1、第七章 运输包装件测试 1第七章 运输包装件测试71 环境试验一、 温湿度调节处理1 概述包装件在流通中，要经历运输、装卸搬运、贮存等环节。在这个过程中，包装件可能遭遇环境条件的各种损害，如冲击、振动、气象环境条件、生化环境条件等作用。运输包装试验的目的，就是在实验室里模拟流通环境条件对包装件的作用。包装件经历的气象环境条件主要包括温度、湿度、气压、水分、太阳辐射等影响因素，尤其是温度、湿度对包装材料和结构影响很大。随着国际贸易的迅速发展，各种商品需要跨地域流通。在国际联运、跨赤道越洋运输，温差变化更大，温差变化可达 30以上。相对湿度随纬度而变化，由赤道到中纬度（约 35 度）附近相对湿度随
2、纬度增高而降低。由中纬度到高纬度时气温逐渐降低，相对湿度随纬度增高而增高。我国国内，从北到南横跨寒冷、寒温、干热、湿热等几个气温带。长江以南地区，黄河流域，东北地区，西北地区等不同地区的温度、湿度差别十分明显。温度变化会对产品和包装产生如下影响：某些药品、食品、化工产品很难保持品质稳定。某些包装材料性能也因温度变化而变化。如发泡聚乙烯材料缓冲系数随温度变化而有显著变化。大温差会引起封闭包装件内产生水汽凝结现象，加速内部产品的受潮和腐蚀。低温则使橡胶和塑料等材料硬化变脆，受力后易破裂。湿度变化会对产品和包装产生如下影响：高温、高湿时，如相对湿度为 RH8095%和温度为 2530时，霉菌繁殖旺盛
3、，破坏产品的外观和标志。高湿使金属的腐蚀加速。一些有机材料吸湿后表面发胀、变形、起泡，不但影响外观，还会使机械性能下降。低湿度又会使纸、木、皮革、塑料等干燥收缩、变形甚至龟裂。楞纸箱的抗压强度随相对湿度增大而下降。因此包装件在跨国界、跨地区的运输过程中必然要经历复杂的温湿度环境影响，运输包装设计和试验一定要考虑气候条件的影响，否则包装设计的可靠性差。为此，在进行各种运输包装试验之前，根据包装件的特性及流通环境中的气候条件，选定一种温湿度条件进行调节处理，以便模拟现场气候条件因素对运输包装件的影响。若产品流通过程中跨区域大且温湿度变化较大，应该选定多种温湿度条件，对多组样品分别进行温湿度调节处理
4、。 2 温湿度调节处理条件流通环境中温湿度条件变化广泛，试验时不可能模拟每一种情况，所以国家标准 GB/T 4857.2-2005 规定了 12 种典型的温湿度条件，见表 7.1。在进行运输包装试验时，根据运输包装件的特性及流通环境中可能遇到的环境条件，可从表 7.1 中规定的各种温湿度条件中选一种条件，对运输包装件进行温湿度调节处理。调节处理时间可从 4、8、16、24、48、72 小时或 7、14、21、28 天典型调节处理时间中选一。根据国家标准，对允许误差作了如下规定。包装测试技术2温度误差规定：对于条件1,2,3和10，至少1h测量10次的测量值与公称值相比最大允许温度误差为3C 。
5、对于其他条件，最大允许温度的误差为2C。对于所有条件，相对于公称值，平均误差应为2C 。相对湿度误差规定：对于所有条件，至少1h测量的最大允许相对湿度相对于公称值的误差应为5%。对于所有条件，相对于公称值，相对湿度平均误差应为2% 。注：相对湿度的平均值，应通过至少1h的时间，取10次测量的平均值获得，或通过仪器的连续记录求出。表 7.1 温湿度条件注：来源于 GB/T 4857.2-20053 仪器设备（1）温湿度箱(室)对每一个温湿度箱(室)，应规定工作空间的范围。工作空间内应能保持规定的调节处理条件，其温度和湿度能作连续记录，且保持在规定的允许误差之内。（2）干燥箱(室)将某些试验样品的
6、含水率降低到温湿度调节处理所要求的含水率以下。（3）记录仪器记录仪器要有足够的灵敏度和稳定性，温度的测量精度应能准确到 0.1C，相对湿度准确到 1%，并能作连续记录，若每次测试记录的间隔不大于 5 分钟，则也认为该记录是连续的。在达到上述测量精度要求的同时，记录仪器要有足够的响应速度，以能准确记录每分钟4C 的温度变化以及每分钟 5%的相对湿度变化。4 试验程序（1）把已经准备好的试验样品放在温湿度箱(室) 的工作空间内，将试验样品架空放置，使其顶面、四周及至少 75%的底部面积能自由地与温湿度调节处理的空气相接触。（2）尽可能的选择和试验样品运输及储存条件相似的温度和相对湿度，并且将其暴露
7、在规定的条件下一段时间，时间的选择从4、8、16、24、48、72小时或7、14、21、28天典型调条件 代表气候 温度（公称值, C） 相对湿度(公称值, %）1 寒冷地区温度和冷库内温度 -55 无规定2 寒冷地区温度和冷库内温度 -35 无规定3 寒冷地区温度和冷库内温度 -18 无规定4 低温高湿气候和冰箱冷藏室温度 5 855 标准温湿度 20 656 标准温度高湿 20 907 标准温湿度 23 508 高温高湿 30 859 高温高湿 30 9010 高温 40 不受控制 11 高温高湿 40 9012 高温干燥（沙漠型气候） 55 30第七章 运输包装件测试 3节处理时间中选一
8、。温湿度调节处理的时间从达到规定条件1h后算起。（3）当试验样品是具有滞后现象特性的材料构成时，如纤维板等，则需要在温湿度调节处理之前进行干燥处理。具体做法为:将试验样品放置在干燥室内至少24 h，在该环境条件下，当被转移到试验条件下时，试验样品已经通过吸收潮气接近平衡。当规定的相对湿度不大于40%时，不作干燥处理。（4）在调节处理过程中不允许有冷凝水滴落到试验样品上。温湿度调节处理试验又是运输包装件其他环境试验之前的预处理。二、 喷淋试验1 概述包装件在装卸、运输、贮存过程中，经常受到雨、雪、露在货物表面的侵袭，并产生渗透，内装物会受到危害。喷淋试验就是模拟包装件在流通时露天存放受到雨淋的过
9、程。本试验用于评定包装件对雨淋的抗御性能及包装对内装物的保护能力。它既可以作为单项试验，也可从作为系列试验的组成部分。2 试验原理将试验样品放在试验场地上，在一定温度下用水按预定的时间及速率进行喷淋。3 试验设备（1）试验场地试验场地面积至少要比试验样品底部面积大 50%，使试验样品处于喷淋面积之内。如有必要对试验场地温度进行控制时，可对场地进行隔热或加热。场地地面应设置有格条地板和足够容量的排水口，使喷洒的水能自动排泄出去，不致使试验样品泡在水里。试验场地的高度要适当，使喷水嘴与试验包装件顶部之间的距离至少为 2m，可保证水能垂直滴落。（2）喷淋装置喷淋装置应满足 100 20 L/(m2
10、h)速率的喷水量。喷出的水要求充分均匀，喷头高度应能调节，使喷嘴与试验样品顶部之间至少能够保持 2m 的距离。4 试验程序（1）按 GB/T 4857.17（编制运输包装件试验大纲的一般原理）的要求准备试验样品。（2）按 GB/T 4857.1（运输包装件试验时各部位的标示方法）的要求对试验样品各部位进行编号。（3）按 GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对试验样品进行温湿度预处理。试验应在与预处理相同的温湿度条件下进行。如果达不到相同条件，则必须在尽可能相近的大气条件下进行试验，在试验样品离开预处理条件 5min 之内开始试验。（4）调整喷头的高度，使喷嘴与试
11、验包装件顶部最近点之间的距离至少为 2m。开启喷头直至整个系统达到均衡状态。除非另有规定否则喷水的温度和试验场地温度均应在 5C 和30C 之间。（5）在整个系统喷出的水达到稳定后，再放置试验样品。（6）将试验样品放在试验场地中心位置，使水能够按照校准时的标准落到试验样品上，包装测试技术4在预定的时间内持续地进行喷淋。（7）检查被试包装件及其内装物，是否出现防水性能下降或渗水现象。三、 浸水试验1 概述浸水试验是将试样完全浸入水中，保持预定的时间以后，缓缓提起。在预定的大气条件和时间内进行沥水和干燥。该试验用来检验防水要求很高货物的包装件承受水浸害的能力，或用来检查某些容器的密封性能。2 试验
12、设备（1）水箱水箱应具有足够的容积，能够使试验样品全部浸于水中，试验样品顶面沉入水面以下的距离不小于 100mm。水箱应具有给水、排水装置，不应有渗水、漏水现象，并能将水温保持在规定的范围内。（2）浸水装置该装置应有足够的尺寸，可以宽松地盛装试验样品，并能提升或下降。（3）刚性格栅具有一定的强度和刚度、支撑湿的试验样品时格栅不变形，能使空气自由地流经试验样品底面。栅条与试验样品的接触面积不大于试验样品底面积的 10%。3 试验程序（1）按 GB/T 4857.17（编制运输包装件试验大纲的一般原理）的要求准备试验样品。（2）按 GB/T 4857.1（运输包装件试验时各部位的标示方法）的要求对
13、试验样品各部位进行编号。（3）按 GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对试验样品进行温湿度预处理。浸水时，应在试验样品离开预处理条件 5min 之内开始进行。如果达不到预处理条件，则应尽可能接近预处理的温湿度条件下进行试验。沥水、干燥时，应在与预处理相同的温湿度条件下进行。（4）在水箱内充以一定深度的水，水温在 540C 范围内选择，浸水过程中水温变化在2C 以内。（5）将试验样品放入浸水装置内，一同浸入水中，浸水下放速度不大于 300mm/min 直至试验样品的顶面沉入水面 100mm 以下，并保持一定时间。保持时间从 5，15，30 min 或l，2，4 h
14、 中选择。（6）达到预定时间后，以不大于 300mm/min 的速度将试验样品提出水面。（7）将试验样品按预定状态放在格栅上，使其暴露在预定的大气条件下。暴露时间从4，8，16，24，48，72 小时或 1，2，3，4 周中选择。（8）记录试验样品浸水、沥水、干燥引起的任何明显的损坏或任何其他变化。按有关标准或规定检查包装及内装物的损坏情况，并分析试验结果。四、 低气压试验1 概述第七章 运输包装件测试 5低气压试验用于评定在空运时，飞机飞行高度不超过3500m的非增压仓和超过3500m 的增压仓内部的运输包装件和单元货物耐低气压影响的能力及包装对内装物的保护能力。对于海拔较高的地面运输包装件
15、和单元货物可参考采用低气压试验。2 试验原理将试验样品置于气压试验箱(室) 内，然后将试验箱(室) 内气压降低到相当于3500 m高度时的气压。将此气压保持预定的时间后，使其恢复到常压。如有必要，在此期间也可将温度控制在相同高度时所具有的温度( 参见表7.2) 。按有关标准规定，检查包装及内装物的损坏情况，并分析试验结果。3 试验设备试验设备为气压试验箱或气压试验室，要求应具有足够的空间以容纳试验样品，并能进行气压和温度控制，且可以满足试验所需的气压和温度要求。4 试验程序（1）按规定的要求准备试验样品，对试验样品各部位进行编号。根据运输包装件的特性及流通环境中可能遇到的环境条件，选定一种条件
16、对试验样品进行温湿度预处理。（2）将试验样品放置于气压试验箱(室) 内，以不超过15kPa/min的速率将气压降至65kPa（5%) ，在预定的时间内保持该气压，保持时间可在 2h, 4h, 8h, 16h 内选取。（3）以不超过15kPa/min的增压速率，充入符合实验室温度的干燥空气，使气压恢复到初始状态。（4）然后，按有关标准规定检查包装及内装物的损坏情况，并分析试验结果。（5）当运输包装件在飞行高度超过3500m 的非增压仓内运输时，可以按表7.2的压力及温度进行低气压试验。表 7.2 大气层外的环境条件高度（m） 气压（kPa） 温度（）4000 61.5 -116000 47.0
17、-248000 35.5 -3710000 26.5 -5012000 19.0 -56.515000 12.0 -56.518000 7.5 -56.520000 5.5 -56.5注：来源于 GB/T 4857.13-200572 运输包装件静态试验一、 静载荷堆码试验包装测试技术61 概述静载堆码试验可以模拟包装件在运输和贮存过程中，以堆码方式放置时，堆码后底部包装件将承受上部货物的重压。该试验可用于评定包装件在堆码时的耐压强度，或对内装物的保护能力。它既可以作为研究包装件在堆码中受压时的影响（变形，蠕变，压坏或破裂）的单项试验，也可从作为测定包装件在包括有堆码压力危害的流通系统中耐压能
18、力的一系列试验的组成部分。本试验既适用于包装件在贮存环节中堆码静压力的模拟，也适用于在运输过程中由于堆码而产生的静压力的模拟，但不适合模拟运输过程中产生的动载荷问题（包装件受到动载荷作用问题将在本章后继各节讨论） 。2 试验原理采用国家标准 GB/T 4857.3-92 规定的三种可使用的静载荷加载方法中的任意一种方法，将包装件放置于一个水平平面上并在其上面均匀地施加载荷。有关载荷、大气条件、承载时间以及包装件的置放状态等都是预定的，堆码高度和持续时间可从表 7.3 中选用。如可行，则可对包装件在试验中的上下偏斜或左右偏斜进行测定。表 7.3 堆码高度和持续时间注：来源于 GB/T 4857.
19、18-92此项试验也可用压力试验机加载压力，其特点是效率高、操作方便、实验结果较精确。其缺点是试验易受试验机压板尺寸和加载行程限制，大型包装件不适用。本教材不详细讨论此试验方法，有兴趣者可参考国际标准 ISO2874-1985 或国家标准 GB/T 4857.16-90。3 试验设备（1）水平台面水平台面应平整坚硬。任意两点的高度差不超过 2mm，如为混凝土地面，其厚度应不少于 150mm。（2）加载装置加载装置按照所选定的方法（方法 1、方法 2 或方法 3）而定，具体如下：方法 1: 包装件组该组包装件的每一件都应与试验中的试验样品完全相同。包装件的数目则以其总质量达到合适的载荷量而定。方
20、法 2: 自由加载平板该平板应能连同适当的载荷一起，在试验样品上自由地调整达到平衡。载荷与加载平板也可以是一个整体。加载平板置于包装件试样顶部的中心时，其尺寸至少应较包装件的顶面基本值 适用范围贮运方式持续时间（天） 堆码高度（米） 持续时间（天） 堆码高度（米）公路运输 1 2.5 17 1.53.5铁路运输 13 2.5 17 1.53.5水运 17 3.5 128 3.57空运 1 1.8 贮存 17 3.5 128 1.57第七章 运输包装件测试 7各边大出 100mm。该板应足够坚硬以保证能完全承受载荷而不变形。方法 3: 导向加载平板采用导向措施使该平板的下表面能连同适当的载荷一起
21、始终保持水平，所采用的措施不应造成摩擦而影响试验结果。（3）偏斜测试的装置所有偏斜测试装置的误差，应精确到lmm。（4）安全设施在试验时应注意所加负载的稳定和安全，为此，必须提供一套稳妥的试验设施，并能在一旦发生危险的情况下，保证载荷受到控制，以便防止对附近人员造成伤害。4 试验程序（1）按 GB/T 4857.17（编制运输包装件试验大纲的一般原理）的要求准备试验样品。（2）按 GB/T 4857.1（运输包装件试验时各部位的标示方法）的要求对试验样品各部位进行编号。（3）按 GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对试验样品进行温湿度预处理。试验应在与预处理相同
22、的温湿度条件下进行。如果达不到相同条件，则必须在尽可能相近的大气条件下进行试验，或在试验样品离开预理处条件 5min 之内开始试验。（4）按 GB/ T4857.18（编制运输包装件试验大纲的定量数据）规定选择试验强度值。见表 7.3。（5）将试验样品按预定状态置于水平平面上，再将加载用包装件组或自由加载平板或导向加载平板置于试验样品的顶面中心位置。（6）如果使用方法 2 或方法 3，则在不造成冲击的情况下将作为载荷的重物放在加载平板上，并使它均匀地接触加载平板，以保证载荷的重心恰好处于包装件顶面中心的上方。重物与加载平板的总质量与预定载荷值的误差应在 2%之内。载荷重心与加载平板上面的距离，
23、不得超过试验样品高度的 50%。（7）载荷应保持预定的持续时间或直至包装件压坏。（8）试验期间按预定的测试方案记录试验样品的变形，必要时，也可以随时对试验样品的变形情况进行测定。（9）去除载荷，按有关标准规定检查运输包装件及内装物的损坏情况，并分析试验结果。二、 压力试验1 概述本试验可用于评定包装件在受到压力时的耐压强度或对内装物的保护能力。它既可以作为研究因受压而造成的影响（变形、压坏、碎裂）的单项试验，也可作为测定包装件在包含有受压危害的流通系统中耐压能力的一系列试验的一个组成部分。2 试验原理将试验样品置于试验机两平行压板之间，然后均匀施加压力，记录载荷和压板间的位移，包装测试技术8直
24、到试验样品发生破裂，或载荷或压板位移达到预定值为止。3 试验设备（1）压力试验机压力试验机用电机驱动，机械传动或液压传动，压板型式要能使一个或两个压板以103mm/min 的相对速度进行匀速移动，对试验样品施加压力。压板应平整坚硬。压板尺寸应大于与其接触的试验样品的尺寸，两压板之间的最大行程应大于试验样品的高度。国内外市场上出售的压力试验机有多种型号，如深圳新三思计量技术有限公司生产的CCT 系列微机控制包装容器压力试验机；美国 LANSMONT 公司的 Model 152 Compression Tester 压力试验机。（2）记录装置记录装置所记录的载荷误差不得超过施加载荷的2%。压板的位
25、移误差为1mm。4 试验程序（1）按 GB/T 4857.17（编制运输包装件试验大纲的一般原理）的要求准备试验样品，试验样品的数量一般不少于 3 件。（2）按 GB/T 4857.1（运输包装件试验时各部位的标示方法）的要求对试验样品各部位进行编号。（3）按 GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对试验样品进行温湿度预处理。试验应在与预处理相同的温湿度条件下进行。如果达不到相同条件，则必须在尽可能相近的大气条件下进行试验，在试验样品离开预处理条件 5min 之内开始试验。（4）将试验样品按预定状态置于下压板中心部位，使上压板和试验样品接触。先加220N 的初始载
26、荷，以使试验样品与上下压板接触良好。调整记录装置，以此作为位移记录的起点。（5）以 103mm/min 的速度匀速移动压板距离。应加压到压缩载荷达到预定值或试验样品尺寸变形达到预定值，或试验样品出现破裂。（6）如果需要对试验样品的对角和对棱的耐压能力进行测定，须采用上下压板均不能自由倾斜的压力试验机。试验步骤同上。（7）试验后按有关标准规定检查运输包装件及内装物的损坏情况，并分析试验结果。73 运输包装件冲击试验一、 跌落试验1. 概述不论是人工装卸还是机械装卸，都可能因人为或偶发因素使包装件自由跌落。跌落试验就是模拟包装件在装卸和搬运中遇到跌落的情况，用于评定运输包装件在受到垂直冲击时的第七
27、章 运输包装件测试 9耐冲击强度及包装对内装物的保护能力。跌落冲击发生于包装件与地面之间，其冲击加速度取决于跌落高度，而冲击力大小除取决于跌落高度外还取决于包装件重量、内衬垫缓冲性能和地面的刚性。跌落高度代表包装件在流通过程中跌落冲击能量的大小，跌落高度越高，冲击能量越大，产品越容易损坏，缓冲防护就要求越高。通常等效跌落高度确定方法有两种：一是经验公式，二是标准量值法。一般在人工装卸中，包装件的跌落高度与重量有如下关系，它适用于 16 kg 以上的包装件:Wh30（7.1）式中 h跌落高度，cm；W 包装件重量，kg。标准量值法，就是根据我国、日本、美国等一些国家的标准，以及一些产品的行业标准
28、来确定跌落高度值。如日本标准 JISI0202 中规定的自由跌落试验条件，美国军用标准 MILP116H 规定自由落高的试验条件，我国标准 GB/T 4857.1892 规定的跌落试验高度，都可根据产品重量、最大尺寸范围、运输条件，由表格直接查到跌落高度值（见表 7.4） 。表 7.4 参考跌落高度运输方式 包装件质量（kg） 跌落高度（mm）公路运输 10 800铁路运输 1020 600空运 2030 5003040 4004050 30050100 200100 100水运 15 10001530 8003040 6004045 5004550 40050 300注：来源于 GB/T 4
29、857.18-92以上两种方法是由经验及数理统计得到。如果要根据产品价值、特性和实际运输条件综合确定，或采用集合包装运输（托盘或集装箱）时，等效跌落高度取值就要小很多。2. 试验原理提起试验样品至预定高度，然后使其按预定状态自由落下，与冲击台面相撞。3. 试验设备包装测试技术10试验设备应满足下面要求：（1）冲击台：冲击台面为水平平面，试验时不移动，不变形。它为整块物体，质量至少为试验样品质量的 50 倍；要有足够大的面积，以保证试验样品完全落在冲击台面上；在冲击台面上任意两点的水平高度差不得超过 2mm；冲击台面上任何 100mm2 的面积上承受 10 kg的静负荷时，其变形量不得超过 0.
30、1mm。（2）提升装置：在提升或下降过程中，不应损坏试验样品。（3）支撑装置：支撑试验样品的装置在释放前应能使试验样品处于所要求的预定状态。（4）释放装置：在释放试验样品的跌落过程中，应使试验样品不碰到装置的任何部件，保证其自由跌落。跌落试验机，常用的有吊钩式、翻板式和旋转臂式等多种。国内外市场上出售的跌落试验机有多种型号，如苏州东菱振动试验仪器有限公司生产的 PD-315A 型包装件跌落试验机（旋转臂式） ；苏州试验仪器总厂生产的 DLJ-100 型跌落试验台（旋转臂式） ；西安捷盛电子公司生产的 Y52122/ZF 型跌落试验机（旋转臂式） ；日本吉田精机株式会社生产的 EMH-3000
31、型跌落试验用电磁钩和 DT-100 型包装货物落下试验机；美国 LANSMONT 公司的 PDT-227 型跌落试验机。吊钩式跌落机采用普通的电葫芦起吊，依靠电磁装置实现突然的释放，主要用于大型包装件跌落试验；翻板式跌落机用两块平置的翻板支承货物的试样，机械传动提升，靠手工操作打开活络销，实现释放动作。图 7.1 是一种广泛使用的旋转臂式跌落试验机。箱体由链条带动并沿立柱垂直升降，升降高度由测量仪表显示。试验开始，试件随箱体提升到规定高度；到达规定高度后，旋转臂突然下降，脱离试件并摆动收缩，让开试件，使试样保持平直姿态跌落于冲击台面之上，以形成冲击。5 试验程序（1）按 GB/T 4857.1
32、7（编制运输包装件试验大纲的一般原理）的要求准备试验样品。（2）按 GB/T 4857.1（运输包装件试验时各部位的标示方法）的要求对试验样品各部位进行编号。（3）按 GB/T 4857.2（运输包装件温湿度调节处理）的要求选定一种条件对试验样品进行温湿度预处理。试验应在与预处理相同的温湿度条件下进行。如果达不到相同条件，则必须在尽可能相近的大气条件下进行试验，在试验样品离开预处理条件 5min 之内开始试验。（4）按 GB/ T4857.18（编制运输包装件试验大纲的定量数据）规定选择试验跌落高度，可根据产品重量、最大尺寸范围、运输条件，由表格直接查到跌落高度值（见表 7.4） 。（5）提起试验样品至所需的跌落高度位置，并按预定状态将其支撑住。其提起高度与预定高度之差不得超过预定高度的2%。跌落高度是指准备释放时试验样品的最低点与冲击台图 7.1 旋转臂式跌落试验机试件托板转臂限位限位箱体缓冲缸冲击底座电机
