ISTA（國(guó)際安全運(yùn)輸協(xié)會(huì)）是一個(gè)致力于包裝測(cè)試技術(shù)研究及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制訂的組織。ISTA目前已頒布ISTA 1系至7系的標(biāo)準(zhǔn)，在業(yè)界得到廣泛應(yīng)用，其中ISTA 3A：2008是應(yīng)用最多的標(biāo)準(zhǔn)之一。ISTA標(biāo)準(zhǔn)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，并且根據(jù)實(shí)際情況的變化而不斷完善。本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的一些體會(huì)和ISTA組織的解釋，對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了較詳細(xì)的解讀。文章概述了現(xiàn)行國(guó)家包裝類標(biāo)準(zhǔn)和ISTA標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)別，分析了ISTA 3A標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)應(yīng)力和試驗(yàn)裝置，闡述了各類型包裝件角、棱、面的標(biāo)識(shí)方法，并將各試驗(yàn)項(xiàng)目模塊化，再以模塊組合的形式，歸納出各類型包裝件的測(cè)試程式。

引言

隨著我國(guó)研發(fā)、制造能力的不斷提升，我國(guó)主要家電產(chǎn)品的制造能力和生產(chǎn)規(guī)模在全球家電行業(yè)中的比重越來(lái)越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)各類家電產(chǎn)品的產(chǎn)量占到全球總量近四分之一，像微波爐、空調(diào)器這樣的產(chǎn)品已占過(guò)半。當(dāng)前，一些跨國(guó)家電企業(yè)，如惠而浦、PHILIPS、西門(mén)子等公司，也加快了在我國(guó)的戰(zhàn)略布局調(diào)整，涉及研發(fā)、產(chǎn)能投資、并購(gòu)、核心零部件本地化采購(gòu)等。家電行業(yè)的快速發(fā)展及國(guó)內(nèi)消費(fèi)能力和出口貿(mào)易量的提升，促進(jìn)了包裝運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。物流環(huán)節(jié)中，包裝件遭受的環(huán)境應(yīng)力多樣復(fù)雜，如何評(píng)價(jià)包裝對(duì)家電產(chǎn)品的防護(hù)能力？如何避免“過(guò)包裝”或“欠包裝”？這就對(duì)包裝環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)提出了考驗(yàn)。

目前，關(guān)于包裝件環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，主要有GB/T 4857系列標(biāo)準(zhǔn)。此系列標(biāo)準(zhǔn)，基本上都是使用單一環(huán)境應(yīng)力進(jìn)行試驗(yàn)，例如：GB/T 4857.10，是關(guān)于運(yùn)輸包裝件正弦變頻振動(dòng)的試驗(yàn)方法；GB/T 4857.14，則是包裝件傾翻試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)行國(guó)標(biāo)中，尚無(wú)關(guān)于運(yùn)輸包裝件多種應(yīng)力組合試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際上一些標(biāo)準(zhǔn)化組織，已經(jīng)發(fā)布多種應(yīng)力組合試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)運(yùn)輸包裝件進(jìn)行考核和評(píng)價(jià)，如ISTA 3A、 ASTM D4169。一些影響力大的物流公司，如FedEx，也制訂了此類測(cè)試規(guī)范。雖然GB/T 4857系列標(biāo)準(zhǔn)中，發(fā)布了編制包裝件性能試驗(yàn)大綱的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 4857.17 《包裝  運(yùn)輸包裝件編制性能試驗(yàn)大綱的一般原理》和GB/T 4857.18 《包裝  運(yùn)輸包裝件編制性能試驗(yàn)大綱的定量數(shù)據(jù)》。作為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用人員，可能缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)支持，難以編制出合適的試驗(yàn)大綱。ISTA系列標(biāo)準(zhǔn)，是依據(jù)充分的數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而編制的，針對(duì)性、操作性較強(qiáng)，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。而且，ISTA組織根據(jù)實(shí)際情況的變化而不斷完善標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)ISTA 3A：2008，適用于70kg及以下的獨(dú)立包裝件的測(cè)試。本標(biāo)準(zhǔn)的思路，是以各種環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)項(xiàng)目，以一定的順序和方式組合，有針對(duì)性地模擬各類型包裝件在儲(chǔ)存、搬卸及運(yùn)輸過(guò)程中可能遇到的危險(xiǎn)應(yīng)力，從而考核包裝及內(nèi)部產(chǎn)品抵御這些應(yīng)力的能力。標(biāo)準(zhǔn)充分考慮了運(yùn)輸過(guò)程的應(yīng)力構(gòu)成，及破壞應(yīng)力發(fā)生的時(shí)序，著重于機(jī)械環(huán)境應(yīng)力，當(dāng)然也考慮了氣候環(huán)境因素。標(biāo)準(zhǔn)密切結(jié)合實(shí)際，如頂部載荷、撞擊箱、墊塊、撞擊板等輔助裝置的設(shè)計(jì)。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(huán)境中的影響，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了“隨機(jī)振動(dòng)與低氣壓復(fù)合試驗(yàn)”項(xiàng)目。

1 包裝件類型及棱、角、面的標(biāo)識(shí)

ISTA 3A標(biāo)準(zhǔn)中，不同形狀類型的包裝件，采用不同的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)步驟與包裝件的角、棱、面的代號(hào)密切相關(guān)。因此，正確區(qū)分包裝件的類型和標(biāo)識(shí)包裝件的角、棱、面，是準(zhǔn)確進(jìn)行試驗(yàn)的前提。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了包裝類型和角、棱、面代號(hào)的標(biāo)識(shí)方法。

1.1 包裝件形狀類型

適用于70kg及以下的四種類型的包裝：標(biāo)準(zhǔn)型、扁平型、小型、長(zhǎng)條型。

1.1.1 小型包裝件須同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：

*  體積小于13000cm3 ；

*  最長(zhǎng)棱尺寸不大于350mm；

*  質(zhì)量不大于4.5kg。

1.1.2 扁平型包裝件須同時(shí)滿足以下三個(gè)條件：

* 最短棱尺寸不超過(guò)200mm；

* 次短棱尺寸不小于最短棱尺寸的4倍；

* 體積不小于13000 cm3。

1.1.3 長(zhǎng)條型包裝件須同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：

* 最長(zhǎng)棱尺寸不小于900mm；

* 其余兩個(gè)軸向的棱長(zhǎng)均不大于最長(zhǎng)棱的20％。

若一個(gè)包裝件同時(shí)滿足扁平型和長(zhǎng)條型的條件，則按長(zhǎng)條型包裝件的要求進(jìn)行測(cè)試。

1.2 棱、角、面的區(qū)分和標(biāo)識(shí)

按下述步驟確定并標(biāo)識(shí)棱、角、面：

1.2.1 如相關(guān)規(guī)范沒(méi)有明確規(guī)定，則將包裝件按最平穩(wěn)的姿態(tài)擺放。注意，最平穩(wěn)的姿態(tài)未必就是預(yù)期運(yùn)輸時(shí)的姿態(tài)。

1.2.2 如果包裝件是六個(gè)面的標(biāo)準(zhǔn)型、長(zhǎng)條型或扁平型，則面對(duì)包裝件的最小面，如果包裝件的兩個(gè)最小面對(duì)應(yīng)的兩端不一樣重，則面對(duì)較重端的最小面。對(duì)于裝有小型物品的封裝袋，則面對(duì)小型物品聚集的一端，邊縫（如有）朝右。如存在縱向縫（中縫），則該縫朝下并與臺(tái)面貼合。

1.2.3 包裝件按上述要求擺放好后，按下面圖1所示標(biāo)識(shí)角、棱、面。

圖１　各類型包裝件角、棱、面的代號(hào)示意圖

結(jié)合圖1，舉例說(shuō)明各代號(hào)的意義，例如：“1”代表編號(hào)為“1”的面，即“面1”，“邊2-3”代表“面2”和“面3”的相交邊，“角2-3-5”代表“面2”、“面3”、“面5”三面相交的夾角。

1.2.4 對(duì)于圓筒或桶狀的容器，按圖2所示，通常頂面標(biāo)記為“1”，底面標(biāo)記為“3”；在圓柱表面豎直方向劃四條直線，將表面均分成四部分。四部分的標(biāo)記如圖2所示。四條直線的標(biāo)記符號(hào)用相鄰兩表面的代號(hào)表示，例如：“線2-6”，是表面2與表面6兩部分的相交線。如果圓柱表面存在接合縫，則取一條接合縫標(biāo)識(shí)為“線2-6”。用頂面或底面及四條直線的代號(hào)標(biāo)識(shí)“點(diǎn)”，例如：“點(diǎn)1-2-6”，是指頂面“1”和“線2-6”的交點(diǎn)。

圖2 圓筒或桶狀容器的點(diǎn)、線、面的代號(hào)示意圖

2 試驗(yàn)應(yīng)力及試驗(yàn)裝置

2.1 試驗(yàn)應(yīng)力

標(biāo)準(zhǔn)按運(yùn)輸過(guò)程的作業(yè)順序，設(shè)計(jì)了溫濕度處理、跌落、隨機(jī)振動(dòng)、撞擊試驗(yàn)等項(xiàng)目。試驗(yàn)參數(shù)的嚴(yán)酷程度，具有較強(qiáng)的針對(duì)性。例如，溫濕度應(yīng)力，考慮到了運(yùn)輸環(huán)境的氣候特點(diǎn)，有極寒、嚴(yán)寒、濕熱、干熱、酷熱、極熱等氣候條件，模擬各種氣候條件的參數(shù)不盡一樣。跌落高度、跌落姿態(tài)和跌落次數(shù)，也因包裝類型及重量而異；標(biāo)準(zhǔn)還針對(duì)扁平型、長(zhǎng)條型包裝件，采用了特別的輔助試驗(yàn)裝置，設(shè)計(jì)了特別的撞擊試驗(yàn)方法。另針對(duì)在高海拔大氣環(huán)境中的包裝件，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了低氣壓下的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)目，但屬于試驗(yàn)可選項(xiàng)。標(biāo)準(zhǔn)里的振動(dòng)試驗(yàn)，是隨機(jī)振動(dòng)，而非正弦振動(dòng)，隨機(jī)振動(dòng)更切合運(yùn)輸實(shí)際。振動(dòng)的頻譜，因運(yùn)輸方式不同而不同，既有模擬托卡和小型貨車(chē)運(yùn)輸?shù)念l譜，又有空運(yùn)的頻譜。實(shí)際運(yùn)輸時(shí)，大部分貨物頂部疊加有重量，因此，標(biāo)準(zhǔn)要求振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)樣品頂部需放置模擬負(fù)載?？偟膩?lái)說(shuō)，試驗(yàn)應(yīng)力的設(shè)計(jì)，針對(duì)性較強(qiáng)，切合實(shí)際。

2.2 試驗(yàn)裝置

準(zhǔn)確把握標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)裝置的技術(shù)規(guī)格，是非常重要的。特別是撞擊試驗(yàn)時(shí)所需的輔助裝置，是不能忽視的。進(jìn)行ISTA 3A的試驗(yàn)，主要設(shè)備包括溫濕度試驗(yàn)箱、低氣壓試驗(yàn)箱、振動(dòng)試驗(yàn)機(jī)、跌落試驗(yàn)機(jī)。選擇試驗(yàn)設(shè)備時(shí)，需考慮到試驗(yàn)參數(shù)的嚴(yán)酷度。例如振動(dòng)臺(tái)，最大峰-峰位移需達(dá)到51mm。當(dāng)對(duì)僅用貨車(chē)運(yùn)輸?shù)陌b件進(jìn)行低氣壓下的隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，低氣壓試驗(yàn)箱應(yīng)能將箱內(nèi)氣壓降至70kPa；對(duì)于航空運(yùn)輸?shù)陌b件，則試驗(yàn)氣壓應(yīng)降至60kPa。

試驗(yàn)還需用到一些輔助裝置，如頂部載荷、墊塊、撞擊箱、撞擊板。關(guān)于頂部載荷，本文第四章專門(mén)進(jìn)行分析。ISTA 3A 里面的沖擊試驗(yàn)裝置，主要包括我們平常所用的跌落試驗(yàn)機(jī)，另加上一些特別的輔助裝置，這些輔助裝置及相關(guān)的試驗(yàn)方法，容易引起混淆。為幫助理解，表1對(duì)各類型包裝件的沖擊試驗(yàn)裝置進(jìn)行歸納說(shuō)明。

表1 各類型包裝件的沖擊試驗(yàn)裝置

3 頂部負(fù)載

按ISTA 3A標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)時(shí)，包裝件頂部需放置負(fù)載，以此更真實(shí)地模擬運(yùn)輸實(shí)際情況。確定負(fù)載的重量及負(fù)載容器的尺寸，是準(zhǔn)確進(jìn)行試驗(yàn)的關(guān)鍵。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)型、扁平型和長(zhǎng)條型被測(cè)包裝件的負(fù)載容器

3.1.1 該負(fù)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(qiáng)度，內(nèi)放一塊3/4〞厚的木板或鋼板，尺寸和載重容器的底面相同。

3.1.2 試驗(yàn)時(shí)置于被測(cè)包裝件頂面。負(fù)載容器底面邊長(zhǎng)應(yīng)大于被測(cè)包裝件頂面邊長(zhǎng)50mm至150mm。放置時(shí)，被測(cè)包裝件頂面的中心點(diǎn)應(yīng)盡量與負(fù)載容器底面的中心點(diǎn)重合，目的是保證被測(cè)包裝件均勻承重。

3.1.3 負(fù)載物應(yīng)均勻填放于容器內(nèi)，避免試驗(yàn)時(shí)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(fù)載容器和被測(cè)包裝件的貼合部位，防止負(fù)載容器在被測(cè)包裝件頂面移位或彈跳。

3.2 圓筒或桶狀被測(cè)物的負(fù)載容器

3.2.1 采用與被測(cè)物完全一樣的容器；

3.2.2 在該負(fù)載容器底部放一塊3/4〞厚的木板或鋼板，形狀與負(fù)載容器底面一致。

3.2.3 負(fù)載物均勻分布于容器底部；采用適當(dāng)?shù)奶畛湮铮拗曝?fù)載物在試驗(yàn)時(shí)移位或彈跳。

3.2.4 采用伸縮性的包裝薄膜，防止試驗(yàn)時(shí)負(fù)載容器和被測(cè)物之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

3.3 小型被測(cè)包裝件的負(fù)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(qiáng)韌的纖維物制成的口袋，需裝配拉鏈或其它密封方式。負(fù)載袋應(yīng)有足夠的容積或強(qiáng)度盛裝36kg的沙子或用小包裝適當(dāng)包裝的流體性的、稠密的物質(zhì)；

3.3.2 需準(zhǔn)備兩個(gè)這樣的口袋，一個(gè)作為負(fù)載袋，另一個(gè)作為小型包裝件（被測(cè)物）的外包裝袋。

3.4 頂部載荷重量

被測(cè)物頂部承受的載荷重量（TL），是負(fù)載容器、負(fù)載物質(zhì)和填充物的重量總和。應(yīng)注意的是，同一試驗(yàn)程式中，當(dāng)被測(cè)包裝件的放置姿態(tài)改變時(shí)，頂部載荷重量也相應(yīng)改變。TL按表2的說(shuō)明計(jì)算確定。

表2中載重因子“100”和“0.0035”是ISTA根據(jù)實(shí)驗(yàn)室和戶外測(cè)試結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)而確定的。另外，若計(jì)算所得TL小于11kg (25lb)，則振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)不需采用載荷；若TL為11kg(25lb)～140kg(lb)，則取最接近計(jì)算值且比計(jì)算值大的整數(shù)值，該整數(shù)值須是2kg或5lb的倍數(shù)，例如：如果TL計(jì)算值是21kg，則載荷取為22kg；若計(jì)算值是32lb，則取為35lb。若TL計(jì)算值大于140kg(300lb)，則載荷重量取為140kg(300lb)。對(duì)于測(cè)試物是標(biāo)準(zhǔn)型、扁平型、長(zhǎng)條型包裝件或圓筒或桶狀容器，實(shí)際載荷的重量偏差為±3%；對(duì)于小型包裝件，載荷重量為36kg±5%。

表2  頂部載荷重量（TL）

4 試驗(yàn)前準(zhǔn)備事項(xiàng)

為了準(zhǔn)確、連貫地進(jìn)行ISTA 3A的試驗(yàn)，試驗(yàn)前需明確或準(zhǔn)備一些事項(xiàng)。如：

①包裝件樣品：須送樣到ISTA 認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試；外面另加防護(hù)包裝后再進(jìn)行遞送，到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后去除外包裝，或到達(dá)實(shí)驗(yàn)室后更換包裝。目的是保證測(cè)試前包裝件是完好的。一般一個(gè)包裝件進(jìn)行所有項(xiàng)目的試驗(yàn)。

② 確定包裝及內(nèi)部樣品接收規(guī)范；明確能接受的損傷程度。

③確定計(jì)量單位，可采用的計(jì)量單位制包括米制和英制。在同一測(cè)試中，不得混用單位制。兩個(gè)單位制之間可以換算，換算時(shí)取兩位有效數(shù)字。

④了解運(yùn)輸信息，如目的地、運(yùn)輸方式，選擇和確定試驗(yàn)應(yīng)力參數(shù)。

⑤確定包裝件的類型和角、棱、面編號(hào)。

⑥準(zhǔn)備好試驗(yàn)用的模擬負(fù)載、試驗(yàn)設(shè)備和輔助裝置。

⑦確定試驗(yàn)項(xiàng)目模塊及試驗(yàn)程式。

5 試驗(yàn)項(xiàng)目模塊

可將標(biāo)準(zhǔn)里的每個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目視為一個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)?zāi)K，由這些模塊組成試驗(yàn)程式。按ISTA 3A標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，按包裝件的類型，選擇相應(yīng)的試驗(yàn)程式。表3對(duì)各試驗(yàn)項(xiàng)目模塊進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

表3 試驗(yàn)項(xiàng)目模塊

圖3 模擬拖卡運(yùn)輸頻譜

圖4 模擬快遞配送頻譜

圖5 低氣壓與隨機(jī)振動(dòng)復(fù)合試驗(yàn)時(shí)的振動(dòng)頻譜

6 各類型包裝件的試驗(yàn)程式

前面已將試驗(yàn)項(xiàng)目模塊化，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，將各類型包裝件的試驗(yàn)程式表述如下：

6.1 標(biāo)準(zhǔn)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(zhǎng)條型包裝件，如圖9

6.5 圓筒或桶狀容器，如圖10

7 結(jié)束語(yǔ)

以上對(duì)ISTA 3A標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了具體的分析，并歸納出各種類型包裝件的試驗(yàn)程式。一些細(xì)節(jié)要求，例如：負(fù)載重量的確定、負(fù)載容器的尺寸、載重箱和測(cè)試包裝件的在振動(dòng)臺(tái)面上的放置措施、試驗(yàn)項(xiàng)目順序、輔助裝置的型式尺寸等，直接影響到測(cè)試的準(zhǔn)確度。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。ISTA 3A標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)嚴(yán)酷度，是基于一般統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并不代表所有的運(yùn)輸或配送方式。運(yùn)輸過(guò)程中的一些條件，可能未覆蓋，如壓力、非正常搬運(yùn)等。

隨著出口貿(mào)易的增長(zhǎng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，一些大型家電產(chǎn)品（如電冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)）生產(chǎn)企業(yè)的品質(zhì)意識(shí)不斷增強(qiáng)，成本控制要求不斷提高。據(jù)了解，這些企業(yè)基本具備了ISTA 3A的試驗(yàn)手段，用于評(píng)價(jià)包裝對(duì)產(chǎn)品的防護(hù)能力和包裝成本控制。從實(shí)際效果來(lái)看，標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試的應(yīng)用，具有積極的意義。
 

參考文獻(xiàn)

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