可回收啤酒瓶破裂原因分析

摘要：本文通过对不同生产年代的可回收啤酒瓶进行耐内压力试验和抗冲击试验，分析啤酒瓶受力情况和产生破裂的原因，以及啤酒瓶生产年代和包装方式对啤酒瓶破裂情况的影响。

关键词：啤酒瓶；耐内压力；抗冲击；受力分析

中图分类号：TS262.5文献标志码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1674-4977.2025.01.039

啤酒瓶按照使用方式可分为可回收啤酒瓶和一次性啤酒瓶。可回收啤酒瓶是设计规定可重复多次罐装啤酒的啤酒瓶，一次性啤酒瓶与之相反，是设计规定不可重复罐装啤酒的啤酒瓶。本研究针对的是生活中常见的可回收啤酒瓶。

1试验目的

本次试验选择了市场上不同年份生产的几种常见品牌啤酒瓶作为实验对象。对这些样品进行耐内压力试验和抗冲击试验，旨在分析啤酒瓶在试验中的受力状态，探究其破裂机理。此外，本研究还探讨了不同年份生产的啤酒瓶在市场中流通时间长短，以及啤酒瓶在流通过程中的包装方式对容器耐内压力和抗冲击性能的影响，为啤酒瓶破裂失效提供理论参考依据。

2试验样品及仪器设备

实验所用样品为市场上流通的500 mL容量的某品牌玻璃啤酒瓶，分别采用塑料箱和纸箱包装。这些啤酒瓶的生产年份分别为2018年、2019年、2020年、2021年、2022年和2023年，每个年份选取32个啤酒瓶。实验前，对啤酒瓶进行彻底的清洗，以去除瓶内残留物并确保瓶内外无水渍。在每个年份的32个啤酒瓶中，我们随机选取16个进行内压耐受性测试，另外16个进行冲击耐受性测试，并对所有样品进行编码以便于识别。

3耐内压力试验方法与步骤

耐内压力试验所需仪器设备：玻璃瓶内压力测试机，型号BPT-2，出厂编号BPT20100801，嘉仪仪器（香港）有限公司；秒表，型号PC90，出厂编号Y1203213014，深圳市惠波工贸有限公司；温度计，型号（-5～100）℃，出厂编号94。

耐内压力试验方法：耐内压力项目按照GB/T 4546—2008《玻璃容器耐内压力试验方法》进行试验。该方法使用玻璃瓶内压力试验机向试验样品内充入一定压力的液体，以检测样品耐内压力性能。

耐内压力试验过程步骤：将6批不同生产年份的1#～16#啤酒瓶试验样品放置在实验室，样品静置24 h后达到室温23℃。按标准要求灌入与室温相差不超过5℃的自来水。使用玻璃瓶内压力试验机夹住灌满自来水的啤酒瓶瓶口，使其悬挂进行试验。为确保试验过程中增压介质不泄漏，设备压头和瓶口密封面之间设有弹性密封圈。固定好样品并锁紧密封圈后，将试验压力预定值设为1.20 MPa，恒压保压时间为60 s，设备初始加压速率为（1.0±0.2）MPa/s，试验样品瓶内液体压力达到预定值1.20 MPa并保持恒定60 s，保压结束设备泄压，若样品瓶体未见破裂，则表明试验样品通过性符合要求。

4抗冲击试验方法与步骤

抗冲击试验所需仪器设备：玻璃瓶罐抗冲击仪，型号KCJ-I，出厂编号20101827，北京金东诚科技有限公司。温度计，型号（-5～100）℃，出厂编号94。

抗冲击试验方法：抗冲击项目按照GB/T 6552—2015《玻璃容器抗机械冲击试验方法》进行试验。该方法使用玻璃瓶罐抗冲击仪，对试验样品施加一定量的冲击能量，以模拟玻璃容器在运输和使用过程中遇到的碰撞，预测产品抗冲击破坏性的能力。

抗冲击试验过程步骤：将样品放置实验室24 h达到室温23℃，使试样温度与环境温度相差不超过5℃。实验前先将冲击试验机底座水平放置，并与试验台紧密相连，试验机机身各部分不应有晃动。将试验样品放置在试样支承台上，与半圆柱试样靠件紧密接触，在试样顶端放置挡板以保证试验过程中样品在不受任何侧向力的情况下始终保持与半圆柱试样靠件紧密接触。前后调节水平支撑台位置，使试样表面刚好触碰自然下垂处于静止状态的冲击锤端点。冲击部位选择啤酒瓶中部，冲击点应避开合缝线。试验冲击功设定为0.6 J。在样品预选冲击部位圆周上，等分确定3点为冲击点，松开卡扣使摆锤自由摆落，以同一冲击能量0.6 J分别冲击已确定的3个冲击点。若试验样品经冲击试验后未见破裂，则样品通过性符合要求。

5试验结果

耐内压力试验结果：2018年生产的啤酒瓶中有4个样品破裂；2019年生产的啤酒瓶中有2个样品破裂；2020年生产的啤酒瓶中有2个样品破裂；2021年生产的啤酒瓶中有1个样品破裂；2022年生产的啤酒瓶中有1个样品破裂；2023年生产的啤酒瓶中无样品破裂。

抗冲击试验结果：2018年生产的啤酒瓶中有3个样品破裂；2019年生产的啤酒瓶中有3个样品破裂；2020年生产的啤酒瓶中有2个样品破裂；2021年生产的啤酒瓶中有1个样品破裂；2022年和2023年生产的啤酒瓶中无样品破裂。耐内压力试验和抗冲击试验详细试验结果见表1。

将表1中试验结果破裂样品数量按生产年代统计后绘制成柱状图，如图1所示。

由图1可以看出，2018年生产的啤酒瓶样品耐内压力试验和抗冲击性试验后样品破裂的最多，2023年生产的啤酒瓶样品耐内压力试验和抗冲击性试验后样品破裂的最少。从图1中可知，啤酒瓶样品试验后破裂的数量随着生产年代越来越新而呈现阶梯下降的趋势。即生产年代越远、在市场中流通时间越长的啤酒瓶，试验后破裂瓶数量越多；生产年代越近、在市场中流通时间越短的啤酒瓶，试验后破裂瓶数量越少。

我们将耐内压力试验和抗冲击试验结果按照塑料箱包装样品和纸箱包装样品这两种方式进行结果统计，具体见表2。

由表2可以看出，纸箱包装的啤酒瓶经过耐内压力试验和抗冲击试验后，样品破裂数量要远少于试验后塑料箱包装的啤酒瓶。

6试验结果原因分析

市场上流通的玻璃啤酒瓶可分为两类：新生产的啤酒瓶和回收、清洗、再次灌装啤酒并重新包装的回收瓶。新生产的啤酒瓶从模具成型到下生产线，未经受过多磕碰，因此表面较为光滑，很少有擦痕或微裂纹等表面损伤。而回收啤酒瓶在运输和流通的过程中，由于瓶与瓶之间、瓶与包装箱之间经常会有摩擦和碰撞，导致回收啤酒瓶表面有很多擦痕、划伤或微裂纹等表面损伤。生产年份越久远、在市场上流通时间越长的回收啤酒瓶，其表面损伤越多。这些表面损伤在受到外力冲击或受到张应力作用时，损伤处的应力集中可能导致微裂纹扩展，形成可见裂纹，最终导致啤酒瓶破裂。

在包装方式上，塑料箱与纸箱相比较为简陋。塑料箱为敞口盛装，盛装的啤酒瓶数量较多，箱体空隙较多。在搬运流通过程中，啤酒瓶在塑料箱里的晃动较为剧烈，容易产生较多损伤。相比之下，纸箱为封闭包装，盛装的啤酒瓶数量较少，箱体封闭空隙较少。有些较好的纸箱包装中瓶与瓶之间有一定厚度的纸质格挡，这使得纸箱包装啤酒瓶在搬运流通过程中碰撞损伤明显少于塑料箱包装的啤酒瓶。从表2可以看出，即使是同一年份、同一品牌的啤酒瓶，由于包装方式的不同，纸箱包装的啤酒瓶经过耐内压力试验和抗冲击试验后，样品破裂数量要明显少于塑料箱包装的啤酒瓶。

7结束语

国家建议啤酒瓶的回收使用期限为两年，这是考虑到回收啤酒瓶在流转运输过程中造成表面损伤增多，当遇到碰撞剧烈或夏季气温升高导致瓶内压力增大时，可能会发生意外炸裂。然而，在实际生产生活中，出于对容器使用成本等因素的考虑，商家可能会选择使用在市场上流通时间超过两年的啤酒瓶。因此，消费者在选购啤酒时，应优先选择生产日期较新且采用纸箱包装的产品。这样的啤酒瓶通常具有更好的耐内压力和抗冲击性能，发生意外炸裂事故的概率也会更低。

参考文献

[1]啤酒瓶：GB 4544—2020[S].

[2]玻璃容器耐内压力试验方法：GB/T 4546—2008[S].

[3]玻璃容器抗机械冲击试验方法：GB/T 6552—2015[S].

[4]李丽莎，顾雅枫.回收啤酒瓶磨损原因分析及对策[J].中国包装，2018，38（10）：58-62.

作者简介

程楠，女，1987年出生，工程师，硕士，研究方向为机械产品检验。

（编辑：李钰双，收稿日期：2024-06-11）