可回收啤酒瓶破裂原因分析

摘要：本文通過對不同生產(chǎn)年代的可回收啤酒瓶進行耐內(nèi)壓力試驗和抗沖擊試驗，分析啤酒瓶受力情況和產(chǎn)生破裂的原因，以及啤酒瓶生產(chǎn)年代和包裝方式對啤酒瓶破裂情況的影響。

關鍵詞：啤酒瓶；耐內(nèi)壓力；抗沖擊；受力分析

中圖分類號：TS262.5文獻標志碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.039

啤酒瓶按照使用方式可分為可回收啤酒瓶和一次性啤酒瓶。可回收啤酒瓶是設計規(guī)定可重復多次罐裝啤酒的啤酒瓶，一次性啤酒瓶與之相反，是設計規(guī)定不可重復罐裝啤酒的啤酒瓶。本研究針對的是生活中常見的可回收啤酒瓶。

1試驗目的

本次試驗選擇了市場上不同年份生產(chǎn)的幾種常見品牌啤酒瓶作為實驗對象。對這些樣品進行耐內(nèi)壓力試驗和抗沖擊試驗，旨在分析啤酒瓶在試驗中的受力狀態(tài)，探究其破裂機理。此外，本研究還探討了不同年份生產(chǎn)的啤酒瓶在市場中流通時間長短，以及啤酒瓶在流通過程中的包裝方式對容器耐內(nèi)壓力和抗沖擊性能的影響，為啤酒瓶破裂失效提供理論參考依據(jù)。

2試驗樣品及儀器設備

實驗所用樣品為市場上流通的500 mL容量的某品牌玻璃啤酒瓶，分別采用塑料箱和紙箱包裝。這些啤酒瓶的生產(chǎn)年份分別為2018年、2019年、2020年、2021年、2022年和2023年，每個年份選取32個啤酒瓶。實驗前，對啤酒瓶進行徹底的清洗，以去除瓶內(nèi)殘留物并確保瓶內(nèi)外無水漬。在每個年份的32個啤酒瓶中，我們隨機選取16個進行內(nèi)壓耐受性測試，另外16個進行沖擊耐受性測試，并對所有樣品進行編碼以便于識別。

3耐內(nèi)壓力試驗方法與步驟

耐內(nèi)壓力試驗所需儀器設備：玻璃瓶內(nèi)壓力測試機，型號BPT-2，出廠編號BPT20100801，嘉儀儀器（香港）有限公司；秒表，型號PC90，出廠編號Y1203213014，深圳市惠波工貿(mào)有限公司；溫度計，型號（-5～100）℃，出廠編號94。

耐內(nèi)壓力試驗方法：耐內(nèi)壓力項目按照GB/T 4546—2008《玻璃容器耐內(nèi)壓力試驗方法》進行試驗。該方法使用玻璃瓶內(nèi)壓力試驗機向試驗樣品內(nèi)充入一定壓力的液體，以檢測樣品耐內(nèi)壓力性能。

耐內(nèi)壓力試驗過程步驟：將6批不同生產(chǎn)年份的1#～16#啤酒瓶試驗樣品放置在實驗室，樣品靜置24 h后達到室溫23℃。按標準要求灌入與室溫相差不超過5℃的自來水。使用玻璃瓶內(nèi)壓力試驗機夾住灌滿自來水的啤酒瓶瓶口，使其懸掛進行試驗。為確保試驗過程中增壓介質(zhì)不泄漏，設備壓頭和瓶口密封面之間設有彈性密封圈。固定好樣品并鎖緊密封圈后，將試驗壓力預定值設為1.20 MPa，恒壓保壓時間為60 s，設備初始加壓速率為（1.0±0.2）MPa/s，試驗樣品瓶內(nèi)液體壓力達到預定值1.20 MPa并保持恒定60 s，保壓結束設備泄壓，若樣品瓶體未見破裂，則表明試驗樣品通過性符合要求。

4抗沖擊試驗方法與步驟

抗沖擊試驗所需儀器設備：玻璃瓶罐抗沖擊儀，型號KCJ-I，出廠編號20101827，北京金東誠科技有限公司。溫度計，型號（-5～100）℃，出廠編號94。

抗沖擊試驗方法：抗沖擊項目按照GB/T 6552—2015《玻璃容器抗機械沖擊試驗方法》進行試驗。該方法使用玻璃瓶罐抗沖擊儀，對試驗樣品施加一定量的沖擊能量，以模擬玻璃容器在運輸和使用過程中遇到的碰撞，預測產(chǎn)品抗沖擊破壞性的能力。

抗沖擊試驗過程步驟：將樣品放置實驗室24 h達到室溫23℃，使試樣溫度與環(huán)境溫度相差不超過5℃。實驗前先將沖擊試驗機底座水平放置，并與試驗臺緊密相連，試驗機機身各部分不應有晃動。將試驗樣品放置在試樣支承臺上，與半圓柱試樣靠件緊密接觸，在試樣頂端放置擋板以保證試驗過程中樣品在不受任何側向力的情況下始終保持與半圓柱試樣靠件緊密接觸。前后調(diào)節(jié)水平支撐臺位置，使試樣表面剛好觸碰自然下垂處于靜止狀態(tài)的沖擊錘端點。沖擊部位選擇啤酒瓶中部，沖擊點應避開合縫線。試驗沖擊功設定為0.6 J。在樣品預選沖擊部位圓周上，等分確定3點為沖擊點，松開卡扣使擺錘自由擺落，以同一沖擊能量0.6 J分別沖擊已確定的3個沖擊點。若試驗樣品經(jīng)沖擊試驗后未見破裂，則樣品通過性符合要求。

5試驗結果

耐內(nèi)壓力試驗結果：2018年生產(chǎn)的啤酒瓶中有4個樣品破裂；2019年生產(chǎn)的啤酒瓶中有2個樣品破裂；2020年生產(chǎn)的啤酒瓶中有2個樣品破裂；2021年生產(chǎn)的啤酒瓶中有1個樣品破裂；2022年生產(chǎn)的啤酒瓶中有1個樣品破裂；2023年生產(chǎn)的啤酒瓶中無樣品破裂。

抗沖擊試驗結果：2018年生產(chǎn)的啤酒瓶中有3個樣品破裂；2019年生產(chǎn)的啤酒瓶中有3個樣品破裂；2020年生產(chǎn)的啤酒瓶中有2個樣品破裂；2021年生產(chǎn)的啤酒瓶中有1個樣品破裂；2022年和2023年生產(chǎn)的啤酒瓶中無樣品破裂。耐內(nèi)壓力試驗和抗沖擊試驗詳細試驗結果見表1。

將表1中試驗結果破裂樣品數(shù)量按生產(chǎn)年代統(tǒng)計后繪制成柱狀圖，如圖1所示。

由圖1可以看出，2018年生產(chǎn)的啤酒瓶樣品耐內(nèi)壓力試驗和抗沖擊性試驗后樣品破裂的最多，2023年生產(chǎn)的啤酒瓶樣品耐內(nèi)壓力試驗和抗沖擊性試驗后樣品破裂的最少。從圖1中可知，啤酒瓶樣品試驗后破裂的數(shù)量隨著生產(chǎn)年代越來越新而呈現(xiàn)階梯下降的趨勢。即生產(chǎn)年代越遠、在市場中流通時間越長的啤酒瓶，試驗后破裂瓶數(shù)量越多；生產(chǎn)年代越近、在市場中流通時間越短的啤酒瓶，試驗后破裂瓶數(shù)量越少。

我們將耐內(nèi)壓力試驗和抗沖擊試驗結果按照塑料箱包裝樣品和紙箱包裝樣品這兩種方式進行結果統(tǒng)計，具體見表2。

由表2可以看出，紙箱包裝的啤酒瓶經(jīng)過耐內(nèi)壓力試驗和抗沖擊試驗后，樣品破裂數(shù)量要遠少于試驗后塑料箱包裝的啤酒瓶。

6試驗結果原因分析

市場上流通的玻璃啤酒瓶可分為兩類：新生產(chǎn)的啤酒瓶和回收、清洗、再次灌裝啤酒并重新包裝的回收瓶。新生產(chǎn)的啤酒瓶從模具成型到下生產(chǎn)線，未經(jīng)受過多磕碰，因此表面較為光滑，很少有擦痕或微裂紋等表面損傷。而回收啤酒瓶在運輸和流通的過程中，由于瓶與瓶之間、瓶與包裝箱之間經(jīng)常會有摩擦和碰撞，導致回收啤酒瓶表面有很多擦痕、劃傷或微裂紋等表面損傷。生產(chǎn)年份越久遠、在市場上流通時間越長的回收啤酒瓶，其表面損傷越多。這些表面損傷在受到外力沖擊或受到張應力作用時，損傷處的應力集中可能導致微裂紋擴展，形成可見裂紋，最終導致啤酒瓶破裂。

在包裝方式上，塑料箱與紙箱相比較為簡陋。塑料箱為敞口盛裝，盛裝的啤酒瓶數(shù)量較多，箱體空隙較多。在搬運流通過程中，啤酒瓶在塑料箱里的晃動較為劇烈，容易產(chǎn)生較多損傷。相比之下，紙箱為封閉包裝，盛裝的啤酒瓶數(shù)量較少，箱體封閉空隙較少。有些較好的紙箱包裝中瓶與瓶之間有一定厚度的紙質(zhì)格擋，這使得紙箱包裝啤酒瓶在搬運流通過程中碰撞損傷明顯少于塑料箱包裝的啤酒瓶。從表2可以看出，即使是同一年份、同一品牌的啤酒瓶，由于包裝方式的不同，紙箱包裝的啤酒瓶經(jīng)過耐內(nèi)壓力試驗和抗沖擊試驗后，樣品破裂數(shù)量要明顯少于塑料箱包裝的啤酒瓶。

7結束語

國家建議啤酒瓶的回收使用期限為兩年，這是考慮到回收啤酒瓶在流轉運輸過程中造成表面損傷增多，當遇到碰撞劇烈或夏季氣溫升高導致瓶內(nèi)壓力增大時，可能會發(fā)生意外炸裂。然而，在實際生產(chǎn)生活中，出于對容器使用成本等因素的考慮，商家可能會選擇使用在市場上流通時間超過兩年的啤酒瓶。因此，消費者在選購啤酒時，應優(yōu)先選擇生產(chǎn)日期較新且采用紙箱包裝的產(chǎn)品。這樣的啤酒瓶通常具有更好的耐內(nèi)壓力和抗沖擊性能，發(fā)生意外炸裂事故的概率也會更低。

參考文獻

[1]啤酒瓶：GB 4544—2020[S].

[2]玻璃容器耐內(nèi)壓力試驗方法：GB/T 4546—2008[S].

[3]玻璃容器抗機械沖擊試驗方法：GB/T 6552—2015[S].

[4]李麗莎，顧雅楓.回收啤酒瓶磨損原因分析及對策[J].中國包裝，2018，38（10）：58-62.

作者簡介

程楠，女，1987年出生，工程師，碩士，研究方向為機械產(chǎn)品檢驗。

（編輯：李鈺雙，收稿日期：2024-06-11）