一、堆碼強度

紙箱內裝物裝滿后層次重疊堆碼，最底層紙箱承受壓力最大。堆碼強度是紙箱設計的重要指標，是指倉儲的紙箱包裝在一定時間的靜態壓力下堆碼即將倒塌之前所能承受的載荷。堆碼強度試驗可以模擬紙箱在運輸和貯存過程中，以堆碼方式放置時，堆碼后底部紙箱將承受上部貨物的重壓。堆碼測試同抗壓測試有所區別，抗壓測試是檢測紙箱被壓潰時能夠承受最大的力值，而堆碼的力值基本是不變的，它是通過重載比例實現的，當力值小于設定值的2%時，系統會自動加壓到預定值，如圖1所示。

圖1 抗壓測試和堆碼測試的區別示意圖

為了清楚地表達紙箱的抗壓性能，有的紙箱外面會印有堆碼重量極限、堆碼層數極限或禁止堆碼的標識，如圖2所示。

 堆碼重量極限         堆碼層數極限          禁止堆碼

圖2紙箱的堆碼標識

為了保護紙箱內裝物，紙箱的抗壓強度P_C必須大于堆碼強度P_S，而且要有合適的安全系數K。在紙箱的設計中，紙箱的抗壓強度是根據堆碼層數對最底層紙箱的壓力，乘以安全系數K，計算出設計所需強度，通過紙箱抗壓強度公式算出達到設計抗壓強度的材料強度?？箟簭姸群投汛a強度的關系如式1所示。

式中：

P_c—抗壓強度值，單位為牛頓（N）；

P_s—堆碼強度值，單位為牛頓（N）；

K—安全系數。

安全系數K與存儲期、流通環境的濕度、堆碼方式、裝卸條件、紙箱的印刷與開孔等因素有關。為了保證瓦楞紙箱包裝件在整個運輸倉儲期限內具有足夠的抗壓強度，安全系數K值應大于1，內裝物能起到支撐作用的一般取1.65以上，不能起到支撐作用的一般取2以上。

一般堆碼試驗按GB/T4857.3的規定執行，優先從表1中選擇試驗參數。

表1 一般堆碼試驗優選參數

采用壓力試驗機的堆碼試驗按GB/T 4857.4的規定執行，優先從表2中選擇試驗參數。

表2 一般堆碼試驗優選參數

二、參考方法標準

GB/T 4857.3、GB/T 4857.4、ISO 12048、ISO 2234

三、檢測原理

 采用壓力試驗機堆碼試驗的原理：將試驗樣品放置于壓力機的壓板之間，在堆碼試驗的情況下，施加預定載荷直至試驗樣品損壞或持續到預定時間為止。

四、檢測設備

壓力試驗機由機械傳動、硬件電路、傳感器、顯示屏及測量控制等部件組成。壓力試驗機（以PN-CT50KDF智能機型為例）外形結構如圖3所示。

1－WiFi 2－急停 3－電源插座 4－限位 5－上壓板 6－傳感器 7－顯示屏 8－打印機

圖3 PN-CT50KDF 整箱抗壓試驗機

（1）壓力試驗機由電動機驅動，機械傳動，能通過一個或兩個壓板以10mm/min±3mm/min的相對速度勻速移動施加壓力。

（2） 壓板應符合下列要求：

a. 平整：表面積小于1m²的，任意兩點之間的高度差允許0.1%的偏差值；表面積大于1m²的，當水平放置時，其表面最低點與最高點的水平高度差不應超過l mm。

b. 尺寸：大于與其接觸的試驗樣品的尺寸，兩壓板之間的最大行程應大于試驗樣品的高度。

（3） 施加預定載荷方法：在預定的時間內，預定載荷波動不超過±4%，其壓板間不能有相對運動，在上壓板的任何垂直位移過程中都應保持同一載荷。

五、測試過程

（一）試驗樣品的準備

將預裝物裝入試驗樣品中，并按發貨時的正常封裝程序對紙箱進行封裝。如果使用的是模擬內裝物，其尺寸和物理性質應盡可能接近于預裝物的尺寸和物理性質。同樣，封裝方法應和發貨時使用的方法相同。

（二）各部位的標示方法

 按照國標GB/T 4857.1《包裝 運輸包裝件 試驗時各部位的標示方法》的規定，對試驗樣品的各部位進行編號，如圖4所示。 

 圖4 樣品各部位標識示意圖

a. 面：上表面表示為1，右側面為2，底面為3，左側面為4，近端面為5，遠端面為6。

b. 棱：棱是由組成該棱的兩個面的號碼表示（如紙箱上表面1和右側面2相交形成的棱用1-2表示）。

c. 角：角是由組成該角的三個面的號碼表示（如2-3-5是指紙箱的右側面2、底面3和近端面5相交組成的角）。

（三）試驗樣品的溫濕度預處理

按GB/T 4857.2的要求選定一種條件對試驗樣品進行溫濕度預處理。紙、紙板和紙漿所采用的試驗標準大氣條件應是溫度（23.0士1.0）℃、相對濕度（50.0士2.0）%。

（四）試驗環境條件及試驗樣品數量

試驗應在與預處理相同的溫濕度條件下進行，而溫濕度條件是按照試驗樣品的材料或用途選定的。如果達不到相同條件，則應在盡可能相近的大氣條件下進行試驗。試驗樣品的數量最好為5件。

（五）測試

（1）測量外形尺寸

將包裝與其內裝物分別稱量，然后填滿包裝，測量外形尺寸。

（2）參數設置

切換至堆碼測試模式，設置測試速度10mm/min、設置堆碼強度、變形量、堆碼時間、調整壓板間距（以略高紙箱為宜）。

（3）放置試樣

將試驗樣品按預定狀態放置于試驗機的下壓板中心，如圖5所示。  

 圖5 瓦楞紙箱堆碼測試所需設備                 

（4）設置初始載荷

在測量變形時，應設定一個初始載荷作為基準點，基準點除非另外說明，否則應按表1中給出的初始載荷基準點記錄。

                               表1 初始載荷            單位：N

（5）選擇加載方式

進行試驗樣品的堆碼試驗，需使用GB/T 4857.3中提到的施加靜載荷的三種方法之一。

方法1：包裝件組。該組紙箱的每一件應與試驗中的試驗樣品完全相同。紙箱的數目應以其總質量達到合適的載荷量而定。

方法2：自由加載平板。該平板應能連同適當的載荷一起，在試驗樣品上自由地調整達到平衡。載荷與加載平板可以是一個整體。加載平板的中心置于試驗樣品頂部的中心，其尺寸至少應較紙箱的頂面各邊大出100mm。該板應足夠堅硬在完全承受載荷下不變形。

方法3：導向加載平板。采用導向措施使該平板的下表面能連同適當的載荷一起始終保持水平。加載平板居中置于試驗樣品頂部時，其各邊尺寸至少應較試驗樣品的頂面各邊大出100mm。該板應足夠堅硬在完全承受載荷下不變形。

（6）測試

按【測試】鍵啟動測試，堆碼強度保持預定的堆碼時間（一般為24h，依材料而定）直到試驗樣品損壞為止。測試結束，屏幕顯示測試結果，動壓板復位。

六、計算和結果表達

瓦楞紙箱的堆碼強度按式（2）計算：

式中：

P_s—堆碼強度值，單位為牛頓（N）；

G—單個紙箱包裝的毛重，單位為千克（kg）；

H—堆碼高度（一般不高于3000mm，出口按2.35m計），單位為毫米（mm）；

h—瓦楞紙箱高度，單位為毫米（mm） ；

H/h—取整數位即堆碼層數 。

測試結束，檢查試驗樣品，如果發生損壞，測量出它的尺寸，并且檢查內裝物是否損壞。在試驗過程中的任何時刻，都有可能有必要對紙箱的尺寸進行測量。

對于出口商品運輸包裝用紙箱，在SN/T 0262-1993規定試驗合格準則。堆碼強度：樣箱均不倒塌、無破損、該項試驗為合格，若有一個樣箱不合格，該項試驗判為不合格。

七、可能的錯誤操作及誤差來源

（一） 可能的錯誤操作

（1）開機直接測

本儀器屬于電子儀器，測量前要預熱30min以上。

（2）沒有封箱

是否封箱影響測試結果。應按發貨時的正常封裝程序對紙箱進行封裝。

（3）未放在壓板的中心位置

未放在壓板的中心位置，受力不均，產生偏差，試樣應該放置在壓板的中心位置。

（二） 主要誤差來源

（1）測量系統校準不準確

本儀器高精密電子產品，使用一段時間后，因為電子元器件及傳感器的性能會發生變化，從而影響測試結果，所以要定期進行校準。

（2）環境溫濕度變化的影響

環境溫濕度變化影響瓦楞紙板的含水率變化，而瓦楞紙板的含水率高低又是影響瓦楞紙箱抗壓強度變化的直接因素。

（3）紙箱的方正度

紙箱的方正度影響測試結果，模切、壓痕的準確度和封箱質量影響紙箱的方正度。

本文2024年11月，發表于《紙箱世界》雜志