在现代物流、仓储与运输体系中,产品及其包装常需在仓库货架或运输车辆上进行多层堆叠存放。在此过程中,底层包装必须承受来自上方货物的持续压力,若包装结构强度不足,极易发生变形、压溃甚至破损,导致内装物损坏。为评估包装系统在长期静态压力下的承载能力,静载荷堆码试验(Static Load Compression Test / Stack Load Test) 成为包装可靠性验证的关键环节。
一、什么是静载荷堆码试验?
静载荷堆码试验是一种模拟包装件在仓储或运输过程中承受长期垂直静态压力的力学性能测试方法。其目的是通过施加相当于实际堆叠高度所产生的等效载荷,检验包装(尤其是纸箱、木箱、塑料周转箱等)在恒定压力下的抗压强度、变形量和耐久性。
该试验广泛应用于:
• 瓦楞纸箱、蜂窝纸板、塑料容器的设计验证;
• 电商、快消品、家电、食品饮料等行业的产品包装评估;
• 仓储方案优化与货架安全设计。
二、试验基本原理
根据牛顿力学原理,堆叠时底层包装承受的压力为 F = (n - 1) × W
其中:
F:底层包装所受静载荷(N 或 kgf)
n:总堆叠层数
W:单个包装件的重量(含内容物)
试验中,使用压缩试验机对试样施加等效于实际堆码最大负载的力,并保持一定时间(通常24小时),观察其变形行为与最终状态。若试样未发生明显屈曲、破裂或过度塌陷,则视为通过测试。
三、测试过程详解
静载荷堆码试验可在通用材料试验机或专用堆码试验设备上进行,标准流程如下:
1.样品准备
• 准备至少3个相同规格的完整包装件(含内装物或模拟负载);
• 环境预处理:将样品置于标准温湿度条件下(如23±2°C,50±5% RH)调节24小时,确保材料性能稳定;
• 记录初始尺寸(长×宽×高)、重量、外观状态。
2. 载荷计算 根据实际仓储条件确定堆码层数,计算应施加的静载荷: 示例:单箱重15 kg,计划堆叠5层
底层承重 = (5 - 1) × 15 kg = 60 kg ≈ 588 N 考虑安全系数(通常1.5~2.0),实际试验载荷可适当放大。
3. 试验设备设置
• 使用电子万能材料试验机或静压堆码试验台;
• 上下压板应平整、刚性,面积大于试样顶部/底部;
• 设备需具备恒力保持功能,可长时间稳定加载。
4. 试验执行
• 将试样放置于下压板中心,确保受力均匀;
• 启动设备,缓慢施加载荷至目标值(避免冲击加载);
• 达到设定载荷后,保持恒定压力,开始计时;
• 推荐试验时间:24小时(部分标准要求48h或72h);
• 实时监测并记录:
压缩位移(变形量)
载荷稳定性
外观变化(如侧壁凹陷、接缝开裂)
5. 试验结束与评估
• 卸载后静置30分钟,让包装回弹;
• 测量残余高度,计算永久变形率:
变形率 = (H₀ - H₁) / H₀ × 100%
H₀:原始高度;H₁:恢复后高度
• 检查是否有以下失效现象:
结构破裂、折痕开裂
承压面塌陷
内装物受损(如通电设备功能异常)
6. 判定准则
通过标准:无结构性破坏,高度损失 ≤ 5%~10%(依行业而定);
失败:出现明显屈曲、破裂或功能失效。