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提高啤酒瓶抗冲击强度 工艺改进之研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-08-24  来源:中国玻璃模具网  作者:中国玻璃模具网  浏览次数:751
核心提示:随着我国啤酒产量的逐年增加,对啤酒瓶的需求量也逐年增大,因此啤酒瓶的质量就成为一个突出的问题。在众多影响啤酒瓶质量的指标
随着我国啤酒产量的逐年增加,对啤酒瓶的需求量也逐年增大,因此啤酒瓶的质量就成为一个突出的问题。在众多影响啤酒瓶质量的指标中,抗冲击项目是啤酒瓶产品的一项重要的安全指标。玻璃瓶的最大弱点就是脆性,啤酒瓶在生产包装、啤酒灌装、运输和使用等流通过程中,瓶子之间的相互碰撞或瓶子与其它硬物碰撞是经常发生的。这类碰撞,会使啤酒瓶的机械强度明显下降,由于目前的消费习惯和啤酒瓶的回用管理的问题,使得啤酒瓶的强度直线下降,一些质量差、回用次数多的啤酒瓶抗冲击指标的降低使其很难抵挡正常的碰撞,这也就给爆瓶埋下了隐患。因此啤酒瓶的生产应符合国标GB4544-2020中抗冲击强度的要求,现行标准规定:对于V≤530ml的一次性瓶及可回收旧瓶≥0.2J、可回收新瓶≥0.4J;V>530ml的一次性瓶及可回收旧瓶≥0.3J、可回收新瓶≥0.6J。实际测试方法见国标GB/T 6552-2015玻璃容器抗机械冲击试验方法,检测设备如图一。
 
 
图一 
 
                             
一、影响啤酒瓶抗冲击强度 
 
啤酒瓶的机械强度除了与瓶子形状、瓶壁厚度和厚薄分布有关外,还与玻璃的均匀度、微观和宏观缺陷以及表面状态有密切的关系。玻璃的理论强度是指其结构键的强度,玻璃成分不同,其结构键的强度也不同。众所周知,≡Si-O-S≡键具有很高的强度,而≡Si-O-R(碱金属)的强度便很低。从理论上说,要得到高强度的玻璃必须加入大量高电荷、小体积阳离子的玻璃网络形成体,但这会带来玻璃熔化和成型的巨大困难或增大成本,实际上是办不到的。啤酒瓶的理论强度可由结构键计算出来,其强度很高,较钢坚固的多,实际上,它的理论强度是实际强度的千百倍。实际强度之所以这样低,其原因是晶格缺陷、条纹、裂纹等引起的,另一个原因是它的非均质性。由于这些因素的影响,啤酒瓶的实际抗冲击值是比较低的。
 
二、瓶子形状、壁厚对抗冲击的影响
 
瓶子的形状对机械强度影响很大,形状越复杂,强度越低。这是由于形状复杂的瓶子应力集中。目前,我国大多数玻璃厂都采用上方图二显示的瓶肩与瓶跟,这是由于这种形式的瓶肩比较缓和,有两处弯曲点起缓冲作用,应力分布是均匀的;瓶跟上方有突出环,有较好的抗冲击性。然而,从历次的抽检结果来看,抗冲击强度不尽人意,这主要是我国玻璃行业的实际工艺水平、生产条件和技术水平都存在着不同程度的问题,以及上面分析的各种微观和宏观的表面缺陷对机械强度的影响,使得啤酒瓶实际抗冲击值低。
 
 
图 二
 
三、改善抗冲击强度需考虑的几个因素
 
在正常生产过程中,如果玻璃瓶的产品外观、理化性能指标均比较好,成品合格率也比较高,唯一美中不足的是抗冲击指标欠稳定,这样的情况大多数都是由于玻璃匀化不足所导致的。需要考虑如下几个因素:
 
1、微调玻璃成分,降低玻璃的高温粘度,使玻璃液易于澄清和均化。(所提供的数据仅供参考)
 
(1)在不明显增加成本的基础上,投用部分石英砂代替部分普通硅砂,将玻璃成分中含量尽量降至1.8-2.0%.
 
(2)有意增加玻璃成分中CaO的含量,使CaO+MgO的合量接近12.3-12.5%,可采取直接增加,其它成分自然降的方式,在调整过程中,如有不良反应即刻停止。
 
2、检查矿石原料的颗粒度,对颗粒度要求(wt%):石英砂+20目≤0.1、-150目≤7;石灰石(白云石)+10目≤0.5、-150目≤7;萤石+40目=0、-200目≤5,这是从原料自身找原因,防止过粗或过细,目的是确保配合料能混合均匀以加快玻璃的熔化及澄清均化;同时矿石原料的储存限量要保证,做到分批化验,标示清楚,本着“先进先出”的原则使用。
 
3、加强碎玻璃的质量管理,尽量降低异质玻璃的含量,控制其入炉;同时要严控碎玻璃的破碎环节,做到加工后碎玻璃成20-25mm入仓,促使容易澄清均化。
 
4、加强石英砂水分的控制,由于石英砂含水量较大且不稳定,因此要按规定及时检测其含水量,检测后根据石英砂的干基量,对石英砂的湿基量进行认真及时调整不得有误。
 
5、原料称量系统的控制,称量是配料过程中最重要的环节,各种原料的称量是否准确,直接影响着玻璃的成分和产品质量。配料秤每周用标准砝码满负荷校验一次,要求误差≤±0.1%,如果标准砝码不够,可以采用“实物校秤法”校验,并及时校正。
 
6、原料配制系统的控制
 
(1)原料的下料次序:原料称量后经排放进入混料机的次序应该是:石英砂→纯碱→石灰石,同时要求三种原料尽量同步进入混料机(元宵原理),这是提高配合料均匀度的关键。
 
(2)配合料的均匀度、水分:混料机的混料时间分为干混时间和湿混时间,这两个时间决定着配合料的均匀度;加水时间决定着配合料的水分。力争混合料均匀度达到98%以上,混合料的水分控制在4-5%(混料机放料口)。
 
7、炉底温度是一项重要的指标,正常生产时就要严格控制其变化,炉底温度稳定是生产稳定的基础,也是我们调整一切工艺参数的依据。
 
8、玻璃液面的控制:自动控制加料时,要求玻璃液面稳定在标准高度±1.0mm范围内;采用手动操作时,允许玻璃液面稳定在标准高度±1.5mm范围内波动。当出现特殊情况造成玻璃液面下降追赶液面时,要求按0.5mm/小时的速度执行(如降低较多时,根据情况而定)。同时料堆要求不超过炉长的2/3并均匀分布,泡界线稳定在窑坎上方附近。
 
9、窑炉出料能力的控制:正常生产时窑炉出料量的变化稳定在<2%之内,换产品时要通过调整机数的办法,使出料量的增加、降低保持平稳。如果所换的产品重量相差很大时,需要事先做一些准备工作和应对预案。制瓶生产停机也好、换产也好都要事先进行沟通,想停就停想开就开,是绝不允许的!机速增减也要有计划,不能想增就增想减就减,不能随意。必须保持窑炉出料量的基本稳定,这一点是非常重要的。
 
10.窑压的控制:系统正常自动控制时,要求将测压点附近的窑压变化控制在±3Pa范围内(换向时除外)。采用手动操作时,允许测压点附近的窑压变化控制在±5Pa范围内波动。防止窑压波动太大。
 
四、结语
 
以上几项调整和注意事项,是笔者多年来在研究提高啤酒瓶抗冲击强度进行工艺改进时,在实践中得出的几点体会,基本都是围绕着玻璃液澄清均化在原工艺基础上的改进,概括起来就是在总体上要保持“均匀、稳定”。其目的之一,也是为了提高啤酒瓶的抗冲击强度。在实际生产中望酌情判断、择适采纳。算是“抛砖引玉”吧。 
 
 
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