"Caixas de papelão" ou "caixas de papelões"?

Adjetivo é a palavra variável que qualifica um substantivo: quarto grande, comida saborosa, leite gelado, quadro retangular, tratamento dolorido, vestido cinzento.

Locução é o conjunto de duas ou mais palavras que equivalem a apenas uma. Quando uma locução qualificar um substantivo, será denominada locução adjetiva. Nem sempre a locução adjetiva terá um adjetivo correspondente.

Comida sem sabor = comida insípida

Confiança sem limites = confiança ilimitada

Pessoa de coragem = pessoa corajosa

Caderno sem capa = caderno desencapado

Conversa sem pé nem cabeça

Andar de cima

Produtos de primeira

Abajur de papel

A pluralização da locução adjetiva depende do seu sentido. Quando se faz referência a uma caixa de fósforos, por exemplo, a locução de fósforos sempre estará no plural, pois a caixa, originalmente, não é composta por apenas um elemento. O mesmo raciocínio se estenda a talão de cheques, sopa de legumes, caixa de sapatos e caixa de bombons.

Não ocorrerá o plural caso a locução indique:

Matéria - cadeiras de plástico, cofres de metal, dentes de ouro, 
                  caixas de papelão, jaquetas de couro, sorvetes de chocolate

Medida - pratos de sopa,  garfos de sobremesa, taças de vinho, 
                 copos de água, canecas de chope

Finalidade - navios de guerra, máquinas de calcular, 
                       papéis de embrulho, papéis de presente, sacos de lixo