，因為一般包裝件是在堆碼情況下運輸?shù)?，所以要考慮堆碼振動；另外，包裝件在運輸過程中如果沒有固定，則除了振動以外，可能還會發(fā)生連續(xù)沖擊現(xiàn)象。振動會使產(chǎn)品內(nèi)部因反復(fù)施加作用力而使螺釘松動、部件變形、產(chǎn)生裂紋，因為包裝或產(chǎn)品相互移動造成表面擦傷或漆膜脫落，特別是當(dāng)發(fā)生共振現(xiàn)象時，對產(chǎn)品的破壞作用更大；振動還會對包裝材料產(chǎn)生影響，改變包裝件的抗壓、抗沖擊和緩沖性能。振動試驗就是要考察包裝件的抗振動能力。振動試驗可以作為單獨試驗，考察包裝件的抗振動能力；也可以作為整個試驗的一部分，因為經(jīng)過振動試驗以后，包裝和產(chǎn)品的物理機械性能都會有所下降，考察包裝件振動后，是否能抵抗沖擊、跌落等其他因素造成的損害。振動試驗波型包括正弦波、三角波、方波，有垂直、水平、橢圓、斜線等幾種不同的振動方向，振動形式有定頻試驗、掃頻試驗、隨機試驗三種形式。定頻振動是讓包裝件在某一個固定的頻率下振動，試驗強度值有振動頻率、振動加速度或位移、振動持續(xù)時間。振動頻率一般選取運輸過程中主要的振動頻率或包裝件的共振頻率，考察包裝件在特定頻率下的抗振性能。車輛振動試驗是一種特殊的定頻振動試驗，美國對這種試驗使用較多，試驗方法是將包裝件按正常運輸狀態(tài)放置在振動臺上，保證振動峰值不變，調(diào)節(jié)振動頻率使包裝件跳起并達到規(guī)定高度要求，在該振動頻率下振動，使包裝件跳起的次數(shù)達到規(guī)定的要求后停止試驗。這種試驗方法考察的是連續(xù)沖擊對包裝件的影響。掃頻振動試驗是一種變頻振動，振動頻率在一定的頻率范圍內(nèi)，以固定的掃頻速率，不斷地改變。包裝件作掃頻試驗有兩種方法，一種方法是為了尋找共振點，掃頻后一般要在共振頻率上諧振，我國普遍采用這種試驗方法；另一種試驗方法是在試驗時用較高的振動加速度，在一定頻率范圍內(nèi)來回振動多次，其目的是考察包裝件在一定頻率范圍內(nèi)的抗振性能。實際過程中，運輸工具的振動情況是由運輸方式、路面情況、運行速度、和運輸工具自身特性決定的，振動源是不規(guī)則、隨機的，無法用公式來準(zhǔn)確描述具體的振動過程；運輸工具對振動的傳遞性能也干差萬別，和運輸工具的結(jié)構(gòu)及緩沖方式、載荷的重量及重心位置、輪胎情況、包裝件在運輸工具上的位置都有很大關(guān)系。顯然定頻試驗、掃頻試驗都和實際情況有較大出入，為了更好地模擬實際振動，需要采用隨機振動試驗。隨機振動是在振動過程中質(zhì)點運動周期沒有規(guī)律，并且過程永不精確重復(fù)。為了描述隨機振動特性，必須采用統(tǒng)計力學(xué)和信息理論的方法。隨機振動試驗中，通常用功率譜密度來描述隨機振動特性，縮寫為PSD，它反映的是振動過程在不同頻段的能量分布。公路、鐵路、空運、海運各種運輸方式的隨機振動功率譜密度曲線各不相同，即使在一種運輸方式下，功率譜密度曲線也不一樣