ISTA 3B測(cè)試程序在家具包裝檢測(cè)中的應(yīng)用

陳志強(qiáng)+史巖

近年來(lái)，我國(guó)家具行業(yè)發(fā)展迅猛，在不斷滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)消費(fèi)的同時(shí)，一些家具企業(yè)還在國(guó)際家具市場(chǎng)中占有一定的份額。而且，發(fā)達(dá)的國(guó)際物流將家具產(chǎn)品分送到世界各地的集散地或目的地，創(chuàng)造了巨大的產(chǎn)值。然而，家具包裝件在實(shí)際運(yùn)輸儲(chǔ)存過(guò)程中，受環(huán)境溫濕度、振動(dòng)、沖擊、跌落等的影響會(huì)遭遇一些危害。因此，為了使家具產(chǎn)品能完好無(wú)損地到達(dá)目的地，交到消費(fèi)者手中，家具企業(yè)在新產(chǎn)品面市之前都會(huì)對(duì)家具包裝件進(jìn)行運(yùn)輸包裝測(cè)試，運(yùn)輸包裝測(cè)試的參數(shù)一般根據(jù)實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中采集的數(shù)據(jù)來(lái)制定。

目前，家具包裝測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)種類(lèi)繁多，出口家具企業(yè)經(jīng)常采用的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)包括ISTA系列標(biāo)準(zhǔn)和ITEM 181等。其中，ISTA系列標(biāo)準(zhǔn)有ISTA 1A、ISTA 2C、ISTA 3B和ISTA 6-SAMSCLUB。ISTA測(cè)試程序的設(shè)計(jì)，基于豐富的經(jīng)驗(yàn)和大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和針對(duì)性，并且其會(huì)根據(jù)實(shí)際情況的變化而不斷完善。ISTA測(cè)試程序都是包裝件運(yùn)輸前的測(cè)試程序，即為了比較和評(píng)估包裝的保護(hù)性能和其對(duì)于運(yùn)輸危害的耐受性而進(jìn)行的試驗(yàn)。其中，ISTA 3B標(biāo)準(zhǔn)屬于集中模擬的測(cè)試程序，主要利用綜合模擬的試驗(yàn)方法再現(xiàn)運(yùn)輸危害，用于檢驗(yàn)包裝和產(chǎn)品抵抗運(yùn)輸危害的能力。ISTA 3B是針對(duì)用卡車(chē)零擔(dān)貨物運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)陌b件進(jìn)行綜合模擬測(cè)試的測(cè)試程序，被運(yùn)輸?shù)陌b件是不同類(lèi)型的，通常也來(lái)自不同的托運(yùn)商，被混裝在一起運(yùn)往同一或不同的目的地。

目前，家具產(chǎn)品主要有兩種運(yùn)輸方式：一是企業(yè)自主運(yùn)輸；二是委托第三方物流運(yùn)輸。在委托第三方物流運(yùn)輸時(shí)就會(huì)出現(xiàn)聯(lián)運(yùn)的情況，即多家產(chǎn)品一起運(yùn)輸，就是所謂的零擔(dān)運(yùn)輸，因此采用ISTA 3B標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家具包裝件進(jìn)行測(cè)試是比較適合的。ISTA 3B測(cè)試程序主要包括環(huán)境試驗(yàn)、穩(wěn)定性測(cè)試、沖擊類(lèi)測(cè)試以及振動(dòng)測(cè)試，使用時(shí)需注意一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，以便更好地模擬實(shí)際運(yùn)輸環(huán)境，再現(xiàn)運(yùn)輸危害，優(yōu)化產(chǎn)品包裝設(shè)計(jì)，從而更好地保護(hù)產(chǎn)品。下面，筆者以家具運(yùn)輸包裝件為例，來(lái)闡述ISTA 3B測(cè)試程序的具體應(yīng)用，供業(yè)界參考。

樣品包裝件信息

家具樣品包裝件尺寸（l×w×h）為915mm×851mm×813mm，重量為38kg，根據(jù)家具樣品尺寸和重量判斷其為標(biāo)準(zhǔn)件。

樣品包裝件方向標(biāo)示

放置樣品包裝件使其按照預(yù)計(jì)的運(yùn)輸方向擺放。標(biāo)示方向時(shí)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)樣品，使最小面正對(duì)標(biāo)注人員。樣品包裝件方向標(biāo)示如圖1所示，用編號(hào)表示各面，用兩個(gè)面的編號(hào)標(biāo)示棱，如1-2棱，即1面和2面組成的棱；用三個(gè)面的編號(hào)標(biāo)示角，如2-3-5角，即2面、3面和5面組成的角。

ISTA 3B測(cè)試流程

由于樣品重量小于91kg，因此采用的測(cè)試流程為：溫濕度預(yù)處理試驗(yàn)→傾斜/傾翻試驗(yàn)→第一次跌落試驗(yàn)→隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)（帶頂部載荷）→集中沖擊試驗(yàn)→第二次跌落試驗(yàn)。

1.傾斜/傾翻試驗(yàn)

大型、較重的貨物單元在超出穩(wěn)定的重心位置時(shí)會(huì)變得不太穩(wěn)定，而且容易翻倒的貨物單元有時(shí)會(huì)造成人員傷害。傾斜/傾翻試驗(yàn)是傾斜和傾翻兩種試驗(yàn)的組合。標(biāo)準(zhǔn)型包裝件（包括扁平件和長(zhǎng)條件）和帶托盤(pán)或滑托盤(pán)的包裝件都需要做傾斜/傾翻試驗(yàn)，而且包裝件潛在的不穩(wěn)定方向上都需要做傾斜/傾翻試驗(yàn)。

不穩(wěn)定方向的確定是依據(jù)包裝件尺寸、重量以及重心位置來(lái)確定的。其中，重心位置可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)BS EN 13054-2001《包裝 完全填充運(yùn)輸包裝件 測(cè)定包裹重量中心的試驗(yàn)方法》來(lái)確定。使用該標(biāo)準(zhǔn)中的程序A，采用剛性水平臺(tái)來(lái)確定包裝件的平衡位置，即把包裝件放在剛性水平臺(tái)上，緩慢并垂直推動(dòng)試樣離開(kāi)剛性水平臺(tái)直至達(dá)到平衡位置或者發(fā)生傾斜，重心位置就在包裝件處于平衡位置時(shí)與平臺(tái)邊沿垂直交叉的部分。測(cè)試包裝件3個(gè)方向的平衡位置即可找出包裝件的重心位置，如圖2所示。

隨后，包裝件需要在1面向下、2面向下和6面向下分別進(jìn)行傾斜/傾翻試驗(yàn)。在包裝件前面放置一個(gè)22°角的裝置，將試驗(yàn)樣品從垂直方向傾斜22°角，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品在22°角時(shí)沒(méi)有發(fā)生傾翻，將樣品慢慢恢復(fù)至直立狀態(tài)。需要注意的是，ISTA 3B測(cè)試程序中規(guī)定，如果樣品從水平至22°角過(guò)程中發(fā)生了傾翻，則應(yīng)讓樣品自由傾翻，不需要對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

2.第一次跌落試驗(yàn)

根據(jù)包裝件質(zhì)量確定跌落高度，進(jìn)行跌落試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中需要根據(jù)試驗(yàn)樣品的特點(diǎn)，記錄跌落試驗(yàn)后是否控制樣品跌落后的狀態(tài)，是否發(fā)生或防止傾倒。根據(jù)表1中的試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行第一次跌落試驗(yàn)。

3.隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)（帶頂部載荷）

（1）振動(dòng)方向的確定

振動(dòng)方向數(shù)量需要根據(jù)包裝件的實(shí)際運(yùn)輸方向來(lái)確定，如果沒(méi)有明確的運(yùn)輸方向，則標(biāo)準(zhǔn)型包裝件有3個(gè)振動(dòng)方向，即3面、4面和6面向下。帶托盤(pán)或滑木型包裝件只有1個(gè)振動(dòng)方向，即3面向下。

（2）振動(dòng)頂部載荷的計(jì)算

值得注意的是，應(yīng)根據(jù)包裝件尺寸和振動(dòng)方向的不同，采用不同的頂部載荷。

①通過(guò)整體理論頂部載荷表計(jì)算理論上的頂部荷載值，如表2所示。

頂部載荷計(jì)算公式：TLx=（108in– H） ×L×W×0.0035lb/in3或TLx=（2.7m– H）×L×W×96kg/m3。

其中，TLx：頂部載荷裝置的總重量，30lb（14kg）或2ft3（0.06 m3）及以下的包裝件，用結(jié)果除以2；108in或2.7m：零擔(dān)拖車(chē)的一般高度；L：運(yùn)輸單元長(zhǎng)度；W：運(yùn)輸單元寬度；H：運(yùn)輸單元高度；l：樣品長(zhǎng)度；w：樣品寬度；h：樣品高度；0.0035lb/in3或96kg/m3：動(dòng)態(tài)載荷系數(shù)，平均運(yùn)輸靜態(tài)密度的50%。

②確定頂部載荷裝置的數(shù)量。

如果試驗(yàn)樣品頂面兩個(gè)楞都是18in（460mm）或以下，用一個(gè)完整的頂部載荷裝置，如果其中有一個(gè)超出了18in（460mm），頂部載荷裝置必須分成2個(gè)獨(dú)立相等的部分，將頂部載荷裝置沿著長(zhǎng)邊一分為二。如果兩個(gè)面的頂部載荷均超出了18in（460mm），那么，頂部載荷裝置必須分成4個(gè)獨(dú)立相等的部分。

③根據(jù)圖3所示確定振動(dòng)試驗(yàn)使用的頂部載荷裝置重量（或多個(gè)裝置的重量）。

由于試驗(yàn)樣品的尺寸為915mm×851mm×813mm，在各個(gè)方向振動(dòng)時(shí)的頂部載荷均超出了18in （460mm），因此，頂部載荷裝置均分成4個(gè)獨(dú)立相等的部分。

將試樣尺寸帶入以上公式并進(jìn)行整理得到振動(dòng)試驗(yàn)參數(shù)，如表3所示。

（3）振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間的計(jì)算

在確定振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間之前，需要先確定預(yù)計(jì)的運(yùn)輸距離，然后按照下面公式進(jìn)行時(shí)間計(jì)算，試驗(yàn)總時(shí)間（min）=運(yùn)輸距離（km）÷8（km/min），且試驗(yàn)總時(shí)間不得超過(guò)240min，最后將試驗(yàn)總時(shí)間平均分配到計(jì)劃試驗(yàn)的方向上。

確定振動(dòng)試驗(yàn)總時(shí)間為240min；然后平均分配到3個(gè)軸向上，即3面振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間為80min；4面振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間為80min；6面振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)間為80min。

所有試驗(yàn)參數(shù)確定以后進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)，將樣品按照預(yù)定的方向放置在振動(dòng)臺(tái)上，頂部載荷裝置分為四部分，在塑料周轉(zhuǎn)箱里裝入沙袋進(jìn)行配重作為載荷。并在試樣四周加上護(hù)欄，以防配重從樣品上跌下，但不限制其垂直方向上的運(yùn)動(dòng)。

4.集中沖擊試驗(yàn)

外包裝是非剛性容器的包裝件，需要進(jìn)行集中沖擊試驗(yàn)，可以選擇的方法包括：沖擊塊自由跌落沖擊和沖擊塊吊擺沖擊。其中，沖擊塊吊擺沖擊主要針對(duì)帶托盤(pán)或帶滑片的包裝件的側(cè)面，如果標(biāo)準(zhǔn)件受沖擊面方向上的高度比較高，一般自由跌落無(wú)法完成，也需要用吊擺沖擊的方法。沖擊部位一般是一個(gè)面的幾何中心。將沖擊塊圓頭向下放在包裝件的上方，使沖擊塊從距離包裝件頂面15in（380mm）的跌落高度處自由落下沖擊包裝件的面，依次沖擊樣品包裝件的1面、2面、3面、4面、5面和6面。

5.第二次跌落試驗(yàn)

根據(jù)包裝件質(zhì)量確定跌落高度，進(jìn)行跌落試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中需要根據(jù)試驗(yàn)樣品的特點(diǎn)，記錄跌落試驗(yàn)后是否控制樣品跌落后的狀態(tài)，是否發(fā)生或防止傾倒。按照表4參數(shù)進(jìn)行第二次跌落試驗(yàn)。

值得一提的是，對(duì)于其他類(lèi)型的包裝件還需進(jìn)行其他試驗(yàn)。例如，質(zhì)量大于91kg的標(biāo)準(zhǔn)件以及帶托盤(pán)或者帶滑托盤(pán)的包裝件需進(jìn)行斜面/水平?jīng)_擊試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)棱跌落試驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)角跌落試驗(yàn)；帶托盤(pán)或者帶滑托盤(pán)的包裝件還需進(jìn)行叉車(chē)搬運(yùn)試驗(yàn)；長(zhǎng)條件和扁平件需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)面沖擊試驗(yàn)，并且扁平件需進(jìn)行集中棱沖擊，長(zhǎng)條件需進(jìn)行架橋沖擊試驗(yàn)。

ISTA 3B測(cè)試程序綜合模擬了零擔(dān)貨物運(yùn)輸過(guò)程中可能遇到的各種危害，很好地再現(xiàn)了零擔(dān)貨物的實(shí)際運(yùn)輸環(huán)境。準(zhǔn)確理解標(biāo)準(zhǔn)、正確掌握試驗(yàn)方法，是測(cè)試工作的基本要求。正確運(yùn)用ISTA 3B測(cè)試程序進(jìn)行家具包裝件測(cè)試，可以準(zhǔn)確地評(píng)估家具產(chǎn)品的包裝設(shè)計(jì)，優(yōu)化產(chǎn)品包裝，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行合理的有效性包裝，避免因包裝不夠而造成產(chǎn)品損壞，也避免因過(guò)度包裝而造成浪費(fèi)，既保證家具產(chǎn)品的運(yùn)輸安全，又節(jié)約包裝成本，為我國(guó)家具企業(yè)帶來(lái)多方面的利益，如增強(qiáng)產(chǎn)品投放市場(chǎng)的信心、減少產(chǎn)品破損、平衡物流成本等，使客戶(hù)達(dá)到較高的滿(mǎn)意度。