Щоб витримала всі удари: тестуємо скляну тару на міцність

Скло входить до списку найкорисніших винаходів людства, що підтверджено вже кількома тисячоліттями застосування. Скляна тара – надзвичайно простий, екологічний, гігієнічний та естетичний спосіб зберігання для всіх різновидів продукції, а також транспортування на будь-які відстані без змін у якості.

Мало який природний чи синтетичний матеріал для виробництва контейнерів і посуду може зрівнятися зі склом за функціональними характеристиками. Скляні посудини знаходять застосування практично в усіх сферах людської діяльності, зокрема в промисловій галузі.

У виробництві скляних ємностей важать не тільки їх форма, колір і дизайн, а й показники міцності, дотримання стандартів тестування безпеки пляшок.

Варіанти тестування міцності і стійкості скляної тари

Перевірка на міцність і стійкість передбачає випробування упаковки на різноманітних типах навантажень у ситуаціях, максимально наближених до умов реального життя. Сюди входять:

1. Удари й падіння. Пляшки іноді падають із різної висоти або зіштовхуються з іншими предметами у процесі транспортування чи використання. Тестуванням на ударостійкість можна встановити, наскільки добре пляшка витримує такі фактори впливу.
2. Термічний вплив. Екстремальні температури можуть сильно впливати на міцність скла. Випробувавши пляшку, ми знатимемо, чи вона витримає зміни температури без пошкоджень.
3. Тиск і об’ємні зміни. Пляшки, в які розливають газовані напої, за нормами виготовляють стійкими до підвищеного тиску всередині. Тестування має підтвердити, що пляшка під тиском не розірветься.
4. Хімічна стійкість. Значна кількість рідин або речовин, взаємодіючи зі склом, впливають на його міцність. Перевіркою на хімічну стійкість можна встановити, наскільки скло вразливе скло до дії різних речовин.

Крім перелічених, є й інші види тестування, які допомагають визначити міцність і стійкість скляних пляшок у реальних умовах використання щодо безпечності й надійності продукту для споживачів. Завдяки випробуванням виробники скляної тари можуть розробляти пляшки з особливими характеристиками стійкості, особливо до ударів, що гарантує захист продукції.

Види напруги під час удару по поверхні скляної пляшки

Під час удару по поверхні скляної пляшки можуть виникати різні види напруги в матеріалі.

Ось деякі з них:

1. Тензійна напруга. Виникає в матеріалі зі збільшенням його розмірів. Під час удару по поверхні пляшки тензійна напруга може проявлятися в ділянках, що піддаються розтягненню, наприклад, на бортиках або біля місця удару.
2. Стискна напруга. Утворюється в матеріалі від його стискання. Під час удару на поверхню пляшки стискна напруга може виникати в ділянках, що піддаються стисканню внаслідок поширення ударної хвилі.
3. Зривна (розривна) напруга. Від дії цієї напруги матеріал розривається. Під час удару по поверхні пляшки зривна напруга може виникати в ділянках, де відбувається значна концентрація напруги, наприклад, у точці контакту з ударною поверхнею.
4. Крутна (коливальна) напруга. З’являється в матеріалі у разі обертальних навантажень. Під час удару по поверхні пляшки крутна напруга може виникати в ділянках, де відбувається обертальний рух пляшки, наприклад, у тих, що дотикаються до поверхні, на яку вона впала.

Тестування на ударну міцність

Випробування скляних пляшок на удар надзвичайно важливе в питанні якості й безпечності цієї тари. У рамках випробувань оцінюється міцність і стійкість пляшок до ударів під час транспортування, зберігання й використання. Передусім потрібно переконатися, що скляна упаковка може протистояти зовнішнім силам, не зазнаючи деформації чи руйнування. Основні параметри, котрі треба перевірити:

1. Міцність матеріалу – наскільки міцним є скло, з якого виготовлена пляшка. Це важливо, щоби пляшки не розривалися або не розбивалися у звичайних умовах експлуатації.
2. Стійкість до транспортних умов – у ситуаціях, які імітують ті, що трапляються під час транспортування (удари, падіння, зіткнення з іншими предметами), можна визначити, наскільки тара може їх витримувати й залишатися цілою.
3. Безпеку користувачів – випробуванням на удар також доцільно оцінювати ризики, пов’язані з можливим розбиттям пляшки. Процедура дає змогу визначити, чи розлітається скло безпечними фрагментами, щоб уникнути травм користувачів у разі пошкодження пляшки.
4. Відповідність стандартам безпеки – у різних країнах діють різні стандарти й вимоги щодо міцності і безпечності скляних пляшок. Випробування на удар допомагає виробникам переконатися, що їхня продукція відповідає цим нормам.

Тобто, імітуючи реальні ситуації, коли пляшки можуть випадково зіткнутися або впасти, це тестування гарантує стійкість і безпеку пляшки.

Читати характеристики тестера міцності скляних пляшок GBIT

Інструменти для випробувань скляної тари

У тестуванні на зовнішній вплив використовуються спеціалізовані інструменти й методи, розроблені для моделювання різних варіантів такого впливу. До цих методів належить випробування на удар маятником, що допомагає точно оцінити реакцію пляшки на раптові удари.

Метод випробування на ударну міцність будь-яких скляних ємностей застосовується відповідно до стандарту DIN 52295:2010 «Визначення опору ємностей маятниковому удару. Випробування за якісними та кількісними ознаками».

Ідеальний інструмент тестування – ударний копер GBIT (Glass Bottle Impact Tester) від французького виробника АТ2Е. Конструкція приладу відповідає закону збереження енергії, що є гарантією надійності випробувань. Стабільний і точний маятник може вільно обертатися й відпускатися, а маятниковий молоток ударяє по пляшці із силою, яка залежить від висоти його підйому.

Значення ударного імпульсу, рівня енергії або кута відхилення маятника зазначається виробником у технічній документації на конкретний вид скляної тари або в специфікаціях замовника на етапі приймання під час вхідного контролю. У цьому випадку використовується якісний метод, коли заздалегідь встановлюється відповідне значення й підраховується кількість зруйнованих зразків.

Але в деяких випадках тестування скляної пляшки потрібно проводити за методом, який передбачає поступове збільшення кута відхилення маятника до руйнування зразка. Тоді встановлюється точне значення ударного імпульсу зразка, за якого виникли перші ознаки руйнування.

Найважливіше в тестуванні скляних ємностей

Виробники повинні врахувати дефекти, які майже неминучі в процесі виробництва ємностей зі скла. А контролювати продукцію як виробникам, так і замовникам допоможе тестер міцності під час удару від компанії АТ2Е – сучасний і надійний прилад, що має зручний дизайн та захисний екран із нержавійної сталі. Найважливіше в його роботі – перевірка, чи зможуть скляні контейнери зберегти свою структурну цілісність у разі раптових ударів і навантажень. Цей пристрій діє як вартовий, тестуючи здатність скляної тари протистояти зовнішнім впливам, зокрема оцінюючи реакцію пляшок на раптові удари.

Євген Денисенко, експерт галузевої групи «Харчова промисловість» ХЛР