《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第七篇 包裝性能測試

第二章　包裝容器測試

第四節　玻璃包裝容器性能測試

（三）耐熱沖擊強度測試

玻璃容器的使用條件因內容物的不同而有較大差異。如裝瓶時高溫棄填、高溫殺菌、驟然冷卻、冷藏保存等等，都要求玻璃容器應具有取受突變溫度的能力，即玻璃容器的耐熱沖擊能力。

由于玻璃容器形狀各異，其壁厚及其分布各不相同，就決定了同一材料的玻璃容器承受熱沖擊能力也不完全相同。

1．試驗原理

玻璃容器耐熱沖擊強度破壞源于熱應力強度破壞。從熱應力觀點看，玻璃容器的壁厚值愈小愈好，壁厚變化量愈小愈好。在經受不同冷、熱介質時，容器壁較厚的地方產生的溫差較大，而導致較大熱應力產生。而壁厚變化突出的部位，熱應力分布就不均勻，其對溫度的變化就更為敏感。

2．試驗裝置

玻璃容器耐熱沖擊強度測試的試驗裝置如圖7－2－33所示。

圖7－2－33　耐熱沖擊試驗裝置

1—啟動開動；2—計時器；3—馬達；4—試樣筐；

5—冷水槽；6—熱水槽　7．鏈條　8．支架

（1）試樣筐是由金屬絲或穿孔的鋁板制成，其結構應使瓶間隔在2cm以上，且不影響水與空氣在瓶間的自由通過。為防止樣品相互間及樣品與筐間碰傷，試樣筐的表面可涂敷耐溫度沖擊的塑性涂層。

（2）測試裝置中有冷、熱兩個水槽，并有能控制載瓶試樣筐浸入水槽和將其在冷、熱水槽間轉換的自動定時裝置。

（3）溫度控制裝置可使水槽中的水溫值保持在所需溫度值上，并使水溫誤差值不大于±1．1℃。

（4）水槽的容量應不低于被測容器容量值的8．5倍；槽中水能充分浸沒整個容器，且水位高于試樣瓶5cm以上。

3．試驗方法

根據測試目的不同，具有三種測試方法，即合格測試法、逐級測試法和全部測試法。具體內容請參閱GB4575—84。

（1）合格測試法。先將試樣瓶在一定的溫、濕度條件下放置30min以上；調節冷水槽溫度至25±1℃，熱水槽溫度為冷水槽的溫度加上規定的受試溫差；將試樣瓶浸入熱水槽中，使瓶中充滿熱水，浸泡5min；再將盛滿熱水的試樣瓶在10±1s的時間內轉入冷水槽中，浸泡30s后取出樣瓶逐個檢查破壞情況，以受試溫差、破裂數量和破裂百分數表示。

這一方法適合于連續生產玻璃容器的廠家做常規的試樣測試。

（2）遞增性試驗。按合格性試驗的步驟，以每次增加5℃的間隔逐級提高受試溫度差，直至樣瓶的破損率達到預定的百分比時，即可停止試驗。

（3）破壞性測試法。這種試驗方法作為遞增性測試法的一種強化方式，即將遞增性試驗繼續進行，直至所有樣瓶全部破損為止。以每次試驗的溫度表示試驗結果。

（四）抗垂直載荷強度測試

當玻璃瓶開蓋時及堆碼時均承受垂直載荷的作用。普通瓶的垂直載荷強度高達400～5000N，開蓋時的負荷約為1000～2000N。

在垂直負荷的作用下，通常在瓶肩部外表面產生最大拉應力，且垂直載荷強度隨瓶肩形狀的變化而改變如圖7－2－34所示。

圖7－2－34　瓶肩部形狀與垂直載荷強度的關系

在圖中的四種肩形中，第一種瓶的垂直載荷強度是第四種瓶的十幾倍。說明肩形對垂直載荷的影響很大。

垂直載荷強度測試的試驗裝置如圖7－2－35所示。

圖7－2－35　垂直載荷試驗裝置

1—壓力指示燈；2—汽缸；3—定時器；4—啟動開關；5—電機；6—壓力計

7—管路；8—加壓汽缸；9—加壓頭；10—平臺；11—擋板；12—護板

試驗方法是將試樣瓶夾在平臺和汽缸間，由汽缸對瓶加壓，測出瓶體發生破損時的載荷值。試驗時應注意安裝樹脂擋板，以免瓶體破碎傷人，且加載時要均勻地加到整個瓶身上。

除瓶肩形狀外，垂直載荷強度還與瓶口尺寸、瓶蓋種類、密封方法及內容物種類有密切關系。如口徑越大，壓蓋時所需的壓力也就越大，形成垂直載荷破損的可能性也越大。

（五）水沖強度測試

水沖強度又稱水錘強度，是由水沖效應引起的破損。水沖效應通常在以熱裝形式充填的瓶體上發生，瓶內盛裝密度較大的內容物時，發生碰撞就會產生水沖效應。

1．水沖效應形成原理

如圖7－2－36（1）所示，裝有玻璃容器的紙箱跌落在堆碼的瓦楞紙箱上時，所產生的碰撞使下層紙箱內的玻璃容器突然下移，雖然位移很小，但由于容器的內容物懸空，致使容器與內容物之間產生空穴，容器內的上部同時受到壓縮，這一壓縮力又傳遞給內容物，并通過它沖擊整個容器，在容器底部區域形成高壓。水沖現象的模擬可參見圖7－2－36（2）。

圖7－2－36　水沖效應的形成及現象模擬

1—內壓；2—受壓縮區域；3—形成空穴

2．試驗方法

將被測玻璃容器按規定進行充填、包裝。如圖7－2－37所示，從30～40cm高度使其向下跌落，只要有一個容器因水沖效應發生破損，則此跌落高度值即為水沖強度的臨界跌落高度。

圖7－2－37　水沖試驗方法

1—下部假箱體；2—被測箱體；3—上部假箱體；4—20mm鋼板

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