在現(xiàn)代物流、倉儲與運(yùn)輸體系中,產(chǎn)品及其包裝常需在倉庫貨架或運(yùn)輸車輛上進(jìn)行多層堆疊存放。在此過程中,底層包裝必須承受來自上方貨物的持續(xù)壓力,若包裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足,極易發(fā)生變形、壓潰甚至破損,導(dǎo)致內(nèi)裝物損壞。為評估包裝系統(tǒng)在長期靜態(tài)壓力下的承載能力,靜載荷堆碼試驗(Static Load Compression Test / Stack Load Test) 成為包裝可靠性驗證的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
一、什么是靜載荷堆碼試驗?
靜載荷堆碼試驗是一種模擬包裝件在倉儲或運(yùn)輸過程中承受長期垂直靜態(tài)壓力的力學(xué)性能測試方法。其目的是通過施加相當(dāng)于實際堆疊高度所產(chǎn)生的等效載荷,檢驗包裝(尤其是紙箱、木箱、塑料周轉(zhuǎn)箱等)在恒定壓力下的抗壓強(qiáng)度、變形量和耐久性。
該試驗廣泛應(yīng)用于:
? 瓦楞紙箱、蜂窩紙板、塑料容器的設(shè)計驗證;
? 電商、快消品、家電、食品飲料等行業(yè)的產(chǎn)品包裝評估;
? 倉儲方案優(yōu)化與貨架安全設(shè)計。
二、試驗基本原理
根據(jù)牛頓力學(xué)原理,堆疊時底層包裝承受的壓力為 F = (n - 1) × W
其中:
F:底層包裝所受靜載荷(N 或 kgf)
n:總堆疊層數(shù)
W:單個包裝件的重量(含內(nèi)容物)
試驗中,使用壓縮試驗機(jī)對試樣施加等效于實際堆碼最大負(fù)載的力,并保持一定時間(通常24小時),觀察其變形行為與最終狀態(tài)。若試樣未發(fā)生明顯屈曲、破裂或過度塌陷,則視為通過測試。
三、測試過程詳解
靜載荷堆碼試驗可在通用材料試驗機(jī)或?qū)S枚汛a試驗設(shè)備上進(jìn)行,標(biāo)準(zhǔn)流程如下:
1.樣品準(zhǔn)備
? 準(zhǔn)備至少3個相同規(guī)格的完整包裝件(含內(nèi)裝物或模擬負(fù)載);
? 環(huán)境預(yù)處理:將樣品置于標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下(如23±2°C,50±5% RH)調(diào)節(jié)24小時,確保材料性能穩(wěn)定;
? 記錄初始尺寸(長×寬×高)、重量、外觀狀態(tài)。
2. 載荷計算 根據(jù)實際倉儲條件確定堆碼層數(shù),計算應(yīng)施加的靜載荷: 示例:單箱重15 kg,計劃堆疊5層
底層承重 = (5 - 1) × 15 kg = 60 kg ≈ 588 N 考慮安全系數(shù)(通常1.5~2.0),實際試驗載荷可適當(dāng)放大。
3. 試驗設(shè)備設(shè)置
? 使用電子萬能材料試驗機(jī)或靜壓堆碼試驗臺;
? 上下壓板應(yīng)平整、剛性,面積大于試樣頂部/底部;
? 設(shè)備需具備恒力保持功能,可長時間穩(wěn)定加載。
4. 試驗執(zhí)行
? 將試樣放置于下壓板中心,確保受力均勻;
? 啟動設(shè)備,緩慢施加載荷至目標(biāo)值(避免沖擊加載);
? 達(dá)到設(shè)定載荷后,保持恒定壓力,開始計時;
? 推薦試驗時間:24小時(部分標(biāo)準(zhǔn)要求48h或72h);
? 實時監(jiān)測并記錄:
壓縮位移(變形量)
載荷穩(wěn)定性
外觀變化(如側(cè)壁凹陷、接縫開裂)
5. 試驗結(jié)束與評估
? 卸載后靜置30分鐘,讓包裝回彈;
? 測量殘余高度,計算永久變形率:
變形率 = (H? - H?) / H? × 100%
H?:原始高度;H?:恢復(fù)后高度
? 檢查是否有以下失效現(xiàn)象:
結(jié)構(gòu)破裂、折痕開裂
承壓面塌陷
內(nèi)裝物受損(如通電設(shè)備功能異常)
6. 判定準(zhǔn)則
通過標(biāo)準(zhǔn):無結(jié)構(gòu)性破壞,高度損失 ≤ 5%~10%(依行業(yè)而定);
失?。撼霈F(xiàn)明顯屈曲、破裂或功能失效。