技术干货 玻璃瓶的成型工艺介绍

 成功案例     |      2016-01-10

  在人类的发展中,玻璃已经有很长的历史。对于我们来说,玻璃是最不可思议和最有用的材料之一,它已经被使用到人类的每一个领域。同时,我们也知道,玻璃是一种人造材料。

  空心玻璃可以应用到很★△◁◁▽▼多不同的领域,我们将其分成三类:I类,II类,II•●I类。

  他们的不同是由于采用了不同的玻璃成分系统。I类玻璃是硼硅酸盐玻璃, II类和III类是钠钙硅酸盐玻璃。至于II类和III类,II类主要是在III类的基础上,通过SO3或者NH4SO4粉末对瓶内表•□▼◁▼面进行了脱碱处理。(注:脱碱处理的目的主要是改善玻璃瓶的耐水性,以适用于装中性到弱碱性的注射液)

  对于化妆品玻璃包装,使用的主要是III类玻璃,这是考虑到化妆品内盛物对玻璃的侵蚀较少。

  玻璃的主要原材料有砂,纯碱,方解石,长石, 这些占据了玻璃原材料中98%以上。而其他的小料还包括有澄清剂、着色剂、脱色剂▲=○▼等等。另外, 感谢于玻璃的强大能力, 我们为了循环使用玻璃,减少能耗,也将碎玻璃作为我们其中一种主要的原材料(一般范围在0%-50%, 有时甚至100%, )。这也是为什么我们说玻璃是一种对环△▪▲□△境友好的材料。

  配料房是在混合料进入窑炉前,将玻璃原材料根据要求放置在不同的料仓。该工艺步骤如图所示:

  步骤 1:通过火车或者卡车将原材料运到玻璃配料房,通过目视检测和样品检测去☆△◆▲■确保尺寸和成分符合。

  步骤2:原材料料被放置到各自的卸货点,然后通过升降机传送到配料房,最后运送到各自的料仓。

  步骤5: 称的灵敏度是日常监视的,同时每个星期也都会校准,以此来确保精确度。

  步骤7: 在某些工厂,碎玻璃是在混合后才加入,目的是最小化碎玻璃对混合机的磨损。

  步骤9: 为了减少传输过程中的粉尘、分层和飞料,常常在搅拌前会加入适当水分

  从 800°C开始:碳酸盐的消除和与二氧化硅间的反应(大概占重量的16%)

  在钠钙硅玻璃容器行业中,主要有两种窑炉,马蹄焰炉和横火焰炉。下图展示了马蹄焰蓄热室窑炉的结构

  这种窑炉有两个小炉,并肩处于窑炉的后墙,而蓄热室则位于窑炉的后面。每个小炉装备有2-4支加热枪,这些加热枪根据窑炉尺寸的不同,可以使用不同燃料,像重油、天燃气。火焰从一侧的小炉出来,然后180°拐弯,从另外一个小炉出去。火焰和废气走过的路线就像一个水平的“U”。这种设计使到燃烧气体在窑炉中有一个相对较长的停留时间,从而节省了能源。

  该款▽•●◆窑炉同时装备了助燃空气预热系统,该系统就是我们常说的蓄热室。蓄热室使得我们能够重新使用燃烧后的废气的热能。两个蓄热室中的一个,吸取燃烧废气中(大概1300℃)的热量,从而加热蓄热室内的格子体耐火材料。而助◇•■★▼燃空气则通另外一个蓄热室进入窑炉。经过一定的时间后,助燃空气和燃烧废气的流动会换向。助燃空气流经刚被废气加热的蓄热室进入窑炉,储存在格子体中的热量就会传递到助燃空气中,对空气进行加热。通过耐火材料这样的热交换,能量就能保存和重复利用。

  一般情况下,对于容器玻璃成型▪•★来说,从窑炉出来的玻璃的温度太高。所以熔化好的玻璃首先流进耐火材料流道,也就是我们所说的供料道(见下图),供料道的作用是将玻璃冷却到工作温度,同时使冷却后的玻璃温度均匀。

  在供料道内,热均匀性良好的玻璃将会被剪刀系统剪成料滴,然后进入成型机器,最终成型为瓶状玻璃。

  玻璃瓶罐的成型过程是指一系列的动作组合(包括机械的,电控的等),在给定的编程顺序重复进行,目标是制造一个具有预期的特定形状的瓶罐。

  目前玻璃瓶罐容器的生产有两个主要过程:窄小瓶口的吹吹法和和用于较大口径的瓶子和罐子使用的压吹法。

  在这两个成型工艺中,熔融态的玻璃液体,在其料温度(1,050-1,200℃),被剪切刀片切割从▪…□▷▷•而形成圆柱体状的玻璃液滴,称为“料滴。料滴的重量就足以生产一个瓶子。这两种工艺都是从剪切玻璃液开始,在重力作用下料滴下坠,并通过料槽和转向槽,进入到初模中,然后初模关紧,并由顶部的“闷头”进行密封。

  在吹吹工艺过程中,玻璃首先被从闷头通过的压缩气推动下压,使得口模处的玻璃成型;然后芯子稍微下移,从芯子位置的间隙★-●=•▽通过的压缩空气从下到上扩充挤压玻璃填充满初模。通过这样的玻璃吹制,玻璃会形成中空的预制形状,并在随后的过程中被压缩空气在第二阶段再次吹制◆◁•以得到最终的形状。

  玻璃瓶罐的生产在两个主要阶段内进行:在第一阶段形成口模模具所有的细节,完成瓶口包括内开口,但该玻璃制品的主体形状会比其最终尺寸小得多。这种半成型的玻璃制品被称为型坯,在下一个★◇▽▼•瞬间,它们将会被吹制成为最终的瓶罐形状。

  就机械动作的角度,口模与芯子在下面形成了一个密闭空间。在口模被填充满了玻璃之后(扑气完成之后),芯子稍微缩回,使得与芯子接触的玻璃稍微◆●△▼●软化。然后从下往上的压缩气(倒吹气)通过芯子下的间隙,形成型坯。然后闷头上升,初模打开,翻转臂连同口模和型坯一起翻转到成模侧。

  当翻转臂到达成模顶上时,两边的成模会关闭夹紧,包住型坯。口模会稍微打开,放开型坯;然后翻转臂会返回初模侧,等待下一轮动作。吹气头下降到成模顶部,压缩空气从中间灌入到型坯里面,挤压玻璃向成型模扩充,形成最终的瓶罐形状。

  在压吹工艺中,型坯的形成不再是用压缩空气,而是通过一个较长的芯子在初模型腔的密闭空间内挤压玻璃而成。之后的翻转和最终成型与吹吹法一致。

  之后的瓶子会被钳瓶从成型模中钳出,放置到有自下而上的冷却风的停瓶板上,等待被拨瓶输送到退火工艺。

  一般来说,制瓶机包括了最基本的19个动作操作,以形成一个瓶子。目前大部分的制瓶机器和机构是由压缩空气驱动的★▽…◇(高压 4.2巴,低压 2.2巴)。该设备是由定时器系统的电子控制开协调的所有动作。

  最广泛使用的制瓶机是单独组别制瓶机(IS机)。此机具有2-20相同的组别,其中每一组都包含一组完整的机构,满足瓶罐生产的需要。所有的组别的料滴都□◁是通过移动勺送入每个组,移动勺称为料滴分配器。制瓶机可以同时做一个,两个,三个或四个瓶子(简称为单,双,三和四滴料)。时至今天甚至6滴料的制瓶机被研发成功投入生产。在多料滴的情况下,剪刀同时切割料滴,并且▲●…△在同一时间落入初模中。

  玻璃在冷却时,它会收缩并固化。不均衡的降温和快速降温导致玻璃产生应力,从而使玻璃脆弱或者爆炸。退火炉的作用是加热玻璃瓶罐至大约580℃,然后进行缓慢冷却来使得玻璃成型中产生的应力消除,保证玻璃容器的安全。这个退火过程取决于玻璃厚度,一般在20 - 60分钟的时间内。

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