塑料餐具检测中抗冲击性能测试的实验方法与结果判定

塑料餐具因轻量化、耐化学性特点广泛应用于餐饮场景，日常使用中的碰撞、掉落易引发破损，抗冲击性能因此成为评估其耐用性与安全性的核心指标。抗冲击测试通过模拟实际冲击场景，量化材料吸收能量的能力，直接关联产品使用寿命与风险。本文聚焦塑料餐具检测中抗冲击性能测试的实验方法与结果判定，从样品准备、方法选择到结果计算，拆解关键环节，为检测人员提供可操作的实践指南。

实验前的样品与设备准备

样品制备需严格遵循GB/T 1843-2008或GB/T 1043.1-2008的尺寸要求。以一次性塑料餐具为例，悬臂梁试样为80mm×10mm×4mm（带V型缺口，深度2mm、角度45°），简支梁试样为80mm×10mm×4mm（无缺口或U型缺口）。制备时需用数控铣床加工缺口，保证边缘粗糙度Ra≤1.6μm——若缺口有毛刺，PS试样冲击强度会偏低30%以上。

样品需预处理：在23℃±2℃、相对湿度50%±5%环境中放置24小时，消除注塑残留的内应力。例如，未预处理的PP餐盒，冲击强度可能因内应力释放波动20%~30%，导致结果失准。

设备选择需匹配材料特性：悬臂梁试验机摆锤能量有0.5J、1J等，简支梁有1J、2J等。需用精度0.02mm的游标卡尺测量试样尺寸，用湿度计监控环境——若温度降至10℃，PVC试样冲击强度会从15kJ/m²骤降至3kJ/m²，结果无效。

冲击测试方法的选择：悬臂梁vs简支梁

悬臂梁（Izod）与简支梁（Charpy）的核心区别在于试样固定方式：悬臂梁一端固定，缺口朝摆锤；简支梁两端支撑，冲击点在中间。方法选择需结合材料脆性：PS、酚醛树脂等脆性塑料适合悬臂梁（缺口放大缺陷），PP、PE等韧性塑料适合简支梁（模拟压砸场景）。

例如，PS餐勺脆性大，悬臂梁测试可准确测缺口断裂能量；PP餐盒韧性强，简支梁测试更贴合实际碰撞（如盒体被勺子砸中中间）。若选错方法，用简支梁测PS餐勺，可能因试样未断裂无法获有效数据。

悬臂梁冲击测试的具体操作步骤

试样安装时，缺口朝向摆锤，边缘与夹具前端对齐（误差≤0.1mm）——偏移会导致冲击点偏离缺口，结果无效。摆锤选择需计算能量：如PS餐勺估计冲击强度5kJ/m²，试样缺口宽8mm、厚4mm，所需能量=5×10³×0.008×0.004=0.16J，选0.5J摆锤（需大于估计值1.5倍）。

释放摆锤后，记录吸收能量，重复5次测试。去除最大值与最小值（偏差超20%需重测），取平均值。例如，5次结果0.15J、0.16J、0.17J、0.20J、0.14J，去除极值后平均0.16J。

简支梁冲击测试的具体操作步骤

先调整支撑间距：80mm长试样通常选40mm（误差≤0.5mm）——间距过大易变形，过小能量集中。带缺口试样安装时缺口朝下，中心与冲击点对齐（偏差≤0.2mm）。摆锤选择：PP餐盒估计冲击强度15kJ/m²，试样宽10mm、厚4mm，所需能量=15×10³×0.01×0.004=0.6J，选1J摆锤。

测试时，若试样未断裂（如PE材质），需换更大能量摆锤或增加支撑间距（如40mm改60mm），直至断裂。

冲击强度的计算与数据处理

悬臂梁冲击强度公式：a_I=E/(b×d)（E为吸收能量，b为缺口宽，d为厚度）。例如，E=0.16J，b=0.008m，d=0.004m，a_I=0.16/(0.008×0.004)=5kJ/m²。

简支梁公式：a_ch=E/(b×h)（h为厚度）。例如，E=0.6J，b=0.01m，h=0.004m，a_ch=0.6/(0.01×0.004)=15kJ/m²。

数据处理需注意单位转换（1kJ/m²=1000J/m²），若某数据与平均值偏差超20%，需排查样品缺陷（如气泡）并重测。

结果判定的标准与依据

判定需结合两标准：一是测试方法标准（如GB/T 1843-2008），要求实验条件符合温度、湿度；二是产品标准（如GB 4806.7-2016），客户通常要求PP餐盒≥10kJ/m²、PS餐勺≥3kJ/m²。结果≥要求值则合格，否则不合格。

同时关注断裂面：平整沿缺口延伸为有效；倾斜有拉丝（如PE）需检查摆锤能量——若PE断裂面有长拉丝，可能用了5J摆锤（应选2J），能量过剩导致结果偏高。

影响测试结果的关键因素分析

缺口质量：V型缺口深度从2mm变1.8mm，PS冲击强度从5kJ/m²升至7kJ/m²（缺口浅减少应力集中）。环境温度：PVC在0℃进入玻璃态，冲击强度骤降70%。试样均匀性：PP注塑温度过低，结晶度高，冲击强度从15kJ/m²降至10kJ/m²。操作人员技能：试样安装偏移0.5mm，结果可能偏低40%。

测试中常见问题的排查与解决

问题1：结果离散大（如3、5、4、7、2kJ/m²）。排查缺口深度或注塑工艺，解决方法：重新加工缺口一致的试样。问题2：试样未断裂。排查摆锤能量，解决方法：换更大能量摆锤。问题3：能量显示为0。排查摆锤卡滞或夹具过紧，解决方法：润滑转轴或调整夹具压力。问题4：断裂面不规则。排查冲击点偏移或试样缺陷，解决方法：调整安装位置或换无缺陷试样。