常规测试

电子产品包装材料的性能分析与测试

来源:Labthink兰光 | 日期:2017-04-18

摘要 电子产品的包装由外包装和内包装共同组成,通常,外包装以纸箱为主,抵抗堆码和运输颠簸带来的压力;内包装由气泡膜和防潮袋共同构成,在发挥缓冲效果的同时,提供阻隔水蒸气的效用。通过对电子产品各层包装关键性能进行分析和日常检测,能确保其在在流通过程中发挥理想的功用,大大提高电子产品的安全性和可靠性。
关键词 电子产品包装、纸箱、气泡膜、防潮袋
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  在信息化极为发达的现代社会,电子产品作为其重要标志发展迅速,尤其是凝聚着最新科技的智能电子产品,如智能手机、电脑、电视遍布生活的各个角落。作为其主要构成,电子元器件在越加精密复杂的同时向着大规模集成电路发展,因此,碰撞、挤压、潮湿和静电成为电子产品贮存和运输中的安全隐患,相应的,包装的保护性能愈发重要。

  包装是电子产品保护和存储介质,首要功能就是保护电子产品。因此,在电子产品的流通和贮藏过程中,包装设计应考虑以下几点:1、需承担一定外力的碰撞冲击,防止产品外壳或芯片受损;2、需抵抗堆码和运输颠簸带来的相互挤压,防止内容物的变形;3、具有抵御雾、露、雨、水蒸气渗入的能力,减缓电子产品的氧化、生锈、短路等问题。包装材料是构成产品包装的基本因素,其选择的合理与否直接关系到包装所呈现的性能,因此,科学的选材对电子产品包装具有重要意义。

  电子产品的包装由外包装和内包装共同组成,通常,外包装以纸箱为主,内包装由气泡膜和防潮袋共同构成。

1、纸箱

  在大型电子产品的包装中,由瓦楞纸板制成的纸箱是最为常见的外包装容器。瓦楞纸板经至少一层的瓦楞纸和一层箱板纸粘合而成,具有较好的弹性和延展性。瓦楞纸板的楞形一般为近三角形,并列成一排,相互支撑,从而使瓦楞纸板形成一定的机械强度和抗压能力,为内容物提供保护和缓冲作用。根据楞形的设计差异,共有ABCEK五种,前四种应用最为广泛。

  A型楞是最先发明的一种瓦楞形状,具有最大的瓦楞间距和高度,单位长度内瓦楞数量最少,这种形状富有一定的弹性,能发挥良好的缓冲性能,承载较大的冲击力;B型楞与A型楞截然相反,瓦楞高度最低,单位长度瓦楞密度大,纸板表面平整,具有较高的平压强度,在外界压力下不易变形,稳定性好。C型楞的楞高和单位长度内的瓦楞数均介于A型与B型之间,性能也介于二者之间。E型楞的瓦楞楞薄而密,其刚性和强度、手感硬度较好。综合以上各种楞形的特点,成箱后的抗压强度从高到低依次为A、C、B、E。在实际应用中,为了获得更高的抗压强度,通常采用两种或三种楞形结合的方式构成三层、五层或七层的瓦楞纸板。

  除此之外,瓦楞纸箱的抗压能力还与瓦楞原纸自身的特性,如原纸的定量、紧度、水分和施胶度有着紧密联系。定量即克重,克重越大、紧度越高、厚度越均匀、水分(9%~12%)和施胶量控制合理,越有利于保障成品纸箱的抗压强度。于此同时,瓦楞纸箱采用的是吸水性很强的纤维材料,即使原材料水分控制合理,但生产环境、存放环境、使用环境的高湿状态会促使瓦楞纸箱材料迅速吸湿,从而降低其整体的抗压强度。综上所述,瓦楞纸箱的抗压性能受到多重因素的影响,对于现代企业来说,应加强该性能日常检测,通过把握力值与变形量的变化曲线,结合各影响因素,进一步完善瓦楞纸箱的质量。实际操作时可参照GB/T 4857.4-2003《包装 运输包装件基本试验》提供的方法,借助XYD-15K纸箱抗压机进行测试。

 

2、气泡薄膜

  气泡膜是以高压聚乙烯为主要原料,生产过程中添加增白剂、开口剂等辅料,经过高温230℃挤出吸塑成型气泡的一种产品。由于气泡中充满空气,所以质轻,富于弹性,具有良好的防震、抗压、缓冲、防潮之效。气泡膜在使用中,若包装物为电子元器件等带有尖锐边角的物品时,运输颠簸和外力装卸都可能导致气泡膜被内容物的边角戳破,从而使气泡膜的保护作用大打折扣。此种情况反映了气泡膜的耐穿刺性不甚理想,可以通过XLW电子拉力机检测材料的穿刺强度来衡量该性能优劣,为气泡膜的工艺改进提供量化数据参考。具体方法可参考GB/T 10004进行。

  测定所需的穿刺强度测试装置分为两部分:钢针固定装置和样膜固定夹环,如图2。将直径为100mm的气泡膜安装在样膜固定夹环上,然后用直径为1.0mm,球形顶端半径为0.5mm的钢针,以(50±5)mm/min的速度去顶刺,读取钢针穿透试片的最大负荷。测试试片应5个以上,取其算术平均值。

 

3、防潮袋

  对于电子产品来说,水蒸气是导致电子产品失效,无法正常运转的最重要因素。当周围相对湿度超过65%时,水蒸气会在金属表面形成一层厚度不足0.01微米的水膜,空气湿度越高,水膜的厚度越厚。空气中的CO2、SO2、NO2、H2S等气体会溶解在水膜中形成电解液,使绝缘介质的绝缘性显著下降,在金属材料表面产生化学腐蚀或电化学腐蚀。之后,由于电子产品内外存在一定的水蒸气压力差,水蒸气发生扩散、逐渐渗入电子产品的内部零件中,导致电磁性器件的绝缘率下降发生短路、腐蚀金属材料和接触性原件的表面,影响电子器件的性能和机械强度等。因此,防潮成为电子产品包装的首要解决的问题。

  防潮袋的出现有效的解决了这个问题。防潮袋采用了具有一定水蒸气阻隔性能的材料对电子产品进行包装,以减缓外界水蒸气的渗入,降低湿度变化对电子产品的影响。可见,袋体的水蒸气透过性能的优劣直接关系到防潮效果能否达到预期。影响包材透湿性的因素很多,例如环境湿度、材料亲水性与否、化学结构、结晶度、厚度、密度、添加剂、增塑剂等等,因此,在多重因素的影响下,最佳的判断方式是利用试验法直接测定防潮袋材料的水蒸气透过率,测试方法以称重法和传感器法应用最多。

  称重法指的是在规定的温度条件下,在试样两侧保持一定的水蒸气压差,然后利用称重传感器或分析天平把透湿杯的重量变化“称”出来,再根据试样的面积、厚度、称量间隔时间以及试样两侧的湿度差计算出材料的透湿性能参数。称重法的应用可以追溯到1953年制定的ASTM E96,这是最早的称重法透湿性测试标准。经过数十年的不断应用与完善,称重法已经成为当今国际透湿性测试的仲裁方法。

  与称重法并列而论的是传感器法,根据使用的传感器类型不同,包括动态相对湿度检定法、红外检定法和电解法。该类方法的试验环境与称重法较为一致,测试速度快,测试过程稳定,分辨率高,影响因素少,因此这类测试方法更适用于快速测定高阻隔性塑料薄膜、薄片以及含有塑料的多层结构材料的水蒸气透过性能。对于防潮袋来说,建议采用电解传感器法更为合适,仪器可选用W3/330水蒸气透过率测试系统。

  电解传感器法使用电解池作为湿度传感器,设备的渗透腔被防潮袋材料试样分成一个干腔和一个湿度可控的湿腔,水蒸气从湿腔渗透通过试样进入干腔后会被载气气流携带至电解池中,由电解池测量载气的湿度并输出电信号,然后计算可得试样的水蒸气透过率。测试过程如图3-6。

 

  随着电子产品经历新一轮的销售热潮,商品质量状态越来越多的引起人们的关注。其包装的基础性能无论对商品保质还是流通贮藏都有着十分重要的现实意义。通过对电子产品各层包装关键性能进行分析和日常检测,能确保其在在流通过程中发挥理想的功用,大大提高电子产品的安全性和可靠性。