收稿日期：2014-10-27
作者简介：赵雅（1981-），女，河南南阳人，安徽新华学院土木与环境工程学院讲师，研究方向：产品造型设计。
瓶型及容器材料对耐环境应力开裂影响分析
赵 雅 1，周 宇 1，俞璋凌 2
（1.安徽新华学院，合肥 230088；2.安徽艺术职业学院，合肥 230601）
摘 要:选择同一瓶型不同原料、不同瓶型相同原料的包装容器样品展开耐环境应力开裂测试并对数据进行分析比
较。从未通过测试样品的开裂位置、截面区壁厚分布、瓶型曲率分析中看出包装容器原材料、壁厚分布、瓶型对测试结果的
影响，为企业选择原材料及瓶型评估提供参考依据。
关键词：ESCR；瓶型；材料
中图分类号：TB47 文献标志码：A 文章编号：1673-2928（2015）02-0013-03
2015年3月
第14卷第2期（总第74期）
安阳工学院学报
Journal of Anyang Institute of Technology
（）
1测试概述
谈到包装容器的造型设计，有人往往认为就
是一个简单的瓶子设计，无须高技术含量，无须经
验。实际上，日用洗涤用品属于快速消耗品。据
统计，仅仅联合利华旗下的日用洗涤类产品国内
年销售量为 5亿瓶左右，平均每分钟灌装 120～
240瓶（因瓶型不同数据有所波动）。另此，此行业
一般为集中灌装后分销。以上行业特点，意味着
包装容器要适应高效率的快速吹塑工艺线（120～
192瓶/分钟）、高速理瓶机（400～450瓶/分钟）、高
速贴标线（大约 300瓶/分钟）、高速灌装线（大约
250瓶/分钟）、适应长途运输需求，运输测试等要
求。因此在保证高效率的前提下，一致性、高质量
的容器需满足一系列的实验室、生产实际等测试
才能判断为合格产品。任何环节出现问题意味着
新项目存在缺陷，需要及时改进处理。
包装容器的测试项目很多，基本为两大类。
第一，满足尺寸性要求的测试项目，如瓶盖配合、
外箱配合等。第二，满足功能性要求的测试项目，
如抗压测试、密封性测试、环境开裂耐受性测试、
抗氧化阻隔保护内容物测试、抗跌落测试等。还
要符合高速理瓶、贴标、灌装、上盖、装箱、码垛等
生产实际的测试 [1]。其中，耐环境应力开裂（Envi⁃
ronmental Stress Crack Resistance）简称ESCR测试，
使塑料暴露于化学介质中[2]，模拟极端苛刻条件下
的仓储运输表现。影响此项测试结果的因素较
多，本文从容器原材料及瓶型角度展开开裂测试
实验并对其分析，为企业选择原材料及瓶型评估
提供参考依据。
2测试方法及条件
根据ESCR测试方法，遵循以下要求：
测试样品：空瓶常温保存72h
测试溶剂：指定溶剂或实际产品料体。
测试溶剂填装量：90%的满容量
测试环境：60℃（140℉）
测试时长：企业标准（如利洁时：7天；联合利
华：3天；庄臣：15天）或实际需求。
此次测试选择 3种代表性的圆瓶、椭圆瓶、方
瓶（见图 1、图 2、图 3），分别采用原料牌号 Mar⁃
lex50100、Marlex5502、Basell5831D、CSPC5621D进
行打样，共产生出 12类样品。每类样品挑选 40
个，指定洗洁精为测试料体，在恒温60°烘箱，单层
整齐摆放，测试时长 7天，其中一个样品出现开裂
即为不合格。
图1瓶型1 图2 瓶型2
图3 瓶型3
安阳工学院 2015年
3测试数据及分析
在7天的耐环境应力开裂测试中，分别对同一
瓶型不同原料的样品和不同瓶型相同原料的样品
展开测试。
同一瓶型不同原料
同一瓶型不同原料测试结果见图4.
从图4中可以看出：同一个瓶型因为选择原料
的不同，发现样品开裂的时间有差异。CSPC5621D
和 Marlex5502 第三天有开裂，测试未过；Ba⁃
sell5831D第四天存在开裂，测试未通过；Mar⁃
lex50100在第14天未发现开裂，顺利通过测试。
不同瓶型相同原料
不同瓶型相同原料测试结果见图5。
从图5中，看似最简单最常见的瓶型1在测试
过程中的结果出人意料。原料为Marlex5502、Ba⁃
sell5831D、CSPC5621D瓶型 1均未通过，只有材料
Marlex 50100通过测试。原料为Marlex50100、Mar⁃
lex5502、Basell5831D、CSPC5621D的瓶型 2和瓶型
3都能顺利通过7天开裂测试，即使在第14天未也
发现开裂。
现对开裂渗透区进行分析，发现瓶型1在加热
过程中，较其他两个瓶型底部明显出现凸起，开裂
位置基本都出现在底部凸起与瓶身转折处，且方
向与加工合模线垂直（见图 6）。对开裂样品进行
如图 6位置的切割，测量截面区，裂纹位置的容器
壁厚从骤变到 mm（见图7）。
图6开裂缝及切割线
图4 同一瓶型不同材料测试结果
图5 不同瓶型相同原料测试结果
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第二期
图7切割截面
图8瓶型1开裂区曲率变化
同时用软件分析开裂区曲率分布[3]，可以看出
开裂纹与瓶子曲率突变区相互重合（如图8）。
分析可以看出，相对其他二种瓶型，圆形瓶子
在测试过程中更易产生瓶底凸起，与瓶身转折区
的曲率变化区相互叠加，同时加工工艺导致的壁
厚分布不均，三者相互作用使其在骤变区形成内
应力[4]集中，产生开裂。
4小结
通过对以上数据的分析和对开裂区调查及软
件分析，得出以下结论。影响ESCR测试通过与否
的因素有：
1）材料，分子结构、聚合方式等因素导致材料
本身耐受性区别，不同牌号塑料本身的ESCR很不
相同，势必影响生产加工出的包装容器。
2）壁厚分布，壁厚分布不均匀导致应力集中，
同等条件下，开裂概率更高；
3）瓶型设计的不同，导致底部加热变形量的
差异，部分瓶型变形量大，产生应力，诱发开裂。
因此在设计阶段有目的地加强底部强度，以防止
加热变形，同时引导瓶底与瓶身过渡区的平滑过
渡，避免曲面骤变。
参考文献:
[1]郭彦峰.包装测试技术[M].北京：化学工业出版社，2006.
[2]周维祥.塑料测试技术[M].北京：化学工业出版社，1996.
[3]李杨，陈曲.基于SolidWorks的包装容器快速设计——以
红酒瓶设计为例[J].包装学报，2012(1):53-56.
[4] H T Wang，B R Pan, Q G Du. The strain in the test environ⁃
mental stress cracking of plastics[J]. Polymer Testing，2003
(22)：125 -128.
An Analysis on ESCR Influence of Container Style and Material
ZHAO Ya1，ZHOU Yu1，YU Zhang-ling2
( Xinhua university, Hefei 230088, China；2. Artistic Vocational College of Anhui, Hefei 230001, China)
Abstract：Environmental Stress Crack Resistance (ESCR) has been tested on samples of packaging containerbased on the same bottle with different materials and the same material with different bottles. Reliable basis forenterprises selecting raw materials and evaluating the bottle type can be got by the test result that the impactanalysis of the raw material of packaging container, the wall thickness distribution and the type of bottle on thecrack position.
Key words：ESCR; container style; material
(责任编辑：郝安林）
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