- 收藏
- 加入书签
婴幼儿用玻璃奶瓶机械冲击试验中冲击部位的探讨
打开文本图片集
摘要：GB 38995-2020《婴幼儿用奶瓶和奶嘴》于2020年10月发布，并于2021年11月实施。标准未明确描述机械冲击试验针对不同形状的奶瓶如何选择冲击部位，导致不同的检测机构和生产企业、不同的检验员对冲击部位的选择有着不同的理解。本文的目的是探讨针对不同奶瓶试样的形状，分析不同形状奶瓶抗机械冲击性能的薄弱部位，结合日常使用中发生磕碰造成机械冲击的场景，来具体确定冲击部位，供检测机构或者相关企业参考。
关键词：婴幼儿用奶瓶；机械冲击强度；冲击部位
GB 38995-2020《婴幼儿用奶瓶和奶嘴》于2020年10月发布，并于2021年11月实施。玻璃奶瓶瓶身虽为易碎品，在日常使用中难免会发生磕碰，如果奶瓶的抗机械冲击强度低于标准规定的底线，那么在经历磕碰时的意外破碎很可能导致婴幼儿的受伤，即使未伤及人员，低强度磕碰导致的奶瓶破碎对家长来说也是个麻烦事。
标准中机械冲击强度项目技术要求为：玻璃奶瓶瓶身的抗机械冲击强度应大于或等于0.1J，冲击8个样品允许破裂数小于或等于1个[1]。测试方法为GB/T 6552-2015《玻璃容器 抗机械冲击试验方法》，该方法使用设备为摆锤冲击仪，将玻璃奶瓶瓶身放置在冲击仪上，通过调节摆锤的摆角为冲击能量0.1J后，释放摆锤冲击瓶身。本次讨论的争议点在于测试方法没有明确规定冲击部位。测试方法中对冲击部位的描述为：针对试样形状可选择根部、中部、肩部、口部等部位[2]。标准未明确描述机械冲击试验针对不同形状的奶瓶如何选择冲击部位，导致不同的检测机构和生产企业、不同的检验员对冲击部位的选择有着不同的理解。本文的目的是探讨针对不同奶瓶试样的形状，分析不同形状奶瓶抗机械冲击性能的薄弱部位，结合日常使用中发生磕碰造成机械冲击的场景，来具体确定冲击部位，供检测机构或者相关企业参考。
一、奶瓶的口部不应进行机械冲击试验
在婴幼儿的正常使用过程中，奶瓶是与锁紧环以及奶嘴等部件组装后供婴幼儿吮吸的，此时的螺纹瓶口由于在锁紧环的保护下，是不会被直接磕碰的。仅在拆卸清洗时才会裸露出来。对玻璃奶瓶的口部进行机械冲击试验，无论冲击点在螺纹上还是在口部的瓶壁上，这样做都已经偏离了标准设置机械冲击强度项目的意义。
二、日常使用中奶瓶发生磕碰的几种场景
场景一：成人或婴幼儿将奶瓶放置在桌面或其他平面上时，奶瓶底部与桌面或其他平面接触导致的机械冲击。因接触瞬间奶瓶不是绝对垂直放置，瓶底与接触平面必然有一定夹角，所以冲击点为奶瓶底沿平面上的随机一点。奶瓶的使用中，这个场景出现的概率极高，但是使用人放置时的力度都是受控的，而且根据检测方法标准中的描述，冲击部位中并不包括底部，所以该场景不适用于该试验的冲击部位考虑范围。
场景二：侧向倾倒。一般是人为的意外触碰导致倾倒或者是放在倾斜面上时奶瓶无法稳定站立导致的倾倒。分析冲击点时，可以观察奶瓶倾倒静止后与平面的接触点。一般有两个接触点，一个在奶瓶根部，一个在奶瓶瓶肩处，相较于根部，侧倒的冲击瞬间奶瓶瓶肩处的线速度更大，所以受到的冲击能量也最大。该场景属于使用中的意外情况，虽然出现的概率不高，但是这种侧向倾倒导致奶瓶破碎的情况是无法接受的，所以考虑该冲击部位的抗机械冲击强度很有必要。
场景三：奶瓶与其他物体的磕碰。如将奶瓶放置在墙角时与墙壁的磕碰、将奶瓶与其他容器放置在一起时的磕碰。此类情况冲击点在最大外径处的概率较大，但是其他各部位都有一定可能。此类动作非人为故意，一般力度较小，产生的冲击能量也较小。
三、分析针对不同形状的奶瓶选取冲击点
市售的婴幼儿奶瓶瓶身形状主要有以下几种，将不同形状按顺序分为A、B、C、D、E五种奶瓶。讨论根据这些不同的形状来从方法中规定的肩部、中部和跟部三个部位选择机械冲击测试的冲击部位。
1.A型奶瓶的冲击部位选择
这种形状的瓶身是最常见也是最规则的形状，各个部位发生磕碰的随机性较大。由于肩部以下的外径均相等，呈圆柱形。从结构强度上来分析，肩部和跟部均有圆角使得外径有缩小的趋势，所以这两个部位在冲击时存在额外的应力集中，瓶身中部附近的上下截面没有变化趋势，没有额外的应力集中。所以从结构强度上来看，肩部和跟部的抗机械冲击强度要弱于瓶身中部。再从发生磕碰的概率上来看，两个部位虽然外径相同，但是在发生倾倒时肩部接触到桌面时的线速度最大，此时跟部作为倾倒运动的圆心，几乎没有线速度，所以机械冲击试验选取瓶肩部位更为合理。
2.B型奶瓶的冲击部位选择
这种形状的瓶身跟部的外径最大，优点是重心低不易倾倒。同A型奶瓶的分析中一样，瓶肩和跟部有额外的应力集中，但是跟部的外径要明显大于肩部的外径，外径与抗机械冲击强度是相关的，截取冲击水平截面，见图8，由于冲击设备后部的两个金属靠件在冲击瞬间提供的两个力的合力支撑住试样保持静止，试样的外径越大，则图中的α角随之变大，则支撑力在垂直于冲击力线上（图中Y轴方向）的分力也更大。也就在壁厚相同的情况下，直径越大的截面变形趋势更大，抗机械冲击强度更低。再加上该类奶瓶具有一定的抗倾倒性能，所以该型奶瓶冲击部位选取跟部。
3.C型奶瓶的冲击部位选择
这种形状的奶瓶特点与B型奶瓶类似，跟部大于肩部外径，也具有重心低不易倾倒的特点。不同之处在于瓶身中部内凹，在中部附近的截面变化导致瓶身中部在收到冲击时也具有额外的应力集中。但是考虑到这种内凹的造型，实际使用中瓶身中部除了手的握持外，收到其他磕碰冲击的概率很小。所以冲击点的选择仍旧同B型奶瓶，选取跟部。
4.D型奶瓶的冲击部位选择
这种奶瓶的冲击部位选择比较简单，瓶身中部为最大外径部位（抗机械冲击强度较弱），也是最易发生磕碰部位，中部外凸的造型在冲击时也存在额外的应力集中，综合这些条件，冲击部位选择瓶身中部。
5.E型奶瓶的冲击部位选择
同样比较简单，瓶肩作为最大外径部位（抗机械冲击强度较弱），也是最易发生磕碰部位，瓶肩在冲击时也存在额外的应力集中，综合这些条件，冲击部位选择瓶肩。
归纳上述结论，各型奶瓶的冲击部位选取见下表：
结束语：
通过上述分析，让试验操作者能够直接根据不同的奶瓶瓶型选取冲击部位，覆盖了市面上大部分的瓶型，使试验操作更为合理，也提高了检测效率。
参考文献：
[1]中华人民共和国国家标准 GB 38995-2020《婴幼儿用奶瓶和奶嘴》.[S]北京：中国标准出版社2020
[2]中华人民共和国国家标准GB/T 6552-2015《玻璃容器 抗机械冲击试验方法》.[S]北京：中国标准出版社2015
由上海市科学技术委员会研发公共服务平台建设项目《上海市日用消费品质量安全检测专业技术服务平台》（项目编号：14DZ2293000）资助。
京公网安备 11011302003690号
