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0769-85842789所屬欄目：測試標準作者：球会体育app下载儀器點擊率：發布時間：2015-01-13 14:33:37
ISTA（國際安全運輸協會）是一個致力於包裝測試技術研究及相關標準製訂的組織。ISTA目前已頒布ISTA 1係至7係的標準，在業界得到廣泛應用，其中ISTA 3A：2008是應用最多的標準之一。ISTA標準的設計，基於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，並且根據實際情況的變化而不斷完善。本文根據實際應用中的一些體會和ISTA組織的解釋，對該標準進行了較詳細的解讀。球会体育直播官方概述了現行國家包裝類標準和ISTA標準的區別，分析了ISTA 3A標準的試驗應力和試驗裝置，闡述了各類型包裝件角、棱、麵的標識方法，並將各試驗項目模塊化，再以模塊組合的形式，歸納出各類型包裝件的測試程式。
隨著我國研發、製造能力的不斷提升，我國主要家電產品的製造能力和生產規模在全球家電行業中的比重越來越大。據統計，我國各類家電產品的產量占到全球總量近四分之一，像微波爐、空調器這樣的產品已占過半。當前，一些跨國家電企業，如惠而浦、PHILIPS、西門子等公司，也加快了在我國的戰略布局調整，涉及研發、產能投資、並購、核心零部件本地化采購等。家電行業的快速發展及國內消費能力和出口貿易量的提升，促進了包裝運輸行業的發展。物流環節中，包裝件遭受的環境應力多樣複雜，如何評價包裝對家電產品的防護能力？如何避免“過包裝”或“欠包裝”？這就對包裝環境應力試驗提出了考驗。
目前，關於包裝件環境應力試驗的國家標準，主要有GB/T 4857係列標準。此係列標準，基本上都是使用單一環境應力進行試驗，例如：GB/T 4857.10，是關於運輸包裝件正弦變頻振動的試驗方法；GB/T 4857.14，則是包裝件傾翻試驗方法的標準。現行國標中，尚無關於運輸包裝件多種應力組合試驗的標準。國際上一些標準化組織，已經發布多種應力組合試驗的標準，對運輸包裝件進行考核和評價，如ISTA 3A、 ASTM D4169。一些影響力大的物流公司，如FedEx，也製訂了此類測試規範。雖然GB/T 4857係列標準中，發布了編製包裝件性能試驗大綱的指導性標準，如GB/T 4857.17 《包裝 運輸包裝件編製性能試驗大綱的一般原理》和GB/T 4857.18 《包裝 運輸包裝件編製性能試驗大綱的定量數據》。作為標準應用人員，可能缺乏足夠的經驗和數據支持，難以編製出合適的試驗大綱。ISTA係列標準，是依據充分的數據和實際經驗而編製的，針對性、操作性較強，具有較高的應用價值。而且，ISTA組織根據實際情況的變化而不斷完善標準。
標準ISTA 3A：2008，適用於70kg及以下的獨立包裝件的測試。本標準的思路，是以各種環境應力試驗項目，以一定的順序和方式組合，有針對性地模擬各類型包裝件在儲存、搬卸及運輸過程中可能遇到的危險應力，從而考核包裝及內部產品抵禦這些應力的能力。標準充分考慮了運輸過程的應力構成，及破壞應力發生的時序，著重於機械環境應力，當然也考慮了氣候環境因素。標準密切結合實際，如頂部載荷、撞擊箱、墊塊、撞擊板等輔助裝置的設計。又如，為了考核液體、氣體、火藥等物品的包裝容器在高海拔大氣環境中的影響，標準設計了“隨機振動與低氣壓複合試驗”項目。
ISTA 3A標準中，不同形狀類型的包裝件，采用不同的試驗方法，試驗步驟與包裝件的角、棱、麵的代號密切相關。因此，正確區分包裝件的類型和標識包裝件的角、棱、麵，是準確進行試驗的前提。標準規定了包裝類型和角、棱、麵代號的標識方法。
1.1 包裝件形狀類型
適用於70kg及以下的四種類型的包裝：標準型、扁平型、小型、長條型。
1.1.1 小型包裝件須同時滿足以下三個條件：
* 體積小於13000cm3 ；
* 最長棱尺寸不大於350mm；
* 質量不大於4.5kg。
1.1.2 扁平型包裝件須同時滿足以下三個條件：
* 最短棱尺寸不超過200mm；
* 次短棱尺寸不小於最短棱尺寸的4倍；
* 體積不小於13000 cm3。
1.1.3 長條型包裝件須同時滿足以下兩個條件：
* 最長棱尺寸不小於900mm；
* 其餘兩個軸向的棱長均不大於最長棱的20％。
若一個包裝件同時滿足扁平型和長條型的條件，則按長條型包裝件的要求進行測試。
1.2 棱、角、麵的區分和標識
按下述步驟確定並標識棱、角、麵：
1.2.1 如相關規範沒有明確規定，則將包裝件按最平穩的姿態擺放。注意，最平穩的姿態未必就是預期運輸時的姿態。
1.2.2 如果包裝件是六個麵的標準型、長條型或扁平型，則麵對包裝件的最小麵，如果包裝件的兩個最小麵對應的兩端不一樣重，則麵對較重端的最小麵。對於裝有小型物品的封裝袋，則麵對小型物品聚集的一端，邊縫（如有）朝右。如存在縱向縫（中縫），則該縫朝下並與台麵貼合。
1.2.3 包裝件按上述要求擺放好後，按下麵圖1所示標識角、棱、麵。
圖１ 各類型包裝件角、棱、麵的代號示意圖
結合圖1，舉例說明各代號的意義，例如：“1”代表編號為“1”的麵，即“麵1”，“邊2-3”代表“麵2”和“麵3”的相交邊，“角2-3-5”代表“麵2”、“麵3”、“麵5”三麵相交的夾角。
1.2.4 對於圓筒或桶狀的容器，按圖2所示，通常頂麵標記為“1”，底麵標記為“3”；在圓柱表麵豎直方向劃四條直線，將表麵均分成四部分。四部分的標記如圖2所示。四條直線的標記符號用相鄰兩表麵的代號表示，例如：“線2-6”，是表麵2與表麵6兩部分的相交線。如果圓柱表麵存在接合縫，則取一條接合縫標識為“線2-6”。用頂麵或底麵及四條直線的代號標識“點”，例如：“點1-2-6”，是指頂麵“1”和“線2-6”的交點。
圖2 圓筒或桶狀容器的點、線、麵的代號示意圖
2.1 試驗應力
標準按運輸過程的作業順序，設計了溫濕度處理、跌落、隨機振動、撞擊試驗等項目。試驗參數的嚴酷程度，具有較強的針對性。例如，溫濕度應力，考慮到了運輸環境的氣候特點，有極寒、嚴寒、濕熱、幹熱、酷熱、極熱等氣候條件，模擬各種氣候條件的參數不盡一樣。跌落高度、跌落姿態和跌落次數，也因包裝類型及重量而異；標準還針對扁平型、長條型包裝件，采用了特別的輔助試驗裝置，設計了特別的撞擊試驗方法。另針對在高海拔大氣環境中的包裝件，標準設計了低氣壓下的隨機振動試驗項目，但屬於試驗可選項。標準裏的振動試驗，是隨機振動，而非正弦振動，隨機振動更切合運輸實際。振動的頻譜，因運輸方式不同而不同，既有模擬托卡和小型貨車運輸的頻譜，又有空運的頻譜。實際運輸時，大部分貨物頂部疊加有重量，因此，標準要求振動試驗時樣品頂部需放置模擬負載。總的來說，試驗應力的設計，針對性較強，切合實際。
2.2 試驗裝置
準確把握標準要求的試驗裝置的技術規格，是非常重要的。特別是撞擊試驗時所需的輔助裝置，是不能忽視的。進行ISTA 3A的試驗，主要設備包括溫濕度試驗箱、低氣壓試驗箱、振動試驗機、跌落試驗機。選擇試驗設備時，需考慮到試驗參數的嚴酷度。例如振動台，最大峰-峰位移需達到51mm。當對僅用貨車運輸的包裝件進行低氣壓下的隨機振動試驗時，低氣壓試驗箱應能將箱內氣壓降至70kPa；對於航空運輸的包裝件，則試驗氣壓應降至60kPa。
試驗還需用到一些輔助裝置，如頂部載荷、墊塊、撞擊箱、撞擊板。關於頂部載荷，本文第四章專門進行分析。ISTA 3A 裏麵的衝擊試驗裝置，主要包括我們平常所用的跌落試驗機，另加上一些特別的輔助裝置，這些輔助裝置及相關的試驗方法，容易引起混淆。為幫助理解，表1對各類型包裝件的衝擊試驗裝置進行歸納說明。
表1 各類型包裝件的衝擊試驗裝置
按ISTA 3A標準進行隨機振動時，包裝件頂部需放置負載，以此更真實地模擬運輸實際情況。確定負載的重量及負載容器的尺寸，是準確進行試驗的關鍵。
3.1 標準型、扁平型和長條型被測包裝件的負載容器
3.1.1 該負載容器可以是硬紙箱或木箱，或其它合適的容器，須有足夠的強度，內放一塊3/4〞厚的木板或鋼板，尺寸和載重容器的底麵相同。
3.1.2 試驗時置於被測包裝件頂麵。負載容器底麵邊長應大於被測包裝件頂麵邊長50mm至150mm。放置時，被測包裝件頂麵的中心點應盡量與負載容器底麵的中心點重合，目的是保證被測包裝件均勻承重。
3.1.3 負載物應均勻填放於容器內，避免試驗時局部積聚或移位、彈跳。建議采用具有伸縮性的包裝薄膜纏繞負載容器和被測包裝件的貼合部位，防止負載容器在被測包裝件頂麵移位或彈跳。
3.2 圓筒或桶狀被測物的負載容器
3.2.1 采用與被測物完全一樣的容器；
3.2.2 在該負載容器底部放一塊3/4〞厚的木板或鋼板，形狀與負載容器底麵一致。
3.2.3 負載物均勻分布於容器底部；采用適當的填充物，限製負載物在試驗時移位或彈跳。
3.2.4 采用伸縮性的包裝薄膜，防止試驗時負載容器和被測物之間作相對運動。
3.3 小型被測包裝件的負載袋
3.3.1 采用尺寸近似為1.0m×0.7m的帆布袋，或由聚烯烴薄膜或其它類似的強韌的纖維物製成的口袋，需裝配拉鏈或其它密封方式。負載袋應有足夠的容積或強度盛裝36kg的沙子或用小包裝適當包裝的流體性的、稠密的物質；
3.3.2 需準備兩個這樣的口袋，一個作為負載袋，另一個作為小型包裝件（被測物）的外包裝袋。
3.4 頂部載荷重量
被測物頂部承受的載荷重量（TL），是負載容器、負載物質和填充物的重量總和。應注意的是，同一試驗程式中，當被測包裝件的放置姿態改變時，頂部載荷重量也相應改變。TL按表2的說明計算確定。
表2中載重因子“100”和“0.0035”是ISTA根據實驗室和戶外測試結果和經驗而確定的。另外，若計算所得TL小於11kg (25lb)，則振動試驗時不需采用載荷；若TL為11kg(25lb)～140kg(lb)，則取最接近計算值且比計算值大的整數值，該整數值須是2kg或5lb的倍數，例如：如果TL計算值是21kg，則載荷取為22kg；若計算值是32lb，則取為35lb。若TL計算值大於140kg(300lb)，則載荷重量取為140kg(300lb)。對於測試物是標準型、扁平型、長條型包裝件或圓筒或桶狀容器，實際載荷的重量偏差為±3%；對於小型包裝件，載荷重量為36kg±5%。
| 被測包裝件的放置姿態 | TL 計算公式 | ||
| （米製單位：米，kg） | （英製單位：in，lb） | ||
| 麵3 朝下 | （2.7-H）×L×W×100 | （108-H）×L×W×0.0035 | |
| 麵4 朝下 | （2.7-W）×L×W×100 | （108-W）×L×H×0.0035 | |
| 麵6 朝下 | （2.7-L）×W×H×100 | （108-L）×W×H×0.0035 | |
| 公式中 | 代表意義 | ||
| TL | 頂部載荷總重量 | kg | lb |
| 2.7 和108 | 拖卡集裝箱高度 | m | in |
| H | 被測包裝件高度 | m | in |
| L | 被測包裝件長度 | m | in |
| W | 被測包裝件寬度 | m | in |
| 100 和0.0035 | 載重因子 | 100kg/m3 | 0.0035lb/in3 |
表2 頂部載荷重量（TL）
為了準確、連貫地進行ISTA 3A的試驗，試驗前需明確或準備一些事項。如：
①包裝件樣品：須送樣到ISTA 認可實驗室進行測試；外麵另加防護包裝後再進行遞送，到達實驗室後去除外包裝，或到達實驗室後更換包裝。目的是保證測試前包裝件是完好的。一般一個包裝件進行所有項目的試驗。
② 確定包裝及內部樣品接收規範；明確能接受的損傷程度。
③確定計量單位，可采用的計量單位製包括米製和英製。在同一測試中，不得混用單位製。兩個單位製之間可以換算，換算時取兩位有效數字。
④了解運輸信息，如目的地、運輸方式，選擇和確定試驗應力參數。
⑤確定包裝件的類型和角、棱、麵編號。
⑥準備好試驗用的模擬負載、試驗設備和輔助裝置。
⑦確定試驗項目模塊及試驗程式。
可將標準裏的每個試驗項目視為一個獨立的試驗模塊，由這些模塊組成試驗程式。按ISTA 3A標準進行測試時，按包裝件的類型，選擇相應的試驗程式。表3對各試驗項目模塊進行簡要說明。
| 代號 | 試驗項目名稱 | 適用包裝件類型 | 簡述 |
| 模塊1 | 環境預處理 | 所有 | 在實驗室大氣條件下存放12h。 |
| 模塊2 | 溫濕度試驗 | 所有 | 本項為試驗可選項。根據預期的運輸路線及目的地，按標準要求選擇 溫濕度試驗參數。也可自行確定溫濕度參數。 |
| 模塊3 | 跌落試驗A | 標準型、小型( 未置於布袋內)、 扁平型、長條型 |
進行9 次跌落試驗，按標準的要求確定跌落順序、跌落部位、跌落高度。 |
| 模塊4 | 振動試驗A | 標準型、扁平型、長條型 | 模擬拖卡運輸，帶模擬負載，總Grms 為0.53g，試驗頻譜見圖3。 |
| 模塊5 | 振動試驗B | 無外層包裝的圓筒或桶狀容器 | 模擬拖卡運輸，帶模擬負載，總Grms 為0.53g，試驗頻譜見圖3。 |
| 模塊6 | 振動試驗C | 小型 ( 置於口袋內) | 模擬拖卡運輸，帶模擬負載，總Grms 為0.53g，試驗頻譜見圖3。 |
| 模塊7 | 振動試驗D | 標準型、扁平型、長條型及小 型 ( 未置於口袋內) |
模擬快遞配送車輛，不帶模擬負載，總Grms 為0.46g，試驗頻譜見圖4。 |
| 模塊8 | 隨機振動與低氣壓 複合試驗 |
標準型、扁平型、長條型及小 型 ( 未置於口袋內) |
本項目為可選項，試驗時不帶模擬負載。 1) 首先進行溫濕度試驗：23℃、50%RH，8h 2) 接著進行複合試驗。若僅陸路運輸，則進行70kPa 下的隨機振動 試驗；若采用空運，則增加進行60kPa 下的隨機振動試驗。 隨機振動總Grms 為1.0g，試驗頻譜見圖5。 |
| 模塊9 | 跌落試驗B | 標準型、扁平型、長條型、小型( 置於口袋內)。 | 小型包裝件跌落7 次，其餘類型8 次。按標準的要求確定跌落順序、 跌落部位、跌落高度。第8 次跌落時，標準型包裝件以麵3 衝擊撞擊板， 扁平型、長條型包裝件則以麵2 衝擊撞擊板，須接觸撞擊板的中心點。 撞擊板最長邊應平行於包裝件麵3 或麵2 的短邊。 |
| 模塊10 | 滾動棱向跌落 | 扁平型、長條型 | 進行3 次試驗；跌落高度、跌落順序及跌落部位按標準規定。需使用 支承塊。 |
| 模塊11 | 傾翻試驗 | 扁平型、長條型 | 共傾翻2 次。如下： 1) 以最小麵接觸地麵，在麵1 上部施加水平推力，使包裝件傾倒並 以麵3 撞擊地麵。 2）以次小麵接觸地麵，在麵1 上部施加水平推力，使包裝件傾倒並 以麵3 撞擊地麵。 |
| 模塊12 | 中心點撞擊 | 扁平型 | 撞擊箱從400mm 高度跌落，以裹有角鐵的棱邊撞擊包裝件麵1 的中心部位。撞擊1 次。 |
| 模塊13 | 橋形撞擊 | 長條型 | 撞擊箱置於400mm 高度，裹有角鐵的棱邊平行於包裝件麵1 的最短邊， 然後自由跌落，撞擊麵1 的中心部位。撞擊1 次。 |
表3 試驗項目模塊
圖3 模擬拖卡運輸頻譜
圖4 模擬快遞配送頻譜
圖5 低氣壓與隨機振動複合試驗時的振動頻譜
前麵已將試驗項目模塊化，依據標準，將各類型包裝件的試驗程式表述如下：
6.1 標準型包裝件，如圖6
6.2 小型包裝件，如圖7
6.3 扁平型包裝件，如圖8
6.4 長條型包裝件，如圖9
6.5 圓筒或桶狀容器，如圖10
以上對ISTA 3A標準進行了具體的分析，並歸納出各種類型包裝件的試驗程式。一些細節要求，例如：負載重量的確定、負載容器的尺寸、載重箱和測試包裝件的在振動台麵上的放置措施、試驗項目順序、輔助裝置的型式尺寸等，直接影響到測試的準確度。準確理解標準、正確掌握試驗方法，是測試工作的基本要求。ISTA 3A標準的試驗嚴酷度，是基於一般統計數據，並不代表所有的運輸或配送方式。運輸過程中的一些條件，可能未覆蓋，如壓力、非正常搬運等。
隨著出口貿易的增長，市場競爭越來越激烈，一些大型家電產品（如電冰箱、空調、洗衣機）生產企業的品質意識不斷增強，成本控製要求不斷提高。據了解，這些企業基本具備了ISTA 3A的試驗手段，用於評價包裝對產品的防護能力和包裝成本控製。從實際效果來看，標準和測試的應用，具有積極的意義。
[1] ASTM D4169-09 Standard Practice for Performance Testing of Shipping Containers and Systems
[2] 國際安全運輸組織. 標準ISTA 3A:2008
[3] FedEx Package Testing Procedures Procedure for Testing Packaged Products 150lb(68kg) or Less
[4] GB/T 4857係列標準
[5] GB/T 4822.1-2008 包裝術語 第1部分：基礎
[6] GB/T 4822.4-2008 包裝術語 第4部分：材料與容器
[7] GB/T 4822.5-2008 包裝術語 第4部分：檢驗與試驗
[8] GB/T 25159-2010 包裝術語 非危險貨物用中型散裝容器
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