玻璃瓶的成型工藝知多少？

時(shí)間：2022-08-18作者：廣州錦祿包裝制品有限公司瀏覽：261

在人類的發(fā)展中，玻璃已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，玻璃是較不可思議和較有用的材料之一，它已經(jīng)被使用到人類的每一個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，我們也知道，玻璃是一種人造材料。空心玻璃可以應(yīng)用到很多不同的領(lǐng)域，我們將其分成三類：I類，II類，III類。
玻璃類型是根據(jù)玻璃成分和內(nèi)表面處理的不同來(lái)區(qū)分
       他們的不同是由于采用了不同的玻璃成分系統(tǒng)。I類玻璃是硼硅酸鹽玻璃, II類和III類是鈉鈣硅酸鹽玻璃。至于II類和III類，II類主要是在III類的基礎(chǔ)上，通過(guò)SO3或者NH4SO4粉末對(duì)瓶?jī)?nèi)表面進(jìn)行了脫堿處理。（注：脫堿處理的目的主要是改善玻璃瓶的耐水性，以適用于裝中性到弱堿性的注射液），對(duì)于化妝品玻璃包裝，使用的主要是III類玻璃，這是考慮到化妝品內(nèi)盛物對(duì)玻璃的侵蝕較少。
       一、鈉鈣玻璃原材料構(gòu)成
       玻璃的主要原材料有砂，純堿，方解石，長(zhǎng)石， 這些占據(jù)了玻璃原材料中98%以上。而其他的小料還包括有澄清劑、著色劑、脫色劑等等。另外, 感謝于玻璃的強(qiáng)大能力, 我們?yōu)榱搜h(huán)使用玻璃，減少能耗，也將碎玻璃作為我們其中一種主要的原材料(一般范圍在0%-50%, 有時(shí)甚至**, )。這也是為什么我們說(shuō)玻璃是一種對(duì)環(huán)境友好的材料。我們可以從下表中清晰看到每種原材料的功能。

原材料的主要功能和其在玻璃熔化中的作用
       二、鈉鈣玻璃熔化工藝
       1、配合料制備 
       配料房是在混合料進(jìn)入窯爐前，將玻璃原材料根據(jù)要求放置在不同的料倉(cāng)。該工藝步驟如圖所示：
 
熔化過(guò)程
       步驟 1：通過(guò)火車或者卡車將原材料運(yùn)到玻璃配料房，通過(guò)目視檢測(cè)和樣品檢測(cè)去確保尺寸和成分符合。
       步驟2：原材料料被放置到各自的卸貨點(diǎn)，然后通過(guò)升降機(jī)傳送到配料房，最后運(yùn)送到各自的料倉(cāng)。
       步驟3：在進(jìn)入窯爐前，原材料通過(guò)各自料倉(cāng)下的電子稱，按批次和配比配料
       步驟4：通常情況下，每次稱量一種原材料，同時(shí)批次要準(zhǔn)確。
       步驟5: 稱的靈敏度是日常監(jiān)視的，同時(shí)每個(gè)星期也都會(huì)校準(zhǔn)，以此來(lái)確保精確度。
       步驟6: 一旦稱量完成，原材料就會(huì)被輸送到混合機(jī)。
       步驟7: 在某些工廠，碎玻璃是在混合后才加入，目的是較小化碎玻璃對(duì)混合機(jī)的磨損。
       步驟8: 混合后的混合料，會(huì)被通過(guò)水平皮帶或者單軌電車運(yùn)輸?shù)礁G爐。
       步驟9: 為了減少傳輸過(guò)程中的粉塵、分層和飛料，常常在攪拌前會(huì)加入適當(dāng)水分
       步驟10: 濕料增強(qiáng)了窯爐中的配料控制，這對(duì)于有效熔化是非常有利的。
       2、熔化過(guò)程
       混合料是通過(guò)加料機(jī)持續(xù)的加入到窯爐中去的。
       -~100°C ：混合料干燥 (~濕度約在4%)
       -~700°C ：碳酸鹽間的固相反應(yīng) 
       從 800°C開(kāi)始：碳酸鹽的消除和與二氧化硅間的反應(yīng)（大概占重量的16%）
       從850°C開(kāi)始：通過(guò)碳對(duì)硫酸鹽和氧化鐵進(jìn)行還原反應(yīng)
       從 1200°C開(kāi)始, 澄清同時(shí)伴隨著二氧化硅的溶擴(kuò)
       在鈉鈣硅玻璃容器行業(yè)中，主要有兩種窯爐，馬蹄焰爐和橫火焰爐。下圖展示了馬蹄焰蓄熱室窯爐的結(jié)構(gòu)
 
馬蹄焰爐
       這種窯爐有兩個(gè)小爐，并肩處于窯爐的后墻，而蓄熱室則位于窯爐的后面。每個(gè)小爐裝備有2-4支加熱槍，這些加熱槍根據(jù)窯爐尺寸的不同，可以使用不同燃料，像重油、天燃?xì)狻；鹧鎻囊粋?cè)的小爐出來(lái)，然后180°拐彎，從另外一個(gè)小爐出去?；鹧婧蛷U氣走過(guò)的路線就像一個(gè)水平的“U”。這種設(shè)計(jì)使到燃燒氣體在窯爐中有一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的停留時(shí)間，從而節(jié)省了能源。
       該款窯爐同時(shí)裝備了助燃空氣預(yù)熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)就是我們常說(shuō)的蓄熱室。蓄熱室使得我們能夠重新使用燃燒后的廢氣的熱能。兩個(gè)蓄熱室中的一個(gè)，吸取燃燒廢氣中（大概1300℃）的熱量，從而加熱蓄熱室內(nèi)的格子體耐火材料。而助燃空氣則通另外一個(gè)蓄熱室進(jìn)入窯爐。經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，助燃空氣和燃燒廢氣的流動(dòng)會(huì)換向。助燃空氣流經(jīng)剛被廢氣加熱的蓄熱室進(jìn)入窯爐，儲(chǔ)存在格子體中的熱量就會(huì)傳遞到助燃空氣中，對(duì)空氣進(jìn)行加熱。通過(guò)耐火材料這樣的熱交換，能量就能保存和重復(fù)利用。
       3、用于將熔化好的玻璃輸送到成型機(jī)器的供料道
       一般情況下，對(duì)于容器玻璃成型來(lái)說(shuō)，從窯爐出來(lái)的玻璃的溫度太高。所以熔化好的玻璃首先流進(jìn)耐火材料流道，也就是我們所說(shuō)的供料道（見(jiàn)下圖），供料道的作用是將玻璃冷卻到工作溫度，同時(shí)使冷卻后的玻璃溫度均勻。
供料道的其中一種設(shè)計(jì)樣式
       在供料道內(nèi)，熱均勻性良好的玻璃將會(huì)被剪刀系統(tǒng)剪成料滴，然后進(jìn)入成型機(jī)器，較終成型為瓶狀玻璃。
       三、成型工藝
       玻璃瓶罐的成型過(guò)程是指一系列的動(dòng)作組合（包括機(jī)械的，電控的等），在給定的編程順序重復(fù)進(jìn)行，目標(biāo)是制造一個(gè)具有預(yù)期的特定形狀的瓶罐。目前玻璃瓶罐容器的生產(chǎn)有兩個(gè)主要過(guò)程：窄小瓶口的吹吹法和和用于較大口徑的瓶子和罐子使用的壓吹法。
吹吹法
 
 
壓吹法
        在這兩個(gè)成型工藝中，熔融態(tài)的玻璃液體，在其料溫度（1,050-1,200℃），被剪切刀片切割從而形成圓柱體狀的玻璃液滴，稱為“料滴'。料滴的重量就足以生產(chǎn)一個(gè)瓶子。這兩種工藝都是從剪切玻璃液開(kāi)始，在重力作用下料滴下墜，并通過(guò)料槽和轉(zhuǎn)向槽，進(jìn)入到初模中，然后初模關(guān)緊，并由**部的“悶頭”進(jìn)行密封。
 
初模成型過(guò)程
       在吹吹工藝過(guò)程中，玻璃首先被從悶頭通過(guò)的壓縮氣推動(dòng)下壓，使得口模處的玻璃成型；然后芯子稍微下移，從芯子位置的間隙通過(guò)的壓縮空氣從下到上擴(kuò)充擠壓玻璃填充滿初模。通過(guò)這樣的玻璃吹制，玻璃會(huì)形成中空的預(yù)制形狀，并在隨后的過(guò)程中被壓縮空氣在*二階段再次吹制以得到較終的形狀。
 


玻璃瓶成型工藝示意
       玻璃瓶罐的生產(chǎn)在兩個(gè)主要階段內(nèi)進(jìn)行：在**階段形成口模模具所有的細(xì)節(jié)，完成瓶口包括內(nèi)開(kāi)口，但該玻璃制品的主體形狀會(huì)比其較終尺寸小得多。這種半成型的玻璃制品被稱為型坯，在下一個(gè)瞬間，它們將會(huì)被吹制成為較終的瓶罐形狀。
 
壓吹法成型工藝示意
       就機(jī)械動(dòng)作的角度，口模與芯子在下面形成了一個(gè)密閉空間。在口模被填充滿了玻璃之后（撲氣完成之后），芯子稍微縮回，使得與芯子接觸的玻璃稍微軟化。然后從下往上的壓縮氣（倒吹氣）通過(guò)芯子下的間隙，形成型坯。然后悶頭上升，初模打開(kāi)，翻轉(zhuǎn)臂連同口模和型坯一起翻轉(zhuǎn)到成模側(cè)。
       當(dāng)翻轉(zhuǎn)臂到達(dá)成模**上時(shí)，兩邊的成模會(huì)關(guān)閉夾緊，包住型坯?？谀?huì)稍微打開(kāi)，放開(kāi)型坯；然后翻轉(zhuǎn)臂會(huì)返回初模側(cè)，等待下一輪動(dòng)作。吹氣頭下降到成模**部，壓縮空氣從中間灌入到型坯里面，擠壓玻璃向成型模擴(kuò)充，形成較終的瓶罐形狀。
       在壓吹工藝中，型坯的形成不再是用壓縮空氣，而是通過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的芯子在初模型腔的密閉空間內(nèi)擠壓玻璃而成。之后的翻轉(zhuǎn)和較終成型與吹吹法一致。之后的瓶子會(huì)被鉗瓶從成型模中鉗出，放置到有自下而上的冷卻風(fēng)的停瓶板上，等待被撥瓶輸送到退火工藝。
       四、制瓶機(jī)
       制瓶機(jī)是指能制作玻璃瓶罐的設(shè)備。一般來(lái)說(shuō)，制瓶機(jī)包括了較基本的19個(gè)動(dòng)作操作，以形成一個(gè)瓶子。目前大部分的制瓶機(jī)器和機(jī)構(gòu)是由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的（高壓 4.2巴，低壓 2.2巴）。該設(shè)備是由定時(shí)器系統(tǒng)的電子控制開(kāi)協(xié)調(diào)的所有動(dòng)作。
制瓶機(jī)設(shè)備
       較廣泛使用的制瓶機(jī)是單獨(dú)組別制瓶機(jī)（IS機(jī)）。此機(jī)具有2-20相同的組別，其中每一組都包含一組完整的機(jī)構(gòu)，滿足瓶罐生產(chǎn)的需要。所有的組別的料滴都是通過(guò)移動(dòng)勺送入每個(gè)組，移動(dòng)勺稱為料滴分配器。制瓶機(jī)可以同時(shí)做一個(gè)，兩個(gè)，三個(gè)或四個(gè)瓶子（簡(jiǎn)稱為單，雙，三和四滴料）。時(shí)至今天甚至6滴料的制瓶機(jī)被研發(fā)成功投入生產(chǎn)。在多料滴的情況下，剪刀同時(shí)切割料滴，并且在同一時(shí)間落入初模中。
       五、退火
       玻璃在冷卻時(shí)，它會(huì)收縮并固化。不均衡的降溫和快速降溫導(dǎo)致玻璃產(chǎn)生應(yīng)力，從而使玻璃脆弱或者爆炸。退火爐的作用是加熱玻璃瓶罐至大約580℃，然后進(jìn)行緩慢冷卻來(lái)使得玻璃成型中產(chǎn)生的應(yīng)力消除，保證玻璃容器的安全。這個(gè)退火過(guò)程取決于玻璃厚度，一般在20 - 60分鐘的時(shí)間內(nèi)。

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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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