基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)下增加回收啤酒瓶原型復(fù)用率工藝的研究

曾忠斌，郭宏星，李麗莎，楊京亭，王亞男

基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)下增加回收啤酒瓶原型復(fù)用率工藝的研究

曾忠斌1,2，郭宏星3，李麗莎1,2，楊京亭4，王亞男1

（1.甘肅省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，蘭州 730000；2.國(guó)家包裝產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（蘭州），蘭州 730000；3.青島啤酒武威責(zé)任有限公司，甘肅 武威 733000； 4.北京華宇達(dá)玻璃技術(shù)應(yīng)用研究院，北京 100000）

穩(wěn)定啤酒企業(yè)使用的可回收玻璃啤酒瓶的物理力學(xué)性能，增加瓶體表面美觀及光滑度，減少重復(fù)使用過(guò)程中爆瓶的概率，保障消費(fèi)安全。通過(guò)模擬消費(fèi)周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，在回收舊啤酒瓶清洗后到灌裝前磨損最嚴(yán)重的灌裝線上，加裝研發(fā)的設(shè)備，將一種安全的氧化OPE蠟乳液均勻涂覆在瓶體表面，并重復(fù)灌裝—周轉(zhuǎn)—清洗—灌裝整個(gè)循環(huán)過(guò)程，采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。通過(guò)采集各循環(huán)輪次中試驗(yàn)組和對(duì)照組的測(cè)試數(shù)據(jù)分析可知，經(jīng)過(guò)工藝改進(jìn)后的試驗(yàn)組，每輪次都直觀可見(jiàn)瓶體表面明亮如新瓶，其物理力學(xué)性能各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)明顯優(yōu)于對(duì)照組的，試驗(yàn)組的重復(fù)使用次數(shù)比對(duì)照組的增加了2.5倍以上。該工藝可以有效降低回收舊啤酒瓶的表面摩擦因數(shù)，改善清洗后瓶體表面的滯澀現(xiàn)象，減少接觸磨損對(duì)瓶體產(chǎn)生的傷害，延緩力學(xué)性能的衰減速度，達(dá)到循環(huán)經(jīng)濟(jì)提倡的增加同目的重復(fù)使用的頻次，減少新瓶的使用量和成本。同時(shí)為修訂后的新GB 4544—2020《啤酒瓶》中增加的可回收舊瓶指標(biāo)要求提供穩(wěn)定質(zhì)量的工藝支持。

循環(huán)經(jīng)濟(jì)；可回收啤酒瓶；同目的使用；防磨損；原型復(fù)用；低碳經(jīng)濟(jì)；綠色包裝

在我國(guó)極力倡導(dǎo)循環(huán)型經(jīng)濟(jì)的大環(huán)境下，玻璃包裝制品憑借著密封性好、耐高溫、易消毒、可回收等物理特性，且能保持其內(nèi)容物最原始味道，以及具有惰性的化學(xué)性能等優(yōu)勢(shì)，被譽(yù)為可以100%回收利用且不會(huì)影響質(zhì)量和純度的良性、綠色、環(huán)境友好型包裝材料[1-2]。作為世界上最大的啤酒生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，我國(guó)食品接觸用玻璃包裝容器（瓶罐）產(chǎn)品中，啤酒瓶占據(jù)著70%以上的份額，約占啤酒包裝成本的30%[3]。2020年下半年以來(lái)，玻璃價(jià)格最高漲幅超過(guò)110%[4]，對(duì)終端企業(yè)造成很大的壓力。成本的控制是企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的根本策略，而降低生產(chǎn)物料的損消耗是企業(yè)全方位成本控制最有效、最直接的方式，最終結(jié)果是給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)收益。英國(guó)一項(xiàng)針對(duì)碳酸飲料包裝的研究顯示，如果重復(fù)使用玻璃瓶一次，減排效益就能達(dá)到40%；重復(fù)使用8次以上，減排貢獻(xiàn)可達(dá)65%[5]。

玻璃瓶罐是為數(shù)不多可以完全實(shí)現(xiàn)同目的多次重復(fù)利用的產(chǎn)品。在失去使用功能后回收可完全作為原始材料再次利用，能降低制造成本及節(jié)約自然資源，對(duì)保護(hù)環(huán)境帶來(lái)積極的影響[6]。每增加一次同目的使用頻次，可以降低可觀的成本支出，給企業(yè)帶來(lái)巨大利潤(rùn)空間。歷年來(lái)玻璃啤酒瓶使用量有增無(wú)減，對(duì)資源的消耗和環(huán)境的保護(hù)造成極大的壓力，如果玻璃瓶?jī)H作為一次性使用，由于其質(zhì)量和生產(chǎn)過(guò)程的高耗能，無(wú)法與其他材料在環(huán)境影響指數(shù)上媲美，若增加其重復(fù)使用率，則是很好的選擇。以巴西的軟飲為例的研究表明，玻璃瓶重復(fù)使用率達(dá)到40次會(huì)比其他包裝的環(huán)境效益更好[7]。對(duì)各啤酒企業(yè)而言，增加啤酒瓶的重復(fù)使用率是循環(huán)經(jīng)濟(jì)再利用的深度體現(xiàn)，是為節(jié)能降耗，減少碳排放所進(jìn)行的最有價(jià)值的技術(shù)革新[8]。

課題項(xiàng)目是在響應(yīng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，倡導(dǎo)增加過(guò)程中產(chǎn)品的同目的再利用率這一理念下，專(zhuān)門(mén)針對(duì)啤酒生產(chǎn)企業(yè)大量使用中的回收啤酒瓶研發(fā)的技術(shù)改造工藝。在滿足新GB 4544—2020《啤酒瓶》質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，增加其以初始狀態(tài)同目的多次使用頻次，解決因環(huán)保不達(dá)標(biāo)、改造成本高、產(chǎn)能下降等因素所帶來(lái)季節(jié)性缺貨的困擾，為啤酒企業(yè)緩解供需矛盾，解決燃眉之急；同時(shí)增加產(chǎn)品包裝附加值，減少一次性輕量瓶、新啤酒瓶的使用量，以及減少因制造所消耗的自然資源和碳排放。

1 理論依據(jù)

摩擦力分為靜摩擦、滾動(dòng)摩擦、滑動(dòng)摩擦等3種。摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度和壓力大小有關(guān)。假如2種固體材料之間相互施加的壓力非常大，那么固體摩擦就會(huì)造成表面的磨損。若2個(gè)運(yùn)動(dòng)面之間有一層潤(rùn)滑油，那么2個(gè)運(yùn)動(dòng)面不直接接觸，運(yùn)動(dòng)面與潤(rùn)滑油的分子之間的液體摩擦僅會(huì)產(chǎn)生極小的磨損[9]。

通過(guò)對(duì)啤酒瓶破裂原因的分析可知，啤酒瓶在重復(fù)使用中，摩擦、碰撞的表面磨損對(duì)瓶體造成的微裂紋是影響其質(zhì)量穩(wěn)定和使用壽命的主要因素。微裂紋的產(chǎn)生一般有以下誘因?qū)е拢好黠@的玻璃裂紋、外界鑲嵌物（夾雜）、玻璃與其他物體接觸痕（接觸損傷、摩擦損傷、撞擊損傷），以及玻璃制造過(guò)程中自身產(chǎn)生的結(jié)石和氣泡。從破裂的部位可分為玻璃瓶的內(nèi)表面、玻璃瓶的外表面[10]?；瑒?dòng)接觸時(shí)產(chǎn)生的擦傷應(yīng)力如圖1所示。擦傷是回收舊瓶在重復(fù)循環(huán)使用周期中，最容易受到的機(jī)械損傷，而產(chǎn)生微裂紋的誘因是接觸損傷、摩擦損傷、撞擊損傷。

圖1 擦傷應(yīng)力

1）接觸損傷如圖2所示。一種情況是由鈍的、不尖銳鋒利的硬物在垂直作用力下直接被擠壓進(jìn)玻璃里造成的，其特征是玻璃表面呈錐狀沖擊，形成循環(huán)狀裂紋。當(dāng)接觸范圍減小時(shí)，應(yīng)力水平和潛在損傷可能性增加。接觸損傷的另一種情況是尖銳的硬物被擠壓入玻璃里，其特征是玻璃表面呈鋸齒狀。

圖2 接觸損傷圖片（放大50倍）

2）當(dāng)有鈍的、堅(jiān)硬物體在玻璃表面滑動(dòng)，與玻璃表面產(chǎn)生摩擦，就會(huì)形成摩擦損傷，見(jiàn)圖3。其特征是連續(xù)的月牙狀的裂紋沿著公共軸線排列，月牙的方向指著摩擦物體滑動(dòng)的方向。但是如果玻璃表面有良好的表面保護(hù)處理，可以消除或降低這類(lèi)的損傷。溫度較高的或干凈的玻璃表面較易產(chǎn)生這類(lèi)的損傷。

3）撞擊損傷也叫劈裂損傷如圖4a所示，就是有尖銳的硬物在玻璃表面進(jìn)行滑動(dòng)，尖銳的硬物與玻璃表面摩擦產(chǎn)生損傷。其特征是玻璃表面直接裂開(kāi)一個(gè)口子，玻璃表面有尖銳裂縫如圖4b所示。這種情況的損傷造成的裂紋對(duì)玻璃的完整性的破壞是比較嚴(yán)重的，大多已不能再次承受較大外力負(fù)荷的沖擊，很容易破裂。

2 原因分析

接觸損傷和摩擦損傷是市面上啤酒瓶磨損常見(jiàn)的問(wèn)題，肉眼可見(jiàn)最直觀的是“表面磨損”現(xiàn)象，因磨損次數(shù)、強(qiáng)度、時(shí)間等不同，輕微的損傷不易看到，個(gè)別瓶磨損十分嚴(yán)重，表面呈現(xiàn)劃痕、擦痕、磨痕等，使得瓶體外觀失去玻璃應(yīng)有的光澤、通透、明亮效果。造成這種現(xiàn)象的原因主要有：啤酒瓶在回收環(huán)節(jié)中人工的粗暴裝卸、在洗瓶機(jī)內(nèi)翻滾磨損[11]、在灌裝線上摩擦碰撞、產(chǎn)品運(yùn)輸半徑過(guò)長(zhǎng)、消費(fèi)者使用方式不當(dāng)?shù)取?/p>

圖3 摩擦損傷圖片（放大50倍）

圖4 撞擊損傷圖片（放大50倍）

通過(guò)對(duì)整個(gè)循環(huán)流通環(huán)節(jié)的診斷，瓶子外表接觸互碰、互磨最多的情況發(fā)生在回收物流和啤酒廠灌裝線上這2個(gè)環(huán)節(jié)。出現(xiàn)擦傷、磨損的部位大多集中在瓶體周長(zhǎng)最大處，如：瓶跟或瓶肩，一般視瓶形而異。長(zhǎng)時(shí)間多次和連續(xù)的磨損，會(huì)在易接觸的部位形成一圈磨砂狀擦傷痕跡，而這種磨痕的寬窄和連續(xù)性基本反映出啤酒瓶的損傷程度。隨著周轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)的增加，瓶子接觸部位的磨砂狀痕跡也隨著變寬、連續(xù)、變深而形成環(huán)狀。如圖5所示，瓶身上的環(huán)狀磨痕不但影響著瓶子的質(zhì)量，也嚴(yán)重影響了成品啤酒的外在感觀。

3 工藝線路

摩擦力的大小與接觸面粗糙程度和接觸面的壓力有關(guān)。清洗后的啤酒瓶表面滯澀感明顯，這種狀態(tài)下的每次接觸都會(huì)對(duì)瓶體產(chǎn)生損傷，逐漸衰減瓶子的強(qiáng)度。在高速傳送灌裝線上的瓶子，因表面摩擦力大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)倒瓶、澀滯、擠爆現(xiàn)象。課題組需要選擇用適合的潤(rùn)滑劑和涂覆方式來(lái)解決表面滯澀問(wèn)題。

3.1 潤(rùn)滑劑的選擇

用于表面潤(rùn)滑的有機(jī)物種類(lèi)很多。水性潤(rùn)滑劑雖然成本低，但不易于在物體表面長(zhǎng)時(shí)間留置。油性潤(rùn)滑劑雖然潤(rùn)滑效果優(yōu)于水性潤(rùn)滑劑，但其不易在物體表面固化，影響后續(xù)貼標(biāo)效果。能夠滿足潤(rùn)滑要求的材料考慮使用OPE蠟乳液作為噴涂劑。該噴涂劑具有黏度低，熱穩(wěn)定性好，在常溫下的抗?jié)裥阅芎茫瘜W(xué)性能穩(wěn)定，電性能優(yōu)良，有著抗刮傷能力、耐摩擦性能，可降低表面張力及改善成品外觀，且符合食品安全性能。

3.2 涂覆方式

物體表面處理工藝有噴砂、拋丸、磨光、滾光、拋光、刷光、噴涂、刷漆、抹油。選用的涂覆方式能將噴涂劑留置在玻璃瓶表面，且必須滿足快速附著、快速干燥、分布均勻、用量經(jīng)濟(jì)、不影響灌裝效率、改造成本低、可以長(zhǎng)期使用等要求，因此課題組考慮噴涂方式。通過(guò)壓縮空氣將噴涂劑壓縮成霧狀噴出，由設(shè)置的噴頭均勻噴覆在網(wǎng)帶傳送穿過(guò)噴涂機(jī)的每一只玻璃瓶上，形成具有潤(rùn)滑性的保護(hù)層，來(lái)達(dá)到預(yù)期效果。

3.3 應(yīng)用條件

噴涂劑可以使用在干和濕的玻璃瓶體上，其操作溫度為10～50 ℃，用量取決于被噴涂的瓶子數(shù)量及尺寸。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)及結(jié)合網(wǎng)帶的運(yùn)行速度，電腦控制噴涂量，可用于已有涂層的新玻璃瓶以及使用多次回收的舊玻璃瓶。

3.4 工藝流程

啤酒的灌裝和流通2個(gè)環(huán)節(jié)中，流通消費(fèi)環(huán)節(jié)的磨損是不可控的，只能靠消費(fèi)者的安全防范意識(shí)輕拿、輕放來(lái)減少外力沖擊和損傷，該環(huán)節(jié)只能順其自然。課題組考慮從磨損最多的灌裝線環(huán)節(jié)入手，在清洗過(guò)后到灌裝前，網(wǎng)帶上理瓶機(jī)將清洗后的瓶子排列成單行輸送，在這段區(qū)間內(nèi)進(jìn)行工藝改造。如圖6所示，模擬清洗―消毒―檢測(cè)―灌裝―加蓋―殺菌―貼標(biāo)―清空（人工）―周轉(zhuǎn)（人工）―清洗環(huán)節(jié)，在線重復(fù)上述操作并驗(yàn)證效果。

圖5 磨損典型圖片

圖6 工藝流程

3.5 設(shè)備安裝

課題組在不影響灌裝網(wǎng)帶傳送速度、物料周轉(zhuǎn)，便于人員巡視操作等較寬敞位置，將研發(fā)的“回收瓶涂覆”[12]設(shè)備（圖7a），“騎跨”狀安裝于單只瓶子通過(guò)的傳輸通道網(wǎng)帶上。內(nèi)置噴頭固定在涂覆設(shè)備內(nèi)部，分別置于傳輸通道兩側(cè)。每個(gè)噴頭的噴液口均朝向傳輸通道，連接噴頭管子的另一端連接控制制備柜中的噴涂劑料桶，通過(guò)涂噴劑輸送裝置經(jīng)噴液口將噴涂劑噴涂至通過(guò)傳輸通道網(wǎng)帶的瓶體外壁上。

在傳輸通道的兩側(cè)均設(shè)有傳感器，并與控制制備柜連接，傳感器用于感應(yīng)各噴頭噴液口處是否有瓶體通過(guò)，以控制噴頭開(kāi)關(guān)。當(dāng)傳輸網(wǎng)帶運(yùn)行時(shí)，噴涂柜上的傳感器感應(yīng)到有瓶體通過(guò)時(shí)，位于噴涂柜內(nèi)兩側(cè)的噴頭開(kāi)始向通過(guò)該處的瓶體噴出OPE蠟噴涂劑；當(dāng)傳感器感應(yīng)不到瓶體時(shí)，各噴頭則關(guān)閉，不再噴出OPE蠟噴涂劑（圖7b）。

圖7 工藝設(shè)備安裝示意圖

4 測(cè)試方案

根據(jù)既定目標(biāo)，課題組設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)方案：將試驗(yàn)分為2組，一組為試驗(yàn)組（有涂覆工藝），一組為對(duì)照組（無(wú)涂覆工藝），按循環(huán)輪次對(duì)樣品進(jìn)行外觀、表面光滑度、抗沖擊、耐內(nèi)壓力等4個(gè)項(xiàng)目的檢測(cè)，分別統(tǒng)計(jì)2組檢測(cè)數(shù)據(jù)。在各項(xiàng)物理性能指標(biāo)均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，可以重復(fù)使用的輪次，以研判該工藝對(duì)可回收舊啤酒瓶在重復(fù)循環(huán)使用中的效果。由于啤酒瓶在流通環(huán)節(jié)磨損的不確定性，回收后洗瓶線上的摩擦及所用清洗劑對(duì)瓶體的去污、漬等清潔作用，可磨耗掉部分涂覆的材料，且在實(shí)際灌裝線上新、舊瓶同時(shí)使用，為驗(yàn)證該工藝的持續(xù)效果，課題組對(duì)每輪次的試驗(yàn)組都進(jìn)行該工藝處理。

4.1 測(cè)試目的

GB 4544—2020中對(duì)啤酒瓶的物理力學(xué)性能有著全方位的質(zhì)量控制指標(biāo)要求。從瓶子在不同的情形，不同的受力方面，不同環(huán)境條件下，對(duì)瓶子進(jìn)行了具體的指標(biāo)控制，并用相應(yīng)的檢測(cè)方法來(lái)驗(yàn)證其是否滿足各種不同的使用情形。從外部碰撞的“抗沖擊”，帶有正壓灌裝沖擊的“耐內(nèi)壓”；在灌裝時(shí)，壓蓋、運(yùn)輸過(guò)程中打包碼垛垂直受力的“垂直負(fù)荷強(qiáng)度”；在灌裝高溫殺菌和低溫冷藏使用環(huán)境下，因溫度波造成的溫差的“抗熱震性能”。這4項(xiàng)物理機(jī)械指標(biāo)基本涵蓋了啤酒瓶在整個(gè)使用環(huán)節(jié)中所應(yīng)承受和遇到的各種外力因素。

4.2 樣品信息

試驗(yàn)用樣品為符合GB 4544—2020《啤酒瓶》[13]要求中可回收啤酒瓶（B瓶）新瓶指標(biāo)要求，試驗(yàn)樣品數(shù)量：6 000只新瓶，3 000只為試驗(yàn)組，3 000只為對(duì)照組，容量為525 mL。

4.3 檢測(cè)順序

考慮瓶體磨損的發(fā)生及發(fā)現(xiàn)是漫長(zhǎng)而微乎其微的，拉開(kāi)采樣檢測(cè)間隔以便觀察數(shù)據(jù)變化。全部瓶子完整通過(guò)一次工藝流程要求的工藝步驟為一個(gè)輪次的循環(huán)。每3個(gè)輪次后取出20只樣品作為本次循環(huán)的檢測(cè)樣品，其余瓶全部繼續(xù)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。分別從第0、3、6、9、12、15、18、21輪次取對(duì)照組和試驗(yàn)組樣品。樣品分配：外觀（全檢1#—20#）→滑動(dòng)角（1#—18#）→抗沖擊（1#—10#）→耐內(nèi)壓力（11#—20#）。

5 結(jié)果與分析

5.1 外觀

所有抽取的樣品先做外觀檢查，剔除目測(cè)瓶體有損傷和明顯裂紋的樣品，不參與后續(xù)檢測(cè)項(xiàng)目，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)組和對(duì)照組的樣品進(jìn)行外觀比對(duì)拍照。通過(guò)圖8可以直觀看出，采用涂覆工藝的試驗(yàn)組，在經(jīng)過(guò)15～18輪次灌裝后的外觀磨損情況，與未做涂覆工藝的對(duì)照組第6輪次灌裝后的磨損情況相似。說(shuō)明該工藝有效地防止了啤酒瓶表面的磨損，起到了外觀美化增值的作用。

5.2 表面光滑度（滑動(dòng)角）

玻璃容器表面摩擦力的大小決定著產(chǎn)品在使用、運(yùn)輸、周轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)中瓶與瓶接觸時(shí)的損傷。通過(guò)該項(xiàng)目的檢測(cè)，可以驗(yàn)證課題工藝對(duì)玻璃瓶體表面處理的效果，同時(shí)可根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整噴涂液劑量的工藝參數(shù)，以達(dá)到噴涂液使用成本和噴涂效果的最優(yōu)狀態(tài)?；瑒?dòng)角是行業(yè)內(nèi)評(píng)估玻璃容器表面光滑度量值的一種常用指標(biāo)。

圖8 外觀效果對(duì)比

課題組自定方法：取每組3只樣品，分6組測(cè)試，將瓶子軸向水平放置成“品”字形，避開(kāi)?？p線、花紋、凹凸不平面；當(dāng)上層瓶子滑動(dòng)至設(shè)備觸發(fā)桿時(shí)讀取設(shè)備傾斜角度或系數(shù)示值。檢測(cè)設(shè)備為摩擦因數(shù)測(cè)試儀（美國(guó)Agr公司）。

通過(guò)表1中滑動(dòng)角測(cè)試結(jié)果可以明顯看出，采用涂覆工藝技術(shù)處理后的試驗(yàn)組，在各輪次的檢測(cè)值穩(wěn)定在10°～15°；而對(duì)照組在經(jīng)過(guò)3個(gè)輪次后，滑動(dòng)角測(cè)試已經(jīng)大于20°了。

5.3 抗沖擊

抗沖擊性能體現(xiàn)了玻璃容器產(chǎn)品抵抗沖擊負(fù)荷作用的能力，是玻璃容器使用安全性的特征性指標(biāo)。該指標(biāo)越高，表示玻璃容器在使用與運(yùn)輸過(guò)程中，抗外力擊打性能越好，安全性越高?？箾_擊值低的玻璃容器，在生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過(guò)程中容易因輕微碰撞而引起破裂。當(dāng)盛裝帶壓飲品時(shí)，如啤酒、汽水等，玻璃容器會(huì)在壓力下引發(fā)瓶身爆裂，危及使用人的安全。依據(jù)GB/T 6552—2015《玻璃容器抗機(jī)械沖擊試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[14]要求，確定沖擊部位為瓶身中部，沖擊能量設(shè)定為0.6 J，沖擊點(diǎn)避開(kāi)合縫線，三下沖擊未破裂為通過(guò)，破裂則為未通過(guò)。檢測(cè)設(shè)備為沖擊試驗(yàn)機(jī)（美國(guó)Agr公司）。

通過(guò)表1中抗沖擊檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，采用涂覆工藝技術(shù)處理后的試驗(yàn)組在第12輪次后出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)要求（0.6 J）的破損；無(wú)涂覆處理的對(duì)照組在第6輪次時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)了不符合標(biāo)準(zhǔn)要求（0.6 J）的破損。

5.4 耐內(nèi)壓力

耐內(nèi)壓力是玻璃容器類(lèi)產(chǎn)品中重要的安全指標(biāo)之一。由于玻璃容器內(nèi)的飲料或啤酒中含有的二氧化碳?xì)怏w，會(huì)從玻璃容器內(nèi)部形成內(nèi)壓力。同時(shí)在使用過(guò)程中，由于受到冷熱溫差的影響，在玻璃容器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生壓力波動(dòng)，在灌裝、運(yùn)輸、消費(fèi)使用過(guò)程中發(fā)生爆瓶傷人事故。為了保證安全使用，必須要求玻璃容器能夠耐受一定的內(nèi)壓力。依據(jù)GB/T 4546—2008《玻璃容器耐內(nèi)壓力試驗(yàn)方法》[15]方法B課題組取破損最大值記錄。檢測(cè)設(shè)備為玻璃容器內(nèi)壓力試驗(yàn)機(jī)（美國(guó)Agr公司）。

通過(guò)表1中耐內(nèi)壓檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，采用涂覆工藝處理后的瓶子在第15個(gè)輪次時(shí)耐內(nèi)壓破損平均值與無(wú)涂覆處理的對(duì)照組第9輪次的耐內(nèi)壓破損平均值接近；對(duì)照組在第6輪次時(shí)出現(xiàn)了低于標(biāo)準(zhǔn)要求的1.6 MPa的破損；試驗(yàn)組則在第15輪次時(shí)才出現(xiàn)低于標(biāo)準(zhǔn)1.6 MPa的破損。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

Tab.1 Test data

注：試驗(yàn)3表示試驗(yàn)組第3輪，依次類(lèi)推。

試驗(yàn)組中的抗沖擊和耐內(nèi)壓指標(biāo)的穩(wěn)定性與瓶體表面摩擦因數(shù)的穩(wěn)定性有著直接關(guān)系?？梢钥闯霰砻婀饣确€(wěn)定在滑動(dòng)角度小于15°的范圍內(nèi)，抗沖擊和耐內(nèi)壓2項(xiàng)指標(biāo)可以持續(xù)穩(wěn)定到第15～18輪次后才出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)判定的破損數(shù)；對(duì)照組則在第5～7輪次時(shí)就出現(xiàn)了不符合標(biāo)準(zhǔn)判定的破損數(shù)，在實(shí)際灌裝線上對(duì)照組在第5個(gè)輪次時(shí)，需淘汰舊瓶補(bǔ)充新瓶用量。隨著試驗(yàn)的繼續(xù)進(jìn)行，試驗(yàn)組這2項(xiàng)指標(biāo)的衰減速度也明顯緩于對(duì)照組的，循環(huán)使用頻次達(dá)到了20輪次以上，是對(duì)照組的2.5倍。若采用新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)可回收舊瓶的指標(biāo)要求：耐內(nèi)壓≥1.0 MPa，抗沖擊≥0.3 J判定的話，則經(jīng)工藝處理后的回收舊瓶實(shí)際使用頻次還會(huì)相應(yīng)增加。

6 結(jié)語(yǔ)

歷時(shí)20余年修訂的GB 4544—2020《啤酒瓶》的發(fā)布實(shí)施，統(tǒng)籌兼顧了安全生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的“再利用”原則，刪除了啤酒瓶回收使用2年的期限，更注重對(duì)可回收舊瓶使用過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)控，彌補(bǔ)了檢測(cè)指標(biāo)的缺失。但該項(xiàng)指標(biāo)在實(shí)際應(yīng)用中的結(jié)果是否具有批量的代表性，質(zhì)量水平是否能滿足消費(fèi)安全不得而知。通過(guò)該工藝的應(yīng)用可使瓶體磨損造成的劃痕明顯減少，表面光滑度的增加可降低灌裝線上擠爆瓶的概率。在穩(wěn)定整體質(zhì)量水平的前提下，延緩回收舊瓶承載外力性能的衰減速度，填補(bǔ)了有指標(biāo)要求而無(wú)配套工藝保障的缺憾，消除了啤酒廠對(duì)使用回收舊瓶質(zhì)量不穩(wěn)定的顧慮，發(fā)揮了玻璃容器原型復(fù)用的優(yōu)勢(shì)，節(jié)約包裝成本及制造資源、降低能耗、減少碳排放。

限于檢測(cè)該工藝涂覆效果的方法，對(duì)調(diào)整工藝參數(shù)精度所需數(shù)據(jù)還不夠精確。下一步探求可直接測(cè)量涂覆厚度的方法及檢測(cè)設(shè)備，細(xì)化工藝參數(shù)，調(diào)試更經(jīng)濟(jì)的噴涂劑用量。在確保最優(yōu)效果的前提下，降低使用該工藝所產(chǎn)生的成本。

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Increasing Prototype Reuse Rate of Recycled Beer Bottles under Recycling Economy

ZENG Zhong-bin1,2, GUO Hong-xing3, LI Li-sha1,2, YANG Jing-ting4, WANG Ya-nan1

(1. Gansu Research Institute of Product Quality Supervision and Inspection, Lanzhou 730000, China; 2. National Packaging Product Quality Inspection and Testing Center (Lanzhou), Lanzhou 730000, China; 3. Tsingtao Beer Wuwei Co., Ltd., Gansu Wuwei 733000, China; 4. Beijing Huayuda Glass Technology Application Research Institute, Beijing 100000, China)

The work aims to stabilize the physical and mechanical properties of recyclable glass beer bottles used by beer enterprises, increase the beauty and smoothness of the bottle surface, reduce the probability of bottle bursting during reuse, and ensure consumption safety. By simulating the consumption turnover link, the researched and developed equipment was assembled onto the filling line with the most serious wear after recycling old beer bottles after cleaning and before filling. A layer of safe oxidized OPE wax emulsion was applied to the bottle surface. The entire cycle process of filling-turnover-cleaning-filling was repeated to collect test data. By collecting and analyzing the test data of the test group and the control group in each cycle, in the test group after the process improvement, the bottle surface was as bright as a new bottle in each round. Their physical and mechanical properties were significantly better than those of the test group. In the control group, the number of repeated use increased by more than 2.5 times compared with the control group. This process can effectively reduce the surface friction coefficient of recycled old beer bottles, improve the stagnation phenomenon on the bottle surface after cleaning, reduce the damage to bottles caused by contact wear, delay the decay speed of mechanical properties, and increase the same-purpose use frequency advocated for circular economy and reduce the use and cost of new bottles. At the same time, it provides stable quality process support for the index requirements of recyclable old bottles added in the revised new GB4544-2020 Beer Bottles.

circular economy; recyclable beer bottles; same-purpose use; anti-wear; prototype reuse; low-carbon economy; green packaging

TB484.5；TQ171.76；TS206.4

A

1001-3563(2023)13-0253-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.13.030

2022?11?17

國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2019MK073）

曾忠斌（1970—）女，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槭称方佑|用相關(guān)包裝產(chǎn)品的檢驗(yàn)研究與監(jiān)督管理。

責(zé)任編輯：曾鈺嬋