玻璃瓶罐抗機(jī)械沖擊試驗(yàn)方法

能用蓋子或塞子密封，可定量盛裝各種物料的空心玻璃制品。廣泛用作飲料、酒類、化學(xué)制品、藥品、文教用品和化妝品等的包裝容器。玻璃瓶罐透明，易潔凈，化學(xué)穩(wěn)定性好，不污染內(nèi)容物，氣密性高，貯存性能優(yōu)良，造型裝飾豐富多采，可以多次回收使用，原料來(lái)源豐富。但玻璃瓶罐容易破碎，重容比大。這些缺點(diǎn)正隨工藝技術(shù)的發(fā)展而逐漸得到改善。

玻璃制品的生產(chǎn)以玻璃瓶罐的產(chǎn)量最高。1980年世界玻璃制品產(chǎn)量為68Mt，其中玻璃瓶罐產(chǎn)量為40.8Mt。

沿革公元前2000~前500年,人類就可制造空心玻璃器皿。公元前200年開(kāi)始使用吹管后,產(chǎn)油和釀酒業(yè)隨之使用中空玻璃作容器。羅馬帝國(guó)時(shí)期，玻璃容器的需求量增加，絕大部分產(chǎn)品是圓底的，須用鐵架或木架支撐。后來(lái)由于吹制玻璃用模具的發(fā)展，才制造出無(wú)支架的平底瓶。5~15世紀(jì),壓制、拉制和吹制技術(shù)得到很大發(fā)展,為玻璃制造機(jī)械化奠定了基礎(chǔ)。1867年,德國(guó)西門(mén)子兄弟把蓄熱室連續(xù)熔化池窯應(yīng)用于玻璃工業(yè)，使玻璃瓶罐的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。1880~1890年發(fā)明了壓-吹法制造廣口瓶和吹-吹法制造小口瓶的成型技術(shù) (見(jiàn)玻璃制造)。1900年出現(xiàn)了第一臺(tái)用電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的制瓶機(jī)。1904~1905年美國(guó)M.J.歐文斯創(chuàng)制全自動(dòng)真空吸料式制瓶機(jī)。1910年起，料滴供料機(jī)開(kāi)始發(fā)展。1914年半自動(dòng)吹-吹工藝發(fā)展成熟。1925年，美國(guó)哈德福-恩佩爾公司研制成功行列式制瓶機(jī)，采用吹-吹法生產(chǎn)，后來(lái)又發(fā)展為也可以用壓-吹法生產(chǎn)。這種行列式制瓶機(jī)至今仍是使用的主要機(jī)型，并逐漸向多機(jī)組、多滴料方向發(fā)展。

中國(guó)在唐宋時(shí)已采用吹管吹制中空玻璃容器。近代玻璃工業(yè)形成于1904~1908年。1931年建立的上海晶華玻璃廠，是中國(guó)第一家采用橫火焰和馬蹄形火焰蓄熱室池窯和自動(dòng)制瓶機(jī)連續(xù)制造玻璃瓶罐的工廠。50年代后，興建了一批規(guī)模較大的現(xiàn)代化制瓶工廠。80年代，玻璃瓶罐的生產(chǎn)中，最大的改進(jìn)是玻璃瓶的輕量化，從而可以節(jié)約原料、燃料，提高生產(chǎn)速度，降低運(yùn)輸費(fèi)用。

分類玻璃瓶罐種類繁多，有多種分類方法。①按外形分，有一般瓶罐、帶柄瓶罐和管形瓶罐等，盛裝容量1ml~25l。②按底部形狀分，有圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形、扁平形等瓶罐，以圓形的居多。③按瓶口尺寸分，有廣口、小口、噴灑口等瓶罐。瓶口內(nèi)徑大于30mm、無(wú)肩或少肩的稱為廣口瓶，常用于盛裝半流體和粉狀或塊狀固體物品;內(nèi)徑小于30mm的稱為小口瓶，常用于盛裝各種流體物品。④按瓶口與瓶蓋配合的形式分，有連續(xù)螺紋瓶口、軟木塞瓶口、傾注用瓶口、冠形蓋瓶口、滾壓蓋瓶口、塑料蓋件瓶口、噴灑用瓶口、壓上-擰開(kāi)瓶口、側(cè)封-撬開(kāi)瓶口、玻璃塞磨砂瓶口、帶柄瓶口及管形瓶口等瓶罐。瓶口的尺寸和公差均標(biāo)準(zhǔn)化。⑤按瓶罐使用要求分，有一次用瓶罐和回收瓶罐。一次用瓶罐使用一次即廢棄;回收瓶罐可多次回收，周轉(zhuǎn)使用。⑥按成型方法分，有模制瓶和管制瓶。模制瓶由玻璃液直接在模具中成型制得;管制瓶是先將玻璃液拉成玻璃管，然后再加工成型。⑦按瓶罐顏色分，有無(wú)色、有色和乳濁色瓶罐。玻璃瓶罐大多數(shù)是清澈無(wú)色的，可使內(nèi)容物保持正常的形象。其次是綠色的和棕色的。綠色的通常盛裝飲料;棕色的用于盛裝藥品或啤酒。它們可以吸收紫外線，有利于保護(hù)內(nèi)容物。美國(guó)規(guī)定這種有色玻璃瓶罐的平均壁厚應(yīng)使波長(zhǎng)290~450nm的光波的透過(guò)率低于10%。少數(shù)化妝品、雪花膏和藥膏等物品，則用乳濁色玻璃瓶罐盛裝。

原料和化學(xué)成分 瓶罐玻璃配合料一般由7~12種原料組成。主要有石英砂、純堿、石灰石、白云石、長(zhǎng)石、硼砂、鉛和鋇的化合物等。此外，還有澄清劑、著色劑、脫色劑、乳濁劑等輔助材料(見(jiàn)玻璃制造)。粗顆粒石英難于熔融完全;顆粒過(guò)細(xì)在熔制過(guò)程中又容易產(chǎn)生浮渣和粉塵，影響熔化，易堵塞熔窯蓄熱室。適宜粒度為0.25~0.5mm。為利用廢舊玻璃，一般還加入碎玻璃,其用量通常為20~60%，最高可達(dá)90%。

玻璃瓶罐玻璃的化學(xué)成分，按其使用要求、成型方法、成型速度、工藝特點(diǎn)和原料品種等而有差異。絕大多數(shù)瓶罐采用鈉鈣硅酸鹽玻璃。鈉鈣硅酸鹽玻璃的主要成分為SiO2、Na2O和CaO。引入適量Al2O3和MgO，可以降低玻璃的析晶傾向，增強(qiáng)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，改善玻璃的成型性能。世界上大多數(shù)國(guó)家的鈉鈣瓶罐玻璃的化學(xué)成分為:SiO270~74%,CaO與MgO10~14%，Na2O 與 K2O13~16%，Al2O31.5~2.5%。制造無(wú)色玻璃瓶罐時(shí),石英砂中Fe2O3的含量很低(一般為0.03%左右)。在普通鈉鈣玻璃中，添加Cr2O3和Fe2O3，玻璃呈翠綠色，添加硫-碳或MnO2和Fe2O3，玻璃呈棕色。盛裝藥品的瓶罐，要求具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，用硼硅酸鹽玻璃制造。高級(jí)化妝品瓶，常用含鉛、鋇或鋅的晶質(zhì)玻璃制造，有的為乳濁玻璃，一般用氟化物作乳濁劑。

質(zhì)量要求玻璃瓶罐應(yīng)具備一定的性能和達(dá)到一定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

①玻璃質(zhì)量:純凈均勻，無(wú)砂石、條紋、氣泡等缺陷。無(wú)色玻璃的透明度高;顏色玻璃的顏色均勻和穩(wěn)定，能吸收一定波長(zhǎng)的光能。

②物理化學(xué)性能:具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，不與盛裝物發(fā)生作用。具有一定的抗震性和機(jī)械強(qiáng)度，能經(jīng)受洗滌、殺菌等加熱、冷卻過(guò)程和承受灌裝、儲(chǔ)運(yùn)，遇到一般性內(nèi)外部應(yīng)力、震動(dòng)、沖擊，可保持無(wú)損。

③成型質(zhì)量:保持一定的容量、重量和形狀，壁厚均勻，口部圓滑、平整以保證灌裝便利和密封良好。無(wú)歪扭變形、表面不光滑、不平整以及裂紋等缺陷。

制造工藝玻璃瓶罐制造主要包括配合料制備、熔制、成型、退火、表面處理和加工、檢驗(yàn)和包裝等工序。

①配合料制備:包括原料的貯存、稱量、混合及配合料的輸送。要求配合料混合均勻，化學(xué)成分穩(wěn)定。

②熔制:瓶罐玻璃的熔制多在連續(xù)作業(yè)式火焰池窯(見(jiàn)玻璃熔窯)中進(jìn)行。橫火焰池窯的日產(chǎn)量一般超過(guò)200t,大型的達(dá)400~500t。馬蹄形火焰池窯的日產(chǎn)量多在200t以下。玻璃熔制溫度最高達(dá)1580~1600℃。熔制的能耗約占生產(chǎn)中總能耗的70%?？赏ㄟ^(guò)池窯全面保溫、增大蓄熱室格子磚容量、改善料堆分布、提高燃燒效率和控制玻璃液對(duì)流等措施，有效地節(jié)約能源。在熔化池中鼓泡能改善玻璃液對(duì)流，強(qiáng)化澄清均化過(guò)程，增加出料量。在火焰窯中用電熱助熔，可在不增大熔窯的情況下增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量。

③成型:主要采用模制法，應(yīng)用吹-吹法成型小口瓶，壓-吹法成型廣口瓶(見(jiàn)玻璃制造)。較少采用管制法?，F(xiàn)代玻璃瓶罐的生產(chǎn)廣泛采用自動(dòng)制瓶機(jī)高速成型。這種制瓶機(jī)對(duì)料滴的重量、形狀和均勻性都有一定的要求，因此要嚴(yán)格控制供料槽中的溫度。自動(dòng)制瓶機(jī)類型較多，其中以行列式制瓶機(jī)最為常用。這種制瓶機(jī)料滴服從制瓶機(jī),而不是制瓶機(jī)服從料滴,因而沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部分,作業(yè)安全,且任一分部都可以單獨(dú)停車進(jìn)行維修而不影響其他分部作業(yè)(圖1)。行列式制瓶機(jī)制造瓶罐的范圍廣，靈活性大，已發(fā)展為12組、雙滴料或三滴料成型以及進(jìn)行微機(jī)控制。

④退火:玻璃瓶罐的退火是為了使玻璃殘留的永久應(yīng)力消減至允許值。退火通常在網(wǎng)帶式連續(xù)退火爐中進(jìn)行，最高退火溫度約為550~600℃。網(wǎng)帶式退火爐(圖2)采用強(qiáng)制氣流循環(huán)加熱,使?fàn)t膛橫斷面溫度分布一致并形成氣幕,限制縱向氣流運(yùn)動(dòng),保證了爐內(nèi)各帶溫度均勻穩(wěn)定。

⑤表面處理和加工:一般通過(guò)在退火爐的熱端和冷端涂層的方法對(duì)玻璃瓶罐進(jìn)行表面處理。熱端涂層是將成型后處于熾熱狀態(tài)(500~600℃)的瓶罐置于氣化的四氯化錫、四氯化鈦或四氯化錫丁酯的環(huán)境中，使這些金屬化合物在熱的瓶罐表面上經(jīng)過(guò)分解氧化成氧化物薄膜，以填平玻璃表面微裂紋,同時(shí)防止表面微裂紋的產(chǎn)生,提高玻璃瓶罐的機(jī)械強(qiáng)度。冷端涂層是用單硬脂酸鹽、油酸、聚乙烯乳劑、硅酮或硅烷等，在退火爐出口處對(duì)溫度約100~150℃的瓶罐表面進(jìn)行噴涂，形成一層潤(rùn)滑膜，以提高瓶罐表面的抗磨損、潤(rùn)滑性和抗沖擊強(qiáng)度。生產(chǎn)中，冷端涂層與熱端涂層常結(jié)合使用。對(duì)于1l以上的大容量瓶罐，有的在其表面加泡沫聚苯乙烯或聚乙烯膜護(hù)套。護(hù)套有熱收縮性，套上加熱后緊束瓶身，堅(jiān)韌有彈性，防震抗摩擦，瓶罐破碎時(shí)無(wú)碎片飛迸，可避免造成人身傷害。

配用玻璃塞的試劑瓶、樣品瓶、香水瓶等用砂漿或金剛砂加水作磨料進(jìn)行磨口和磨塞。高級(jí)化妝品、香水瓶常進(jìn)行研磨拋光加工，消除模具斑痕，增加光澤。高檔酒瓶或藝術(shù)裝飾的瓶罐用氫氟酸進(jìn)行腐蝕，造成表面光漫射，手感細(xì)膩。為在玻璃表面印商標(biāo)和裝飾，可采用噴彩、網(wǎng)印、貼花加工方法，將玻璃釉料施于瓶罐表面,在600℃下烘烤，釉料與玻璃熔結(jié)，形成永久性的花紋。若用有機(jī)顏料彩飾，只需經(jīng)200~300℃熔烘。

⑥檢驗(yàn):查出有缺陷的制品,保證制品質(zhì)量。玻璃瓶罐的缺陷分玻璃本身缺陷和瓶罐成型缺陷兩大類。前者包括氣泡、結(jié)石、條紋和顏色不正等;后者為裂紋、厚薄不勻、變形、冷斑、皺紋等。此外，還需檢查瓶罐重量、容量、瓶口和瓶身尺寸公差、耐內(nèi)應(yīng)力、耐熱震和應(yīng)力消除程度。啤酒瓶、飲料食品瓶等由于生產(chǎn)速度高，批量大，靠目視檢查已經(jīng)不能適應(yīng)，現(xiàn)已有自動(dòng)檢查設(shè)備，如預(yù)選器(檢查瓶罐的外形及尺寸公差)、瓶口檢查器、裂紋檢查器、壁厚檢查裝置、擠壓試驗(yàn)器、耐壓試驗(yàn)器等。

⑦包裝:有瓦楞紙板箱包裝、塑料箱包裝和托盤(pán)集裝式包裝。均已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。瓦楞紙板箱包裝從空瓶包裝開(kāi)始直到灌裝、銷售，都利用同一紙箱。塑料箱包裝使用的塑料箱可回收重復(fù)利用。托盤(pán)集裝式包裝是將檢驗(yàn)合格的瓶子排列成矩形瓶陣,移至托盤(pán)上逐層堆放,到規(guī)定的層數(shù)即進(jìn)行包扎。一般還罩上塑料薄膜套，加熱使其收縮，緊裹成結(jié)實(shí)的整體，再捆扎，這種又稱熱塑包裝。